河网城市不透水面的河流水质响应阈值与尺度效应研究

河网城市持续扩展的不透水面显著影响区域环境水文过程。本文以上海地区为例构建河网城市的研究方案,以水环境断面缓冲区为多尺度水文单元,对区域水环境质量与总不透水面（TIA）之间的响应关系进行研究。结果表明：区域总不透水面比率（PTIA）与主要水质指标之间呈现出非线性相关关系,存在阈值效应（PTIA=60%）。 当PTIA<60% ,水环境质量与PTIA未有明显关联关系;当PTIA>60% ,水环境质量随PTIA增加呈显著指数上升趋势;区域总不透水面比率与水中的溶解氧（DO）之间表现为简单的线性响应关系,随PTIA增加而单调递减;TIA 与区域水环境质量间阈值效应没有呈现明显的尺度效应,从河岸带尺度到最大缓冲区尺度内,不同汇水单元尺度下的阈值效应十分接近。     

城市透水面集水效应试验研究进展

述评了近年来国内外城市透水面集水效应试验研究的最新进展,并认为:目前国内外多采用现场试验或足尺模型试验的方法研究城市透水面的集水效应规律;现场试验中要求模拟和观测装置须满足试验区周边环境改变小、设备的可移动性好等特性;模型试验中要求重塑的下垫面必须与原型相似.符合工程背景的实际需要.提出了近期工作展望:即进行各类典型城市透水面集水效应的试验研究,并发展和完善适用于城市环境现场试验的降雨模拟与观测系统.     

城市不透水面扩张对地表径流量的影响

城市不透水面的扩张对地表径流量有显著影响。以哈尔滨市松花江沿岸的6个中心城区为例,运用线性光谱分解技术和L-THIA模型,模拟小雨、中雨、大雨和暴雨4种日降雨量情景和枯、丰水年情境下,不同年份由于不透水面的扩张所引起的日径流量和年径流量变化。结果表明:日径流量在小雨情境下所受不透水面的影响最为明显,随着雨量增加,影响显著减小;年径流量在枯水年受不透水面扩张的影响大于丰水年。运用L-THIA模型模拟不透水面扩张导致的径流量变化,所需参数少,操作简单快捷,模拟结果可为城市的排涝减灾、规划管理等提供参考。     

沩水流域中上游径流对不透水面扩张的响应

为研究径流对不透水面扩张的响应,通过建立沩水流域中上游HSPF模型,构建研究区2000-2015年不透水面扩张情景,探究该区域径流对不透水面扩张的响应。结果表明:HSPF模型月流量模拟精度较高,在本研究区有良好的适用性;在2000-2015年研究区不透水面扩张情景下,研究区不透水面扩张会引起年径流深小幅增长,不透水面扩张对枯水期径流深的影响大于对汛期径流深的影响,且不透水面扩张对枯水年径流深的影响最大,平水年次之,丰水年最小;相较于整个研究区,主城区与研究区不透水面扩张对径流深的影响在趋势上是一致的,但是主城区的影响程度比研究区大。     

不透水面扩张对郑州主城区降水特征的影响

为探究下垫面变化对高密度城市地区降水的影响,基于遥感技术反演郑州主城区1990—2019年的不透水面分布信息,并分析了其扩张特征;采用回归模型探讨不透水面比例与降水特征变化的相关性,识别了显著影响主城区降水的不透水面比例阈值,并采用城郊对比法多角度揭示了不透水面扩张对主城区降水的影响程度。结果表明：郑州主城区不透水面扩张趋势显著,扩张形态呈单一核心的“摊大饼”式扩张;不透水面比例与城郊降水强度比呈二次多项式函数关系,对主城区降水产生显著影响的阈值是30%;不透水面扩张导致主城区雨岛效应显著,增雨系数最高达1.39,主城区暴雨发生概率高于郊区53%,降水集中期晚于郊区约8 d,对主城区主汛期降水量变化的贡献率达44.39%;不透水面因具有高蓄热、低渗透的固有特征,对地表热力、动力条件具有显著影响,已成为城市化影响降水的主要影响因素之一。     

不透水面影响下海岛淡水透镜体的形成与演化

以某海岛的水文地质资料为基础,对研究区水文地质条件进行概化,并使用Visual MODFLOW软件构建了该海岛淡水透镜体的二维模型,通过改变不透水面的覆盖范围,模拟透镜体形态及储水量的变化.数值模拟结果表明,初始状态下岛屿淡水透镜体的最大厚度约为15.6 m;在设置不透水面后,淡水透镜体大约在15 a之后再次达到稳定状态,设置不透水面一侧的淡水透镜体下界面轮廓向内凹陷,淡水透镜体的最大厚度减小至14.6 m,岛屿地下淡水储量减少了20.23％.对影响淡水透镜体的4种影响因素进行灵敏度分析,结果表明给水度对岛屿地下淡水储量影响最大,其后依次为降雨入渗补给系数、渗透系数和不透水面覆盖范围.     

