黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估

黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。但受研究时段、方法及其边界条件等影响,黄河水沙变化预测成果差异大,难形成共识。本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析,构建了多模型预测成果集合评估技术,预测了黄河流域未来50 a水沙量。结果表明:既有流域水沙变化归因与预测成果差异大,原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性;提出了基于输入-结构-输出的模型适用性判别准则和评价技术,并基于标准化的数据输入,从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度,集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性;构建了流域水沙变化多模型集合评价-多结果加权融合-BMA集合预测的集合评估技术,根据9类模型预测成果,集合预测了黄河流域未来50 a年径流量为240亿m³,年均输沙量为2.5亿t。     

冲击弹性波法在薄壳渡槽混凝土质量检测中的研究和应用

渡槽作为一种重要的输水建筑物,具有典型的薄壳混凝土结构。文中在介绍水工建筑物混凝土质量检测常规方法优缺点的基础上,介绍了冲击弹性波法检测混凝土质量的原理与方法,同时结合回弹法建立相关关系,综合判断渡槽槽壳混凝土强度的真实状态,为科学、准确评估整个渡槽的安全状态提供依据。通过西部某灌区实际工程应用证明,冲击弹性波法非常适合渡槽类薄壁混凝土结构的缺陷和质量检测,检测可操作性强、准确度高,可为其他类似工程提供经验。     

基于底栖动物响应特征的洮儿河生态流量目标适应性分析

以洮儿河为研究对象,基于其底栖动物采样监测数据,构建流量因子与生物因子之间的响应关系,以评价生态流量保障成效和生态流量目标的适应性。结果表明：以当前生态流量目标(冰冻期、平水期、丰水期分别多年平均径流的5%、10%和15%)泄放后,生态流量达标率时间上逐渐提升,空间上自上游至下游递减,底栖动物多样性、生物量等指数递变趋势类似;底栖动物多样性指数与生态流量达标率相关性最显著并可据此建立线性回归关系;结合该回归关系和情景分析,发现冰冻期、平水期、丰水期目标分别为7%、14%和27%时线性拟合度最高(R²=0.998),表明该目标下底栖动物多样性的维持效果最好。建议逐步提高生态流量目标,促进已受损生态系统恢复。     

长江流域典型城市暴雨雨型特征分析

长江流域是我国洪涝灾害频繁出现的地区之一,对长江流域暴雨雨型特征演变的研究,可以为流域内城市防洪排涝提供科学依据。利用1970—2020年间长江流域11个典型城市站点的逐小时降雨观测资料,筛选场次暴雨后利用累计雨量历时曲线和模糊识别法识别暴雨雨型,采用Mann-Kendall方法对单峰型暴雨雨峰系数和占比进行趋势检测,并对不同历时暴雨分组后进行雨峰特征分析。结果表明:①长江流域典型城市中的单峰型暴雨出现频次占85%,平均型和双峰型出现较少;单峰型暴雨的前期集中型最多,占50%,中期集中型和后期集中型次之。②短历时(1~6 h)暴雨的雨峰占比达到70%,长历时(13~24 h)和超长历时(24 h以上)的雨峰占比分别只有28%和17%。最大小时雨强主导了短历时暴雨的特征,对长历时暴雨来说,降雨的持续性是总雨量变化的主要因素。③从上游到下游,暴雨的雨峰系数逐渐增大,峰现时间逐渐向后推移,长历时和超长历时暴雨尤为显著。     

影响支柱绝缘子弹性模量测量精度的因素分析

支柱绝缘子是大多数电力设备中的关键部件,在其中起绝缘和支撑的作用。弹性模量是绝缘子一个十分重要且关键的物理量,其测量的准确性和便捷性对绝缘子的工业生产和科学研究十分重要。本文首先总结了文献中报道的支柱绝缘子弹性模量的测量方法,主要包括准静态法和动态法两大类。从试验过程的经济性和便捷性考虑,结合弯曲负荷试验同时开展弹性模量的测量是较为合适的做法。本文采用数值模拟技术,对比分析了应变片竖向位置、应变片环向位置、绝缘子长径比和重力因素对直立固定的支柱绝缘子弹性模量测量结果精度的影响。结果表明应变片竖向位置和环向位置对弹性模量测量结果的影响较大,绝缘子长径比和重力因素影响较小。所得结果与结论对提高支柱绝缘子弹性模量测量精度具有重要的指导意义。     

