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。     

引汉济渭工程运行调度模式研究

从引汉济渭工程运行调度的实际需求出发,设计了工程运行调度新模式并集成实现。基于Hadoop搭建工程运行调度大数据服务平台,基于数字地球构建了工程运行调度可视化仿真系统,基于云服务架构建立工程运行调度应用支撑平台,以主题、组件、知识图为牵引建立了工程运行调度应用支撑库,基于数字地球和应用支撑平台构建了工程调配水一体化数字水网,基于平台、数字水网、组件、知识图搭建了工程运行调度主题业务应用,实现了运行调度业务主题化云服务。该模式技术理念先进,应用灵活方便,适用性强,可为工程运行调度提供重要技术支撑,具有良好的应用前景。     

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。     

汉江干支流径流丰枯遭遇对跨流域调水的影响

引汉济渭工程是缓解关中地区缺水、改善渭河生态的重要措施之一。针对汉江干支流径流的丰枯遭遇规律对工程调水造成的巨大影响,以保障引汉济渭工程供水为目标,建立了调水区可调水量最大的模型,选用Copula函数确定了对跨流域调水影响最大的丰枯遭遇组合的概率,基于实测径流分析确定了不同丰枯遭遇组合情形下的典型年,并采用自迭代优化算法长系列计算分析了不同丰枯遭遇对各典型年调水的影响。结果表明:在56年长系列(1954—2009)计算中,供水保证率为95%,共计有8年调水量大于16亿m~3,其中,1975年调水最大,达到17.74亿m~3,2002年调水最少,为9.41亿m~3。汉江干支流不同丰枯遭遇组合情形下,干支流同枯概率为20.79%,调水量仅为9.41亿m~3,为水库调水量最小值,该组合对引汉济渭跨流域调水的影响最为显著,为最不利情况,应引起足够重视。研究成果对于引汉济渭工程水源区的水库调度和受水区的水资源配置均具有一定的参考价值。     

基于改进多目标粒子群算法的水库防洪调度

提出了一种基于改进多目标粒子群优化算法的水库防洪调度算法（MOPSO-RFC）。该算法采用下泄流量编码方式;设计了一种基于邻域最大拥挤距离的全局极值选择算子,以保持更好的种群多样性;设计了一种基于差分进化的精英种群自学习算子,以提高算法的求解效率。对陕西省安康水库两场典型洪水的调度研究结果表明,MOPSO-RFC算法获得了一组质量高、多样性好的防洪调度方案,有效实现了削减洪峰的目的。     

统计降尺度方法对渭河流域气候要素的模拟及预估

利用渭河流域21个气象站点1960-2010年的逐月降水、气温、潜在蒸散和NCEP再分析资料,采用逐步回归的统计降尺度方法,建立了月序列的统计降尺度模型,并将模型应用于CMIP5中CanESM2模式下RCP4.5情景,产生了未来气候要素的变化情景,主要结论如下:1)该法对潜在蒸散的模拟效果最好,气温次之,降水最差.2)对未来气候要素的预估从时间变化上看,各时期月降水相对于基准期而言稍有减少,气温相差不大,潜在蒸散稍有增大.3)从空间变化上看,未来多年平均降水和潜在蒸散分布呈现出由东南向西北逐渐减少的趋势,而气温分布呈现出由南向北逐渐降低的趋势.     

陕西省水利信息化的发展战略研究

陕西省水利信息化发展缓慢的问题体现在4个方面:信息化系统机构分散;基础设施不足、运行水平低;数据库建设以及决策支持系统不成规模;专业技术人员缺乏和经费短缺。为解决这些问题试提出3步走战略:筛选人才,夯实基础;普及应用,统一管理;创新技术,引领潮流。首先引进人才,制定规划,升级测站,然后建立信息化系统软件平台,最后将3S等技术引进系统。规划了一个全方位的前景,为早日全面实现陕西省水利信息化提供参考。     

基于生态位及其熵值模型的陕西省渭河流域用水结构特征

为了阐明陕西省渭河流域用水结构特征,实现水资源的合理配置,以该区域七市一区为研究对象,基于2001—2016年的用水数据,利用生态位理论构建了用水结构生态位及其熵值模型,揭示了各行政区用水结构及其相对于陕西省、全国的演变态势。结果表明:(1)七市一区农业用水生态位最高,工业、生活用水生态位次之;行政区间各用水类型生态位存在明显差异,其中渭南市、榆林市农业用水生态位级别最高,铜川市、延安市工业用水生态位级别最高,西安市在生活用水与城镇公共用水方面级别最高。(2)行政区各用水类型生态位宽度普遍大于陕西省及全国,其中农业用水生态位宽度分别是陕西省与全国的1. 15～2. 62、1. 36～3. 09倍,工业用水生态位宽度分别是陕西省与全国的0. 75～4. 13、0. 86～4. 71倍,反映出区域用水结构处于调整阶段且工、农业用水调整力度大于陕西省及全国平均水平。(3)相较于全国,陕西省农业用水与城镇公共用水处于扩充状态,生活用水与工业用水处于压缩状态;相较于陕西省,不同行政区各用水类型有扩充也有压缩。运用生态位理论能够全面、直观地反映陕西省渭河流域行政区用水结构的变化,方法简便、实用,具有可推广性。     

渭河干流生态环境需水量的动态计算

将生态环境需水量分为输沙、河流稀释自净和基本生态环境需水三个组成部分,提出了综合考虑年际、年内及河道空间变化分区的生态需水计算模型以满足渭河干流水资源开发利用特征。研究表明,渭河河道生态环境需水量与输沙及稀释自净需水量关系密切,汛期以输沙需水为主,非汛期以稀释自净需水为主;输沙需水量年内变化明显,汛期占到了全年的67%;受沿程流量、排污和泥沙冲淤形势的影响,渭河干流自上而下生态环境需水量逐渐增大,中水年分区最大需水量达35.1亿m3。该方法适用于水量年内分配不均,自然条件及河流沿程开发利用变化程度较大的河流。计算出的生态需水量具有动态可操作性,可用于指导渭河干流水量分配与水资源管理。     

海绵城市考核监测体系涉水核心指标的评价分析方法探讨

考核评估是海绵城市建设工作的重要环节,也是检验其成功与否的必要程序。为了科学、全面评价海绵城市建设成效,构建多目标考核监测评价系统,该文以住建部《海绵城市建设绩效评价与考核办法(试行)》为指导,遴选7项涉水核心指标,深入剖析其考核要求并尝试建立定量化评价分析方法。在此基础上,探讨了考核指标监测方案的制定要点,并就信息化技术在海绵城市监测体系中的应用提出了初步建议与思考。