佛山水道水流水质模型研究与应用

根据感潮网河区的水力、水质特性,利用一维感潮河网区水流水质数学模型,加入顺逆调节因子,将顺、逆流向的离散方程统一到同一方程中,研究分析佛山水道各种引水方案对佛山水系水流的影响和对佛山水道水环境改善的效果,为佛山水道引水工程的进一步设计提供依据。模型通过相应的同步潮流观测水位资料进行了率定,精度符合要求。     

感潮河湖水系连通水环境改善效果评价

河湖水系连通作为解决水环境问题的一个重要措施,其实施对于改善感潮河网地区水环境具有重要作用。为评价感潮河湖水系连通工程实施后水环境的改善效果,提出了一套评价指标体系及评价方法,包括结构性评价指标体系、水动力评价指标体系、水质评价指标体系等3个方面,分别定量评价河湖水系连通对于河网水系结构、河网水动力和水质的改善效果,以及河网水环境的综合改善效果。通过实地调查与测验资料,利用所建立的指标体系对广州市海珠区感潮河网水系连通工程实施后的水环境改善情况进行了评价,验证了该方法的可行性和实用性。     

感潮河网水资源调度试验研究

以广州市海珠区新癵围河网为研究区域，针对其平原感潮河网特点和独特的地理位置，充分利用珠江潮汐动力和较干净水资源，采用水资源调度方法来改善该区域水环境。分析调水期间各水力要素以及水质指标的变化情况，结果表明：充分利用珠江潮汐规律，采用涨潮引水、落潮排水方案，能使河网内主要河道水体定向有序地流动，进而提高水体的流动性，加快水体更新速度，可以在一定程度上改善河涌水质。该研究对珠江三角洲地区城市河道整治具 有较为重要的指导意义。     

秦淮河流域水系结构及连通度变化分析

为定量分析城镇化所导致的河网结构及水系连通变化,通过计算1990年、2000年、2010年和2015年4个时期秦淮河流域的河网密度、水面率、河网复杂度、河网稳定度、河网连通度、水文连通度,得出秦淮河流域水系结构演变过程及连通度变化规律,并运用统计学方法得到水系结构指标与水系连通度之间的联系。结果表明:近25年来,秦淮河流域河网密度、水面率均呈不断减小趋势,河道呈现主干化特征,流域河网整体规模呈萎缩趋势,水系连通变化与河网结构变化总体趋势一致,均呈降低趋势,且其变化与水面率、河网密度和河网复杂度具有显著相关性。     

淮河流域水系盒维数与连通度相关性研究

在自然演变和人工干预双重影响下,河湖水系的发育程度和连通效果在不断变化,进而影响到流域水资源的合理开发利用。本文以淮河流域作为研究对象,从数字高程模型中提取了全流域水系结构图,并根据其他资料对结果进行修正;基于当地人工水系建设背景,运用分形理论计算了全流域13个水资源三级分区有、无人工水系情况下的水系分形盒维数;基于河道闸坝工程建设背景,运用图论方法计算了全流域13个水资源分区有、无闸坝工程情况下的水系连通度;最后,采用统计学方法研究了淮河水系盒维数指标与水系连通度指标之间的联系。结果显示,剔除人工水系后的各分区水系盒维数有不同程度的下降,且下降程度与区域水系个数、面积一定程度上成正比例关系;考虑有无人工水系、闸坝工程影响的各分区水系连通度,有的增大,有的减小;水系盒维数与连通度间大体上呈现正相关的趋势关系。研究成果可为有关部门开展淮河流域水系建设工作提供理论支撑,为摸清自然规律和人类活动对水系形态结构、发育情况和连通性的影响提供技术支持。     

平原感潮河网地区防汛减灾能力评价指标体系研究——以上海市为例

平原感潮河网地区极易遭受流域洪水、区域暴雨、台风、高潮等多重袭击影响,防汛情况复杂,通过开展防汛减灾能力评价可以科学反映地区抵御水灾的能力。以上海市为例,建立了上海市防汛减灾能力评价指标体系,共分3个层级、2个一级指标、7个二级指标、27个三级指标,以期对其他相关地区防汛减灾能力评价体系的建立提供借鉴。     

滨江地区通江口门规模对区域防洪影响的研究

为探究通江口门规模对滨江地区区域防洪的影响,以张家港市为研究对象,利用数值模拟的方法建立区域水文水动力耦合模型,通过设置连通水系、扩建闸门及新增排水泵站三类方案进行分析计算各片区的最高水位。结果表明,通过调整水系、扩建通江口门及新增不同规模的排水泵站,能够有效降低该区域在遭遇100年一遇降雨时的河道最高水位,减轻了区域防洪的压力。研究成果对合理布设城市防洪工程、提高城市防洪能力有借鉴意义。     

