合理确定排涝泵站规模的感潮河道模型试验研究

合理确定泵站规模一直是感潮河道排涝工程设计中的关键问题。通过建立物理模型,在选定的水文边界条件和相应工程运行要求下,对某感潮水系两座涌口泵站规模进行试验研究。试验发现,受限于河涌过流能力,泵站规模存在临界值,超过该值后,即使再进一步增加泵站规模,水位也不会继续下降;泵站抽排对某位置水位的降低效应与泵站和该位置之间的距离密切相关,距离越近,水位降低越明显。基于上述认识,通过试验确定了满足水位管控要求的两座泵站规模的合理组合:距离相对较远的温涌泵站为80 m3/s,较近的金紫涌泵站为130 m~3/s。试验方法和主要成果可为工程方案比选及优化提供重要依据,对类似河涌整治工程也具有一定的借鉴意义。

基于河涌纳污能力的特大城市中心城区初期雨水截流标准

为有效控制和治理特大城市中心城区排水系统溢流的初期雨水污染,选取广州市猎德涌和石井河作为典型河涌,在对初期雨水水质及降雨特征进行分析的基础上,复核水域纳污能力,对比分析截流雨量与污染物削减效率,提出了初期雨水治理的截流标准。结果表明,广州市中心城区合流制区域的初雨截流标准宜为8~10 mm,分流制区域的取值宜为5~6 mm。研究结果可为广州市等特大城市中心城区初期雨水污染治理提供科学依据。

典型大洪水下珠江磨刀门河口拦门沙演变模式研究

磨刀门是珠江八大口门中输水、输沙量最大的口门,也是珠江最重要的泄洪通道,在珠江三角洲水系中占有极其重要的地位,研究其拦门沙冲淤演变模式对磨刀门河口地貌演变趋势分析及未来治理开发工程规划具有指导意义。以2005年6月典型大洪水过程为例,建立二维波流耦合的泥沙数学模型,分析磨刀门河口拦门沙冲淤演变特征。结果显示,典型大洪水条件下,上游来水来沙丰富,波浪对泥沙的转运作用相对被弱化,能够在较短时间内促进浅滩等沙体发育,形成新的地貌单元,并促进两侧沙体以沙嘴的形态快速向前淤进,伴随发育河口次级分汊地貌单元。研究表明,影响河口冲淤演变特征的因素包括河道地形、流场、余流余沙场及水流挟沙力等,上游来水来沙量、潮汐、波浪等因素则主导河口拦门沙演变模式。

基于SWOT-AHP模型的广东省水经济发展策略研究

江河湖泊具有重要的资源功能、生态功能和经济功能,是生态系统和国土空间的重要组成部分。因地制宜发展水经济,实现生态财富向经济财富转化,是当前治水兴水的重要方向。以广东省水经济发展策略为研究目标,基于SWOT-AHP模型构建广东省水经济发展评价体系,分析现状广东省水经济发展的优势、劣势、机遇和挑战,以及定量评价水经济发展策略。研究表明:广东省发展水经济优势大于劣势,机遇大于挑战,其中政策支持、自然禀赋、治水成效是影响广东省水经济发展策略的重要因素。广东省水经济发展策略应选择实力增长型策略,即充分发挥优势、利用机遇、积极进取的增长性发展策略,并就推动水经济高质量发展提出了相关对策建议。

广东省污水资源化利用经济可行性评价方法研究

污水资源化利用是我国贯彻“节水优先”治水方针的一项重要战略性举措,是集水资源开源—节流—提质—增效于一体的系统治水措施。针对目前地方政府和社会资本对污水资源化利用的价值认识偏差问题,文章通过构建污水资源化利用项目的费用与效益量化计算模型,建立了适合污水资源化利用项目的费效比经济可行性评价方法。以广东省为例,定量计算了广东省实施污水资源化项目费效比,从经济角度评价了广东省推行污水资源化利用项目的可行性,结果表明,广东省实施污水资源化利用项目的费效比为0.67,产出效益明显高于投入费用,具备较强的经济可行性。相关研究方法与研究成果可以为推动我国污水资源化利用发展提供参考。

