水沙变化下松滋口大湖口河段健康评价及影响分析

松滋口是长江向洞庭湖输运水沙的重要通道,长江上游水库群的修建改变了其水沙模式,一定程度上对河湖健康产生了影响。基于松滋河东支大湖口河1991-2017年的实测水沙数据,分析其水沙年际及突变变化,建立考虑水沙过程的大湖口河健康评价模型,综合物理形态、生态环境、社会服务3个方面,对其健康状况进行评价并分析变化趋势。结果表明：1991-2017年大湖口河径流量年际无明显变化,但输沙量呈显著减小趋势,减幅达98.5%;研究期水沙突变时间节点为1997、2003和2006年,与上游水库的修建及运行时间较为一致;大湖口河整体健康水平处于中等,在现有水沙变化条件下,大湖口河的健康水平呈现下降趋势,需要采取进一步治理修复措施。     

HSPF模型在渌水流域洪水预报中的应用

近年来,流域暴雨洪水灾害事件频发,准确、可靠的洪水预报是有效预防和抵御山洪灾害的重要措施。以渌水流域为研究区域,构建HSPF半分布式模型,选取流域2013～2020年洪水资料中代表性较好的场次洪水完成模型参数的率定和验证,并采用确定性系数、相对误差等指标进行洪水模拟精度评价。结果表明,该模型在渌水流域场次洪水模拟中表现良好,15场洪水模拟的峰现时间、洪峰流量合格率分别为100.0%、80.0%,洪量及径流深的模拟合格率均为93.3%,确定性系数均值为0.80,总体预报精度达到乙级,说明构建的HSPF洪水预报模型在渌水流域具有较好的适用性,可为该地区的洪水预报提供依据。     

气垫式调压室热力学特性及其对围岩应力变形的影响

为了解气垫式调压室气室内压缩气体温度和压力变化规律及其对调压室围岩的应力变形特性的影响,基于水位波动方程和能量守恒方程,提出了考虑传热影响的调压室压缩空气热力学过程的计算模型,并进行合理性分析。采用裂隙岩体单向热力耦合数值方法,将调压室内空气的压力和温度作为瞬时变化边界条件,对调压室围岩的应力变形特性进行了深入分析。结果表明：在调压运行工况条件下,调压室内的空气压力和温度将发生大幅度波动变化,进而会导致围岩温度也出现相应的改变,且围岩温度呈现出显著的不均匀分布特点;节理裂隙处的岩石温度变化相对较大,且出现了较大的拉应力。     

湖南省水库与干旱情势空间匹配关系研究

根据湖南省地质、地形等条件,以县域为单元将湖南省划分为9个区域,对省内14 000多座各类型水库开展空间统计,分析了水库空间分布规律,并采用SPI-3指数法计算得到4-9月重旱及以上干旱频率的空间分布,对比研究了水库分布与干旱的空间匹配关系。结果表明：湖南省水库分布具有明显的空间分异特征,丘陵区水库数量密度一般要大于山地区,但受大型水库不足的影响,库容密度一般要小于山地区。洞庭湖平原腹地水库密度极低,而外围岗地区则拥有全省最大的水库分布密度。不同分区水库供水能力与人口、耕地的匹配关系也有很大差异。湘东南罗霄-南岭山地区单位面积兴利库容和人均兴利库容最大分别可达54 397.32 m³/hm²和3 286.53 m³,而在湘中南岩溶丘陵区、洞庭湖区等地区则分别不大于3 450 m³/hm²和210 m³。湖南省水库的空间分异特征主要受地质、地形等地理条件控制,山地区水库规模大、数量少,而丘陵区水库小、数量多。总体上看,湖南省水库供水能力与干旱的空间分布存在明显的失衡错位,如衡邵盆地不仅年均降雨量少、重旱频率高,而且水库供水能力也处于全省较低水平,再加上岩溶区“保水难”的特性,该区成为省内干旱情势最为严重的地区。     