感潮河段码头建设对河道行洪能力影响分析的研究

感潮河段在径流和潮流共同作用下,水流往复,水动力条件复杂。为了科学评价码头建设对感潮河段的行洪影响,均衡好航运建设与防洪安全之间的关系,文章选取码头上下游河段一定区间内为计算范围,在详实资料基础上,构建了二维水动力数学模型,并以实测水文资料验证。通过对河段防洪标准的洪水工况进行模拟计算,分析了工程建设前、后的水动力条件变化,进而研究得到码头工程对附近河段产生的行洪影响并给出建议对策。     

水资源调度对感潮河段盐度影响的模拟分析

水库运行后,由于其兴利调节作用,使下游河道的径流量发生改变,从而对感潮河段的盐度造成影响。因此,在结合相关地质及水文资料基础上,建立感潮河网一维水流—盐度耦合模型,对浙江某大型水库运行后,下游感潮河段的盐度变化进行研究。研究结果表明,水库运行后,盐水入侵的基本性质不会发生本质性的变化,水库的调节作用在一定时段和程度上对盐水入侵起到有利影响。     

水源连通对城市供水系统安全性的影响评价研究

本文从供水系统安全性的总体要求出发,分析了水源、供水设施、用水户三个环节在供水系统中的效应,提出了水源均衡性、水源应急保障性、供水设施可靠性、城镇用水满足度和水生态安全性五项指标。基于协同学方法构建了每项指标的计算方法,实现了对城市供水安全的综合性评价。以厦门市为实例,提出了不同的水源连通方案,并计算了供水系统安全性的有序度熵值。通过比较分析五项指标的有序度,推荐了最佳方案。研究证明了水源连通工程对更大范围内的水源优化配置和保障城市供水安全的作用,验证了评价方法的可行性。     

水利水电工程维持河流连通性的思考

河流的连通性是河流生态系统的最基本特点,是河流生态系统保持其生态结构和执行其生态功能的重要前提条件和基础。近年来,水利水电工程对河流连通性的影响越来越受到社会各界的广泛关注和重视。文章阐述了河流连通性的概念与内涵,探讨了水利水电建设对河流连通性的影响,着重论述了恢复河流连通性的手段,结合我国水利水电工程在河流连通性恢复上存在的问题,提出了相关对策和建议。     

水利水电工程维持河流连通性的思考

河流的连通性是河流生态系统的最基本特点,是河流生态系统保持其生态结构和执行其生态功能的重要前提条件和基础。近年来,水利水电工程对河流连通性的影响越来越受到社会各界的广泛关注和重视。文章阐述了河流连通性的概念与内涵,探讨了水利水电建设对河流连通性的影响,着重论述了恢复河流连通性的手段,结合我国水利水电工程在河流连通性恢复上存在的问题,提出了相关对策和建议。     

Influence of Hydrological Connectivity on Plankton Communities in Natural and Reconstructed Side‐Arms of a Large New Zealand River

We sampled natural and reconstructed side‐arms during different stages of hydrological connectivity with a large floodplain river in northern New Zealand, to determine whether re‐establishment of connectivity would be an effective strategy for restoring plankton communities in former side‐arms. Connectivity between side‐arms and the river was moderated by water level and influenced flow rates and closure of inlets and outlets. Physicochemical conditions were more strongly related to the connectivity phase than to habitat type (river, natural or reconstructed side‐arm), except during low connectivity when natural side‐arms in particular were characterised by higher ammonium (NH₄‐N) and total phosphorus (P) concentrations, as well as specific conductivity. Dissolved reactive phosphorus (PO₄‐P), water temperature, conductivity and dissolved oxygen were identified as explanatory variables of phytoplankton and zooplankton community composition, which along with total nitrogen (phytoplankton) or total suspended solids (zooplankton) explained 44–52% of variation. Phytoplankton community composition and the abundance of several dominant or discriminatory taxa were affected by connectivity but not habitat type, whereas habitat and connectivity both had significant effects on zooplankton communities and abundances of the cladoceran Bosmina meridionalis. Significant interactions between connectivity and paired habitat types occurred for abundances of the diatom Asterionella, the cryptophyte Cryptomonas, the rotifer Synchaeta oblonga and cyclopoid copepods, reflecting differential responses to connectivity among habitats by these taxa. Overall, these results underscore the importance of hydrological connectivity between side‐arms and rivers in moderating plankton community composition, and highlight unpredictable trajectories of community development and alternative transient states that can occur soon after side‐arm reconnection. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Movement through Dams Facilitates Population Connectivity in a Large River

Even in heavily impounded river ecosystems, aquatic populations and communities retain limited connectivity via movement through dams. This connectivity has the potential to influence population dynamics but has been infrequently characterized. We used 1995–2008 paddlefish mark–recapture data to perform the following: (i) quantify rates of movement through dams and (ii) examine the influence of dam discharge on fish passing dams. We found that there are substantial one‐way (upstream to downstream) population connections maintained via fish passing dams and that dam discharge is a key driver of downstream fish movement. Results of our study suggest that population connections maintained by fish passing dams can play an important role in population dynamics depleting upstream populations and subsidizing downstream populations, particularly in years with high flow events. We suggest that the influence of hydrology on maintaining populations in fragmented ecosystems is an increasingly important consideration for conservation and management of aquatic ecosystems in the face of predicted hydrological changes from climate change. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于拓扑结构和空间网络结构的水系连通性评价

