基于3D WebGIS的水利信息管理平台设计——以小清河淄博段为例

面对现代水利管理缺乏真实三维模型细节展示、三维模型加载缓慢和传统巡检方式缺乏历史追溯性等问题,以小清河淄博段为例,基于3D WebGIS、数据库和Cesium框架,采用JavaScript编程语言进行二次开发,探索构建一套包含三维数据可视化、空间分析、数据管理、智能巡检、风险管理等功能模块的三维可视化水利信息管理平台。实际应用表明:平台具有较好的实用性和有效性,实现水文、气象、地形地貌和水利工程等数据的可视化和交互,为水利行业的决策者、管理者提供管理和决策支持。

小清河干流近60年径流变化归因分析

为分析小清河径流变化规律,基于1965~2018年的降水和径流量数据,分析其变化趋势及突变点,并采用Budyko假设与弹性系数相结合的方法,定量识别了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1965~2018年小清河降水量呈微弱增加趋势,而径流量呈显著增加趋势;突变点分析发现年径流量在1994、2003年发生突变,因此将1965~1994年作为基准期,以1995~2003、2004~2018年分别作为变化期Ⅰ、Ⅱ;基于Budyko水热耦合平衡方程发现变化期Ⅰ径流增加的主要原因是下垫面条件和降水的改变,贡献率分别为64.74%、21.83%,潜在蒸散发的贡献率为13.43%;变化期Ⅱ径流增加的首要原因是下垫面条件的改变,占59.57%,其次是降水和潜在蒸散发,分别为23.83%、16.60%。因此,小清河岔河径流变化是人类活动和气候变化共同作用的结果,其中人类活动引起的下垫面条件变化为主导因素,其次为降水影响。

基于哨兵2号与面深模型的小清河水深反演方法研究

利用卫星遥感技术反演水深是快速获取广域水深信息的重要手段。然而,水体中底质、广泛存在的泥沙等悬浮物质、叶绿素等水色影响物质导致传统光学卫星影像反演精度较低。为减小水色物质对水深反演精度的影响,基于数学模型与哨兵2号遥感影像,在分析不同断面类型河道水深与水面面积数学模型的基础上,提出了一种能够克服水色物质影响的水深反演方法。该方法通过对河道断面进行概化并分类,推导出河道面深模型,结合哨兵2号遥感影像确定数学模型中相关参数,得出可直接通过水面面积计算水深的表达式,可最大程度减小水色对遥感影像反演水深的影响。将其应用于小清河,该方法在黄台桥与石村水文站的水深反演绝对误差平均值分别为0.03 m与0.23 m,反演结果较为可靠。实验结果表明,提出的方法水深反演精度较高,不受水体水色的影响,可基于卫星遥感技术快速获取水体水深信息,有推广应用价值。

小清河入海污染物扩散特征及其对近岸工程建设的响应

河流入海污染物是近海污染物的主要来源之一。小清河是莱州湾西南部主要入海河流和污染物来源,近年来小清河口两侧近岸工程建设规模不断扩大,其对小清河入海污染物扩散的影响如何有待深入研究。采用MIKE21数值模型模拟了近岸工程建设对潮流场的影响及小清河入海污染物(无机氮、活性磷酸盐)的扩散特征,探讨了入海污染物扩散对近岸工程建设的响应。研究结果表明:小清河口两侧近岸工程的建设,导致小清河河口附近海域流速有所减小,减小值介于2~21 cm/s。河口两侧的堤坝、防波堤等工程阻挡了污染物向东南、西北方向扩散,使小清河入海污染物扩散范围有所减小,不利于污染物扩散,导致河口附近海域污染物浓度有所增加,从而加剧了小清河河口附近海域的水质污染。因此,近岸工程建设会造成工程附近海域的潮流减弱,削弱近海海域的污染物扩散能力。

基于随机森林预测模型的小清河复航前后水质对比研究

小清河是山东省内从济南流向莱州湾的一条河道,在断航26年之后于2023年7月复航。本文着重探讨小清河复航前后辛丰庄断面水文水质指标的变化情况,并进一步分析主要污染因子在复航前后的变化情况。通过相关性分析和主成分分析的综合结果表明,确定复航后可能对小清河水质产生重要影响的水质指标为CODMn和TP;通过随机森林模型进行预测分析的结果表明:复航后三个月内,相关水质的关键指标均保持稳定,且优于Ⅲ类水质标准。研究表明复航对小清河水质并未产生显著影响。这一研究不仅为未来的小清河长期复航计划提供有力支持,同时也对国家“三水统筹”政策的贯彻实施具有重要意义。

