基于改进水文比拟法的新丰江生态流量计算

为减小水电站开发对下游河道生态环境的影响,以广东韶关新丰江为例,用改进水文比拟法计算流量,同时用水文学法进行生态流量计算。结果表明：运用改进水文比拟算法能较准确获得新丰江干流丰城、狮石滩、涧下和银潭4座水电站的月平均流量(分别为20.57 m³/s、21.80 m³/s、22.54 m³/s和22.97 m³/s);4座电站生态流量最终取值分别为3.62 m³/s、3.63 m³/s、3.73m³/s和3.93 m³/s;其生态流量的月满足程度均在99%以上,能满足设计保证率。研究成果可为新丰江等中小河流水资源开发利用与生态系统保护及中小河流水电站生态流量计算提供参考。     

旭龙水电站坝址径流计算分析

设计年径流计算是水电规划和工程设计中的基础工作任务。由于金沙江旭龙水电站坝址处无实测水文资料,需通过上下游和区间的水文站资料推求其坝址径流。基于重构的巴塘水文站和奔子栏水文站径流系列,分析对比了3种方法推求坝址径流的适用性。方法1采用奔子栏水文站扣除古学水文站流量和面积,再采用与巴塘水文站面积内插推求坝址径流;方法2利用坝址上下游的巴塘水文站、奔子栏水文站资料,采用面积内插推求坝址径流;方法3采用巴塘水文站流量,按面积比放大推求坝址径流。采用相邻水文站插补方法或水位流量关系插补方法重构了参证站巴塘水文站、奔子栏水文站1953～2018年的年、月径流系列。结果表明：上述3种方法得到的坝址多年平均径流量分别为321亿m³、329亿m³、317亿m³,计算结果相差较小;旭龙水电站坝址年径流统计参数符合地区变化规律,各水文站径流成果在地区上较协调。     

碗米坡水电站生态流量的计算与分析

为做好已建水利水电工程生态流量核定工作,本研究采用Tennant法、Qp法和7Q10法三种水文学方法计算碗米坡水电站坝址断面的生态流量,计算成果分别为29.40m³/s、25.80m³/s(25.06m³/s)和25.20m³/s。研究表明酉水属于丰枯变化剧烈的山溪性河流,河道径流季节变异相对较大,Tennant法计算生态流量成果较Qp法及7Q10法偏大。上游水利工程运行调节进一步加大了枯水期河道内径流变异程度,宜采用Qp法核定碗米坡水电站生态流量。同时强化流域水资源统一调度管理,提高水利工程生态流量保障程度。     

黄河口双流路同时行河运用年限研究

刁口河已停河46 a,流路湿地生态系统萎缩、退化严重，刁口河、清水沟流路同时行河可以为刁口河提供水沙补给，扩大自然湿地面积、恢复岸线自然延伸趋势。针对河口河段不淤临界流量开展研究，并设置不同分流比方案，利用河口多流路行河水沙演进数学模型，计算分析了以清水沟流路为主、刁口河流路为辅的行河年限。结果显示：河口河段冲淤临界流量为1 600～2 200 m³/s;当大河(利津断面)来流大于3 800 m³/s时，在清水沟流路达到平滩流量4 000 m³/s前按照1 600 m³/s向刁口河分流，之后逐渐增加分流流量到4 000 m³/s,对清水沟流路行河年限、水位影响较小；若进一步减小大河起分流量，增加刁口河分水分沙量，会对清水沟流路行河年限造成较大影响。流路行河年限受水沙条件、地形边界、海洋动力等多因素影响，设计水沙条件下双流路同时行河，可在尽量发挥清水沟流路运用潜力的基础上，最大限度为刁口河补水补沙，利于湿地生态系统的保护和修复。     