保持河湖水系连通是流域内物质流、能量流、信息流和物种流保持畅通的基本条件,河网水系连通性定量评价十分重要。利用图论理论、连通性指数和空间网络中心性评价指标,以湖北省大悟县滠水-刘家集河-上西大河片区为例,分析其水网连通情况。结果表明:①图论指标从整体上度量了水系网络的连接特征,研究区水系网络复杂程度一般;②水系网络连接度指标分析度量了各河链连接特征的重要程度,长度长或处于主干道的河链对水系网络整体连接特征的重要程度高;③水系网络的中心性分析能揭示汇点或是河链不同方面的重要程度,孤立的小的水系组分的中心性值易高。邻近中心性分析有助于发现水系中较主要的主干水系;中介中心性分析有助于发现水系中处于主要连通的汇点或河链;直线中心性能发现水系网络中较为曲折的河链。研究结果完善了水系连通性评价,对水系连通工程设计和河流健康治理工作具有一定参考价值。     

Fish Movements and Passage Through a Water Control Structure: River Stage and Floodplain Connectivity

The St. John's Bayou water control structure near New Madrid, MO, connects the main Mississippi River to two large backwater areas called the New Madrid Floodway and St. John's Bayou. While this area has been altered, the New Madrid Floodway and St. John's Bayou account for the only substantial portion of the historic Mississippi River floodplain that remains and provides the only critical connection between backwater/floodplain habitat and the river. Fish passage was evaluated during April–December 2010 using ultrasonic telemetry. Stationary receivers were placed strategically at five locations above and below the structure in St. John's Bayou, in the floodway and the outlet to the Mississippi River. A total of 100 individuals representing 14 species were tagged. Total number of detections during an 8‐month period was 1 264 717. Fifteen individuals representing five species moved into the Mississippi and Ohio rivers; seven individuals returned to St. John's Bayou. Thirteen of the 14 species moved upstream through the structure. Of the 85 individuals that stayed in the bayou, 29 fish passed through the structure for a total of 92 passage events. The downstream : upstream passage was roughly 50:50. Passage was correlated with river rise, with frequency of passage being higher in spring, but passage occurred each month during the study. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于空间信息技术的六股河流域河网水系提取

快速有效地获取河网水系特征信息对于流域水文分析具有重要的意义。为此,选取辽宁省六股河流域作为研究对象,以30 m空间分辨率的数字高程模型(DEM)作为基础数据,采用美国ESRI公司开发的地理信息系统软件ArcGIS,对该流域的水流方向、累积汇流栅格、河网水系等基础信息进行了提取研究。将河网提取结果与国家基础信息中心提供的1∶4 000 000河流水系基础资料进行对比,提取结果的干流河网段与实际水系形态特征较为吻合,提取的流域面积与实际流域面积相差1.99%,表明空间信息技术应用于六股河流域水文基础信息提取是可行的,可为流域水文模拟、数字流域建设等研究提供基础数据支持。     

珠江三角洲河网悬沙数学模型分析

物理模型对于复杂多变的河网河道的水力因素变化不易描述,数学模型已成为研究其河道水力、泥沙问题的重要手段。在线性化的Pressmann四点隐式差分法基础上,应用汊点分组思想求解河网流场,采用节点悬沙控制方法对珠江三角洲河网悬沙进行了数值模拟,利用实测资料对模型进行率定与验证,并分析了珠江三角洲流域河网悬沙输移特征。结果表明,数值模拟结果真实、可靠,与实测资料基本吻合,从而再次证明珠江三角洲河网是以径流输沙为主的平原河网。建立悬沙节点控制方法进行河网悬沙的数值模拟,实现了泥沙方程组的分级解法,提高了计算效率与精度。     

河流连通性综合评价方法研究

保障河流连通性是生态系统保护与修复的一项重要举措,为推进我国江河湖库水系连通工作,亟需加强河流连通性评价的理论方法研究。基于河流生态系统四维结构和功能整体模型,构建了河流连通性综合评价方法;通过梳理国内外河流连通性评价的研究和实践,从4个维度凝练了构建河流连通性指数的5个评价指标,包括破碎度指数、库容调节系数、水资源利用消耗率、路网密度和城市夜间灯光指数;通过综合分析各个指标的阈值和权重,建立了河流连通性指数计算方法、综合评价方法及评价依据。研究成果进一步完善了河流连通性评价的理论方法,为河流连通性评价提供了一种新的思路,可为河流生态系统保护与修复提供参考。