基于互信息的湖泊日水位预测——以西洞庭湖为例

鉴于传统的湖泊水位预测在输入因子选择时具有一定的盲目性,以西洞庭湖为例,利用基于互信息的输入因子选择法建立了日水位预测模型。按河流生态功能将水文年划分为枯水期、汛前涨水期、汛期、汛后退水期4个时期,然后分期计算影响湖泊日水位的自变量与日水位的互信息,并引入广义相关系数将互信息归一化,选出各时期互信息最大的自变量因子作为模型的输入变量。经过模型计算与数据分析可得:F检验结果显著,回归值与实测值的相关度高,剩余标准差小。由此证明用互信息筛选出的因子作为模型的输入变量能取得较好的精度并在实际中易于操作。     

北京市雨水收集利用蓄水池容积计算与分析

基于北京市1984—2013年的日降雨资料,以北京林业大学林业楼及其周边绿地为研究区,设置3种用水情景(冲厕、绿地灌溉及冲厕+绿地灌溉),采用连续模拟法,分别绘制3种用水情景下雨水收集利用工程的雨水截留率、自来水替代率、供水保证率以及效益费用比变化曲线,并通过综合分析这些曲线的变化特征确定雨水蓄水池最佳设计容积(60~82 m3)。同时采用设计暴雨法计算1~5年不同重现期的蓄水池设计容积(77~248 m3)。结果表明,连续模拟法计算过程相对复杂,但可用于综合衡量雨水收集利用工程的雨洪管理效益,以及缓解水资源短缺效益、供水可靠性及经济可行性分析。     

银川市近49a来降雨变化特征分析

根据银川市4个气象站(银川站、永宁站、贺兰站、灵武站)近49 a(1960—2008年)的实测降雨资料,运用统计学理论、回归分析、Mann-Kendall非参数检验、克里金插值等方法进行研究,依据有关统计量的计算结果,分析了银川市近49 a来降雨量的时空变化特征.研究结果表明:银川市年内降雨量分配不均,夏季降雨量最大,占全年降雨量的56.83%~58.32%,冬季最小,仅占全年降雨量的1.93%~2.07%;年际以及年代际降雨量变化大,多年平均降雨量为186.7 mm,且以20世纪60年代降雨量最大,90年代降雨量最小.经Mann-Kendall非参数检验和一元线性回归分析,发现银川市降雨量呈现逐年减小的趋势,Mann-Kendall非参数检验趋势系数β为-0.18 mm/a,线性回归倾向率为-5.386 mm/(10 a).银川市降雨量还存在空间分布不均的特点,灵武市降雨量最大,减小的趋势最小;贺兰县降雨量最小,减小的趋势最大.     

850农场地下水资源可持续开采利用研究

850农场是三江平原地下水开采强度最大农场之一,井灌面积占平原面积57.7%,现地下水埋深约5 m,处理想埋深中,地下水用量约405 m^3/hm^2·a,产量还略高于本场渠灌稻。本地区井灌面积达2.07×104hm^2,只要在节水灌溉上下功夫,可达采补平衡。若在雨洪资源化上下功夫,“西水东调”和建河滩“漏水库”,还可发展水田,水田比例由现0.577上升到0.60以上,故此850农场地下水可持续开采利用。     

泄洪雨雾输运的数学模型研究

针对泄洪雨雾在河谷中的对流与沉降问题,提出一种3维有限元计算模型,该模型通过对浓度梯度矢的求解,可保证浓度计算的非负性与单调性.同时,根据气象学中雨滴谱函数与水滴沉降速度等概念,导出雨雾浓度与降雨强度间的定量转换关系,使其与其他雾化近区数学模型实现边界耦合.运用本文模型对瀑布沟电站泄洪洞雾化分布进行模拟,计算结果与真实的物理规律相一致,为今后类似工程问题的研究提供了适用手段.     

