冰期明渠非恒定流阻力分析及圣维南方程优化

南水北调中线输水线路自南向北由温暖带进入半寒冷地区,受气温变化影响,将有不同程度的冰情出现,对渠道运行安全和输水效率造成不利影响。以描述一维明渠非恒定流的圣维南方程为基础,对输水线路的冰封段和冰盖段水流阻力进行了分析,进而得到针对冰期水力条件的修正圣维南方程,为冰期渠道水力学数值模拟提供了理论基础。     

基于数值模拟的深圳民治片区暴雨内涝风险评估

以深圳市民治片区为研究对象,建立了基于SWMM模型和二维水动力学模型的城市雨洪水文水动力耦合模型,并采用历史调研资料对所构建的城市雨洪模型进行验证,结果表明该模型具有良好的精度和可靠性。利用所构建的城市雨洪模型模拟分析民治片区内涝情况,根据致灾因子和受灾体情况建立民治片区内涝风险评估指标体系,利用ArcGIS技术和层次分析法对民治片区内涝灾害进行风险评价,风险评价结果表明城市内涝灾害风险主要受淹没情况影响,民治片区高风险区主要集中在民强社区、民治社区、新牛社区内民治河沿河下游区域,低风险区主要分布在远离民治河的民乐社区、民泰社区和大岭社区。     

基于耦合模型的流域污染负荷分配实例

流域污染负荷分配是实施流域精细化管理的重要措施。在指标选取过程中,为了定量描述评价指标对流域污染负荷分配的重要性,引入随机森林算法对各指标作重要性评价,依据重要性程度筛选涵盖全部影响因素的评价指标,并进一步确定各指标权重。将评价指标体系与环境基尼系数模型相结合,构建污染负荷分配耦合模型,并以清潩河流域(许昌段)为例,制定基于控制单元的COD负荷分配方案。结果表明,满足重要性评分要求的指标分别是居民人均收入、单位GDP污水产生量、工业企业水消费量、地表水资源量、控制单元面积,评分分别为13.97、9.65、8.77、5.21、1.09。依据耦合模型制定的2020年清潩河流域(许昌段)各控制单元COD负荷分配方案中,控制单元QYH-3的削减量和削减率均最大,分别为617.14t/a和30.44%。分配方案基本符合流域实际,结果较为科学合理。     

基于Green-Ampt和稳渗不同入渗模型下的城市内涝影响数值模拟

为分析Green-Ampt和稳渗两种入渗模型对城市内涝的影响,以陕西省西咸新区沣西新城核心区为研究区域,应用基于水文及水动力方法的城市雨洪过程数值模型模拟城市暴雨致涝过程。以Green-Ampt入渗模型计算产流,模拟研究区内涝积水过程,发现计算数据与实测数据吻合度高,内涝积水点均实现精确的模拟。计算了1a、2a、5a、10a、20a、50a6种不同重现期设计降雨在两种不同入渗模型下的内涝积水总量与总面积的变化,结果表明:城市内涝积水达到峰值时,不同降雨重现期下Green-Ampt入渗下相较于稳渗内涝积水总量分别减少28.41%、26.49%、26.39%、21.04%、17.28%、15.02%,Ⅲ级及以上内涝积水总面积分别减少31.5%、28.6%、28.3%、20.7%、16.3%、12.7%。本研究应用不同入渗模型揭示了内涝积水程度在不同降雨重现期下的变化规律,对更合理地开展数值模型模拟以及城市雨洪管理工作具有重要借鉴意义。     

GA-NN模型在保定市水环境承载力评价中的应用

水环境承载力评价对于区域的水环境与人类社会经济的健康可持续发展具有重要的意义。为研究保定市水环境承载力状况,应用相关性分析和主成分分析相结合的方法筛选出10个评价指标,建立了遗传算法(GA)优化BP神经网络(BP-NN)的GA-NN评价模型,并与BP-NN评价模型对比,最后应用评价模型进行评价。结果显示:2001-2016年保定市水环境承载力呈现提高趋势,虽然水环境承载力水平有所提高,但仍处于较弱承载水平。与未经优化的BP-NN相比,GA-NN评价模型的拟合精度更高,拟合误差更加稳定,泛化能力更强,可作为一种简洁有效的水环境承载力评价方法。     

