海绵小区削峰减洪效率对降雨特征的响应

海绵城市建设一定程度上增加了城市下垫面的种类,使得城市降雨径流的非线性关系更加复杂。以分析降雨特征对海绵小区的径流控制能力的影响为研究目标,以厦门市典型海绵小区为例,通过SWMM模型模拟计算,分析了降雨重现期、降雨历时和降雨峰现系数对海绵小区削峰减洪能力的影响,计算了不同设计降雨条件下普通开发小区、海绵小区的洪量削减率和洪峰削减率。结果表明:随着降水重现期由2年增加至100年,总洪量削减率由63.8%降至50.9%,洪峰削减率由66.0%降至37.4%;随着降雨历时从1 h延长至6 h,总洪量削减率由58.3%增至61.8%,洪峰削减率由63.7%降至56.3%;随着峰现系数从0.1增大到0.9,总洪量削减率由58.3%增至61.8%,洪峰削减率由63.7%降至56.3%;海绵小区削减洪峰的能力对降雨过程更为敏感,降雨量越大、峰值越靠后,越不利于洪峰流量的削减;而降雨量越大、历时越短,越不利于总径流量的削减。海绵小区整体在不同雨强下的效用比单一低影响开发措施更为稳定,证明了海绵城市建设中多种工程相结合、注重竖向设计的做法比大量建设某一种设施更为有效。研究成果为海绵城市规划和建设提供参考。     

基于GAMLSS模型的大渡河流域极值降水非一致性分析

以GAMLSS模型为基础,分析大渡河流域降水频率的非一致性特征,并将时间和多项气候因素作为解释变量进行参数拟合。结果表明,大渡河流域年最大日降水序列均呈现不显著变化的趋势,与一致性模型相比,大渡河流域降水序列的时间非一致性的特征不明显,而气候指标可以更好地反映大渡河流域降水非一致性的特征,表现为所有气象站点GAIC值与一致性模型的值相比明显减少。GAMLSS模型可以模拟水文序列的方差、偏态系数等其他统计参数非线性变化趋势,能够反映水文序列的非一致性特征。     

水库联合调度对松澧地区防洪的影响分析

基于马斯京根法的连续的河道洪水演进模型,实现了澧水流域上江垭、皂市水库联合防洪调度,从而得到联合调度对澧水流域防洪控制点流量影响;同时采用水动力学模型对松澧地区控制站点水位模拟。结果显示,除了1998年、2003年特大洪水外,通过江垭、皂市水库联合防洪调度,基本可以保证河道防洪安全,同时松澧地区控制点水位有所降低。而通过江垭、皂市、三峡水库联合运用,松澧地区控制站点的水位仍高于保证水位。     

跨流域调水工程水量配置与调度耦合方法研究

以实现外调水总量分配和工程运行调度的耦合为目标,通过构建外调水工程与本地水系统的整体框架,分析跨流域调水配置与工程调度的关系,建立从配置到调度的耦合模拟模型,提出从区域水量配置到工程调度的方案。在给出调水总量配置方案后,分析在工程运行约束条件下的水量配置实施过程,对不合理的水量配置进行检验反馈,通过外调水与本地水补偿配置调度耦合算法对可行的水量配置进行优化,提出区域工程调度方案。将模型应用于南水北调东线的外调水配置调度,结果表明:跨流域调水配置模型进行受水区水量分配,Res-Sim水力学模拟模型考虑不同输水工程段,两个模型通过渠段与受水区的关联建立了数据映射关系,实现了从配置总量到调度需求的耦合;耦合模拟模型可以将中长期尺度的配置成果和短期尺度调度模型有机结合,将配置成果分配到调水工程的工程节点,并对其运行进行优化。研究成果可以为水量配置和调度的集成化研究提供借鉴。     

基于水足迹理论的北京市水资源利用评价

为全面客观评价城市化进程中水资源利用状况,揭示水资源利用过程中的驱动因子,以北京市为例,基于水足迹理论与LMDI模型,分析计算2003—2018年水足迹变化以及经济、技术和人口对水足迹变化的驱动效应。结果显示:北京市总水足迹经历了2个阶段,第1阶段在2003—2011年为波动阶段,第2阶段在2012—2018年为下降阶段。水足迹变化总体呈良性发展,但输入依赖度均大于25%,需要进一步优化内部水资源利用效率和产业结构,保障水资源生态安全;水资源可利用增长指数持续增加,可持续性增强,生态安全有所改善,但仍处于严重超载状态;对北京市水资源利用量变化起决定性的驱动因素是技术效应,其次是经济效应,人口效应占比最小。城市发展过程中应注意经济发展和人口增加带来的用水量的增加,重视发展节水科技,转变水资源的开发利用方式,从而实现水资源可持续发展。     

