河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。     

复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验研究

围堰工程中常用复合土工膜连接防渗墙作为防渗体系,其连接部位的土工膜常会出现结构性破坏而造成集中渗漏现象。依据高土石围堰防渗体系中复合土工膜的受力特点,利用自主研制的低摩阻叠环式双向静动剪切试验机,考虑土工膜无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式,构建复合土工膜与防渗墙接头的结构模型,开展复合土工膜与防渗墙连接的大型剪切试验,研究不同连接型式下复合土工膜的受力变形机理。结果表明:①无伸缩节、普通竖向伸缩节和U型槽伸缩节3种连接型式下,复合土工膜的应变均随着剪切位移的增大逐渐增大,随着距防渗墙距离的增大逐渐减小;②3种连接型式下模型土体的应力-应变关系变化趋势基本一致,峰值应力变化不大;③无伸缩节连接时,靠近防渗墙位置土工膜的峰值应变为4×10^-3,普通竖向伸缩节连接时,相同位置处土工膜的峰值应变为3.5×10^-3,设置U型槽伸缩节后峰值应变为6.51×10^-4,与前2种连接型式相比,U型槽伸缩节较大程度地降低了土工膜的峰值应变,可以有效解决复合土工膜在防渗墙接头处的应变集中问题。研究成果可为高土石围堰工程防渗体系的设计和施工提供依据。     

台州市安溶泾河道底泥重金属污染特征及生态风险评价

为顺利开展城市河道污染整治工程,有效控制河道底泥引发的二次污染,研究河道底泥污染特征并分析其生态风险具有重要意义。基于台州安溶泾河道底泥检测结果,采用单项污染指数法、潜在生态风险指数法、聚类分析法等多种方法对底泥重金属含量、污染状况、空间分布、生态风险等进行评价。结果表明:底泥中Cu、Zn、Pb、Cd这4种重金属污染严重;从流域上看,主要污染区域为安溶泾上游段、2条支流段和支流与干流交汇处;从河道纵剖面上看,随着底泥深度的增加,超标重金属浓度普遍降低;Cu和Cd的潜在生态危害较严重,且在安溶泾上游段源头、2条支流及支流与干流交汇处底泥Cd和Cu的受污染程度最为严重。研究成果可为城市河道底泥重金属污染的预防和综合整治提供依据。     

洞庭湖区三口水系生态基流研究

近年来大型水利工程的建设与运行、洞庭湖区三口水系分流量的持续减少和三口水系地区水资源的不合理利用,导致三口水系的生态流量严重不足。基于洞庭湖区三口水系的主要水文站2003—2018年逐日平均流量和1973—2002年逐月平均流量数据,提出一种综合考虑不同水文学法的生态基流确定方法,得出逐月和全年的生态基流推荐值,并分析其保证率和影响因素。结果表明:新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站的全年生态基流分别为208.18、49.44、75.39、2.52、93.94 m³/s,全年生态基流保证率分别为84.83%、37.52%、51.88%、21.84%、42.60%;各水文站汛期的生态基流最高值均出现在7月份,8月份、9月份和6月份依次递减,汛期的生态基流及其保证率明显高于非汛期。研究提出的方法和计算结果可为洞庭湖区三口水系的水生态修复提供参考。     

模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据自动获取装备研制

模型试验中冲刷地形测绘装备相对落后,致使桥墩周围局部冲刷瞬时地形数据无法实时获取,冲刷动态发展过程及机理的模型试验研究工作难以开展。研制了一种模型桥墩局部冲刷瞬时地形数据等值线自动绘制装备,并利用室内水工模型试验优化了各组成的性能指标,量化了绘制装备的设计参数,分析了监测系统在模型应用中的测绘精度及在工程原型中的适用性。模型试验研究表明,该装备结构简单,操作方便,加工制作成本较低,精度及灵敏性较高,能够快速获取动态过程中局部冲刷瞬时地形等值线,适用于局部冲刷发展影响流场特性研究中的水下地形快速测绘,也可按放大比尺制作成型后应用于涉水建筑物周围水下地形监测。     