北京市工业耗水演变分析及模型研究

为直观反映工业生产中水资源消耗情况,基于工业用水和排水数据,探析 2001—2020 年北京市工业分行业 的耗水演变特征,选取影响工业耗水的相关指标构建工业耗水计算模型并率定模型参数。结果表明：随着产业结 构调整和高耗水行业的逐步退出,北京市工业总耗水量呈现下降趋势,由 2001 年的 7.10 亿 m 3/a 减少到 2020 年的 2.24 亿 m 3/a。基于所率定参数,工业分行业耗水多元回归结果 R 2均大于 0.75,利用 2020 年数据对模型进行验证, 可知模型对各行业耗水的计算误差均小于 10%,表明所建立的模型能较好地反映了北京市工业耗水情况。     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。     

狭长型水库蓄水至初期运行阶段水温演化规律研究

高拱坝建成后,上游将形成典型的狭长河道型水库,水库水温分层变化规律与大坝结构安全密切相关,对其进行跟踪反馈研究具有重要意义。本文基于溪洛渡水库近4年的水库水温及相关监测资料,同时考虑水库的实际地形信息、气象资料、水文资料和调度资料,引入CE-QUAL-W2模型,实现了水库从开始蓄水到初期运行阶段的水库水温模拟,计算结果与实测数据吻合良好,验证了水动力模型CE-QUAL-W2的适用性。研究结果表明,由于溪洛渡水库河道狭长且水深较深的特殊性,水库在初期蓄水成库过程中,水温一直与河水温度基本相同,水库蓄水接近正常水位后,将逐渐形成4个明显的区域：水位变动区、温度不稳定区、温度过渡区和温度相对稳定区,不同区域水温随季节变化的特性不同。其中,库底温度基本保持稳定,过渡区温度也相对稳定,主要受低温季节来水温度影响。研究结论可为类似高拱坝工程结构设计考虑温度荷载时提供参考。     

大尺寸水工隧洞衬砌物理模型试验系统研制与应用

根据水工隧洞衬砌受力特点,研制出一种新型的大尺寸水工隧洞衬砌模型试验系统。该系统主要由压力筒体、加载系统、测量系统、封水结构组成,其中压力筒体由厚22 mm的Q245R钢板制作,尺寸为Ø3000 mm×L4000 mm,外水压力试验时采用橡胶囊柔性加载方式或衬砌与压力筒体间高压水体直接加载方式,内水压力试验时在隧洞内腔直接采用高压水体加载,动力源由自主设计的伺服控制高压水泵与稳压筒体组成,测量系统由常规检测仪器组合实现,封水结构则由端头涂刷防水胶与双圈橡胶条实施。该模型试验系统在高外水压力、高内水压力作用下的水工隧洞衬砌试验结果表明,所研制的试验系统能满足水工隧洞多种不同边界模型试验要求。     

妫水河流域农业非点源污染负荷估算与分析

本文利用改进的输出系数模型对妫水河流域农业非点源污染负荷进行了估算,并且分别通过三分法,即分区、分类、分期的方法对结果进行了分析。结果表明:(1)2017年妫水河流域农业非点源污染物TN和TP的负荷量分别为1 402 214.9 kg/a,279 629.1 kg/a;(2)流域内各乡镇TN和TP的负荷量差异较大,旧县镇、永宁镇所贡献的TN、TP负荷量最多且单位负荷强度最大,属于重点治理区域;(3)流域内对TN的贡献最大的污染源为农业种植,对TP的贡献最大的污染源为农村生活污染,这两个污染源属于优先控制的污染源;(4)TN、TP负荷与降雨量呈现正相关关系,降雨冲刷是导致的污染物负荷增加的一个主要因素。农业非点源污染的三分研究结果为妫水河流域非点源污染治理与农业结构调整提供了科学依据。