梯级水电枢纽群巨灾风险分析与防控研究综述

伴随超标准巨震、极端暴雨洪水、巨型滑坡等灾害频繁发生,极端载荷作用下梯级水电枢纽群的灾害风险分析与防控等问题成为当前水利工程领域的研究热点。为分析梯级水电枢纽群巨灾风险研究现状,绘制了国内外水库大坝溃坝事件的时间序列图,分析了梯级水电枢纽群的风险特征,总结评述了梯级水电枢纽群巨灾风险分析和巨灾防控研究进展,主要结论如下：1)梯级水电枢纽群巨灾风险是我国水利水电工程风险防控面临的主要问题;2)梯级水电枢纽群风险分析方面主要聚焦于梯级水库连溃概率的分析和计算,对于溃决可能产生的巨灾损失的量化研究不足,缺乏对巨灾因子及其相关影响作用下巨灾风险的评估;3)缺乏对梯级枢纽群灾害链的阻断技术研究和应急避险方案设计研究。为此提出了梯级水电枢纽群可能最大灾难(Probable Maximum Disaster, PMD)的科学内涵,考虑可能遭遇的多种致灾因子和承灾体特征,分析相互因果关系和极端荷载组合情况,初步建立了PMD评估的理论模型,为绘制梯级水电枢纽群在巨灾情景下的灾难空间外包线和估算PMD损失上限值提供科学依据,为梯级水电枢纽群巨灾风险分析和防控提供理论基础和技术支持。     

基于区域水资源承载力的山西生态小水电建设

水资源承载力是衡量一个地区发展潜力的主要指标。在对水资源承载能力进行综合动态平衡研究的基础上,建立了区域水资源承载力模型,并将该模型应用于山西生态小水电建设研究。结果表明,①以2015年为规划水平年,山西的水资源能支撑区域容纳0.356亿人按照241m3/人的人均水资源量进行生产生活;②2015年山西共需水85.17亿m3,其中16.84亿m3用于满足工业需水,38.31亿m3用于满足农业需水,24.78亿m3用于满足生活需水,2.39亿m3用于满足生态环境持续与修复的需水;③各产业需水结构上,生活需水增幅最大,达1.47倍,工业需水次之,增幅为60%,生态需水较现状年增加80%;④区域生态小水电建设应以长治市和晋城市为重点,重点做好沁河及浊漳河水资源承载力条件下的生态小水电建设及区域生态水电建设的优化。     

基于积分形式槽蓄方程的Muskingum方法研究

马斯京根法由于其简便性，成为在天然渠道和河流的洪水演进计算中最常用的方法之一。但它并不是很完善的方法。马斯京根法的一个缺陷是它假定河道槽蓄量和“示储流量”之间是线性关系。本研究提出一种积分形式的新的槽蓄方程，即使在河道槽蓄量和“示储流量”之间是非线性关系的条件下也能给出正确的河段槽蓄量。马斯京根法的方程式经过改进来适应新的槽蓄方程。在新的槽蓄方程和改进的马斯京根方程的基础上，一种新型的洪水演进方法建立起来了。新建立的演进方法从一个侧面解释了马斯京根参数x的含义。     

城市水循环演变及对策分析

全球气候变化和快速城市化改变了自然水循环过程,使水循环呈现"自然-社会"二元特征.城市是二元水循环耦合程度最深的区域,城市水循环的驱动力、结构与过程呈现复杂化,由此引发的城市水问题越来越突出,未来城市水循环面临严峻挑战.本文在识别城市水循环的演变历程和机理的基础上,解析了城市水问题的产生根源.以城市水问题以及未来城市水...     

黄河流域多沙粗沙区植被覆盖变化与减水减沙效益分析

通过遥感手段和数字流域模型,研究了黄河流域多沙粗沙区近10来年的植被覆盖变化及其减水减沙效益。研究表明,多沙粗沙区90年代末期与80年代末期相比,植被覆盖度增加区域大约占50%,植被覆盖度没变化区域约占48%。植被覆盖度的变化导致了流域水沙条件的变化,90年代末期植被覆盖条件下,植被措施的减水减沙百分比不高;不同的降雨过程,植被措施的减水减沙效益有一定的差别;从不同降雨过程多年平均看,近10来年植被措施年均减水2.63亿m3,减沙1.13亿t,减水减沙比为2.75,即减1亿t沙的同时减水2.75亿m3,减水百分比为7.61,减沙百分比为10.56,减沙效益大于减水效益。     

汾河清水复流生态调水量研究

基于河道单元水量平衡原理,通过对汾河河道来水、供水的分析,计算不同规划水平年方案下汾河主要控制断面流量过程,确定了汾河复流的合理生态用水量。结果显示：现状年汾河河道生态基流除汾河二库以上河道之外,以下河道均不能得到完全满足。为此,河道生态环境状况比较严峻;河流生态方面考虑满足河道基流生态需水及河滨带生态中水平用水,在万家寨引黄3.2亿m3、沁河引水7 304万m3的情景下,基本可满足汾河生态保护与恢复的要求。     

城市水文模型原理刘家宏

城市水文过程因强烈的人类活动影响而发生了深刻变化,科学精细地模拟城市区域的产汇流过程是解析城市水问题机理的科学基础。在系统剖析城市水文模型原理的基础上,将城市复杂下垫面根据其透水特性划分为不透水单元、透水单元、半透水单元、伪透水单元、强透水单元、水域单元等六类基本单元,并构建了不同类型城市水文响应单元的水文特性曲线,基于圣维南方程组和Navier-Stokes方程提出了城市管网与河湖水系水动力学模拟的技术方案。在耦合城市水文响应单元的降水—截留—蒸发—入渗—产流模块、地表汇流模块、管网汇流模块、水系一维水动力学模块等基础上,以水循环过程为主线,将水文模型的径流输出作为城区一维管网、河道水动力模型的输入边界,实现水文模型与一维管网、河道水力学模型的集成。将单元水文模型通过城市管网和河湖水系等连接方式集成到城市水文模型系统中,弥补了现有城市雨洪模拟在水文学机理上的不足,可为城市排水防涝和海绵城市建设提供科学基础。     

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。     

海绵城市建设中相关支撑技术简介

城市化的快速推进给城市防洪治涝及城市河流生态环境的保障工作带来了严重挑战。海绵城市的建设理念是解决这些问题的方法之一,并且很具发展潜力。文章综述了国内关于海绵城市建设理念的研究;并基于海绵城市的理念,分析了海绵城市建设过程中的关键技术难点,包括在其规划设计、评价改进及调度管理等阶段遇到的技术难点;初步建立了海绵城市建设的技术体系,并系统地介绍了相关的关键技术在国内的应用现状;分析了关键技术在海绵城市建设过程中的应用前景。     

沙柳河流域1969—2020年径流变化及归因分析

以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET₀时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化的贡献。1969—2020年沙柳河流域潜在蒸散发量呈下降趋势,平均下降速率为4.8 mm/10 a。突变检验识别径流在2004年存在突变点(2004年之前径流减少,之后显著增加)。基于流域水热耦合平衡方程的径流变化弹性分析表明,研究期内年降水量、潜在蒸散发量、下垫面参数分别增大10%时,年径流量增加14.4%、减少4.4%、减少8.8%。径流变化归因分析结果显示,气候变化和人类活动对沙柳河流域径流量减少的贡献率分别为70.4%和29.6%,气候变化是导致沙柳河流域径流量增加的主要原因,且降水是影响径流量变化的主要因素。