水电站减水河段河道生态流量计算

为了合理确定水电站减水河段河道生态流量,提出了分时段分方法计算河道生态流量的思路。以西藏扎拉水电站为例,对减水河段的河道生态流量进行了计算。在鱼类生长繁殖期(4～9月)可采用生境模拟法;在非产卵繁殖期(10月至次年3月)可采用水文学法、水力学法及生态水力学法综合分析计算。结果表明：在鱼类生长繁殖旺盛期(5～8月)所需生态流量为33.0 m³/s,一般繁殖期(4月及9月)为22.0 m³/s,非产卵期(10月至次年3月)为15.9 m³/s。研究结果可为水电站减水河段生态流量的确定提供借鉴。     

西藏中波水电站库区泥石流对工程影响研究

中波水电站位于西藏昌都地区玉曲河下游河段,经调查库区内共发育8条较大泥石流沟谷,是影响水电站施工与运营安全的地质隐患之一。在分析泥石流发育地质环境背景的基础上,评价了各沟泥石流危险程度,并着重从泥石流入汇堵江、冲击淤埋和水库淤积3个方面讨论了其工程影响。研究成果表明①库区泥石流沟不具备堵江的入汇条件;②泥石流百年内输砂总量301.77万m³,仅占水库总库容的1.125%;③须重点关注近坝的扎拉沟,泥石流危险性大,直接威胁枢纽区施工安全。研究成果对水工设计方案确定和防灾减灾都具有实际的工程意义。     

三峡水库典型运用过程库区水面线变化特点研究

随着三峡水库运用条件和调度方式的变化,库区水面线的沿程特性发生了一定程度的变化。为了探求水面线的时空变化规律,选取三峡水库典型洪水调度过程及典型瞬时水面线进行各库段水面线特性研究。结果表明：坝前至巴东段不受寸滩流量影响。巴东至白沙沱段受坝前水位与寸滩流量双重影响,寸滩流量40 000 m³/s以下时,此段水面线主要受坝前水位的影响;寸滩流量30 000 m³/s以下且坝前水位达到165 m时,此段水面线基本不受寸滩流量的影响。白沙沱至寸滩段受寸滩流量与坝前水位综合影响,坝前水位150 m以下、寸滩流量50 000 m³/s以下时,此段水面线与寸滩流量相关。坝前水位达到165 m后,回水影响至寸滩河段。     

四川壤塘县茸郎沟泥石流发育特征及危险性

通过对四川壤塘县茸郎沟泥石流实地勘查,从地形、物源及水源查明其发育特征,并根据雨洪法获得泥石流流速、流量等运动学参数。采用CFD软件ANSYS CFX计算模拟茸郎沟20 a与50 a一遇泥石流运动、堆积过程,获得流速及流量等动力学参数变化特征与危险区范围。模拟结果显示,20a一遇泥石流与50a一遇泥石流通过堆积区的平均速度分别为为4.30 m/s、4.78 m/s,最大冲淤泛滥区范围占居民区面积的67%、79%,会对位于堆积区的居民构成严重危害。     

窗口坝拦截泥石流性能试验研究

泥石流窗口坝是一种常见的泥石流防治工程措施,具有拦砂节流、护床固坡等重要调节功能。为了探寻泥石流的过坝特征,通过室内模拟试验,运用控制变量的方法对不同类型泥石流的过坝情况进行了探讨。试验发现,泥石流过坝前后颗粒组成的变化与泥石流密度相关性较大,在泥石流密度为1 650 kg/m³时,窗口坝对泥石流的筛选能力最强;泥石流过坝后密度降低情况较明显,并且受泥石流窗口坝闭塞类型的影响,不同闭塞类型下泥石流密度降低率具有相似规律,在泥石流密度为1 800 kg/m³左右时,泥石流密度降低率最大;通过回归分析得到了拦排比L与泥石流密度γ_c的关系式。     

基于改进惯性权重PSO算法的水库防洪联合调度研究

针对望谟县洪灾频发的现状,基于改进惯性权重的PSO算法,以动用新屯、纳坝水库的防洪库容最小为目标,建立了水库防洪联合调度模型。在保证水库工程安全和控制断面低于保证流量的前提下,通过防洪联合调度,两库(纳坝、新屯)库堤结合方案使望谟县城市防洪标准由现状20年一遇提高到50年一遇,50年一遇洪水削峰率约为33.7%。其中,纳坝水库50年一遇洪水的安全下泄量为23.5 m³/s,新屯水库50年一遇洪水的安全下泄量为16.5 m³/s。实例应用可为水库群防洪联合调度研究提供参考。     

