长江上游流域地表干燥度指数时空变化特征及其对气象因子的响应研究

长江上游流域作为我国重要的水资源区,在全球气候变暖背景下揭示其地表干燥度演变规律,对于流域水旱灾害防治、生态环境保护及水资源合理开发利用具有重要意义。采用长江上游流域67个气象站1961-2019年逐月气象数据,利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,进一步计算地表干燥度指数(AI),采用气候倾向率、累积距平法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法及Morlet小波方法分析AI时空变化特征,采用气候敏感系数法评估AI对主要气象因子的敏感性,进而量化各气象因子对AI变化的贡献率。结果表明:长江上游流域年平均降水量以0.809 mm/10a的速率显著下降(P 0.05),潜在蒸散量以0.946 mm/10a的速率显著上升(P 0.05),流域平均AI值以0.014/10a的速率减小,且存在23 a左右的主周期,在1998年发生突变; AI季节性变化显著,冬、春季干燥,夏、秋季相对湿润;长江上游流域多年平均AI分布大致呈东南向西北增加的趋势,半干旱和半湿润区域面积占比分别为47.8%和40.7%;日照时数与平均气温是研究区西北部AI变化的主控因子,风速和相对湿度是东南部AI变化的主控因子。     

调水引流工程生态与环境效应研究进展

调水引流工程不仅是水资源空间再分配的有效措施,也是生态环境的有效修复手段。本文在调水引流工程生态修复和环境整治等研究成果评述的基础上,回顾性分析了调水引流工程的生态与环境效应及其潜在影响;阐明了调水引流工程改善水环境的作用机理包括:引入清水的稀释作用;对水动力条件的直接改善,从而间接提高水体的自净能力。最后,指出水源的限制、工程的建设和运行费用、水质改善的非长期性、下游水体污染负荷的增加以及抑制藻类水华的机制尚不完全清楚等是目前调水引流工程应用的制约因素和面临的问题。     

太湖富营养化主要指标及营养水平变化分析

分析了太湖1980-2011年富营养化水质指标的变化情况,同时利用水质富营养化评价结果,分析了2002-2011年不同湖区营养水平的变化特征。结果表明:太湖富营养化水质指标整体呈上升趋势,虽然TN和TP在1996年后开始降低,但仍处于较高水平;NH+4-N和Chl-a的最高值出现在2006年;TN和NH+4-N具有相似的月间变化特征,但是NH+4-N的极值较TN提前一个月出现;CODMn和Chl-a呈单峰的月间变化特征,而TP的月间变化呈双峰特征。西部沿岸区和五里湖的水质改善明显,梅梁湖、竺山湖和南部沿岸区水质改善不明显,东部沿岸区和东太湖水质呈恶化趋势。太湖不同湖区富营养水质出现频次的月变化特征也非常明显。     

土石坝漫顶过程水力特性分析

土石坝漫顶过程极其复杂,溃决过程研究成果存在诸多争议。采用标准k~ε紊流模型和VOF方法对土石坝水流漫顶过程进行了水气两相流数值模拟,对漫顶过程水流流态、流速分布等进行了详细分析,揭示了坝面切应力分布规律。该规律的发现可以用于解释笔者先前提出的"落点冲蚀"猜想及"剪剥式"冲蚀理论,即漫顶条件下最先发生冲蚀的部位可能在坝坡中上部,漫顶冲蚀以台阶式冲蚀为溃决的主要特征。     

华北地区生态保护与恢复的水资源效应研究

近年来,华北地区实施了一系列生态保护与恢复工程,植被生态状况发生了显著变化;探究区域植被恢复对水循环过程及水资源供需平衡的影响,对于完善生态恢复策略、实现区域水资源可持续利用十分重要。本文采用皮尔逊相关系数和莫兰指数,结合多源水参量数据进行综合性分析,阐释了植被和不同水参量的时空变化情况,甄别了植被保育与恢复下的水资源变化响应,进而探讨了华北地区水资源与植被恢复的权衡关系。研究结果表明,华北地区的生态保护与恢复工程成效显著,植被净初级生产力的增速约为恢复工程区外的2.3倍;植被的扩张与蒸散量表现出空间与时间上的强相关性;植被恢复引起的蒸散量提高是引起水储量赤字或显著降低的主要原因。为此建议,华北地区可完善生态恢复策略,在植被保育与恢复过程中考虑水资源的限制作用;以自然恢复方式为主,促进生态恢复的可持续性、水资源的可利用性。     