玛纳斯河流域上游融雪洪水序列变化特征分析

为了探究融雪洪水流域环境变化下的趋势性,以玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站年融雪洪水序列为例,利用Pettitt法和里海哈林(Lee-Heghinian)法检验洪水峰量年际变化中的突变现象,利用R/S法探究序列变异程度,所得到的突变点将历年洪水过程划分为两个阶段,并采用了加权滑动平均法及Mann-Kendall法分析了洪水时间序列的趋势变化。结果表明:在人类活动及气候变化影响下,玛纳斯河流域1957-2014年洪水特征序列发生了中等变异,变异点前序列波动幅度较为明显,而变异点后整体变化呈下降趋势但并不显著。     

吐鲁番及周边地区气候及径流演变特征分析

采用吐鲁番及周边地区6个典型气象站和煤窑沟、阿拉沟2个流域水文站的1960-2012年实测数据,运用Mann-Kendall非参数秩次检验法和Pettitt变点检验法,分析了该地区的气候变化和径流变化趋势。结果表明:1960-2012年,吐鲁番及周边地区的年降水量呈一定的上升趋势,但不显著,平均气温也呈上升趋势,而日照时数和平均相对湿度呈下降趋势;阿拉沟出山径流量呈明显上升趋势,而煤窑沟出山径流量上升趋势不明显;降水量、平均气温、平均相对湿度均与径流量呈正相关关系,而日照时数与径流量呈负相关关系。     

宁夏工业用水环境库兹涅茨曲线形成机制及未来发展趋势

社会经济的发展影响着工业用水量,为揭示两者发展关系利用环境库兹涅茨曲线(environmental Kuznets curve,EKC)进行拟合并预测。以宁夏为例,利用1980—2013年工业用水数据,采用参数和移动平均回归拟合,判断工业用水环境库兹涅茨曲线形状;并采取对数平均迪氏指数法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)将工业用水影响效应分解为用水效率效应、产业结构效应和经济规模效应,定量解析宁夏工业用水环境库兹涅茨曲线形成机制;最后采用灰色预测模型定量预测宁夏未来工业用水EKC曲线的发展,探究其今后可能演变趋势。结果表明:1980—2013年宁夏工业用水EKC曲线为先增后减再增的"N"形曲线;根据LMDI分解结果,1994—1997年以及2004—2013年经济规模扩大所增用水量大于用水效率和产业结构效应所减用水量,用水量呈上升趋势,1997—2004年,工业用水强度继续提高以及产业结构朝节水方向的调整,使得两者所减水量高于经济规模扩大所增水量,用水量持续下降并在2004年达最低值,曲线由此呈"N"形;通过实际值和预测发现,未来宁夏工业用水EKC曲线呈下降趋势,EKC曲线形状的发展存在"M"形的可能。综合对宁夏工业用水EKC曲线的分析,揭示其形成原因和发展趋势,对宁夏水资源高效合理利用以及未来工业节水具有重要意义。     

卡拉贝利水利枢纽工程联合进水口软岩高边坡稳定设计

卡拉贝利水利枢纽工程联合进水口高边坡最大高度为113 m,边坡岩体易风化、遇水软化,岩石饱和抗压强度仅0.8 MPa。在经常遭遇高烈度地震、常年受水体淹没浸泡且每年都经历水位大幅升降的情况下保证百米级软岩边坡稳定,是设计中的难题。考虑左侧边坡开口线附近是阶地,边坡设计采取以开挖为主的"强开挖、弱支护"设计原则,即用缓于岩石水下稳定边坡坡比开挖,确保边坡在地震、岩石饱和状态及水位降落工况下均不会整体失稳。针对岩石易风化软化特点,要求开挖后立即素喷混凝土保护岩石,减少岩石暴露时间,随后挂网喷锚支护控制边坡局部掉块和表层滑动,运行时控制水库水位消落,以保障边坡安全。研究结果为其他强震区临水软岩高边坡设计提供了参考。     

高寒区混凝土坝长间歇薄层浇筑越冬保温方法

以地处东北严寒地区某混凝土坝施工为例,针对高寒地区的气候特点提出了一种混凝土越冬保温的新方法——借助于天然降雪或人工降雪的保温方法,即首先在越冬层面覆盖较少的保温被,然后覆盖一定厚度的雪层。给出了混凝土越冬保温的计算方法并通过计算论证了保温效果的显著性,可大大节省工程投资,为高寒地区混凝土坝施工越冬保温提供借鉴。