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明：Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m³/s、1 041.30m³/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m³/s、561.16m³/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。     

康定市牛棚子沟泥石流发育特征及动力学过程模拟

牛棚子沟位于四川省康定市大渡河左岸,沟口为土地复垦区,2020年8月暴发泥石流。经现场勘察,牛棚子沟流域内物源丰富,沟口排导条件极差,仍具备暴发大规模泥石流的可能性。笔者采用规范公式计算了牛棚子沟泥石流的动力学参数,分析了泥石流的成灾特征。使用基于有限体积法的CFX软件,模拟了牛棚子沟可能暴发的泥石流在沟口的运动、堆积过程。模拟结果显示20 a一遇降雨泥石流堆积面积为1.70×10⁴ m²,最大堆积宽度为250 m,沟口居民将遭受重大威胁,既有排导槽设计不合理。将模拟结果与实测堆积范围对比,计算得出模拟结果精度为88.3%,并根据模拟结果提出了针对性的防治措施建议。     

基于敏感保护目标的那棱格勒河生态需水研究

基于那棱格勒河生态特点,统筹考虑生态基流、鱼类繁殖生长关键期所需河道水量和植被需水高峰期所需短期洪水过程,综合确定河道内生态需水量,并采用流域水量平衡法确定绿洲生态耗水量,同时计算尾闾湖泊需水量。结果表明：河道生态基流10月至次年4月为5.48 m³/s、6—9月为11.82 m³/s,5月河道内生态流量考虑鱼类繁殖需保证11.82 m³/s,6月、9月各需一场不少于5 d、平均流量分别不低于80.0、82.5 m³/s的洪水过程;绿洲区平均生态耗水量为4.54亿m³/a。     

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。     

基于水文学方法的黑河中游最小生态流量研究

本文基于黑河莺落峡水文站、正义峡水文站长系列水文资料,采用Q_P法、最枯月平均流量法计算了两处水文站断面的最小生态流量,并用Tennant法对计算结果进行评价。研究结果表明,莺落峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为11.06m³/s和13.26m³/s,一年内最小生态流量可以满足生物栖息地需水要求;正义峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为0.37m³/s和1.63m³/s,一年中5月的最小生态流量能够支撑大部分水生生物的生存栖息地。     

锦屏一级水电站大奔流沟料场溜井系统设计及应用

锦屏一级水电站大奔流沟料场自然岸坡较陡,开采高度高,顺坡修筑道路难度大,运输成本高且安全隐患突出。施工中布设1号(上部增加3号溜井)、2号双溜井及分段式运输系统。针对溜井运行期间的堵井问题,采取溜井满井连续运行、控制入井毛料粒径等措施进行预防,提高了溜井运行可靠性。结果表明：溜井系统运行6 a来,1号溜井共输送毛料487万m³,2号溜井共输送毛料98万m³,满足了水电站施工对砂石骨料生产的要求。     

径流引水式小水电生态-发电协同优化模型及应用

以湟水河流域的湟乐水电站为例,基于自然水流范式计算河道内适宜生态流量和生态基流,以生态流量为主要约束建立径流引水式小水电生态-发电协同优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到引水发电流量的Pareto解,研究成果对指导径流引水式小水电的生态调度和运行管理具有重要指导价值。结果表明：滑动t检验法诊断西宁水文站年径流量时间序列的突变点是2000年,经还原后得到1956—2000年多年平均天然径流量为41.3 m³/s;适宜生态流量在年内枯水期、平水期和丰水期展布的同期比分别是0.60、0.41和0.42,达到了“极好”标准;以传统Tennant法“一般”标准确定的非汛期生态基流为4.13 m³/s、汛期生态基流为12.4 m³/s;采用生态-发电协同优化模型计算多年平均来水条件下湟乐水电站的年发电量为634.29×10⁴ kW·h,枢纽下泄流量均满足减水河段生态流量需求;多年来水条件下湟乐水电站等效减排6 323.9 t CO₂,电站的减排生态效益为188.45×10⁴     

