流域产输沙模型中考虑泥沙来源的动态粒径计算方法

为准确反映泥沙粒径分布特征在不同时间尺度上的变化过程,提高流域产输沙模型的模拟精度,以黄河干流玛曲水文站以上区域为研究对象,根据不同季节的泥沙来源不同这一特点,采用坡面、谷沟、河道各来源的泥沙量作为权重,基于WEP-SED分布式流域产输沙模型对流域产输沙过程中的综合泥沙中值粒径进行加权平均计算,并对采用泥沙固定粒径计算方法和不同来源的泥沙动态粒径计算方法的模型模拟的玛曲水文站输沙率进行比较。结果表明：与采用泥沙固定粒径计算方法相比,采用泥沙动态粒径计算方法可有效提高模型模拟精度,其NSE值从0.601提升至0.706;采用泥沙动态粒径计算方法模拟的泥沙中值粒径呈现汛期小、非汛期大的动态变化规律,其年内分布规律与实测资料一致。     

空间体系法在闸门结构设计中的应用

针对现阶段闸门安全评价及结构设计过程中存在的问题,采用空间体系法对其进行分析,并给出具体可行且普适可重复的分析过程。以具体工程闸门为例进行研究,结果表明：空间体系法可作为长服役期及改变运行方式闸门结构安全评价的一种切实有效的方法,可快速准确计算出闸门结构的质量,误差仅为2.3%,可迅速准确得到任意开度下闸门重心位置。启门力对闸门整体结构的等效应力和位移影响较大,等效应力增加9.09%、位移增加8.24%;顶梁结构的等效应力增加55.6%、位移增加18.24%。配重块对平面闸门主横梁结构影响较大,等效应力增大了140.0%,位移增大了546.59%。     

冲积河流推移质输沙最优河道形态影响因素理论分析

为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响,基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率;采用河道形态自动调整变分方法,以等腰梯形为 河道过水断面,推导推移质输沙率与河道形态的关系,分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小,随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小,同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大,但两者对最优河道形态演变的影响不同,输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展,而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。     

1955—2020年博斯腾湖水盐收支估算与水盐平衡分析

为了探讨变化环境下开都河来水、人类水土开发和水利工程调节等对博斯腾湖水盐收支变化规律的影响,根据开都-孔雀河流域河流-湖泊-水利工程间的水力联系及水盐运移转化过程,构建了博斯腾湖水盐收支平衡模型,基于1955—2020年气象、水文、矿化度、开发利用的观测资料,分析了博斯腾湖逐年、分阶段和多年平均水盐收支变化规律。结果表明,受开都河来水和人类活动的影响,1955—2020年博斯腾湖水盐变化具有明显的4阶段特征。1987年以来水盐变化速率明显升高;焉耆盆地和孔雀河引水量较为稳定,开都河入湖水量占总入湖水量的81.89%,在1955—2020年博斯腾湖水位变化中起主导作用;1955—1987年农田排盐量占总入湖盐量的37.24%,其中1972—1986年农田排盐量接近总入湖盐量的50%,农田排盐量是湖水矿化度急剧升高的主要原因;1983年博斯腾湖西泵站运行后,湖水矿化度整体处于下降趋势,2020年降低到1.0 g/L以下。新时期在对开都-孔雀河流域严格遵守水资源三条红线控制的同时,加强扬水泵站、宝浪苏木分水闸及达吾提闸的联合运行,完全可以将湖水矿化度控制在1.0 g/L水平以下。研究结论可为博斯腾湖可持续利用和管理提供参考。     