基于试验流域的季风区洪水特性及其水文模拟

根据我国安徽省5个试验流域的实测资料,分析了各流域场次洪水的特性,并利用TOPMODEL模型对各流域进行次洪模拟,进一步探讨该模型在我国东部季风区洪水预报方面的适用性.结果 表明:安徽省各试验流域场次洪水的降雨量-径流深散点均呈现较好的正相关性,降雨量随着海拔的升高而增大,山区的径流系数大于平原丘陵区;面积最小的瓦屋刘...     

新型板桩码头群桩基础被动段桩侧压力试验研究

在新型板桩码头结构中,带卸荷承台板的直立灌注桩群桩基础被用来与前墙一起共同承担土体侧向位移所产生的侧向荷载,这些直立桩的工作机制类似抗滑被动桩,但其桩土相互作用程度远没有达到极限状态。结合20万吨级卸荷式板桩码头结构设计方案的验证,开展了多组土工离心模型试验,测量了各排灌注桩两侧土压力,得到了均质细砂地基中两种承台群桩基础中桩身侧压力分布,其特征是桩身上部侧压力为正,作用方向与土体位移一致,而桩身下部侧压力为负。各排桩的侧压力零值点约位于港池泥面线下4倍桩径位置处,可根据侧压力零值点分界线将桩身划分为上部被动段和下部主动段进行设计处理。为了确定被动段侧压力大小,引入被动段桩宽比,将桩侧压力与朗肯主动土压力相关联,结果发现,海侧桩被动段桩宽比接近3.0,明显大于中间桩和陆侧桩,因此,承台群桩基础设计中,被动段可以近似按3倍朗肯主动土压力作为设计值考虑。     

海河流域农业干旱演变情势分析

以受旱率、成灾率和粮食减产率3个指标,利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析了海河流域1949-2000年农业干旱的历史演变情势。结果表明:海河流域的农业干旱呈现出显著的增加趋势,达到了1%的显著性水平。其中,受旱率、成灾率和粮食减产率的增加速率分别为4.4%/10 a,2.4%/10 a和0.77%/10 a。总体而言,1980年是海河流域农业干旱的突变点。降水减少和温度上升是流域干旱加剧的重要原因。     

强夯法加固堰塞坝料的室内模型试验研究

为丰富堰塞坝开发利用理论,指导堰塞坝浅层密实加固处理工程,基于相似定律对堰塞坝料进行了不同能级的室内强夯模型试验,综合采用宏-细观方法分析了强夯能量引起的动应力发展和传播规律、内部变形规律、颗粒破碎和加固效果等。试验结果表明：随着夯击次数增加,由于堰塞坝料密实度提高、颗粒重排列、破碎及填充的叠合效应,夯锤有效加固范围内的动土压力峰值整体呈波动上升趋势。强夯过程中能量逐渐从表层传递到深层,同时强夯能量随深度具有较大的耗散,动应力峰值随深度呈现快速衰减的趋势。由于风化严重,强夯引起了明显的颗粒破碎现象。强夯对松散宽级配堰塞坝料的加固效果明显,不同能级强夯后其锥尖阻力大幅提高,但夯击能超过一定数值时,增大夯击能对加固效果提升有限。基于本次易贡堰塞坝料模型试验,最佳夯击能约为6000 kN·m。     

大型渠道混凝土裂缝成因分析及预防措施

根据大型渠道衬砌混凝土的结构特点和所处的环境,通过试验研究了水泥种类、粉煤灰、纤维对衬砌混凝土收缩(塑性收缩、干缩、自收缩)性能的影响规律。试验结果表明:在配合比中掺入优质粉煤灰,可有效降低混凝土的收缩;在配合比中掺入纤维,混凝土的抗收缩能力进一步提高;与P·C32.5水泥相比,P·O42.5水泥具有更好的抗收缩性能;在配合比中掺入优质粉煤灰、纤维、使用P·O42.5水泥,可使相同强度等级的混凝土具有更好的抗裂性。最后根据各类收缩裂缝特征及影响因素,提出了预防渠道衬砌混凝土裂缝的措施。