论长江开发与保护策略

长江治理开发与生态环境保护不协调,重开发轻保护,是长江面临生态环境问题的主要症结所在。在总结70年来长江治理开发取得的重大成就基础上,分析了新时代长江面临的主要水安全问题,明确了长江治理开发与保护协调的总体思路,提出了今后一段时间长江治理开发与保护的主要策略:进一步加强防洪安全体系建设,提高防洪保安能力;实施生态要素调控与空间管控,修复受损生态系统;严控入河污染负荷,改善水体环境质量;科学调控长江与洞庭湖、鄱阳湖关系。     

太湖及太浦河两岸地区洪涝风险分析及对策探讨

由于特殊的自然地理条件,加之人类活动频繁,太湖及太浦河两岸地区的防洪、水资源和水环境等问题交织在一起,导致洪涝风险成因复杂,洪水风险长期存在。分析了该地区的洪涝风险特性,包括太湖水位易涨难消、太浦河两岸地区洪涝风险互相转化、上下游洪水风险转移,以及下垫面、引调水的变化而导致的洪水风险分布随之调整等;根据分析结果,对该地区的洪涝风险类型进行了识别。在此基础上,提出了科学精细调度水利工程、提升平原河网洪水风险分析技术、建立洪水风险实时分析系统以及探索"风险共担"的洪水管理模式等方面的建议。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

雨水泵站水泵机组启停优化

为解决雨水泵站运行过程中存在的水泵频繁启停问题,提出一种水泵机组启停优化方法.该方法通过分析泵站的设计参数和水泵机组运行原理,建立启泵水位优化模型,并运用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)对模型求解,最终得到水泵机组的最优启泵水位.通过实例将优化方法与传统的人工调试方法进行对比,验证了其可行性.研究结果表明:采用优化方法得到的启泵水位可使机组启停次数达到最小,实现了较好的水泵启停效果.同时优化方法也避免了复杂的人工调试过程,得出的优化结果为雨水泵站启泵水位的选取提供参考.     

桥梁对河流阻水影响的一个综合判别指标

针对桥梁对河流的阻水影响问题,基于河流能量观点提出了考虑河流能量与桥梁阻水比双因素的综合判别指标η,应用其讨论了山区河流和平原区河流修建桥梁对河流的阻水影响。结果表明:综合判别指标η可以有效地区分相同桥墩布置形式桥梁对不同类型河流的阻水影响;综合判别指标η可以指导桥墩在河流中的合理布置,有效减小桥梁对河流的阻水影响,与桥梁阻水比、单宽流量等指标在指导桥墩合理布置方面起到相同效果。该研究成果在一定程度上弥补了一般桥梁阻水比指标的不足。     

甬江感潮河流上下游码头群对河道行洪的联合影响

为分析甬江上下游码头群对河道行洪的联合影响,基于Delft3D数学模型开展了典型潮洪条件下甬江上下游不同码头群对河道水流特性的影响研究,结果表明:单段码头群位置距河口越远,或码头分布越密集,引起的水位壅高程度越大;在不同码头群共同产生壅水影响的区域,全河段码头群引起的河道洪水位变化比各码头群单独影响时增大,在不同码头群产生水位壅高和降低影响的河段,全河段码头群作用下水位影响部分相抵,但由于降低幅度小于壅高幅度,河道洪水位变化仍呈增大状态;码头群工程局部流速减少区域和外侧河道流速增加区域均呈带状分布,全河段码头群联合作用加剧了单段码头群引起的河道流速的变化且流速减小程度较流速增加程度大。     

A customised approach to determining the geomorphic effectiveness of small flood events in a regulated river

The construction of dams significantly alters flow and sediment regimes with subsequent deleterious effects on the morphological and ecological character of rivers. Effective experimental floods can ameliorate the downstream geomorphic impacts of dams. The traditional view is that large floods are required to perform effective geomorphic work, and the geomorphic outcomes of small floods are often overlooked. Many river restoration frameworks do not consider small floods. Yet, there is evidence that the hydrological characteristics that ameliorate specific geomorphic impacts in a river are unique to each river, and a customised approach to setting the right mix of floods (including small experimental floods) is needed. In this study, we modify an existing flood effectiveness model developed for large floods, for determining the geomorphic effectiveness of small floods in a highly regulated Australian river. Two flood classes were added to the model (medium peak stream power and moderate total energy expenditure), and the flood power characteristics were rescaled to reflect the relative difference in the magnitude of the small floods and the magnitude of the geomorphic work performed. Using a step‐wise approach, this customised model determined the geomorphic effectiveness of small floods. The best flood for ameliorating the geomorphic impacts of flow regulation had medium to long duration (10 to 51 days), high peak unit stream power (77 to 123 Wm^?2) and moderate to large total energy expenditure (78,600 to 342,320 × 10³ J). This approach to determining flood effectiveness for small floods is applicable to other geomorphically impacted river channels downstream of dams and can be used to inform experimental flood releases for geomorphic outcomes.     

新疆1949—2019年洪水灾害调查与特征分析

洪水灾害是新疆最严重的自然灾害,调查并研究洪水灾害的特征与规律对防洪减灾有重要意义。本文通过调查新疆洪水灾害相关的年鉴、公报、简报及文献资料等,统计分析了新疆1949-2019年近71年主要洪水灾害,给出了洪水灾害的时间及地域分布规律、灾害类型特征。对洪水灾害造成的直接经济损失及占国民生产总值的比例进行了统计分析,并重点对2006年以后的受灾人口与死亡人口、直接经济损失进行了分析。结果表明,虽然洪水频次与洪灾直接经济损失有增加趋势,但因灾死亡人口及直接经济损失所占GDP比重不断减少,并趋于平稳,防洪减灾效益明显。本文研究为新疆洪水灾害风险评估、防御应对与决策支持提供了借鉴参考。     

山丘区沿河村落山洪灾害受灾水位及危险区划分方法

随着山丘区小流域山洪灾害防御工作的精准化推进,山丘区河道沿岸局部重点区域(村落、集镇)已经成为山洪灾害重点关注对象。针对沿河村落开展暴雨洪水分析,定位村落内防洪能力最薄弱的居民户,计算受灾水位,分析不同频率洪水水面线下的淹没人口,绘制山洪灾害危险区是山洪灾害防御、预警工作的核心和难点之一。针对目前受灾水位和危险区划分存在的问题,根据现场调查和测量资料,综合设计暴雨洪水计算、水位-流量关系计算、点投影、点线关系判断等方法,提出了一种可行的受灾水位计算、受灾人口判定和危险区绘制方法。采用Matlab编程批量计算,以济南市小李庄村为例进行了应用实践。结果表明,该方法可准确定位防洪能力最薄弱的居民户,计算沿河村落受灾水位,判定居民户与不同频率洪水水面线的关系,从而较为精确地绘制山洪灾害危险区。