广东省流域控制性水利工程管理体制优化研究

针对流域控制性水利工程存在管理主体多样、政府职能“缺位”、流域管理机构统筹监管能力不足等问题,为理顺流域控制性水利工程管理体制,在文献调研基础上提出了流域控制性水利工程定义,梳理确定了广东省流域控制性水利工程名录,提出了省级流域控制性水利工程的5项条件,并结合国内外流域控制性水利工程管理体制建立的经验,提出了优化广东省流域控制性水利工程管理体制的具体措施。研究结果表明:广东省有新丰江水库等流域控制性水利工程22宗,其中应纳入省级管理的省级流域控制性水利工程有15宗,流域控制性水利工程应按照提出的分级管理、统筹调度、协同运维的管理模式加强管理。

节水型流域建设路径探究——以广东省东江流域为例

为了探索节水型流域建设路径,并将广东省东江流域建设为我国首个节水型流域典范,该文通过分析东江流域水资源开发利用情况、用水节水特征和节水潜力,对比东江流域与钱塘江流域、闽江流域之间水资源节约集约利用情况,提出“1245”节水型流域建设路径。结果显示:①东江流域存在农业和生活用水水平较低、地区节水水平不均衡等问题,流域农业、工业和服务业均存在较大节水潜力;②流域内河源市和惠州市需继续推进节水型城市和县域节水型社会建设,流域内各地市需持续强化农业、火电行业等重点节水举措。通过分析东江流域节水型社会建设情况并探究“1245”节水型流域建设路径,能有效为节水型流域建设提供借鉴。

高内水压作用下围岩-叠合式衬砌承载机理力学分析

为探究圆形水工隧洞衬砌结构中围岩-叠合式衬砌联合承载的力学机理,针对珠江三角洲水资源配置工程“外衬管片-自密实混凝土填充层(SCC)-内衬钢管”三层叠合的衬砌结构形式,采用平面弹性复变函数理论的幂级数解法,从应力函数层面着手,基于围岩-衬砌相互作用关系以及应力边界条件建立了相应的力学模型,推导求解了在开挖荷载和内水压共同作用下围岩和各层衬砌域内任意点的应力分量,揭示了叠合式衬砌结构承载时的荷载传递机理和规律。然后通过边界应力结果以及与数值结果的比对,验证了提出方法的正确性;最后通过参数分析,着重讨论了高内水压对输水隧洞围岩和三层衬砌径向正应力和环向正应力的影响。结果表明:围岩-衬砌联合承载时,围岩和三层衬砌的径向正应力和环向正应力结果均符合余弦分布,而剪应力符合正弦分布;随着输水隧洞内水压增加,三层衬砌和围岩在径向上更趋于压缩,而环向正应力趋向于拉应力并增大。研究成果可为该类型衬砌防护工程的设计和施工提供理论依据。

国外再生水资源在农业灌溉中的应用及启示

近年来随着全球性水资源危机的加剧,再生水作为非常规水资源得到了越来越广泛的关注,再生水回用农业灌溉的研究与应用也不断深入。文章选取再生水灌溉实践经验较为丰富的美国、以色列和日本等国家,对这些国家的再生水政策、处理技术、水质安全性等方面进行了系统的梳理分析,同时讨论了再生水灌溉对土壤孔隙率及结构、重金属污染、新型污染物含量变化的影响,指出了农业再生水灌溉的潜在安全隐患和生态风险。最后,根据国外先进地区再生水利用的经验,结合我国实际,提出了再生水在农业灌溉上安全高效利用的建议。

四种生态护坡材料的径流入渗性能试验研究

“渗”是海绵城市建设六字方针之首,增强下垫面的自然渗透能力是海绵城市的重要举措。为研究不同护坡材料对地表径流的渗透性能,在现浇绿化混凝土、生态砌块、格宾石笼、植物蜂巢等4种生态护坡材料上开展了径流模拟试验,采用下边界开始溢流时间、径流入渗率、入渗水量比例、平均汇流速度等指标分析评价这4种生态护坡材料对径流的延滞效应。结果表明:本次试验选取的4种生态护坡材料径流入渗性能显著优于普通植草护坡,符合海绵城市关于加强雨水渗透、滞留的有关要求,建议在海绵城市建设中加以推广应用。试验所获得的参数,可以为海绵城市建设评估、河道生态修复工程的材料选择提供参考。

