新时代长江水资源开发保护思路与对策探讨

针对长江水资源开发保护中存在的主要问题,以及新时代长江经济带发展和长江大保护背景下面临的新要求,展开了专项分析研究。研究结果表明:正确把握长江水资源开发保护与水环境治理及经济社会发展之间的关系,是协调长江经济带发展与长江大保护的关键所在。根据研究结果,提出了应当以水环境改善为突破点的长江水资源、水环境、水生态以及水灾害等四水共治的思路;同时还提出了管理与技术、经济与法律及文化等多种手段相结合的针对长江水资源开发保护的对策和建议。     

河长制下的城市水环境治理——以深圳市深圳河流域为例

<正>深圳市是我国改革开放的前沿城市,城市化发展迅速,人口数量多、密度大,经济活动频繁,洪涝频发、用水短缺、水体黑臭、水生态系统破坏等一系列问题严重制约深圳市经济社会可持续发展,其中水环境问题是目前深圳河流域治理中最为突出和迫切需要解决的。通过深圳河流域"一河一策"的实施,制定合理的治理方案,有效解决深圳河长久以来积累的水环境问题,改善深圳河流域的生态环境,使城市建设和水生态文明建设协调发展,持续提高深圳城市竞争力。     

淹没式取水工程附近水流运动三维数值模拟

采用三维水流模型,模拟了淹没式取水工程(单侧引水箱、蘑菇头)附近三维空间内的水流运动。计算发现,取水工程处表层水体中水平流速增量与取水吸水方向可相同,也可相反。结合模拟结果和明渠水流基本理论,探讨了取水口附近水流变化现象的形成机理。理论分析表明,黏性(垂向扩散)、动水压力作用是产生上述现象的决定因子,它们对表层水流变化的驱动方向相反,其综合作用效果随着取水工程之上水深h’的不同而不同。对于单侧引水箱,当h’较小时,黏性扩散作用占主导,取水层与表层水流流速增量方向一致;当h’较大时,动水压力作用占主导,取水层与表层水流流速增量方向相反。较之单侧引水箱,蘑菇头从水平各个方向均吸水,导致了在蘑菇头正上、正下方水域形成2个压力集中区。环绕着这2个区域边缘,靠近取水口的水层由于黏性扩散向中心运动,远离取水口的水层(底层、表层)被向外压出。     

长江防洪实体模型垂线流速相似性研究

根据实测资料 , 采用3点法、5 点法对比计算分析了原型和长江防洪实体模型的垂线平均流速两者间差异,同时比较分析原型与模型流速沿水深分布偏离程度。采用明渠对数流速公式探讨了模型变态后流速沿垂线分布的规律,在此基础上提出了长江防洪实体模型垂线平均流速与相对水深某位置处点流速的关系,观测资料分析表明,模型相对水深为 0.6 处的点水深处流速与垂线平均流速基本一致。     

三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件,会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加,坝下游沿程枯水位相应抬高;蓄水期下泄流量减少,同时期沿程水位下降;遇枯水年,水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）;遇平水年蓄水期,中下游水位下降较多,沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ,对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。     

河工模型试验目标水位突降时尾门水位的控制

针对河工模型试验过程中目标水位下降幅度过大时可能造成尾门开启过度、流速急剧增加,从而导致动床地形冲毁的现象,提出了一种尾门平稳过渡控制的方法。即在试验开始阶段,停止尾门调节器PID(proportion-integration-differentiation)控制模式,采用逐步开启尾门,直至模型水位接近目标水位后再自动转入PID调节模式。在试验过程中,目标水位降幅超过设定的正常幅度后,调节器自动将目标水位变化分解为按阶梯逐步下降的过程,阶梯的幅度和持续时间可以根据实际模型事先整定。将新方法应用到长江防洪模型供水系统,并嵌入到尾门PID调节系统中。试验表明采用这些方法后,能有效抑制目标水位降幅过大时造成尾门的超调,保证了尾门水位的平稳过渡,并且有效提高了尾门控制的平稳性和试验系统的可靠性;新方法使得水位调节平衡的时间有所增加,应根据模型的特性,选择适当的控制参数。     

重庆小南海枢纽运用后坝下游近坝段水位变化研究

为了分析小南海枢纽运用后坝下游近坝段河道水位的变化特性,基于物理模型试验和一维泥沙数学模型计算,研究了小南海枢纽运用初期和运用20 a末,不同特征流量条件下,坝下游近坝段河道水位的变化过程,以及引起水位变化的主要原因。研究表明:小南海枢纽运用后,坝下游约4 km河段范围内,水位较建坝前有不同程度下降,坝下游0.4 km处水位最大下降约1.47 m,出现在枢纽运用初期的枯水流量时;坝下游4 km以下河段水位,在枢纽运用初期下降甚少, 随着三峡水库运行年限增加,库区泥沙淤积增多,水位逐渐高出初期水位,在枢纽运用20 a末,坝下游8.2 km处水位较初期水位最大升高约0.6 m;引起坝下游近坝段河道水位变化的主要原因是施工期坝下游河床的开挖和三峡水库调度及泥沙淤积。     

水库多目标优化调度技术比较研究

多目标智能优化算法种类繁多,不断涌现,在水库优化调度中得到了广泛应用,但多目标智能优化技术仍然是目前水库群综合利用优化调度研究中的热点和难点之一。已有的研究算法大多是关于水库优化调度中适用性的应用研究,且实际问题简化多,在算法算子的选择、算法性能的探讨和比较、特别是多目标优化等方面还不够深入。为此,选择应用较为广泛的NSGA-Ⅱ和DEMO算法,从变量规模、约束处理技术等方面,对其在水库多目标优化调度中的应用效果进行初步分析、比较和评估,为水库多目标优化调度算法的选择提供了参考。     

双向水槽的设计与研制

试验水槽是水力学及河流动力学开展研究的重要试验方法及设施之一。为了简化水槽试验的控制过程和提高试验精度,设计制作了国内首座可以双向运行的新型试验水槽。该水槽采用一种封闭循环的平衡式供水系统代替目前常用的供水系统,使得水槽试验的性能得以提升;同时,实现了水槽试验过程的全自动控制,包括阀门开启与关闭、泵的启动与关闭、流量的大小及水位控制等;并且可以实现水流的双向控制。     

库区洲滩生境改造方案优选——以王甫洲水库为例

低水头梯级水库中流速较缓且水深较小而导致水草灾害发生是近些年水库管理中出现的新问题。为在发生伊乐藻灾害的王甫洲库区通过实施局部地形改造而塑造不利于伊乐藻生长的水文环境,并能对每一改造方案实施前后水动力强度的变化进行定量评价,同时综合考虑各改造方案在每一区域的水动力提升效果、对环境的影响和改造效益,选取各区域最优改造方案,提出了水动力提升率概念用以描述改造前后水动力强度的变化,并建立了基于熵权-TOPSIS的地形改造方案优选模型对各区域的每一方案进行评价优选,取得的主要结论如下：(1)在周期流量下,在区域A改造方案1水动力提升率仅为5.16%,远不及方案2和方案3的59.15%和63.62%;在区域B和区域C,方案1水动力强度出现减弱,方案2和方案3对区域B的水动力提升率分别为16.02%和20.19%,对区域C的水动力提升率分别为45.47%和51.99%,均较为接近。(2)熵权法得到3个区域各指标的权重均为改造效益>平均改造深度>水动力提升率。若综合考虑水动力提升率、对环境的影响和改造效益,TOPSIS模型计算的综合评价指数均为方案3>方案2>方案1,方案3均...