有机磷灭蚊剂投放浓度和时间对水体总磷的影响

为分析新型低毒有机磷杀虫剂“1%双硫磷颗粒”投放对河道水质的影响,设置不同药剂投放浓度和不同反应时间的室内试验,以TP、NH₃-N及S^2-为目标因子,分析该药剂投放后水体污染物浓度。结果表明:不同试验组水样中S^2-质量浓度均小于0.02 mg/L,NH₃-N质量浓度处于0.029~0.036 mg/L之间,均达到地表水Ⅰ类标准;不同浓度药剂投放1 h后,水体TP质量浓度已达到稳定状态,且在60 h内均保持稳定,药剂投加量与水体TP质量浓度呈显著正相关(R²=0.85);不同处理组的药剂在水体中的TP释放量无明显差异,均在1.06~1.30 mg/g之间。“1%双硫磷颗粒”推荐适宜投放量不会使河道水质恶化到劣Ⅴ类,但增加药剂投放量会增加水体TP污染及富营养化风险。     

河流生态修复的国际经验及对长江大保护的启示

为推进长江大保护,针对长江流域河流生态修复的需求,梳理了美国杜瓦米什河、欧洲莱茵河和德国德莱萨姆河等河流生态修复的实践做法:重视立法和标准化建设,严格制度管理,健全工作机制,强化科技支撑,鼓励全民参与等;分析了长江大保护现状与面临的挑战:政策法规和行业标准不完善,顶层设计与整体谋划不足,工作机制和监管体系不完善,修复工作难点较多且科研能力薄弱,社会力量参与长江生态修复的主体意识不强;提出了长江流域开展河流生态修复工作的建议:健全法规、完善制度、强化机制、创新技术、立体宣传。     

老挝南欧江梯级水电站二期厂房生活给水系统设计

水电站厂房生活给水系统应能够可靠、高效地为厂内工作人员提供满足要求的生活用水。老挝南欧江梯级水电站二期厂区附近均无可用的市政供水管,无法依靠市政供水系统为厂区提供生活用水。以老挝南欧江梯级水电站二期厂房生活给水系统设计为例,提出了针对远离城镇,无市政供水情况下,水电站厂房生活给水系统的设计思路、设计方案、设计的要点及难点。     

妫水河入官厅水库水污染成因及减排措施评估

为保障妫水河入官厅水库入流水质达标,分析水质成因,分步制订水质改善措施。采用MIKE21耦合植物作用的Ecolab生态水质模型,对妫水河下游入官厅水库断面至东大桥断面、支流三里河水域进行模拟。通过对丰水期和枯水期监测数据及模拟结果进行分析,流域上游来流水量及水质、区间污染源及河流湿地等自净作用是影响官厅水库入流水质的主要原因,其中:妫水河入流污染负荷对水库入流水质贡献率最大,丰枯水期氨氮、总磷和总氮的贡献率分别为18.32%～45.76%、9.31%～31.17%和29.34%～67.56%;区间入河污染源氨氮、总磷和总氮削减率分别为19.41%、31.31%和24.94%;丰枯水期河道自净对氨氮、总磷和总氮削减率分别为44.85%～61.29%、51.40%～77.92%和8.40%～23.06%。为改善官厅水库入流水质,在流经城市区的妫水河下游及三里河修建了河流湿地公园,对区域污染源进行截污,使得入库水质可达到Ⅲ类水。为长远确保官厅水库的水质,控制来流水质和加强流域治理是关键,同时营造岸带湿地,对水质改善有积极的作用。研究结果及方法可为水库污染防治及负荷量削减提供理论依据。     

一种自适应运动目标检测算法及其应用

针对ViBe算法在动态背景下存在鬼影消除时间长、算法适应性差、前景检测噪声多的问题,本文提出一种基于ViBe算法框架的改进算法.该算法采用鬼影检测法标记第1帧中的鬼影区域,并向位于鬼影区域的背景模型中强制引入背景样本,从而快速抑制鬼影;在像素分类过程中,引入自适应分类阈值,解决全局阈值易受动态噪声干扰的问题;在背景模型更新中,根据像素分类的匹配值来动态决定更新因子,提高算法适应场景变化的能力.定性与定量的对比实验结果表明,本文算法相较于ViBe算法能够有效地检测动态背景下的运动目标,应用于河流漂浮物检测场景中也有较好的效果.