河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。     

引汉济渭椒溪河隧洞施工通风数值模拟研究

引汉济渭工程是陕西省为缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题,而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段,地形地质相对复杂,隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟,研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律,分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时,掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化,并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程,并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究,得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区,涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能,降低通风效率,对有害气体的排散造成一定的阻滞作用,隧洞内有害气体的排散过程包括移动和扩散两方面,移动过程将CO排向洞外,扩散过程不断的降低洞内CO峰值,总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间,对隧洞施工进度给出一定的参考意见。     

横流环境中两孔热水浮射流数值模拟研究

为了达到热废水排放过程中热水快速稀释的目的,采用Fluent中Realizable k-ε模型基于SIMPLEC算法,研究了热射流过程中,射流孔间距、初始流速对射流流场、温度场的影响规律。研究表明:随着射流孔间距的增大,第1孔射流对第2孔射流影响程度逐渐减弱且第2孔射流的弯曲程度随之增加;射流与横流作用促使反向涡对的产生,加快了热水与环境水体的掺混度,横断面温度场出现"肾形"分布;当相对孔间距相同时,随着射流初始流速的增加,第1、2孔射流温度衰减速率随之增大;射流初始流速相同时,射流孔间距的增加对第1孔射流轴线温度稀释度影响较小,对第2孔射流的轴线温度稀释度影响相对复杂;S/D=2时,增大热射流的初始流速,为本研究中热水快速稀释的最优方案。     

塔里木河“二源一干”生态供水潜力研究

为解决塔里木河干流水资源短缺、流域损失水量过大、用水效率低下、农业灌溉用水挤占生态用水等问题,基于“节水优先”的治水方针,以塔里木河二源流(阿克苏河、叶尔羌河)及其干流(“二源一干”)的山区水库群和平原水库群为研究对象,兼顾塔里木河干流的农业灌溉用水、生态用水、工业用水、生活用水等多目标,构建并求解了现状水平年和远景规划年的山区与平原水库群联合调度优化模型,分析了塔里木河干流的生态供水潜力和山区水库群联合调度的贡献。结果表明：仅通过干流平原水库群联合调度,农业灌溉用水和生态用水的供水保证率难以满足设计要求;通过山区与平原水库群优化调度,在远景规划年各行业均满足设计保证率要求,体现了山区水库群显著的调控性能和“节水优先”治水方针的合理性和可靠性;远景规划年塔里木河干流的生态供水潜力为2.84亿m³,可为塔里木河下游生态保护与修复提供了坚实的水量基础。     

大型复杂跨流域调水工程电站-水库-泵站群多目标优化调度

考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站-水库-泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。     

生物慢滤系统对再生水中氮磷降解的试验研究

利用生物慢滤系统中菌-藻共生的特点,对用于景观补水的再生水中氮磷进行有效的去除,可有效预防由于再生水中氮磷营养盐浓度较高而引发的景观水体富营养化问题。通过生物慢滤系统净化再生水的试验研究表明,生物慢滤系统在保持上覆水深为80cm、滤层厚度为80cm、滤速为0.1m/h的条件下,对水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、总磷和高锰酸盐指数平均去除率分别为57.55%、50.16%、46.37%、66.32%和47.04%,叶绿素a的去除率可达95.75%;经生物慢滤系统处理后的再生水在景观储存过程中藻类的生长缓慢,叶绿素a含量始终维持在较低水平,氮磷含量较低且趋于稳定。经生物慢滤池处理的再生水用于景观水体的补充水源,可减少富营养化的发生频率。     

青藏高原大通河流域气候要素时空演变特性分析

以青藏高原大通河流域为研究区域,将流域内及周边5个气象站1960-2012年的年降水、年均气温及年潜在蒸散发作为研究对象,利用气候倾向率法、Mann-Kendall法、滑动平均和小波分析法对各气候要素的演变特性进行了分析,以期为大通河流域水电站梯级调度运行、减轻旱涝灾害及其影响提供科学依据。结果表明:153a以来,大通河流域年降水以0.60 mm/a线性趋势不显著增加,年均气温以0.03℃/a的线性趋势显著增加,而多年潜在蒸散发却以0.94 mm/a线性趋势不显著减小;2流域年降水受祁连山及季风的影响,在东西方向自西南向东北逐渐增加,在流域的中游达到最大;受海拔的影响,年均温度的空间分布东高西低,南低北高,最高温度出现在流域中下游;而流域年潜在蒸散自西南向东北呈现带状相间的分布规律;3该流域年降水、年均气温均未出现突变,流域年潜在蒸散发在1970及2008年出现突变;4周期分析显示,流域年降水序列周期为17、28 a左右,年均气温周期为8、15 a左右,年潜在蒸散发序列周期为18、30a左右。     

防凌期宁蒙河段流量演进的分期分河段混合算法研究

防凌期河道流量演进受复杂凌情影响,研究成果少.在分析防凌期流量演进特点的基础上,考虑封开河日期、槽蓄水增量、气温等凌情影响因子,提出了分期分河段的混合算法以改进传统演进方法.以宁蒙河段为例,考虑流量传播时间,分为稳定封冻河段、不稳定封冻河段,分畅流期、封河期、封冻期、开河期,采用混合演进算法对宁蒙河段各断面的流量进行计算.结果显示,采用分期分河段的混合算法演进流量的精度大大提高,验证了混合算法的合理性、可靠性.     

基于改进布谷鸟算法的梯级水库长期优化调度研究

梯级水库优化调度模型的求解一直是水利学科需要深入研究的基本问题。使用改进布谷鸟算法求解梯级水库优化调度模型是一种新思路。布谷鸟算法是近年来提出的一种新颖的启发式全局搜索算法,该算法参数少、鲁棒性强、搜索效率高,已得到广泛的研究和应用。对标准布谷鸟算法的寻优机制作了阐述,并尝试在算法进化过程中采用动态发现概率以及引入变异机制对标准算法进行改进,提出了改进的布谷鸟算法,并将其应用于某梯级水库优化调度中。以实例验证了布谷鸟算法在梯级水库优化调度中的可行性和有效性,提出的改进策略可有效克服标准算法中的"早熟"现象,改进算法搜索效率更高,寻优结果更稳定。     

海绵城市雨水渗井系统建设关键问题探讨

雨水渗井是我国古代城镇曾经通用的排水技术之一,在当代新型城市雨洪管理理念革新背景下有了新的发展与应用需求。针对传统雨水渗井设计缺乏系统定量分析、粗犷建设等问题,系统梳理国家海绵城市建设经验,结合理论研究与工程实践,围绕雨水渗井选型、规模计算、结构与填料设计、预处理设计及施工等环节总结探讨,提出改进建设思路、加强跨学科研究的建议。