南水北调西线工程综合开发的筹融资模式

南水北调西线工程是构建我国“四横三纵”水资源配置的重大工程,全部依靠国家投资建设压力较大。贯彻“两手发力”的要求,利用受水区丰富的风、光、土资源进行“调水+能(牧)、农(土)”综合开发,提出在调水基础上构建多能互补清洁能源基地、黑山峡生态灌区与内流区光牧一体化基地的综合开发思路,缓解筹融资压力。研究表明：将调水80亿m³方案与风、光、土资源开发结合,可实现清洁能源基地装机规模达64 105万kW、黑山峡生态灌区达33.6万hm²、光牧一体化基地养殖羊约500万只。据此提出西线工程综合开发的两种融资模式：一是不考虑国家出资,以清洁能源全部利润用于一期工程建设和基本运行;二是按综合开发方案确定的清洁能源基地建设规模,以电价补贴形式反哺西线工程。     

河床沉积物竖管试验求参方法应用与评价

利用和田河干流下游河段河床沉积物竖管试验数据,开展不同竖管试验求参方法的应用与评价工作,选取HTST01试验点进行垂向渗透试验,选取HTST02试验点分别进行水平方向渗透试验和垂向渗透试验,分析传统计算法的渗透系数取值合理性以及其与直线图解法计算结果之间的差异。结果表明：传统计算法获取的各试验工况渗透系数近似服从具有一定偏度和峰度的非标准正态分布,均具有中等变异性;采用算术平均值进行参数取值具有一定的合理性和适用性,而采用随机计算值时参数取值的误差大小具有偶然性和不确定性。直线图解法能够有效避免随机误差的产生,但其获取的计算结果与传统计算法的算术平均值存在一定差异,其相对误差平均值为10.59%,最大相对误差值超过27.00%。在竖管试验应用过程中,不应忽视计算方法求参取值合理性的影响。     

黄河水沙调控体系与机制建设研究

围绕贯彻落实习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会讲话精神,分析了黄河水沙调控体系开发任务、体系构成和存在的问题,提出了完善水沙调控体系和健全调控机制对策:一是加快推进古贤、黑山峡重大水利工程建设,完善水沙调控工程体系;二是优化调度增强现状工程水沙调控能力、释放和增加现有工程调蓄能力、优化待建工程水沙调控运用方式、完善流域水沙调控管理体制机制,健全水沙调控机制。研究成果可为黄河流域生态保护和高质量发展提供重要支撑。     

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水库+滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50 a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。     

南水北调西线工程总体布局及一期工程方案研究

南水北调西线工程从长江上游调水进入黄河上游,已研究70多a,历经多个研究阶段,形成调水方案数百个。经过深入论证,西线工程总体布局和工程规划方案已纳入2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,并在2008年完成第一期工程项目建议书。2008年以来,随着西线工程前期研究工作的深入,结合新形势和新发展要求,其调水规模和调水线路研究已逐渐聚集,形成了上下线组合调水的总体布局方案和一期工程方案。一期工程的上线和下线是独立的调水线路,其中上线已经过数十年勘察论证,前期工作基础扎实,入黄位置高,覆盖范围广;下线利用在建工程作为水源水库,水源条件相对较好。一期工程已具备开展可行性研究的条件。建议国家尽早决策西线工程开工建设,补齐国家水网主骨架,为实现“让黄河成为造福人民的幸福河”和支撑西部发展提供有力水资源保障。     

黄河泥沙工程控制理论与实践

泥沙控制是黄河保护治理的关键。采用系统控制理论的基本思想,建立水沙关系协调度作为泥沙控制系统目标,提出了黄河泥沙系统治理的四级调控模式。一级控制通过黄土高原水土流失综合治理“拦沙”和控制沟道侵蚀基准面减蚀,实现从源头减少入黄泥沙;二级控制通过修建干支流水库拦沙和调水调沙等技术实现对水沙关系的有效调控;三级控制通过宽滩河道生态治理,保障宽滩区充分发挥削峰滞洪沉沙的调节功能;四级控制通过河口综合治理稳定和控制尾闾泥沙侵蚀基准面减少溯源淤积。基于从黄河中游泥沙发源地到河口地区的四级系统工程调控,维持黄河下游百年尺度稳定行河和大河安澜。