基于无人机载雷达技术的黄河冰厚监测试验

河道冰厚是黄河防凌研究的重要指标,目前通过人工钻孔或触冰式探地雷达获取黄河冰厚均要求河流稳定封冻,且工作人员必须在冰面上作业。因此,积极探索更加高效的非接触式冰厚获取方法意义重大。利用无人机搭载探地雷达对黄河什四份子弯道冰厚进行探测,通过现场人工钻孔测量冰厚数据反算雷达波在冰层中的传播速度。结果表明,弯道冰厚分布不均匀,凹岸侧冰厚比凸岸侧大;清沟断面最大冰厚91cm,最小冰厚19cm,靠近水面附近冰厚较小;雷达测量与人工测量结果基本吻合,平均误差不超过2cm。实践证明,无人机载雷达回波图可直观地反映空气-冰、冰-水分界面及冰厚情况,且探测方法具有快速、高效、安全等优点。研究结果对于开发黄河冰厚全新化的监测技术具有重要参考价值。     

冰期河流弯道冰水动力学行为研究

以黄河什四份子弯道为研究对象,基于2019-2020年度的凌情监测影像及现场试验数据,分析了河流弯道冰水动力学行为特征。结果表明:上宽下窄的河道形态是造成弯道卡冰的主要原因,流凌-封河阶段,弯顶节点工程对水流的顶托作用促进了上游回流区的形成;受弯道离心力作用,河冰聚集于河道凹岸一侧,并在回流区堆积形成冰桥,从而缩小了断面过冰面积,河道逐渐封冻;弯顶下游流速大且来冰量少,形成清沟,主流向河中发展;冰塞堆积于弯顶上游凹岸主河槽内,水流被挤压至凸岸非冰塞区,弯道主流易位;在稳封期,河道冰水动力特征基本不再变化,在解冻开河期,凸岸非冰塞区流速较大,主流区冰盖优先解冻且沿主流输移,回流区冰盖最后消融,河道主流逐渐恢复至畅流阶段,整体呈复归式。     

煤矿开采区地表水-地下水耦合模拟

为定量评价煤炭资源大规模开发,下垫面条件改变导致的水平衡要素及地表水与地下水转化关系的改变,急需开展煤矿开采区地表水水文过程和地下水动力过程耦合模拟研究。在考虑地表水入渗补给的滞后性和在RCH程序内部实现垂向上对多层单元格补给表达的基础上,构建基于分布式水文模型（SWAT）和模块化地下水动力模型（MODFLOW）的耦合数值模型（SWATMOD）,并将该模型应用于秃尾河流域--锦界煤矿采煤工程实例中。实例应用表明：耦合模型能较准确地模拟地表水水文过程和地下水动力过程及地下水动态变化过程,可用于预测秃尾河流域煤矿开采区地表水和地下水转化规律的改变。     

探地雷达在水利工程质量检测中的应用

依据探地雷达的工作原理,分析了水利工程中不同检测目标的雷达图像特征,并对混凝土结构内埋设钢筋的深度及间距计算进行了探讨。最后针对探地雷达在水利工程质量检测应用中存在的一些问题,提出了今后应进一步展开研究的工作。     

煤炭开采对水资源量影响分区研究

煤矿开采是影响河川径流量减少的因素之一,加剧了区域水资源供需矛盾。本研究以黄河中游791个矿井、14个矿区资料为基础,考虑煤层埋深、导水裂隙带发育、煤层顶板含水层分布状况,开展黄河流域中游头潼区间煤炭开采对水资源影响分区的研究。研究结果表明,主采煤层埋深从东北向西南逐渐增加;导水裂隙带发育贯穿至地表多发生在埋深较浅的位置,主要分布在窟野河流域的神木县、伊金霍洛旗、东胜、准格尔旗、榆林市北部地区;煤矿开采对含水层的影响模式划分为影响严重区、影响一般区、无影响区三种。     

