基于需水过程线的多级泵站扬水灌区供需水量优化调度

为了改善红寺堡扬水系统供需水量在时间维度上存在的不协调问题,以需水过程线和泵站设计流量线为比较对象,构建扬水系统内泵站供需水流量优化调节模型,分析不同时段的灌溉面积、高效节水面积比重和灌溉定额等因素引起的需水流量与泵站设计流量关系。基于需水过程线多级泵站扬水灌区供需水量优化调度模型包括流量平衡模型、需水过程线模型和流量调节模型,对红寺堡扬水灌区4种工况进行模拟。结果表明：在高效节水面积占比为60%时,随着灌溉面积从6.02×10⁴ hm²增加到6.77×10⁴ hm²,红三泵站控制灌域内调蓄水量从1.47×10⁶ m³增加到8.49×10⁶ m³,其他3座泵站调蓄规模保持不变;在高效节水面积占比为80%时,红一泵站和红三泵站不调蓄,红四泵站和红五泵站的调蓄规模分别为3.08×10⁶ m³和0.47×10⁶ m³。此模型构建与应...     

郑州市土地利用/覆被变化模拟预测及其水源涵养量计算评估

【目的】为研究郑州市未来土地利用/覆被变化及其水源涵养量，综合自然地理、社会经济、降水和蒸散发等数据，【方法】采用Dyna-CLUE模型模拟了郑州市2020年土地利用/覆被变化，通过与实际土地利用图进行比较验证，证明该模型可用。设置不同情景，同时考虑了多种土地利用/覆被类型的未来变化趋势和经济效益最大化，进而模拟了2025年、2030年土地利用/覆被变化。运用水量平衡法，结合土地利用变化计算评估水源涵养量。【结果】结果表明：2020年总水源涵养量为3.31×10⁸ m³,空间分布特征为西南高，东北低，林草区高，非林草区低。在未来土地利用变化情况下，不同土地类型对应的水源涵量随着该土地面积的增加而增加，减少而减少。“现状发展”情景下总水源涵养量逐年下降，到2030年总体下降0.21×10⁸ m³,主要集中在中部和中西部地区；“规划发展”情景下总水源涵养量到2025年下降0.03×10⁸ m³,到2030年增加0.01×10⁸ m     

基于Louvain算法的供水管网分区研究及应用

针对A市供水系统产销差较大问题开展了研究，采用Louvain算法对管网进行实用优化分区，由此得到了12个独立性较高的区块。通过压力控制，区块化后管网平均压力降低了4.04 mH₂O,漏失水量减少了约5.6×10⁴ m³/d。此外，区块化提高了检漏效率，漏失水量减小了约4.7×10⁴ m³/d,使得综合平均漏失率减小了约7.0%,每年节省了制水成本3 083.28万元。达到了均衡水压、漏损控制，保障供水管网系统稳定、高效运行等目的。     

河道型水库沉积物有机碳空间分布特征及其埋藏效应

【目的】河流筑坝对有机碳具有重要的拦截作用,影响内陆水体碳循环。目前,河道型水库沉积物有机碳空间分布特征和自生有机碳埋藏通量仍不明确。【方法】采用沉积物柱芯法、沉积物物理化学参数和碳同位素二元混合模型,对河道型水库(银盘水库)沉积物有机碳埋藏开展了调研。【结果】结果显示：银盘水库沉积物有机碳含量变化范围为0.99%～1.32%,库中和坝前沉积柱有机碳含量均值分别为1.12%和1.16%;内源有机碳与总磷呈现显著正相关;有机碳埋藏速率变化范围为98.7～348.9 g C·m^-2·a^-1,平均值为223.8 g C·m^-2·a^-1,有机碳埋藏通量和内源有机碳埋藏通量分别为2.5×10⁹ g C·a^-1和1.8×10⁹ g C·a^-1;内源有机碳对沉积物总有机碳的贡献比例为69.0%～75.2%,平均值为71.5%。【结论】结果表明：河道型水库沉积柱有机碳含量从库中到坝前没有明显变化;水库内源有机质的生成与营养盐输入...     

基于改进调度图的跨流域水库群供水调度研究

为利用径流信息挖掘跨流域水库群的调度潜力,并保留简单直观性,提出一种改进型水库调度图。以重庆市巴南区下涧口、丰岩和南彭水库群为例,采用POA算法以模拟-优化的方式构建跨流域水库群的引水和供水联合调度模型。设置现状调度、常规调度图优化调度、改进调度图优化调度3种情景,评估水库群引、供水性能,并分析径流信息不确定性对调度性能的影响。结果表明：(1)在长系列调度中改进调度图表现最优,相比现状可使水库群年均供水量增加6.87%,弃水量减少87.58%;(2)在枯水年,该方法可在现状基础上减少486.3×10⁴ m³缺水,增加477.6×10⁴ m³发电用水;(3)考虑径流信息不确定性时,改进调度图的供水量较理想情况降低3.37%,但仍比常规优化多5.96%。研究结果有助于科学决策提升供水效果。     

