基于生态系统服务价值的水源地生态补偿研究——以南水北调东线扬州市为例

生态补偿是协调区域经济发展和生态环境保护的重要机制,补偿标准的确定和补偿资金的分配是生态补偿的难题。文章基于生态系统服务价值法,利用GIS和遥感技术,分析了扬州市2010年、2015年和2018年土地利用类型和生态系统服务价值的变化,确立受水区生态补偿支付标准上限,引入生态补偿优先级（ECPS）对水源地各区补偿的迫切程度进行量化,并建立补偿资金分配机制。研究表明：1）2010-2018年扬州市土地利用结构变化显著,生态系统服务价值从553.58亿元降低到467.99亿元,其中水体和水田生态系统服务价值减少最为显著,占比90.38%;2）受水区应给予补偿的生态系统服务价值为20.91亿元,而支付标准上限为13.59亿元,二级服务水文调节价值占比80.02%,是补偿的核心;3）补偿顺序和补偿资金分配情况依次为高邮市（10.13亿元）、宝应区（5.08亿元）、邗江区（2.81亿元）、江都区（1.79亿元）、仪征市（0.93亿元）和广陵区（0.17亿元）。最后从明确补偿对象、建立监督机制、形成多元化补偿等角度提出相关建议,以期完善水源地生态补偿机制。     

粗粒料水平循环单剪动力特性试验研究

针对利用动三轴试验设备进行粗粒料动力特性试验时存在试验成本高和工序复杂等问题,采用自主研发的水平向单剪试验仪,通过大型水平循环单剪试验,研究了粗粒料的动剪切模量和动阻尼比等动力特性。试验结果表明,粗粒料的动剪切模量、动阻尼比与水平剪应变、初始竖向应力、剪切速率和循环数等因素有关。水平剪应变越小,初始竖向应力越大,循环数越多,动剪切模量越大,动阻尼比越小,且动阻尼比随循环数的增多,其减小和增长速率均变小,最终达到收敛。试验结果与动三轴剪切试验结果规律类似,可见采用大型水平循环单剪仪进行粗粒料动力特性试验研究可行、合理。     

基于河湖生态健康的滇池流域水资源总体配置

在流域水问题诊断的基础上,提出了滇池流域多水源联合调度构建流域健康水循环的总体框架。基于滇池流域相关区域的现状水资源开发利用现状调查,结合区域城市发展和产业布局的调整、滇池及其入湖河流生态景观等对水资源需求,采用MIKE BASIN作为技术工具,研究了滇池流域多水源水质水量联合调度的水资源配置方案,并提出了相应的水系连通的工程方案。在保障滇池生态修复补水和昆明城市生活生产用水的前提下,通过外调水、本区水、城市再生水的多源水联合调度,构建了滇池流域"清水入湖、中水回用、清污分流"的健康水循环模式,以便削减滇池入湖污染负荷,支撑滇池水质的持续改善。     

考虑大孔隙下渗的HBV模型及其在山洪预报中的应用

小流域山洪预报一直是水文学研究的热点和难点问题之一。考虑到土壤大孔隙在径流形成过程中的重要作用,采用变动面积法为HBV模型增添大孔隙模块,并以黄泥庄小流域为研究区,使用改进后的HBV模型模拟分析了2010-2015年间6次洪水事件。结果表明:改进后的HBV模型在黄泥庄流域洪水模拟中模拟效果较好,预报精度均在乙级以上,可用于模拟类似小流域短历时高强度的洪水,从而为淮河流域上游山区的防汛决策提供重要参考。     

基于GPS的洪泽湖水流流场质点示踪及数值模拟

针对不同水文气象条件下湖泊真实流场描述的难题,通过在洪泽湖主要入口分别投放GPS示踪器,实现了对湖泊表层水流轨迹、方向的实时监测,形成洪泽湖初步流场图。野外示踪实验结果表明:流经湖泊中心区域的水流运动轨迹均为自西向东的曲线;入湖流量较小时水流难以进入湖泊中心流场,入湖流量较大时流速空间分布不均,流场较复杂;小流量入湖条件下水流运动受到湖泊表面风场的影响,流量较大时水流流动的主要影响因素为湖泊自身的流场。同时,构建了不同入湖流量条件下的洪泽湖二维水动力数值模型,水动力模型模拟的流场分布基本符合水流质点GPS示踪实验的结果,两者拟合较好。本次研究揭示了洪泽湖的真实流场,基于GPS的示踪方法可用于分析河流湖泊的水动力空间变化,为泥沙、污染物质的输移和扩散提供了重要参考依据。     

考虑底坡影响下的明渠恒定非均匀流水力计算公式研究

考虑底坡影响的条件下,利用均值不等式对明渠恒定非均匀流最小断面比能和临界水深的计算公式进行改进,并附以算例验证。通过对改进前后两种方法的比较,结果表明:采用改进后的计算方法较之传统计算方法得到的临界水深偏大,最小断面比能偏小。改进后的公式利用均值不等式理论简化了计算过程,且考虑底坡影响下的结果更为精确,可靠度更高。这一改进过程从理论上阐述了数学方法在水力学分析中应用的可行性,同时也为水力学课程教学与工程实际计算提供了新的指导思路和简便的解决途径。     

水系连通工程综合效应评价体系研究——以“引江济巢”工程为例

水系连通工程对连通区域的生态环境及社会经济有重要意义。为全面反映调水引流的效果,以"引江济巢"工程为例,构建了"结构-环境-生态-经济"评价指标体系,评价了水系连通工程对连通区域的影响效应,分析了综合效应指数时空变化特征。结果表明:水系连通对4个子系统的关联强度依次减弱;不同空间尺度连通区域(庐江县、巢湖市、合肥市和巢湖流域)的综合效应具有层次性,各区域综合效应指数在0.39～0.57之间,其大小随空间尺度增加而递减; 2008-2018年间连通效果遵循边际效应递减规律且具有一定的滞后性。研究成果可为科学地开展水系连通工程建设提供参考。     

基于SEOA算法的水库调度优化配置模型应用研究

针对水库调度配置中求解最小缺水量的问题,采用社会情感优化算法(SEOA算法),并在生成初始种群和算法收敛速度两方面进行改进,最后将改进后的算法运用到东榆林水库。结果表明:改进后的SEOA算法在水库调度最小缺水量问题中具有效率高、计算量少、寻优能力强的优点,有着一定的实用价值。     

基于Hypermesh的水工结构建模及应用

介绍了Hypermesh软件与CAD软件联合仿真的步骤,重点阐述了该建模方法中对网格的形状、疏密和衔接进行控制的原则。以不均匀地基上结构复杂的某水闸为例,系统地介绍选取特征断面构造模型几何轮廓、综合考虑多个断面划分二维网格和借助土层分界面建立地基的建模方法。经检验,该水闸模型质量满足仿真要求,计算结果符合水闸受力特征,最大拉应力为3.077 MPa(顺河向),出现在闸门过水1工况下水闸边墩支座上。Hypermesh结合CAD平面图建模的方法能够实现复杂水工结构仿真,对水工结构的安全评估具有一定参考价值。     

沉井基础上闸底板施工期温度仿真分析

分别采用冷却水管直接算法和等效算法对沉井基础上的闸底板结构施工期温度场进行仿真分析。通过对比施工期闸底板温度场分布及关键部位温度变化过程,证明两种算法均可用于模拟水管的冷却作用。冷却水管直接算法由于精细地模拟了闸底板中的冷却水管分布,能够更真实地能反映水管周边剧烈的温度梯度变化,更符合实际情况,值得推广应用。