防洪综合治理对小清河流域幸福状况的影响

[目的]明确防洪综合治理工程对河流幸福状况提升的影响,提升幸福河建设水平,为山东省河流幸福河评价与建设提供理论依据。[方法]本研究以小清河为研究对象,从水安全、水资源、水环境、水生态和水文化5个准则层选取20个评价指标,建立了基于“目标层-准则层-指标层”的多层次幸福河评价指标体系,并进行幸福状况评价,识别了阻碍幸福河建设的主要障碍因子。运用基于层次分析法和反熵权法的组合赋权法分别确定了城区段和乡村段的指标权重,采用河流幸福指数进行幸福河评价,并通过障碍度筛选影响幸福河建设的主要障碍因子。[结果]①城区段以水域面积保留率的权重最高,乡村段以堤岸防洪标准达标率占比最高。②治理前城区段和乡村段幸福状况分别为幸福和一般偏下等级,治理后幸福状况均得到提升,城区段保持幸福等级,乡村段提升为一般偏上等级。③从准则层来看,影响城区段幸福河建设的主要障碍因子为水资源准则层,影响乡村段的主要障碍因子主要集中在水安全、水资源和水文化准则层。[结论]未来提升河流幸福状况需通过水库蓄水、调水等工程措施提高水资源供水能力,保持河道行洪畅通性和河势稳定,以保障河流防洪安全。

济南市小清河流域景观格局演变及其水文情势响应分析

为探究流域景观格局演变及其对水文情势的影响,以济南市小清河黄台桥以上流域为例,基于流域内1960~2020年逐年土地利用数据及实测径流资料,运用GIS、Fragstats、生态环境流量组成分析、不均匀系数等分析方法开展景观格局与水文情势的演变分析,并利用相关性分析方法探讨水文情势对流域景观格局的响应。结果表明,1960~2020年间,流域内建设用地面积急剧增加,景观斑块呈现单一化、规整化演变趋势;10个景观指标中,LPI、PLAND、CONTAG、CONNECT与3个水文情势指标关系最为密切,且均呈正相关关系,其次为PD、ED、LSI、SHAPE_AM,且呈负相关关系;城市化快速发展带来小清河流域下垫面条件的剧烈改变,其中建设用地空间集中式发展是导致流域内景观斑块和水文情势变化的主要原因。

基于MIKE21的小清河感潮河段水质数值模拟研究

为改善小清河感潮河段水质状况,提高水环境污染防治能力,以小清河感潮河段为研究区,利用MIKE21模型构建水动力水质耦合模型,选择主要超标污染物COD、TN、TP,利用实测水质数据对模型进行率定、验证,并模拟了不同上游来水水质、不同污染物削减条件和不同水文期突发水污染事故共3种情况下感潮河段水质变化,结果表明:经率定、验证后的水动力水质耦合模型适用于小清河感潮河段;当上游来水为Ⅳ类水时,COD、TP基本达标,TN超标,当上游来水为Ⅴ类水时都不达标,应尽量控制上游来水水质达到Ⅳ类标准,并加强流域水体TN污染治理;削减30%的点源、面源污染能够有效减少COD、TP污染,但对TN改善效果不佳;污染水团在平水期迁移过程中对水体的影响持续时间较长、浓度较大,丰水期污染物迁移速度较快,应急处理时间较少。

小清河沿岸土壤中多环芳烃的污染特征、来源解析及生态风险评价

为探究山东省小清河流域土壤中多环芳烃(PAHs)的污染特征、来源及生态风险,于2021年6—7月采集了小清河沿岸30份土壤样品,利用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)测定其中16种优先控制PAHs的质量分数,采用特征组成比值法和主成分分析法对PAHs来源进行解析,采用风险商值法进行生态风险评价。结果表明,16种PAHs在所有样品中均有检出,总质量分数为59.07~800.86 ng/g,平均值为194.64 ng/g;其组成以高环PAHs为主,平均占比为:高环(45.70%)>中环(30.24%)>低环(24.06%);石油、煤和生物质燃烧源是土壤样品中PAHs的主要来源;7种致癌性PAHs是生态风险的主要来源,其中苯并(a)芘(BaP)和二苯并(a, h)蒽(DBA)的贡献最高;该研究区域土壤中PAHs生态风险较低,但个别采样点污染较重,加之小清河即将复航的影响,须重点关注潜在生态风险。

钢板桩围堰在小清河倒虹吸施工中的应用

小清河复航工程中倒虹吸原设计采用土围堰导流施工方案,开挖土方工程量较大,需要占用大量的土地资源,征地较为困难,施工周期长,汛期前完成航道下穿施工难。为解决这些问题,以胡楼干渠倒虹吸施工为案例,以节约土地、保证河道过水断面为原则,采用筑岛土围堰(作为施工平台)+钢板桩和钢管支撑组合围堰施工工艺,并采取井点降水进行土方开挖,经过验算确定了钢板桩等使用尺寸,并最终顺利完成施工。结果表明:下穿倒虹吸采用钢板桩围堰施工,避免了大量土方的开挖,解决了因导流征地困难问题,重要的是将土围堰施工易冲刷安全风险降至最低,确保了施工的安全性,极大地缩短了工期。经验算,设计的钢板桩围堰基坑整体稳定性、基坑抗倾覆、嵌固深度,钢板桩强度、刚度满足要求。