基于外来水入侵的污水处理厂进水量评估

针对长江流域某片区污水系统地下水、雨水入流入渗造成污水处理厂进水量上升、进水COD浓度下降的现象，在实施排水系统提质增效过程中，基于现场实地调查和其他地区的评估经验，采用经验值法、现场试验法和水质特征因子法评估该片区旱天的地下水理论入渗量，通过典型旱、雨天水量对比分析雨天入流入渗量，最后计算得到污水处理厂在旱、雨天情景下的日均进水量。结果表明：该片区污水管道每千米管长地下水入渗量为67.0 m³/d，雨水入流量为71.6 m³/d；污水处理厂旱天进水均值为4.07万m³/d，雨天为5.15万m³/d。该结果可为后续提质增效项目的开展和整治效果评估提供理论依据，并为片区排水系统的日常运维提供参考。     

黄河上游典型小流域汭河水资源优化配置研究

针对汭河流域供水能力不足及流域辖区内用水部门用水量分配存在矛盾,进行水资源优化配置。以流域生活、工业、农业、生态等用水部门的用水总效益目标最大、余水量最大为目标,建立了多目标规划模型,采用多目标遗传优化算法求解,利用Topsis法对结果进行综合评价后求出最优的配置方案。结果表明：2020、2030年用水保证率(50%)下配置水量与预测水量相比工业用水量减少了528.336×10⁴、457.095×10⁴m³,生活用水量减少262.652×10⁴、342.059×10⁴m³,林牧渔畜用水量增加53.538×10⁴、84.098×10⁴m³生态用水量增加-7.905×10⁴、10.398×10⁴m³,农业减少641.047×10⁴、300.292×10⁴m³。通过优...     

鄱阳湖冲淤演变及水文生态效应

根据1956—2020年出入湖输沙过程等实测资料,定量研究了湖区水沙运动特征和湖盆由淤积向冲刷转变的演变过程及水文生态效应。利用1998年、2010年和2020年进行的三次典型断面测量成果、遥感影像和现场调查勘测资料分析计算后发现：（1）2000年以前鄱阳湖以淤积为主。（2）2001—2010年有淤有冲,中部主湖区12个典型断面滩槽平均淤高0.51 m;入江水道滩槽平均下切0.35 m、泥沙冲刷量达19 121×10⁴ m³。（3）2011—2020年湖盆全面冲刷,中部主湖区滩槽平均下切0.35 m;入江水道滩槽平均下切1.39 m、泥沙量为9 608×10⁴ m³。（4）湖区采砂加剧了河床侵蚀,2000—2010年通江水道采砂量为9 348×10⁴ m³,相当于自然冲刷量的45%;2011—2020年采砂量为8 157×10⁴ m³,相当于自然冲刷量的85%。（5）入江水道侵蚀,使1—3月湖水位全面降低,直接改...     

应力-渗流-化学多场耦合作用下混凝土蠕变特性试验研究——以龙口港工程为例

为研究混凝土在海水侵蚀、荷载及水力渗透复杂条件下的蠕变特性,对不同浸泡时间条件下的港口混凝土进行三轴分级加载蠕变试验。试验结果表明:①海水侵蚀对港口混凝土强度具有明显的弱化效应,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土的长期强度分别为12.8,11.5,10.6,10.2 MPa;②随着海水浸泡时间的增加,混凝土试件的初始渗透率逐渐增加,浸泡时间为0,30,60,120 d下混凝土初始渗透率分别为8.15×10^-17, 1.12×10^-16, 1.49×10^-16, 1.60×10^-16 m²,海水的腐蚀效果逐渐降低,初始渗透率与腐蚀时间之间呈负指数关系;③改进的西原模型非线性蠕变本构方程与试验数据拟合效果理想,决定系数分别达到0.98,0.96,0.95,0.92,能较好地反映港口混凝土在应力-渗流-化学多场耦合作用下蠕变变形的阶段性特征与时效特征。研究结果可为我国港口工程的长期运行提供指导性参考。     

径流引水式小水电生态-发电协同优化模型及应用

以湟水河流域的湟乐水电站为例,基于自然水流范式计算河道内适宜生态流量和生态基流,以生态流量为主要约束建立径流引水式小水电生态-发电协同优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到引水发电流量的Pareto解,研究成果对指导径流引水式小水电的生态调度和运行管理具有重要指导价值。结果表明：滑动t检验法诊断西宁水文站年径流量时间序列的突变点是2000年,经还原后得到1956—2000年多年平均天然径流量为41.3 m³/s;适宜生态流量在年内枯水期、平水期和丰水期展布的同期比分别是0.60、0.41和0.42,达到了“极好”标准;以传统Tennant法“一般”标准确定的非汛期生态基流为4.13 m³/s、汛期生态基流为12.4 m³/s;采用生态-发电协同优化模型计算多年平均来水条件下湟乐水电站的年发电量为634.29×10⁴ kW·h,枢纽下泄流量均满足减水河段生态流量需求;多年来水条件下湟乐水电站等效减排6 323.9 t CO₂,电站的减排生态效益为188.45×10⁴     