平原河网区生态流量阈值研究——以江汉平原典型河流为例

生态流量是维系江河湖泊水生态系统的重要保障,而平原河网区水系错综复杂,传统生态流量计算方法适用性较差,开展平原河网区的河流生态流量阈值研究具有重要意义。以湖北省江汉平原典型河流为研究对象,从基本生态、特殊生境以及水环境保护等方面开展平原河网区的生态流量阈值研究,以多样化、动态化的需水过程定义生态流量阈值,结果与实际相符,研究成果可为平原河网区生态流量阈值的确定及应用提供借鉴。     

复杂河网水质模型的研究与应用

复杂河网水系由于交错纵横、水流相对滞流的特征以及沿岸污染负荷(废水排放、生活垃圾、河涌淤积)的加大,使得水体受到不同程度的污染,对其进行治理刻不容缓。通过建立一维河网水质模型并将该模型应用于广东省佛山市北村水系河网中,通过计算分析,得出了该地区河道所有河段水力要素变化规律和污染物浓度的时空分布,为北村水系水环境的修复提供了技术支撑。     

一维不恒定流河网数学模型研究与应用

河道中洪水数值模拟主要用求解描述洪水波运动的圣维南方程组,依数值计算解法不同而产生了不同的模型．在海河流域大清河北支及中下游河道洪水数值模拟的实际工作中,应用了一维河网模型进行洪水的模拟计算,并根据实际情况加入了蓄滞洪区调度、泄洪闸控制调度以及近年来北方河道入渗的特点等条件,计算效果良好．现对模型的理论基础和解法以及实际应用经验作一简述。     

潮汐河网闸泵联合调度的水环境效应数值模拟

在已建立的西北江三角洲潮汐河网水量水质数学模型基础上,以COD为水质模拟因子,模拟分析了枯水期沙口、石啃的闸泵站联合调度引水情景下佛山水道的水质改善效果.计算结果表明:(1)上游沙口泵站引水对河道上、下游水质均有一定改善效果;(2)中游石啃泵站引水能明显改善下游水质,但由于其引水对佛山涌涌口以上河段的水流会造成明显的顶...     

基于不同空间尺度DEM河网提取的阈值选取准则研究

利用卫星遥感地形资料进行水文分析是近些年来水文研究领域的一个热点。本文选取川西南彝族自治州区域的数字高程模型DEM数据进行河网的计算提取,经过与川西南彝族自治州的标准河流水系对照,认为基于DEM提取的川西南彝族自治州的河网信息比较合理,能够作为更进一步水文研究的基础信息。分析了川西南彝族自治地区在30×30 m和90×90 m分辨率下的河网,按照梯状分布的阈值进行河网的提取,选取最佳河网后再进行不同地区最佳河网提取时阈值的横向对比,最终得出的结论是提取出来的河网密度随着阈值的增加而减少,并且在下限100和上限50000时基本达到临界值。     

平原地区城市河网水环境改善的补水调度策略研究——以天津市中心城区河网为例

针对平原地区城市河网中存在的补水效果差、水质不达标等水环境问题,采取问题解析-方法优化的思路开展河网水环境改善的补水调度策略研究,提出了融合现状模拟和成因分析、补水调度策略验证、补水调度实施方案的研究思路。以天津市中心城区环城河网进行实例应用,基于现状问题解析揭示了河网水质不达标原因,按照保持现有工程措施及增设工程措施的顺序提出了适用的推荐补水调度策略,并基于推荐补水调度策略提出了年度整体实施方案及实际实施方案,其中年度整体实施方案对应的年度补水调度总需水量为3.19亿m3。研究表明本文提出的补水调度策略研究方法可利用有限的补水资源有效地改善水环境,可在其他平原地区城市河网中进行推广。     

基于流域尺度的河流治理技术体系与措施

在河流等级划分成果基础上,针对浙江省流域各等级层次存在的问题,有针对性地提出流域源头至入海口的治理理念,明确了相关治理措施和工程技术。提出独流入海河流的河源区要注重封山育林、水土保持措施;干流区治理关键则是防洪技术;河口区则需要海塘防护、防洪御潮技术,并需要重视河口生态和环境需水量的研究;同时在治理过程中不能随意灭失流域中的浅滩-深槽这一等级层次,建议将人工阶梯-深潭结构应用于河源区和干流区的治理技术中。滨海平原河网河流治理要注重排涝技术,污染治理是其重点,同时可兼顾景观建设。     