近40年思贤滘河床演变规律

通过分析不同年代的地形数据和遥感影像,揭示了思贤滘岸线、等深线和河道形态特征参数的变化规律,结果显示,河道整体呈现窄深化的趋势,深水区面积不断增加;此外,上游来沙量的减少和人类活动,如水利水电工程和采砂等,对思贤滘河床演变产生了显著影响。研究结果可为珠江河口治理提供科学支撑,有助于明确新时期思贤滘控导工程的定位和功能。

河流的虚拟“双胞胎”

“民生为上,治水为要”。面对我们水资源自然禀赋不足、时空分布不均的客观状况,坚持以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,把水资源作为最大的刚性约束,迫切需要现代科技做好支撑、打好地基。近年来,水利部门积极探索、广泛应用数字孪生技术,将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的实施路径之一。

低水头大型水利枢纽汛期运行水位动态控制方法研究与应用--以长洲水利枢纽为例

水库汛期运行水位动态控制是促进雨洪资源利用、缓解水库防洪与兴利之间矛盾、提高水电站综合效益的重要手段。本文以长洲水利枢纽为例,针对低水头大型水利枢纽调度过程中面临库区上游淹没制约、下游尾水顶托、机组出力受限等多约束问题,构建了适用于此类工程的防洪与发电多目标联合优化调度模型,提出基于淹没临界控制线的调洪演算方法和发电流量逐次分配优化求解方法。通过长系列模拟演算和多方案对比分析发现,与常规方案相比,采用运行水位动态控制方案可以使枢纽汛期平均发电水头提升6.88%、平均发电量增加8.75%,经济效益显著。研究方法对低水头大型水利枢纽防洪与发电联合优化调度具有借鉴意义。

飞来峡水库洪水资源化利用与风险分析

针对北江流域河道型水库飞来峡水库洪水资源化利用问题,基于多约束的河道型水库水资源高效利用原则,构建了水库防洪调度模型。基于决策树法分析了加快汛末回蓄和提高正常蓄水位两种优化调度方案下飞来峡水库洪水资源可利用量的变化规律,并采用随机洪水过程方法模拟计算了两种方案下洪水资源利用的风险概率。结果表明:抬高飞来峡水库正常蓄水位至24.8 m时属于风险边际增量较小的推荐方案,可年均增加水资源利用量6.46亿m 3,对于缓解供水紧张局面具有显著效果。

大面积种植桉树人工林对流域径流影响的模拟研究

桉树因生长速度快、适应能力强、经济效益高等特点,广泛种植于我国南方湿润地区。大面积种植桉树人工林对水资源量和洪水的影响已成为学者关注的焦点问题之一。以广东省流溪河水库流域为例,采用具有物理机制的分布式水文模型,应用情景分析方法,模拟不同桉树人工林种植下垫面条件对流域径流的影响。结果表明:相对一般树种(天然混交林等),大面积种植桉树人工林将减少流域年水资源量,桉树人工林面积每增加1万hm^(2),年水资源量减少约2200万m^(3);大面积种植桉树人工林对场次洪水影响较小,不同桉树种植条件下的洪水过程线比较相近,洪峰流量变化相对较大;每种植1万hm 2桉树人工林,洪峰流量可增加约10 m^(3)/s。总体来看,大面积种植桉树人工林加剧了水资源量流失,提高了洪峰流量,从而增加了水旱灾害防御的风险。