小岭村改造项目对济南泉域小岭强渗漏带的影响

为了解小岭强渗漏带特征及小岭城中村改造项目对强渗漏带的影响,采用野外试验、遥感解译及电法勘探等方法,分析了小岭强渗漏带地形地质、植被覆盖度等,并计算了项目建设前后的地下水入渗量,结果表明:小岭强渗漏带东部地势高于西部地势;第四系覆盖层厚度较薄,在0~2.5 m,下部为基岩界面,地下水补给能力较强;植被覆盖情况较好,以中覆盖度和中低覆盖度植被覆盖为主,占整个流域面积的65.82%;按照多年平均降雨量计算,完全自然条件下,小流域地下水入渗量为95.13万m³/a,现状开发利用条件下地下水入渗量为85.92万m³/a,现状条件下地下水入渗量减少9.21 万m³/a,减少量占自然条件下地下水入渗量的9.68%;小岭村改造项目建设前后硬化面积减少0.026 km²,地下水入渗量增加0.62万m³/a,表明该项目有利于泉域补给区地下水入渗量的增加。研究结果对济南泉域保护和实现济南地下水资源保护与可持续利用具有重要的实际价值和意义。     

重庆种植业灰水足迹核算及空间差异分析

用灰水足迹方法评价水环境变化,逐渐成为水环境及相关研究的热点之一。为了掌握重庆农业水环境状况,把灰水足迹与农业面源污染联系起来,首先核算重庆2007年种植业灰水足迹,然后对其空间差异进行分析。结果表明①重庆2007年的种植业灰水足迹为22.088 8亿m³;②重庆多数区县种植业灰水足迹密度差异不大;③重庆2007年的种植业灰水足迹强度东部高、西部低;④种植业水环境压力指数西部高、东部低,城市发展新区的13个区县种植业已对水环境造成污染。研究表明,重庆水环境保护要重视种植业产生的污染。     

Estimating submarine groundwater discharge and associated nutrient inputs into Daya Bay during spring using radium isotopes

Daya Bay, a semi-enclosed bay in the South China Sea, is well known for its aquaculture, agriculture, and tourism. In recent years, many environmental problems have emerged, such as the frequent(almost yearly) occurrence of harmful algal blooms and red tides. Therefore,investigations of submarine groundwater discharge(SGD) and associated nutrient inputs to this bay have important theoretical and practical significance to the protection of the ecological system. Such a study was conducted using short-lived radium isotopes ~(223)Ra and ~(224)Ra. The estimated SGD fluxes were 2.89 × 10~7 m~3/d and 3.05 × 10~7 m~3/d based on ~(223)Ra and ~(224)Ra, respectively. The average SGD flux was about 35 times greater than that of all the local rivers. The SGD-associated dissolved inorganic nitrogen(DIN) and dissolved inorganic phosphorus(DIP)fluxes ranged from 1.95 × 10~6 to 2.06 × 10~6 mol/d and from 5.72 × 10~4 to 6.04 × 10~4 mol/d, respectively. The average ratio of DIN to DIP fluxes in SGD was 34, much higher than that in local rivers(about 6.46), and about twice as large as the Redfield ratio(16). Our results indicate that SGD is a significant source of nutrients to the bay and may cause frequent occurrence of harmful algal blooms. This study provides baseline data for evaluating potential environmental effects due to urbanization and economic growth in this region.     

金沙江溪洛渡—白鹤滩段岸坡变形破坏规律

为深入研究金沙江溪洛渡—白鹤滩段库区岸坡变形破坏的形成与分布规律,通过现场调查复核,结合高清航空影像资料解译,确定了库区岸坡结构与地层岩性的分布状况,并统计分析了库区95个变形破坏体的空间展布特征。研究表明:该段库区岸坡变形破坏在薄层—互层状结构岸坡中最发育,在奥陶系上统与志留系(O₃+S)等3类地层中较强发育;变形破坏的形态特征遵从幂律规则,水平投影长度等参数与累计频率P之间呈现负指数关系,变形破坏密度和模数的对数值与累计频率P之间呈线性关系;在α=0.05水平下,变形破坏密度在0.038 ~1.184个/km之间,变形破坏模数在(20~4 656)×10⁴ m³/km之间。研究成果可供研究金沙江干流库区岸坡变形破坏的技术人员参考。     

