宁夏引黄灌区末段区域农业水资源配置研究

为探索农业水资源配置的新模式,以"自然—人工"二元水循环理论为基础,以宁夏引黄灌区末段区域(石嘴山市)为研究区,分析农田水循环过程,提出"引沟济渠"农田灌溉水源调配新思路。以农田灌溉水质要求、灌溉水量需求以及水资源管理用水红线为约束,借助MATLAB优化工具进行模拟计算,结果表明:在满足农田灌溉水质的前提下,取用惠农渠水4.83亿m~3、第五排水沟水0.92亿m~3、唐徕渠水0.82亿m~3、第三排水沟水0.31亿m~3,可节约黄河水1.23亿m~3;在上游排水沟水质较差情况下水质是主要约束条件,在上游排水沟水质较好情况下排水量是主要约束条件;实施"引沟济渠"模式应本着"差水控量,好水用尽"的原则,充分利用上游排水沟的来水。该农业水资源利用模式可节约渠灌水,做到"一水多用、多水联用",为干旱区灌区水资源配置提供借鉴。     

SWMM原理解析与应用展望

暴雨径流管理模型(SWMM)已成为目前在城市排水管网设计、城市雨洪模拟、城市水污染模拟及城市低影响开发(low impact development,LID)模拟等方面研究与应用中使用最为广泛的一款模型。剖析SWMM的基本原理,分析其研究现状,展望其发展前景,深入分析SWMM的产流、汇流、管网水动力学模拟、水质模拟等模型机理。基于文献调研和系统分析指出,SWMM的优点是具有较完备的管网水流、LID和水质模拟功能,软件界面友好易于操作,模型开源易于实现二次开发;缺点是未实现立体化水流模拟,未实现与GIS紧密耦合,地表产流模拟过于简化,无法模拟地表二维淹没和城市社会水循环;未来应针对其不足改进和完善相关模块,拓展其应用领域。研究成果有助于不同学科与行业的研究者更加全面地认识和理解SWMM,为SWMM的研究及在海绵城市建设中的运用提供了科学参考。     

胶凝砂砾石质量控制方法

为了探索便捷的胶凝砂砾石质量控制方法,通过大同守口堡水库大坝现场碾压试验,结合大坝填筑初期的补充试验,对胶凝砂砾石150mm立方体小试件(剔除大于40mm颗粒)和450mm立方体大试件(全级配颗粒)抗压强度进行相关分析,探求出小试件和大试件抗压强度值之间的函数关系。同时对核子密度仪检测的密度值与灌水法在同一点检测的密度值进行相关分析,探求出两种方法同一测点密度值的函数关系。研究结果表明:在胶凝砂砾石施工中,可以利用小试件代替大试件进行抗压强度检测,利用核子密度仪代替灌水法进行密度检测,以解决传统质量控制方法的不足。     

设施条件下株距对膜孔灌土壤温度日变化影响

为研究设施条件下株距对膜孔灌土壤温度日变化影响,测定了不同株距下膜孔灌的番茄在全天24 h的不同土层深度的土壤温度。研究表明：（1）不同株距下,膜孔灌各土层土壤温度先升高后降低。（2）不同土层深度下,在观测时段土壤温度先升高后降低,且土层越深,土壤温度变化幅度越小。（3）同一土层深度下,同一时刻,株距越大,土壤温度越高。（4）在各观测典型时刻,株距越大,土壤剖面温度越高,不同株距下的温差在20 cm深度处较小。以上研究结果可为膜孔灌水热调控提供理论依据。     

气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征

为了研究气候变化背景下乌梁素海流域水循环系统的演变特征,利用乌梁素海流域内及其周边13个气象站点的气象资料,从1961-2011年51年数据分析其气温、降水、蒸发的变化趋势,发现气温呈现显著上升,降水量和蒸发量年际波动较大,未显示出明显的变化趋势;同时分析了湖泊进出水量、水位变化和土地利用情况,尤其在近10年来,耕地迅速增加,草地林地减少,湖泊水位降低和面积减少,水资源矛盾加剧。气候变化和人类活动对乌梁素海流域水循环系统演变有着重大影响。     

丰满水电站坝下河段生态水文特性分析

根据研究区域特点以及鱼类主要产卵场分布情况,选取丰满、吉林和松花江三个水文站作为代表来分析丰满大坝下游河道的生态水文特性。分析IHA的5大类32个生态水文指标在研究区域时空变化特性,结果显示大多数指标具有沿程增加的趋势和基本相同的逐年变化趋势。进一步分析产卵期影响产漂流性卵鱼类繁殖的涨水指标(有效涨水过程数、总有效涨水持续时间、断面初始流量、流量的日增长率、前后两个洪峰过程的间隔时间),结果表明:(1)通过丰满与永庆水库联合生态调度,可改善下游产卵场江段的水文条件;(2)丰满、吉林和松花江站的断面初始流量和流量的日增长率指标差别不大,逐年变化趋势一致;(3)比较有效涨水过程数和总有效涨水持续时间指标发现,松花江站明显比其他两站大,比较前后两个洪峰过程的间隔时间指标发现,松花江站变化更加稳定。研究结果为大坝河段的生态研究提供参考。     