基于系统动力学的城市社会经济干旱模拟与对策研究

为解决城市旱情分析和抗旱决策技术问题,在分析社会经济干旱特点基础上,提出了城市干旱风险调控思路,构建了城市供水网络系统动力学模型。以广东省汕尾市公平水库供水片区为例,以水文干旱为输入条件,推演了旱情发展趋势,定量评估了抗旱措施在干旱风险调控中的效果。结果表明:在特大干旱情景下,公平水库供水片区通过采取生活节水、限制工农业和生态用水、启用水库补水、实施黄江应急供水工程、动用死库容供水等综合措施,可保障调度期内基本用水需求;所建立的城市供水网络系统动力学模型揭示了水文干旱引发社会经济干旱的链式传导机制,实现了社会经济干旱情景精准模拟和抗旱措施效果反馈和推演。

北江流域洪水资源可利用途径分析

当今极端天气不断出现,涝旱急转的新情势下,洪水资源化是水资源综合利用的一个重要途径,对缓解水资源紧张具有重要意义。文章以广东省北江流域为例,系统性地分析了在保障防洪安全的前提下,充分运用工程和非工程措施提高洪水资源利用效率的五个重要途径,包括积极谋划建设一批大中型水库、开展大中型水库的优化调度、对潖江蓄滞洪区进行生态化改造、做好流域小尺度蓄水空间的利用、适时建立洪水资源利用实时管理系统。研究成果为流域洪水资源化利用提供了决策参考。

大湾区水安全治理策略探讨

美国纽约湾区、旧金山湾区和日本东京湾区发展迅速,已在水资源、供水、防洪和水生态保护等方面颁布了多项法律法规,实施了多项有效的工程措施,在保障湾区经济社会快速增长的同时又满足湾区水安全保障的需求,已成为公认的国际一流湾区。从水资源配置、节水、防洪和流域治理等方面分析了国际一流湾区水安全现状,探讨了其在破除资源约束、应对极端天气和生态环境保护等方面解决问题的方法和成功经验。结合粤港澳大湾区水资源特点,以及在面临水资源瓶颈、极端天气和生态环境保护中的问题,提出了推动水管理湾区协同与治理、强化水资源配置网、推进农田和家庭节水新产品和新技术的研究和应用、推动输水管道提升、推进洪水保险制度以及水生态环境系统治理等建议,为粤港澳大湾区水安全保障和高质量发展提供借鉴。

大型蓄滞洪区移民安置与绿色发展模式研究

潖江蓄滞洪区是珠江流域唯一一个国家级蓄滞洪区,既要承担蓄滞超额洪水的防洪任务,又是区内居民赖以生存和发展的基地。文章针对潖江蓄滞洪区多功能湿地化运行模式下的移民安置需求,分析了蓄滞洪区移民安置的难点,开展了移民安置模式的分析研究,提出要系统性地开展潖江蓄滞洪区移民安置规划工作,在生态、安全前提下,建立“防洪—生态—经济发展”的湿地型蓄滞洪区绿色循环经济发展模式,实现潖江蓄滞洪区的可持续发展。研究成果可供其他蓄滞洪区参考借鉴。

载铁生物质陶粒除磷性能研究

为实现农村生活污水治理与污泥利用相结合,以广东省北江清淤底泥和湿地植被为原料,添加铁盐制成载铁生物质陶粒(陶粒A),同时使用非载铁生物质陶粒(陶粒B)、市售黏土质污水处理陶粒(陶粒C)开展生活污水除磷试验研究。试验结果表明:陶粒A具有丰富的蜂窝网状孔隙结构,可为铁离子提供有效载体,同时为磷酸盐的吸附提供了通道和活性点位。等温吸附模型表明陶粒A和陶粒B对总磷的吸附结果较符合Langmuir模型(R^(2)>0.95),陶粒C对总磷的吸附结果较符合Freundlich模型(R^(2)>0.82),且陶粒A的理论饱和吸附量Q_(max)远大于其他两种陶粒,为383.26 mg/kg。动态柱吸附实验显示陶粒A的最大吸附量q_(0)和半穿透时间τ均大于陶粒B和陶粒C,分别达到7.06 mg/g、458.80 min,使用Thomas模型和Yoon-Nelson模型均能较好地描述陶粒的动态吸附过程(R^(2)>0.86)。