近20年青藏高原水资源时空变化

青藏高原被称为“亚洲水塔”和“第三极”,青藏高原水资源变化对我国乃至周边众多国家的水资源安全及人民生活均产生深远的影响。利用《青海省水资源公报》及《西藏水资源公报》数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法和Person相关系数法对1997—2018年青藏高原地表及地下水资源时空变化进行了研究。结果表明:①青藏高原水资源分布呈东多西少、南多北少的分布态势,水资源分布极其集中,主要集中在山南、林芝市,雅鲁藏布江流域及藏南诸河流域。②1997—2018年青藏高原地表水资源量呈不显著的上升趋势,地下水资源量呈显著下降趋势(－166.4亿m³／(10 a))。水资源变化趋势存在显著的空间差异,青藏高原北部青海省大部分地区地表水资源(98.3亿m³／(10 a))及地下水资源量(58.0亿m³／(10 a))均呈显著的上升趋势,南部西藏自治区大部分地区地表水资源量呈不显著的下降趋势,地下水资源量呈显著的下降趋势(－195.4亿m³／(10 a))。③青藏高原近年来气温呈十分显著的增加趋势,上升速率约为0.49 ℃／(10 a),北部青海省降水量呈显著增加趋势,南部呈不显著的下降趋势。综合降水与气温的影响,降水量变化是青藏高原地表水资源与地下水资源变化的主要影响因素。     

基于熵权法的集对分析模型在蛤蟆通流域地下水水质评价中的应用

地下水水质评价可为地下水资源开发利用与保护提供科学依据。针对传统水质评价法指标存在随机性、模糊性和不确定性等特点,根据蛤蟆通流域86个地下水监测数据,选取了NH₄⁺,NO₂^-,Fe²⁺,Mn²⁺,Zn²⁺,COD_Mn6项能反映水质的指标体系,运用熵权法确定评价指标的权重,构建了基于熵权法的集对分析模型,并利用该模型对蛤蟆通流域地下水水质进行评价,并将评价结果与修正的内梅罗指数法的计算结果进行了对比分析。结果表明:蛤蟆通流域地下水水质中等偏下,Ⅳ,Ⅴ级水质的地下水分布占较大面积,而Ⅱ,Ⅲ级地下水分布所占面积较小。评价结果与修正的内梅罗指数评价法反映的水质特点具有一致性,与实际情况相符。可见基于熵权法的集对分析模型合理可靠。     

天府新区夹关组地下水富集规律及开发利用认识

成都市天府新区的快速发展对区内地下水需求急剧增大,保护好地下水资源,合理开发是可持续发展的重要命题。在区内地下水资源贫乏的大环境下,对具有开采意义的夹关组裂隙孔隙层间水的含水层结构及地下水富集规律进行分析,圈定富水区块6.2 km2,计算地下水可开采量为6 800 m3/d,可供约4.25万城市居民生活用水。水量虽不能满足城市发展需要,但作为分散性的集中开采,一定程度上可以缓解区内地下水贫乏与其开采需求大的供需矛盾。最后,提出了合理开发利用的建议以及存在的问题。     

外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型参数计算式的改进

根据近年来MgO混凝土研究与应用的新发现,对外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型的参数计算式进行改进,将外掺MgO混凝土在龄期90 d的自生体积膨胀量特征值ε₉₀改进为以混凝土在龄期180 d的自生体积膨胀量ε₁₈₀为特征值。结果表明:利用改进后的参数计算式计算的外掺MgO混凝土自生体积变形,在龄期150 d以后的拟合值与实测值更加接近,偏差率一般为2%～7%,甚至<1%;极限膨胀量减少4×10^-6～7×10^-6,与实际也更加接近。改进的计算式可供广大工程技术人员和科研人员参考。     

水利水电工程施工导截流模型试验中的阻力相似问题

施工导截流模型阻力不相似会导致试验成果与实际存在较大偏差。采用理论分析及水力计算方法,剖析了长导流隧洞壁面沿程阻力相似的影响因素,揭示了截流模型试验中阻力危机现象,提出了解决阻力不相似问题的途径。研究表明:对于隧洞导流模型受模型比尺制约,模型水流往往处于紊流过渡区,洞壁阻力系数是模型雷诺数的函数,如忽视模型阻力相似问题,会导致模型泄流能力试验值和洞内流态与原型存在较大偏差,可采取加大流量法或通过系统试验拟合阻力系数与模型雷诺数的关系,再对模型试验泄流能力成果予以修正。对于截流模型,块体抗冲稳定相似需满足推阻力系数相似,模型雷诺数Re_m只有在3×10⁴~2×10⁵时,绕流阻力系数C_d才为常数,可通过合理选择模型比尺使模型水流进入自模拟区,避免阻力危机。