考虑大气沉降的湖库分区动态水环境容量精细解析

针对面源污染为主的湖库型流域,为建立水质目标管理与污染总量控制之间更精准的响应关系,借鉴日最大负荷总量模式,基于物质量平衡原理提出考虑径流丰枯变化、不均匀混合、大气沉降等影响因素的湖库分区动态水环境容量精细解析方法,包括污染混合区设置、代表水文系列确定、逐日分区水量水质计算。以沙河水库为例,分别以全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类作为水质管理目标,采用2010—2015年代表水文系列对总氮动态水环境容量进行精细解析。结果表明：全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类水质管理目标下沙河水库总氮水环境容量的多年均值分别为36.7 t和99.43 t,若不考虑湖滨混合区,全湖Ⅱ类水质目标下总氮的年水环境容量计算值偏大66.43%;实施水质目标管理的水域面积越大,大气沉降对水环境容量的影响越大;径流年际及年内丰枯变化对水环境容量的影响显著;各分区总氮控制总量占全流域总量的比例与面积比基本一致。湖库分区动态水环境容量精细解析可量化不同因素对水环境容量计算结果的影响,科学解析面源输入型湖库水环境容量的时空结构特征,实现水质目标管理与污染总量分区管控的有机联动,更好地支撑流域水环境的精细化管理。     

三峡区间面雨量空间插值方法对比分析

空间插值是常用的面雨量计算方法,以三峡区间为研究对象,选取反距离加权、普通克里金、协同克里金3种空间插值算法,进行面雨量空间插值计算和对比分析,其中协同克里金插值将地形作为影响因素。三峡区间面雨量插值结果表明:克里金插值在精度上要优于反距离加权插值,插值效果也更平滑;协同克里金的插值精度优于普通克里金,平均绝对误差、误差均方根相对于普通克里金插值分别降低了19%,10%。因此,在山区或地形复杂区域的面雨量计算,将地形作为协同区域化属性的协同克里金插值更合适。     

北京城市副中心防洪风险研究

北京城市副中心规划防洪标准为100a一遇,其流域上游规划2座中型水库、50余处蓄滞洪区尚未建成,副中心周边防洪工程距离规划标准差距较大,导致副中心防洪安全难以保障。针对副中心来自上游的外来洪水压力大、区内防洪工程不达标等问题,采用一维、二维数学模型,分别对区域洪水风险、穿越副中心的北运河漫溢造成的淹没风险,以及副中心周边三条干流河道堤防不达标造成的防洪风险进行模拟计算和具体分析。结果表明:流域上游洪水不经有效拦蓄下泄后,将导致北运河干流100a一遇洪峰流量增加33%;同时,副中心周边三条河道均存在堤防安全风险。其中北运河发生100a一遇洪水时,即使区内宋庄蓄滞洪区建成启用,仍将有2 590万m~3洪水从3 km无堤段漫溢,并淹没副中心核心区0.2～2 m深。风险研究结果还表明,一旦近期通州境内宋庄蓄滞洪区、温潮减河分洪道等规划工程建成后,将有效降低城市副中心的部分防洪风险。研究成果对保障副中心防洪安全的规划工程实施安排及防汛抢险安排具有重要指导意义。     

乌东德水电站表孔体型优化研究

乌东德水电站坝址处河谷狭窄,覆盖层深厚,施工详图设计阶段拱坝厚高比增加,表、中孔相对位置发生变化,存在表孔自由溢流水体击打中孔弧门、表中孔水舌碰撞后形成的横向溅水冲击透水边坡及水垫塘底板冲刷较深等问题。通过1〖DK(〗∶〖DK)〗50水工整体模型试验及方案比选,对表孔出口位置、型式进行了优化研究,使表孔水舌横向扩散,纵向分层明晰,表中孔碰撞消能后水垫塘底板冲刷轻微,边坡横向溅水强度基本与自然降水相当。研究成果可为工程设计及安全运行提供技术支撑。     

砂性土坡面防护结构抗降雨冲刷性能试验研究

针对砂性土堤防坡面抗雨水冲刷能力弱的工程实际,建立砂性土坡面冲刷试验模型,开展降雨冲刷试验,研究不同砂性土堤防坡面保护层抗冲刷性能。分析降雨条件下不同砂性土堤防坡面保护层的冲刷过程,总结出沙土、膨润土与秸秆三者混合形成的坡面保护层能够抵抗雨水冲刷、保障植物种子顺利成长,便于施工。