基于流域尺度的河流治理技术体系与措施配置模式研究

在经济高速发展的今天,人类活动对河流的负面影响逐步增加,需对河流进行治理。河流是一个连续体,其物理、生物特征从源头到入海口都是变化的,并具有防洪、环境、生态等综合功能。为此,河流治理着眼点需强化流域整体,探求流域尺度下的河流治理尤显重要。在“河流等级划分”成果基础上,研究了基于流域尺度的浙江省河流治理技术体系与措施配置模式,根据河流各等级特征,功能要求及当前存在的问题,有针对性地提出了流域尺度下的治理措施,工程技术及相关理念,以期延伸至国内各流域河流的治理中。     

浅谈水利工程的生态效应区域响应

<正>水利工程的生态效应区域响应是指:在水利工程兴建之后的较长时期内,在时间尺度和生态空间尺度上,区域生态系统内的生态破坏和生态修复两种累积性响应的综合结果。之所以提出时间尺度的概念,主要是基于生态效应的响应结果是随着时间的演     

基于SVAT模型的喀斯特地区水文过程尺度效应研究

水文模型尺度效应是水文学研究的前沿问题,为深入探索水文模型的空间尺度效应,本文采用耦合遥感数据的 SVAT 模型,分别在研究区—区县单元—小流域三个不同量级的空间尺度,基于蓝水绿水视角,对贵阳市非城镇地区的水文变化过程进行模拟,结果表明：在降水量保持不变的情况下,随着植被覆盖度的不断增加,三个不同空间尺度的生态绿水量均呈线性增长趋势;渗漏量在区县和小流域空间尺度,产生了少量异常值,但均为小数点第三位之后的微小波动;水文变化趋势总体上表现出良好的一致性;SVAT 模型对研究区水文变化过程的模拟,尺度效应影响较为有限。     

喷气推进航行体空泡流的尺度效应研究

基于Reynolds平均N-S方程和Mixture模型,耦合自然空化模型,运用气、汽、液多相空泡流动的数值模拟方法,模拟了水下航行体自然空泡和尾部燃气射流发展的非定常过程。对于六种模型尺度,计算分析了自然空泡和燃气射流的尺度效应。计算结果表明:随着模型尺度减小,相应的雷诺数也缩小,水流紊动减弱,空泡的脱体点后移,航行体头部低压区范围减小,导致压差阻力系数增大。同时,雷诺数越小意味着黏性力影响越显著,相应的黏性阻力系数增大。模型缩尺对于尾部燃气射流的发展影响较小,不同尺度模型的马赫数分布与阻力系数分布基本相同。     

基于遥感数据的城市水面与洪涝关联研究

城市水域是城市建设和社会发展的重要基础,具有多种功能。然而,随着城市的发展,城市用地挤占了大量的水域空间,导致城市洪涝灾害频率增加。通过对全球12个主要城市土地利用类型数据的分析发现,城市水面保有率与城市洪涝灾害发生频率呈负相关。在不同洪涝灾害风险频率等级下,相应的水面保有率为低频区2.32%～4.06%、中频区1.32%～2.31%、高频区1.10%～1.31%。也即水面保有率高于2.32%,城市发生洪涝灾害风险明显减小。因此,在城市规划和建设中,需要考虑水域的多种功能,合理设置和保留水面空间,并根据洪涝灾害风险评估确定适宜的水面保有率,以制定相应的防洪措施和应急预案,保障城市的安全和可持续发展。     

城市湖泊生态修复的水质响应研究

生态修复对遏制城市湖泊生态系统的退化意义重大,寻找一种有效且简单的生态修复效果预测方法有利于进一步推动湖泊修复研究的发展。利用综合污染指数法、基于专家调查法的湖泊污染物浓度确定方法及水质提升贡献度分析了生态修复的水质响应,并采用基于污染负荷平衡的水质模型预测了生态修复措施作用下的潜龙渠水质。结果表明:4种污染物浓度均有下降,潜龙渠水质提升显著,但各污染物对不同修复措施的响应程度不同,COD的浓度控制需要污染源控制与修复净化的共同支撑,TN对各项措施的敏感性接近,TP、NH_3—N分别对污染源控制、生态补水敏感性最高。情景预测表明,依据水质响应关系制定的生态修复方案,能够稳定保持潜龙渠的生态修复效果。