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。     

基于互补原理确定黄土高原Budyko方程的流域特性参数

Budyko方程的流域特性参数一般根据植被覆盖度等下垫面特征进行确定,但相关资料不易获取。本文针对黄土高原地区29个小流域,通过分析流域特性参数、植被覆盖度和互补关系中大气湿润指数之间的关系发现,大气湿润指数能够间接反映植被覆盖度的大小,进而能够利用常规气象数据确定流域特性参数,并拟合出了经验公式。相比采用固定流域特性参数,这种方法能够提高Budyko方程对实际蒸散发量的模拟效果。相比于植被覆盖度等下垫面资料,常规气象数据时间序列长、且更易获取,因此本方法具有较好的应用前景。     

城市化对河南省极端降水空间分布的影响

针对城市化对极端降水空间分布的影响问题,利用城市冠层模型结合WRF(weather research and forecasting)中尺度天气预报模式对河南省2021年"7·20"特大暴雨进行数值模拟,并结合国家级地面观测站实测降水数据对该模型的模拟精度进行了验证.结果表明,考虑城市冠层影响的耦合模型能更好地模拟出区...     

南水北调工程受水区城市雨水利用潜力分析

考虑地理气候和降水特点等,调研分析我国中、东部地区和西部地区共26个海绵城市建设试点/示范城市的雨水资源利用水平,分区测算城市雨水利用能够替代城市自来水的比例;基于城市建设统计年鉴中南水北调工程东、中、西线受水区60个城市2018年供水量数据,估算高、中、低利用水平下南水北调工程受水区城市雨水利用的潜力分别为6.19亿、4.71亿和3.27亿m~3。考虑降水的不确定性,测算了平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)、特枯年(P=95%)受水区城市的雨水资源利用量。以北京、天津、石家庄、济南、太原等城市为典型,计算得到南水北调工程受水区典型城市雨水利用的平均保证率约为45.9%,远低于城市供水保证率的要求。     

10kV户外箱式设备预制混凝土基础的应用

随着我国城市化进程的加快,越来越多的人口涌入城市,在促进经济繁荣发展的同时,城区的用电负荷也在快速增长,10 kV设备布点与老旧城区的可用地之间的矛盾越来越突出,如何在有限的条件下,解决当地居民不断增长的用电需求,成为当地居民及政府相关部门关注的焦点。现结合江门开平供电局城区设备基础改造特点,主要分析了10 kV户外设备传统现浇混凝土基础的局限性缺点,针对现浇混凝土的缺点,提出了采用预制混凝土基础并对其优点进行了阐述,以提升配电网工程的建设水平。     

北方地区城镇化和工业化进程与农业用水相关性区域分析

以水资源紧缺的北方地区为研究对象,针对华北、东北和西北地区的社会经济发展特点以及资源禀赋选择河北、吉林和宁夏三个省,基于1997~2011年的统计数据,分析各省城镇化、工业化进程与农业用水的相关性。结果表明,各地的农业用水量和农业用水占总用水的比重随着城镇化和工业化发展呈下降趋势。在水资源紧缺的河北和宁夏,农业用水量与城镇化和工业化水平的相关性较好,而在水资源相对丰富的吉林,则该相关性较低。在经济发展水平相对发达的河北和吉林,农业用水比重与城镇化和工业化水平的相关性较好,而在经济水平相对较低的宁夏,则该相关性较低。研究成果可为北方地区农业用水量的平衡配置、合理调度等提供参考。     

我国节水型社会建设实践与经验

我国节水型社会建设在经历了10多年的发展后,试点工作稳步推进,全国已经建成四批国家级节水型社会建设试点和数百个省级试点.各城市在节水型社会试点建设过程中,已取得了卓越成效,并获得一系列特色经验.重点介绍了西北内陆地区水权分配和流转、南方丰水地区水环境综合治理、沿海发达城市水资源优化配置、华北地区提补水价和产业调整以及中部地区水资源管理体制改革等节水型社会建设试点经验.     

城市高耗水现象及其机理分析

为了打破城市耗水的"黑箱"模式,采用统计分析、实验观测以及典型区实证研究等方法,对城市耗水现象及机理开展研究。结果表明,城市属于高耗水区域,耗水强度不仅与降水量、气温等气象因素有关,同时与人类活动紧密相关。以北京市为例,建立了城市耗水计算模型,并基于土地利用数据,计算了北京市2014年耗水空间分布,考虑人类用水产生的耗水后,城市区域的耗水量要明显高于郊区以及自然下垫面的蒸散发量。     

不同水文年型海绵城市径流总量控制率特征研究

国家海绵城市试点已进入验收阶段,径流总量控制率是建设效果评估的关键指标之一。海绵城市建设技术指南中给出了径流总量控制率的计算方法,但它是通过长序列(一般30年以上)降雨数据排序计算得到的,是反映了长期降雨规律的一个综合平均值。海绵城市考核的年份往往对应具体的水文年型,用统一的综合平均值去考核具体的水文年型,在丰水年标准偏严,在枯水年偏松,不能客观反映海绵城市的建设效果。本文定量分析了海绵城市径流总量控制率的年际变化特性和概率分布特征,基于海绵城市建设技术指南核算了特定年份径流总量控制率的客观指标,可为海绵城市建设效果的考核提供参考依据。     

基于城市水文模型的海绵城市智慧管控

针对海绵城市智慧管控系统的建设,从调蓄设施智慧管控的角度,以萍乡市西门片区为案例,对海绵城市建成后的运行管理方式进行分析,研究基于城市水文模型的海绵城市智慧管控系统的作用,重点阐述了调蓄设施的智慧管控系统的建设和应用。结果表明:在30 a一遇2 h设计暴雨下,不同的调蓄设施起调点设置对地表径流量的控制有较大的影响,随着起调点的设置越靠后,地表径流总量控制率从66.6%减少至8.9%,峰值削减率从47.3%减少至20.8%;在两场雨峰位置不同的实际降雨的模拟情况中,采用不同的起调点策略可以更好的发挥工程效益,地表径流总量控制率分别是64.5%和82.6%,峰值削减率分别为52.1%和70.4%。对基于智慧管控系统的调蓄设施的优点和局限性做进一步的阐述和分析,对海绵城市智慧管控系统的几个关键问题进行初步探讨,包括分布式参数获取与数据库更新、易积水点的远程管控技术和风险预警技术等。研究成果对海绵城市建成后的城市水资源管理具有一定的参考意义。