云南省云县大控蚌温泉的特征及成因

大控蚌温泉位于云南省云县,地处滇藏地热带。温泉区附近断裂发育,主要的热储层岩性为临沧花岗岩。泉水共有五个主要泉眼,水温88.3～96℃。地下热水中主要阳离子为K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+),主要阴离子为Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-,水化学类型为HCO_3~-Na型;热水矿化度0.625～0.702g/L,pH值为6.7～9,偏硅酸含量为161.1～261mg/L,F-含量为5.85～16.1mg/L。根据δ~2 H和δ~(18) O稳定同位素分析得知温泉水源为大气降水;估算出热水补给高程约为1 800m;估算补给区温度约为3.6～7.2℃;热储温度约为143～181℃;循环深度约为2 858～3 496m。综合分析得出大控蚌温泉成因模式为大气降水在周围山区补给区入渗补给,地下水向深大断裂带汇集,在经历深循环过程获得深部热流加热后沿导水断裂带上涌,在上升的过程中与浅部冷水发生混合,最终以高温沸泉和喷泉出露地表。     

原状黄土增湿过程中的土水特征曲线模型

黄土增湿过程是黄土持水特性与增湿变形特性相互影响的过程。已有的土水特征曲线模型主要描述土体的含水状态与吸力的相关关系,无法全面反映增湿过程中黄土的持水特性与变形特性。因此在固结仪上开展了新疆原状黄土的分级增湿试验研究,试验中引入能够全面反映土体含水状态和变形情况的"增湿水平"这一变量,并用增湿水平和吸力表征黄土土水特征曲线模型。结果表明:各竖向压力作用下增湿过程中,半常用对数坐标系下原状黄土增湿水平与吸力关系曲线形状相似,均明显的分为初期平缓段和陡降段两个阶段;竖向压力对增湿水平与吸力关系曲线的影响主要体现在初始吸力与陡降段斜率的不同,可以归一化为幂函数形式;为此建立了以增湿水平和吸力表征的土水特征曲线模型。并将该模型用于其他地区黄土,验证了所建模型适用于原状黄土的初始含水率和吸力状态、不同初始含水率的压缩状态,以及重塑黄土在压力作用下的增湿变形状态。     

考虑生态流量需求的梯级水库汛末蓄水调度研究——以溪洛渡-向家坝水库为例

针对溪洛渡-向家坝梯级水电站在汛末期发电兴利、汛末蓄水、无效弃水、下游生态需水等多方面存在的水资源利用矛盾,开展了考虑生态流量需求的汛末蓄水调度研究。首先借助于逐月最小生态径流法,计算了两库水电站蓄水期下游的最小生态流量过程,进而提出了基于调度图的改进提前蓄水方案,并引入了生态流量满足度结合其他兴利指标对蓄水方案进行了评价。研究结果表明：考虑到生态流量需求的改进提前蓄水方案,在提高梯级汛末蓄满率、增大发电效益以及减少弃水量的同时,两座水电站的运行出力、下泄流量过程更加平稳,生态流量满足度也得到了明显提高。研究成果可为溪洛渡-向家坝梯级调度运行、提高蓄水兴利与生态效益提供科学的指导依据。     

中国水土资源开发利用特征及匹配性分析

水资源和土地资源的开发利用程度及匹配关系决定了一个地区的经济发展规模和生态安全形势。为了客观地评价我国水土资源的空间匹配情况,以我国346个地市级行政区为研究对象,分析了2005年、2010年、2015年各地市级行政区的水资源开发利用率和土地资源开发利用率,并通过基尼系数法探讨了不同省级行政区的水土匹配特征。计算结果表明:华北平原、河西走廊和塔里木盆地西侧地区是我国水资源开发里程度最高的地区;东北平原、华北平原、关中平原、四川盆地以及广东沿海地区是我国土地资源开发利用程度最高的地区;甘肃、陕西、内蒙古和西藏是我国水土空间匹配状况差距最悬殊的省份,其中甘肃、陕西和内蒙古水土匹配差异悬殊是由于当地水资源无法支撑如此多的土地资源,西藏则是由于大量的水资源无法被当地短缺的土地资源充分利用。     

基于临界雨量推求复合预警指标的方法及应用

基于全国山洪灾害调查评价获取的山洪灾害防治断面临界雨量数据,依据流域产汇流原理充分考虑前期影响雨量Pa、临界雨量P和预警时段H对复合预警指标的不同影响,提出了由临界雨量推求复合预警指标的公式,并以江西婺源县为例说明了该公式的可行性及其应用过程,提出了一套完整的山洪灾害预警方案。结果表明:婺源县复合预警指标值的平均极差为5.4,平均变差系数为0.029,由临界雨量推求复合预警指标可行。将降雨开始时的前期影响雨量、实测或预报的雨量及其时段长代入公式得实时复合预警指标值,再与断面复合预警指标阈值比较,达到或超过预警阈值即发布山洪预警,否则根据后续降雨情况重新判断是否预警。该方法充分利用事发之前的已有信息,能计算任意时段预警值,可为山洪灾害预警提供一种新的有效方法。