黄河流域甘肃段河道生态需水阈值的探讨

研究河道生态需水阈值对于提升河流生态系统多样性、稳定性、持续性及河道生态需水管理具有重要意义。针对黄河流域甘肃段河流断流、水污染严重及泥沙含量高等水与生态环境问题,依据30个水文站1956—2016年的河流月径流资料,采用年内展布计算法确定生态基流量,并与自净需水量、输沙需水量按照“取大”原则整合为基本生态流量;采用逐月频率计算法确定目标生态流量。综合基本生态流量与目标生态流量分布特征,获得年内河道生态需水阈值,对其进行等级评价并分析满足程度。结果表明：年内水量较枯、较丰时段黄河干流河道生态需水阈值分别为74.78～393.29 m³/s、595.35～1 108.84 m³/s;玛曲至上诠段支流分别为8.97～26.81 m³/s、30.16～156.20 m³/s;上诠至安宁渡段支流分别为0.64～11.93 m³/s、3.50～124.61m³/s;安宁渡以下段支流分别为5.67～7.76 m³/s、14.77～30.53 m<...     

基于水文水动力耦合模型的平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响

为准确模拟平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响,选取湖北省四湖流域螺山排区作为研究区,利用构建的SCS-MIKE11耦合模型计算不同时期土地利用类型下的排涝模数,分析土地利用变化对排涝模数的影响,并通过设置不同水旱比、水面率和地面硬化率的组合,对土地利用变化条件下的排涝措施进行模拟优化。结果表明:在10 a一遇的1 d暴雨3 d排除和3 d暴雨5 d排除的标准下, 2011年土地利用方式下求得的排涝模数比1994年求得的排涝模数大,分别增加了159.3%和33.6%;在保持水旱比和水面率不变的情况下,地面硬化率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别增加0.005 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²);在保持水旱比和地面硬化率不变的情况下,水面率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.016 m³/(s·km²)和0.012 m³/(s·km²);在保持水面率和地面硬化率不变的情况下,水旱比每增加0.1,1 d暴雨和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.004 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²)。因此,除了增加排涝泵站的排涝流量外,减少地面硬化率(例如采用透水路面)、增加水面率和水旱比也是除涝减灾的有效措施。研究成果可为土地利用变化条件下平原湖区排涝模数的确定和排涝措施的制定提供参考。     

干热河谷区泥石流活动特征及对交通干线的危害——以峨汉高速为例

干热河谷区泥石流活动可能性高,对重大交通干线沿线工程存在严重的威胁。根据野外调查,结合遥感解译,采用泥石流运动参数常用计算方法,探讨了峨汉高速段泥石流的活动特性,以及泥石流对峨汉高速的危害及防治模式。研究显示:(1)峨汉高速所在的干热河谷区地形条件复杂,高差大,满足泥石流形成的势能条件;降雨集中且丰富,干热条件加剧了泥石流的形成;该段娃娃沟、板洋沟、大旋沟三条沟物源总量分别为690.98万,160.39万,150.19万m~3,有效动储量分别为131.63万,31.48万,22.02万m~3,为泥石流的形成提供了丰富的松散堆积物质。(2)区域泥石流流速快,3条沟最大流速达5.85 m/s;流量较大,最大为娃娃沟,其100 a一遇、50 a一遇泥石流峰值流量分别为545.64,401.52 m~3/s;泥石流大石块冲击力大,最大达到1 797.01k N。(3)区域泥石流对峨汉高速的危害表现为泥石流对桥墩的冲刷、掏蚀及大石块撞击的危害;其防治措施为加宽桥梁桥墩跨沟宽度、修筑排导工程、进行坡面及柱面防护。