京杭运河与小清河连通工程货运量分析及预测

京杭运河与小清河连通工程可连通山东省11市,实现山东省内河航道网通江达海。为探讨项目建设的必要性,需先期开展工程货运量研究。为此,构建运输网络优化模型,基于企业运输需求和交通基础设施条件,将调研资料数据整理输入模型,根据模型输出分析工程近期货运量。对京津冀、长三角、黄河中上游等地区在山东的过境货运量,以及工程的中远期货运量展开分析,为连通工程后续建设提供理论支撑。

小清河东营段复航运行存在的问题及对策

分析了小清河东营市境内运行管理现状,复航高水位对河道工程运行管理产生的短板及薄弱环节,为助推小清河建设成为绿色长廊、黄金水道,提出了有针对性的对策建议。

探讨小清河经营性航道数字化建设

从小清河经营性航道数字化建设的必要性、现状、存在的问题和对策建议四个方面,探讨小清河经营性航道数字化建设。同时,在产学研用一体化、建立健全小清河新型交通监管体制及交通管理制度、信息共享和数据互认、航运发展机制及集装箱运输、协同共管等方面就小清河航道数字化建设提出对策和建议,推动小清河经营性航道实现数字化、智能化发展。

小清河防洪综合治理胶东调水工程档案管理探讨

重大水利工程建设具有规模大、周期长、投资多的特点,整个建设过程中会产生大量的档案。工程档案作为记录工程项目施工、建设管理全过程的重要载体,其重要意义不言而喻。本文通过介绍小清河防洪综合治理胶东调水工程全周期档案管理的主要做法和作用发挥,为后续水利工程档案管理提供参考和借鉴。

雨水渗透下岩土边坡纵向抗剪强度勘察技术分析——以小清河复航工程施工二标对应项目为例

本研究旨在探讨雨水渗透条件下岩土边坡的纵向抗剪强度,以小清河复航工程施工二标对应项目为实例。通过采用先进的岩土工程技术,系统研究雨水渗透条件下边坡纵向抗剪强度的勘察方法。研究过程中,充分考虑雨水对岩土边坡的影响,通过详细的实地观测和试验,获取了边坡在不同雨水渗透条件下的纵向抗剪强度数据。研究发现,雨水渗透会显著降低岩土边坡的纵向抗剪强度,从而增加了施工过程中的安全风险。本研究提出了一系列改善策略,包括增加排水设施、改善边坡的材料选择和设计结构,以提高施工安全性和稳定性。这些建议将对岩土工程领域的实际应用和工程设计提供有力的指导。本研究强调了在面对雨水渗透挑战时,勘察技术分析的重要性,以确保工程项目的成功完成并保障施工人员的安全。

济南市小清河综合治理的主要做法及建议

济南市实施小清河综合治理等系列行动,通过各类工程和管理措施,小清河水质得以持续改善,并取得一定成效。本文通过总结济南市小清河综合治理过程中的管理措施及经验,分析城市排水设施建设、管理的问题,提出相关措施及建议,为今后排水设施建设管理、河道功能提升及城市水环境改善提供借鉴。

数字孪生在小清河流域防汛管理中的应用

以小清河(济南段)为例,介绍了当前流域防汛管理中所面临的诸多问题,以及如何通过数字孪生提高流域防洪安全,探索智慧水利建设的技术和方法,科学有效进行调度和防范,对流域防汛管理有一定的参考价值。

山东省小清河交通管理办法

山东省人民政府令第358号《山东省小清河交通管理办法》已经2023年12月28日省政府第39次常务会议通过,现予公布,自2024年4月1日起施行。省长周乃翔2024年1月7日第一条为了加强小清河交通管理,保障小清河航道畅通和航运安全,维护通航秩序,根据《中华人民共和国内河交通安全管理条例》《山东省水路交通条例》等法律、法规,结合本省实际,制定本办法。

小清河流域抗生素污染分布特征与生态风险评估

利用固相萃取、高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测小清河流域地表水中4类抗生素的残留水平,分析其分布特征,结合土地利用类型探讨其可能的污染源,并通过计算风险商(RQs)来进行生态风险评估。结果表明:小清河流域地表水有13种抗生素检出,其中大环内酯类抗生素和甲氧苄啶的检出率为100%;20个采样点的大环内酯类、喹诺酮类、磺胺类和磺胺增效类的质量浓度范围分别是2.18~84.9、nd^1600、nd^845、1.88~3900 ng·L-1。高浓度的大环内酯类和喹诺酮类抗生素主要集中在人口密集区下游,在水产养殖密集的下游区域检测到较高浓度的磺胺类和磺胺增效药甲氧苄啶,表明生活污水和水产养殖废水仍是小清河流域抗生素污染的主要来源。生态风险评估结果显示,13种抗生素中处于高风险等级、中等风险等级、无风险等级的比例分别是38.5%、23.1%、38.5%,表明小清河流域部分水体抗生素污染具有较高的生态风险。