水利水电工程开发在全面建成小康社会中的历史贡献研究

水利水电工程建设与开发为全面建成小康社会发挥了无可替代的历史作用,包括开发区移民帮扶脱贫,工程建设带动内需以及保障国家能源安全、水资源安全和粮食安全等。通过典型案例,分析水利水电工程开发在全面建成小康社会中的巨大历史贡献,以期探究其历史价值与意义,便于帮助正确认识水利水电工程的建设与发展。

四川省能源和粮食生产用水竞争及与经济关系研究

水-能源-粮食系统存在相互依存、相互制约的复杂关系,量化该系统的相互关系,对于合理配置和协调利用水、能源和粮食资源,促进区域社会经济的可持续发展具有重要意义。本文运用能源和粮食生产水足迹模型、竞争指数模型、脱钩理论及锡尔指数等方法,核算分析了四川省2009—2019年能源和粮食生产水足迹及其时空变化特征,以及能源和粮食生产对水的竞争关系,探究了水足迹和地区生产总值的内在联系。研究结果表明:能源和粮食生产水足迹均呈上升趋势。能源生产蓝水足迹年均值为5.45×10^(9) m^(3),占能源生产水足迹的93.76%;粮食生产蓝水足迹年均值为1.06×10^(10) m^(3),占粮食生产水足迹的26.02%,绿水足迹的贡献率超过蓝水足迹和灰水足迹之和,占比53.06%。四川省能源和粮食生产对水的竞争指数呈上升趋势,增幅为42.69%。由于川西北生态示范区和攀西经济区等地区兼顾粮食和水电生产,其竞争指数明显高于其他地区。四川省水足迹和地区生产总值的脱钩关系为弱脱钩,处于相对协调发展状态,说明经济发展对用水量的控制状态相对较好;水足迹强度总差异呈扩张趋势,说明四川省用水效率不均衡性逐渐扩大,但研究后期有所下降,发展逐渐趋同。该研究可为四川省水资源调配、能源开发和粮食生产提供建议,也可为该地区优化经济发展方式以及用水效率的协同发展提供参考。

基于虚拟水视角的四川省农业水资源压力时空演化

【目的】探明四川省作物虚拟水流动对农业水资源压力产生的间接影响及其时空演化格局。【方法】以四川省内种植的16种作物为研究对象,基于AquaCrop模型模拟2000—2018年四川省各市(州)作物生产水足迹,基于每年作物产品供需平衡和最优运输成本法量化省际间作物贸易格局,分析各市(州)主要作物虚拟水流动平衡格局,解析作物虚拟水流动对四川省农业水资源压力的影响。【结果】2000—2018年,四川省多年平均作物生产水足迹为284亿m^(3)/a,各市(州)作物生产总水足迹呈波动上升趋势,其中乐山市作物生产总水足迹变化幅度最大。四川省为作物虚拟水净输入地区,虚拟水净输入量整体呈上升趋势,西部作物虚拟水净输入量高于东部。作物虚拟水流动缓解了各市(州)农业水资源压力,因虚拟水输出导致水资源压力小幅度增加的地区由2000年的4个市(德阳市、资阳市、遂宁市和绵阳市)减少至2018年的1个市(资阳市)。【结论】根据各市(州)水资源分布现状与作物耗水规律进行种植结构调整、田间管理优化和虚拟水贸易调控,综合考虑实体水配置和虚拟水贸易可有效缓解四川省农业水资源压力。

农业水利工程施工对生态环境的影响及对策思考

为推动现代农业的快速发展,进一步提升农业生产效率,我国深入推进农业水利工程建设工作,农业水利工程的总体数量显著增多。通过建设农业水利工程,能够有效应对恶劣气候环境的影响,协调水资源供需关系,进而提升农作物产量,改善农业环境的产业体系。但在农业水利工程建设施工过程中,会在很大程度上影响到周边生态环境,导致生态平衡遭到破坏。面对这种情况,要充分认识到农业水利工程施工对生态环境的不良影响,优化农业水利工程建设理念与技术,最大程度上降低对生态环境的影响与破坏。

四川省凉山州会理县松坪传统村落--国家历史文化名城研究中心历史街区调研

1.村落概况.松坪村隶属四川省凉山州会理县绿水镇,位于四川最南边的川滇交界处,距国家历史文化名城——会理古城约90 km,海拔1803 m,村域面积24 km^(2),常住人口1000余人。松坪村曾是会理县境内的重要关隘,出川入滇的最后一个必经驿站和马帮重要的歇脚地,坐落于百亩平坦的良田之上,其与周围的山脉共同形成“五龙夺宝”的格局。

基于VR技术的教学改革实践——以水利水电工程测量课程为例

文章就工程测量课程教学的相关问题给出改革的落实建议,根据实践教学经验给出科学的教学方式。将虚拟仿真技术使用至课堂教学与活动步骤中,达成实践教学的高等级目标;将理论和实践加以结合,使学生能较好地习得教学内容,了解技能的客观使用需求,提升学生的职位竞争力,为职业成长提供优良的条件,高效地提升教学品质。