上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的细观机制研究

为了系统研究上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的微观机制,采用PFC3D并结合"休止角标定法"对模型进行标定,快速、准确地建立了材料宏观参数与颗粒细观参数间联系,有效地模拟了粗粒土渗透变形的发展过程,获得了渗透变形的微观参数和运移规律。结果表明:上覆粗粒土层中细料含量为10%、20%时,在水压力作用下细颗粒在骨架颗粒间运动并发生流失,表现为管涌型破坏,且上覆粗粒土层中细料含量越少,细砂层越易破坏;当细料含量为30%时,管涌口附近土体发生流土型破坏,而后上覆粗粒土骨架颗粒与细砂层颗粒同步流失并逐步向上游发展,表现为管涌型破坏,整体颗粒流失呈现为过渡性渗透破坏;上覆粗粒土层为管涌型土时,上覆粗粒土骨架颗粒在水头压力作用下会发生快速沉降,上覆粗粒土层为过渡性土时,上覆粗粒土层初始没有发生下沉,在上覆土层发生流土破坏后,才逐渐开始下沉,且上覆粗粒土的沉降量随着上覆粗粒土骨架颗粒中细料含量的减少而增加。本研究在方法上可为三维颗粒流数值模拟中细观参数的标定提供一定参考,并揭示了上覆土层细颗粒含量对渗透变形的影响及颗粒微观运移规律。     

平原水库“防-截-导”渗流控制对坝后地下水位的影响

针对干旱区平原水库渗漏引起的坝后土壤盐渍化问题,基于非饱和渗流理论,以恰拉水库坝后农田地下水位埋深为研究对象,采用数值模拟的方法研究了平原水库"防-截-导"渗流控制对坝后地下水埋深的影响。从防渗措施,截渗沟深度,截渗沟内积水排导情况等方面对比分析。结果表明:截渗沟深度与截渗沟积水深度的变化都会影响坝后农田地下水埋深,截渗沟越深,沟内积水深度越小对降低下游地下水位越有利。在"截渗-导渗"的联合作用下,确定无防渗措施、水平铺盖、垂直防渗墙3种工况下联合截渗沟最适深度分别为4. 5、4. 5、3. 5 m。其中垂直防渗结合"截渗-导渗"的作用效果最佳,是无防渗措施条件下的1. 16～1. 30倍,是水平铺盖措施条件下的1. 15～1. 21倍。可见"防-截-导"的综合控渗机制可有效控制下游的渗流量从而降低坝后农田地下水位,防止坝后农田土壤盐渍化的发生,治理下游的生态环境。     

不同微润管埋深土壤水分入渗特性及对小白菜根系生长的影响

为探明微润灌条件下微润管不同埋深对土壤水分入渗及作物根系生长的影响,分别开展了室内土箱入渗试验和室外大棚小白菜种植试验,设置了3个不同埋深处理:T1(埋深10 cm)、T2(埋深15 cm)、T3(埋深20 cm),室内入渗试验考察不同微润管埋深对土壤水分累计入渗量、土壤湿润锋运移的影响,室外试验考察不同微润管埋深对小白菜主根长、主根直径、根体积、大于2 mm的一级侧根数等根系指标的影响。室内试验结果表明:3个处理单位长度微润管的累计入渗量都随着时间延长呈线性增加趋势,T2入渗速率最大,T3最小,T1、T2分别比T3大43.48%、67.55%;各埋深处理水平方向上的湿润锋向右运移规律和向左相同,T1、T2扩散速率要远大于T3,且T1T2;在湿润锋向上运移到达地表之前,各埋深处理湿润锋垂直向上和向下运移规律基本相同,重力作用影响不明显,扩散速率均为T1T2T3;湿润锋形状变化过程方面,T1由上下方向长度较大的椭圆逐渐过渡到水平方向长度较大的椭圆,T2为上下方向长度大于水平方向长度的椭圆,T3先为水平方向长度大于上下方向长度的椭圆,然后逐渐过渡到上下方向长度大于水平方向长度的椭圆。室外大棚试验结果表明:除主根长指标外,其余根系指标微润管各埋深处理均好于地面漫灌,且微润管埋深15cm时对小白菜根系发育最有利。研究成果可以为相关生产实践提供支持。     

典型区域降雨复杂性分布的变化分析

本文以海河清漳河流域河北境内部分地区为研究区域,分析指标采用小波分维,阐述了不同时期区域降雨复杂特性的不同分布。根据序列分维和其统计自相似性特征的映射关系,进一步揭示不同降雨序列的精细结构并剖析其变化原因,解析出研究区域降雨在不同时期年内频次特征变化和趋势,为区域水资源长期规划和旱涝预警管理提供了决策依据。