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，探讨不透水面的水环境响应对于区域土地利用调控和河流管理具有重要意义。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：区域总不透水面比例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（TIA=60%）。当TIA<60%，水环境质量与TIA未有明显关联关系；当TIA>60%，水环境质量随TIA增加呈显著指数上升趋势；区域总不透水面比例与DO之间表现为简单的线性响应关系，随TIA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。     

引水改善平原感潮河网水质效果评估

以张家港市三大水循环体系为例,构建一维河网水动力水质数学模型,揭示了不同长江潮位与内河引水量的响应关系,不同引水量与河网水质改善效果、引水服务面积的响应关系。结果表明:随着长江高潮位的升高,内河引水量呈现线性增长趋势;当中部水系引水量达到1.4×10~7m~3时,氨氮浓度改善率达到50%以上,浓度变化指数达到0.6以上,且整体提升了1个水质类别;引水服务面积随着引水量的增大呈现线性增长趋势,而单位引水量服务面积呈现对数函数下降趋势,其中东北部水系单位引水量服务面积最大,为0.352～0.891 km~2/万m~3。     

基于神经网络参数优化的岩体边坡稳定性评价

高陡岩体边坡的稳定性是一个内部存在多种相互联系、相互影响因素的复杂系统,而BP人工神经网络属于非线性动态系统,较适合用于评价高陡岩体边坡稳定性。分析了BP网络模型参数对高陡岩体边坡稳定性评价精度的影响,并提出了对模型参数进行优化,以提高预测精度的若干办法。用一工程实例对参数优化后的BP神经网络在高陡岩体边坡稳定性评价中的应用效果进行了检验。研究表明,用经参数优化的BP人工神经网络模型预测高陡岩体边坡稳定性是可行的,预测结果虽然与实际状态存在一定的误差,但仍可以相对准确地反映边坡稳定状况。     

夏季引流条件下苏州古城区河网水质变化研究

为探寻城市河网水动力提升对水环境改善的影响,评估引水调流效益,以苏州古城区河网为例,在夏季丰水期条件下通过对不同流量引水条件下数条河流水动力及水质的监测和分析,探讨水动力作用对河网水体的水质改善效果。结果表明,在汛期允许最佳引流条件下,苏州齐门河、平门河及学士河的污染物通量分别下降了15.2%,16.5%和13.2%,其中古城区北部河网水环境改善情况明显高于南部河网。引水调流方案能够有效增强古城河网流动性,而河网水体中COD和溶解氧含量在不同水动力条件下的变化较为敏感,可以作为古城区河网典型水质指标参数,反映水动力调控的影响效果。     

水系局部改变对河网水情及水质影响的分析

给出了平原水网地区水系局部改变后用于预测水情变化的水力边界条件的确定方法,以及因水系改变造成的水情、水质变化的计算方法,并将该方法应用于苏州市区水系水质变化分析。得出结论:水系变化必然产生局部水流形态的改变,最终影响污染物的对流扩散输运;局部水域水系改变愈大,模拟边界涵盖的范围应愈大。     

辽河流域地表水水质达标评价及水质变化分析

本文根据多年地表水水质监测资料,系统地对辽河流域地表水进行了水质达标评价和水质变化趋势分析,并确定了严重污染河流名单.结果表明:辽河流域地表水水质污染以有机污染为主,点源污染重于面源污染.水质达标率不高,地表水污染有上升的趋势.     

感潮平原河网水流水质计算模型应用研究

根据平原河网在不同水文时期关注的目标,应用建立的水流水质计算模型,对研究区历史发生的5场洪水水流进行了验证,并对现状枯水期水流和水质进行了计算。结果表明,模型对洪水水流预报和枯水水流及水质计算都能达到较高的精度。通过研究区河网水环境现状验证,提出了枯水期相应的水质改善方案,为地区河网水资源的综合利用及水环境管理提供了决策依据。     

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。     

阿克苏河-塔里木河水系水质污染状况及其可持续发展策略研究

阿克苏河-塔里木河是干旱区纯耗散型内陆河,受人类活动影响,阿克苏河-塔里木河的水质受到不同程度的污染.利用塔河源流之一的阿克苏河中两个监测断面[龙口、西大桥]和塔河干流上游两个监测断面(阿拉尔、十四团)的实测数据对阿克苏河-塔里木河断面水质污染状况进行了分析.初步分析结果表明:①龙口、西大桥监测数据(除SS超标外)均达到国家Ⅲ类水体标准,阿拉尔、十四团监测数据(除SS超标外)均达到国家V类水体标准;②该水系的主要污染物为悬浮物、矿化度、总硬度、氯化物、硫酸盐等,说明该河的污染主要是盐碱化,其中悬浮物对该水系污染最为敏感,这主要和自然因素(水土流失、区域本底值等)有直接的关系.在此基础上对阿克苏河-塔里木河水污染源原因进行了分析,并且提出了阿克苏河-塔里木河流域可持续发展策略.总之,该水系由于天然地质环境、农田排入等因素,维持“中等污染”程度.该河受工业污染不明显,但要防止今后工业废水的大量排入.     

浙东河网水质改善措施研究——以上虞、余姚、慈溪河网为例

浙东地区位于长江三角洲经济区的杭州湾南岸，而且其中的萧绍宁平原河网水质普遍较差。浙东引水工程是解决萧绍宁平原及舟山市水资源短缺问题的系统水利工程，曹娥江至慈溪引水工程是浙东引水专项工程，该工程不仅可向上虞、余姚、慈溪提供优质的曹娥江径流，还可明显改善引水工程沿程河网的水环境。在建立河网水质数学模型的基础上，以改善该区河网水质为目的，根据环境远期目标，推荐最佳方案。     

松花江水质模型简介

在松花江洪水管理系统项目基础上,引进丹麦DHI公司技术开发了松花江水质模型.利用已建立的松花江流域的降雨径流模型,为河流模型提供径流量和面源负荷量的估算,完成松花江流域河流水动力学模型和传输、扩散模型的率定,为政府部门启动相应的应急预案提供科学的决策依据.