梯级电站运行下拉萨河干流水文情势变异及归因分析

梯级水电站不同的调度模式对河流水文情势产生的影响存在差异。为了定量分析拉萨河干流梯级水电站不同调度模式对水文情势变化的影响,采用水文变异指标法及变化范围法（IHA-RVA）,综合评价了旁多、唐加和拉萨3个水文站32项水文情势指标的改变度及综合改变度。结果表明：常规调度模式下,3站的水文情势发生了轻度改变,综合改变度分别为0.17、0.21和0.20;电力调度模式下,3站的综合改变度分别为0.50、0.54和0.48,属于中度改变。采用多系列贡献率分割法,研究了天然径流量变化、河道外引水退水以及梯级电站调度运行3因素对月均径流改变的贡献率。研究表明：常规调度模式下,3因素对拉萨水文站月均流量改变度的贡献率分别为0.81、0.02和0.17,主导因素为天然径流量变化;电力调度模式下,3因素的贡献率分别为0.56、0.06和0.38,梯级电站调度运行因素的贡献率显著提高,电力调度下梯级电站调度运行对拉萨水文站月均流量改变度的贡献率比常规调度提高了124%。     

压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC^3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明：对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。     

锆基金属有机框架复合膜在水处理中的应用

锆基金属有机框架(Zr-MOFs)复合膜具有良好的渗透性和抗污染性,被广泛应用于水处理领域。了解Zr-MOFs复合膜在水处理应用中的研究现状,对拓展Zr-MOFs膜的实际应用具有重要意义。鉴此,总结了Zr-MOFs的类型,复合膜的成膜方法、表面特性和过滤性能及其对水中污染物的去除效能方面的最新研究进展,重点讨论了Zr-MOFs复合膜制备方法存在的问题和优化策略以及污染物的去除机制。最后,提出优化Zr-MOFs复合膜制备方法、提升选择分离性及推进水处理中的实际应用等重要研究方向。     

耦合流域-区域用水总量红线的供水优化模型及应用

为细化流域-区域耦合的用水总量指标及优化供水方式,基于流域用水总量红线与区域用水总量红线的共同约束,建立了耦合供给侧和需求侧用水总量红线的多水源多目标水资源系统供水优化模型,并应用于浏阳河-捞刀河流域,分析不同水源分配到不同行政区的最优供水方案以及最大供水量。现状年浏阳河-捞刀河流域存在一定的过度供水或供水不足;供水优化模型压缩了两流域平水年和丰水年的超红线供水,提高了枯水年和特枯年供水量;两流域规划特枯年比现状特枯年的缺水率降低了11.63%。这表明供水优化模型能较好地优化流域供水方式,确定不同频率年流域耦合区域的用水总量细化指标,相关成果可为用水总量控制的过程监管及超标预警提供有效技术支持。     

湘江下游水位变化趋势与河床演变关系研究

湘江为长江中游洞庭湖水系的主要支流,是湖南省最大的河流,认识湘江水位的变化规律和趋势可为湘江流域乃至洞庭湖水系的保护和管理提供依据。利用M-K检验法分析1990-2014年湘江下游水位变化规律,基于实测地形数据分析湘江下游河段河床演变,并探讨湘江下游水位变化与河床演变之间的关系。结果表明:1990-2014年湘江下游年均水位整体呈下降趋势,长沙站、湘阴站和营田站水位均于2011年下降到历史最低点,分别为26. 62、24. 69和24. 42m,枯水期水位下降尤为明显。1990-2014年汛期最高水位呈缓慢下降趋势,枯水期最低水位总体上呈下降趋势,同流量下汛期水位变化不明显,枯水期水位基本上呈降低趋势。1983-2015年典型纵横断面出现2种形式,分别为横向展宽和纵向大幅度刷深,湘江下游河床下切严重,其中铜关滩下切深度达15. 7 m。汛期水位的变化与来水来沙及河床演变有关,枯水期水位下降主要归因于河床下切。     

限制性航道中船行波传播特性的数值研究

基于完全非线性Boussinesq方程的开源程序包FUNWAVE-TVD建立了限制性航道中船行波运动的数值模型,重点分析了船舶在该类型航道中诱导生成的最大船首孤立波波高、最大船尾波波高以及最大近岸横向流速的时空分布规律。结果表明：模型能较好地捕捉船行波在限制性航道中的演化过程;根据回归分析得到了最大船首孤立波波高η_max与船舶吃水p、弗汝德数F_r的幂函数型经验关系;最大船尾波波高η_max及最大近岸横向流速u_ymax随船舶吃水p和弗汝德数F_r的不同呈分段式变化规律。研究结果可为限制性内河单线航道的设计以及通航要求提供参考。