渭河“2019.9”洪水特性及气象成因分析

为了进一步了解渭河秋汛洪水的特性及成因,利用2019年9月渭河洪水(“2019.9”洪水)的流量、气象资料,对该次洪水的特性及持续性强降雨天气的成因进行分析。结果表明：此次持续性强降雨形成的原因是北半球极涡偏强,中纬度环流平直,同时副高位置相对稳定且异常偏西,导致冷暖空气持续交汇于渭河上空。过程期间水汽来自阿拉伯海和孟加拉湾,并在强降雨发生期间表现为水汽通量异常辐合。洪水主要来自渭河林家村—临潼区间的支流,其特点是含沙量小、干流较大流量持续时间长;临潼—华县区间的洪水演进缓慢、传播时间长、洪峰削减偏大。     

黄河内蒙古段开河流量预测

封冻河段开河时,冰、水情变化剧烈,预报难度大、精度低。马斯京根法及其衍生方法在推算明流条件下的流量演进方面取得了很大成功,但如何反映凌汛期流量演进特点还需进一步研究。以黄河内蒙古河段为例,类比有支流的河道洪水进行演算,并考虑流量传播时间,将区间的槽蓄水增量加入计算,采用改进的马斯京根法,推求完全开河时的凌峰流量。采用均方根误差、平均绝对百分比误差作为预测结果的评价指标,与往年实测流量相比较,演算流量的平均绝对百分比误差在10.29%以内。结果表明,此方法应用于凌汛期开河流量演进具有较好的预测效果,通过冰凌洪水的特点判别洪水类型,揭示了凌汛期开河流量的突变主要是由冰坝洪水造成的。研究结果可为河流开河的流量预报和防凌减灾提供参考思路。     

基于R-ET融合的黄河流域水资源管理和调控案例研究

针对目前黄河流域存在的实际引黄耗水总量超过年度分水指标、地下水超采等问题,分析其原因在于水资源管理主要侧重于供水管理,调控的是取水量,忽视了水资源在使用过程中的循环转化与消耗,因此提出基于R-ET(Runoff-Evapotranspiration/径流—土壤水分蒸发蒸腾损失总量)融合的新型水资源管理模式,以"耗水"管理替代"取水"管理,控制区域ET从而实现真实节水。以黄河流域兰州至头道拐区间为研究实例,通过分析各分项ET(Evapotranspiration/土壤水分蒸发蒸腾损失总量)调控的可行性,提出了4种节水方案,可使引黄水量从无节水的98.6亿m3减少至42.96亿m3,从而达到了降低该区域实际耗水量的目的。该管理模式有利于完善黄河流域的水资源管理体系,为黄河的健康可持续发展奠定基础。     

高密度电法仪在溃坝试验中的应用研究

高密度电法是水利水电工程隐患探测中重要的物探方法之一,文中对高密度电法基本原理以及日本OYO公司生产的Mc OHM Profiler 4多道数字电阻率测量仪进行了简单介绍。应用研究借助原体大坝管涌溃决试验,将高密度电法仪应用在试验蓄水过程中,通过电极布设与探测,获取坝体蓄水期的视电阻率场分布与变化;结合水库蓄水期库水位上升、坝体渗流场发展过程资料,分析坝体电阻率场与渗流场之间的关系。分析成果表明,高密度电法仪获得的坝体电阻率发展过程与大坝浸润面发展过程具有一致性,一定程度上可以用坝体视电阻率分布反应坝体渗流场变化情况。     

以矿井排水为水源的电厂项目取水水源论证

在分析永城矿区区域水文地质状况的基础上,采用富水系数法和"大井法",并结合实测数据,对矿区各矿井涌水量进行分析计算,并评价其水质,论证其作为电厂生产用水水源的可靠性与可行性。分析结果表明:矿区有保证的可供电厂利用的矿井排水量为917 m3/h,但矿井排水由于受煤粉、岩粉等污染,水质不达标,需经过深度处理才能满足电厂循环冷却水及锅炉补充水的用水要求。