叶巴滩水电站导流洞水压力分布研究

导流隧洞作为泄水建筑物,洞身、洞顶和底板的压力分布对于避免空蚀空化、振动等不良现象至关重要。以叶巴滩水电站导流隧洞为例,基于物理模型试验、RNG k-ω紊流模型、VOF法建立的三维数值模型模拟了导流隧洞压力分布,通过泄流能力、底板沿程压力等试验数据验证了数值模型的可靠性。结果表明,导流隧洞底板和顶部沿程压力分布均呈下降趋势,但在闸室段、堵头段等水力边界突变处,压力值发生了波动;在转弯段,水流受离心力影响显著,主流区位置和水流压力存在偏离轴线,靠近外边墙的趋势。

四川省不同SPEI指数计算方法适用性评价

为探究不同参考作物腾发量(ET_(0))算法及相应标准化降水蒸散指数(SPEI)在四川省的适用性,针对四川省3个区域(川西高原、川西南山地和川中盆地),利用34个气象站点1967—2016年的气象资料,以Penman-Monteith(PM)法计算的ET_(0)为标准,对FAO-24Radiation(FAO-Ra)、Priestley-Taylor(PT)、Makkink(MK)、Hargreaves-Samani(HS)、Blaney-Criddle(BC)、World Meteorological Organization(WMO)、Rohwer(Ro)7种方法的ET_(0)计算结果进行比较,并选取其中综合表现较好的3种方法进行相应的SPEI计算。通过时间序列分析、误差分析、K-S检验及小波分析等方法,探讨各区域不同ET_(0)算法下的SPEI适用性。结果表明:7种方法在不同区域计算精度差异显著,在川西高原及川西南山地,PT法均方根误差(RMSE)均在99.11 mm以下,大部分气象站点的相对误差(RE)介于-3.8%~14.2%之间,适用性最好;MK、Ro法在3个区域的表现均较为稳定。基于PM、MK、Ro、PT 4种方法计算得到的SPEI在同一区域变化趋势一致,在有实际旱情的年份,其最小值均低于0,能够识别历史干旱事件。SPEI_PT和SPEI_PM具有最相似的周期振荡变化,SPEI_Ro和SPEI_PM的周期差距最大。1个月时间尺度的SPEI相关性比3、12个月时间尺度好,在1个月时间尺度下,SPEI_MK与SPEI_PM有更好的相关性,相关系数达到0.99,RMSE仅为0.15。在数据缺失条件下,SPEI_MK可以作为SPEI_PM的替代,该方法可为四川省的干旱监测和防控提供理论依据。

面向现货市场的梯级水电站联合优化模型研究

电力现货市场环境下,梯级电站统一竞价是保障梯级电站上下游水量电量匹配关系的有效方法,而面向现货市场的梯级电站短期优化运行方式研究则是实现梯级统一竞价的前提。聚焦面向电力现货市场的梯级水电站联合优化调度问题,在分析电力市场负荷需求与出清价格相关特性的基础上,提出利用负荷需求变化过程驱动梯级水电站优化运行,再以大渡河下游瀑布沟至铜街子梯级电站为实例对象,建立了考虑日内出清价格变化趋势的期望电量最大模型,并将新型蜻蜓(Dragonfly Algorithm,DA)仿生优化算法应用于模型的求解中,最后选取典型日进行模拟计算,验证了模型与算法的有效性。结果表明:①采用蜻蜓算法求解的梯级电站运行方式如水位过程、出力过程等符合一般调度规律,计算时间与效率满足实用需求(120 s左右),说明其可以用于求解维数较高的梯级水电站短期优化调度问题。②电力负荷需求与出清价格具有较强的相关性,特别是二者的高峰、低谷出现时间高度一致,说明利用负荷需求过程驱动的梯级水电站优化运行可以引导梯级电站整体在负荷需求较大时段多发电,建立的期望电量最大模型具有一定的可行性,能够实现在保障梯级上下游水量电量匹配的同时追求较大的经济效益,可以作为水电系统参与现货市场竞价中电量申报方案的参考。

农业水利灌溉的节水技术与措施

为满足农业生产用水需求,各地积极开展农业水利灌溉工程建设工作,有效推动了区域农业农村经济的发展。但就现阶段而言,农业水利节水灌溉发展中存在农户节水意识较为淡薄、节水灌溉技术选择不合理、工程后期管护机制有待完善及资金短缺等问题。面对这种情况,相关部门要结合现代传媒技术,提升农户节水意识;综合对比分析,选择节水灌溉技术;重视后期管护,保证工程正常运行;增加资金投入,拓宽资金来源。

热解温度对玉米芯生物炭碳结构、灰分与吸附四环素的影响

生物炭灰分和碳结构在抗生素吸附过程中的影响尚不明确。本文以玉米芯为原料,在300~800℃下热解制备生物炭(CBCs)及除灰分生物炭(CBCs_AW),研究热解温度对生物炭灰分和碳结构的影响,探究灰分和碳形态与四环素(TC)吸附行为之间的关系。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的碳结构由未完全碳化有机质(300℃)逐渐转化为石墨碳结构(800℃),吸附实验结果显示CBC800_AW的吸附量最大,证实石墨碳结构是促进TC吸附量增加的重要因素。CBCs_AW对TC吸附量高于CBCs,说明灰分对TC吸附有一定抑制作用。分析TC吸附性能与生物炭理化性质的相关性,结果显示吸附量与生物炭比表面积、孔体积、芳香性和石墨化程度相关性较高,推测TC的主要吸附机理为孔隙填充作用和π-π电子供体-受体相互作用。研究结果可为生物质资源化利用和抗生素污染修复提供科学依据。

油橄榄不同冠层果实性状及品质变化

旨在为提高油橄榄冠层生产力及其树体的整形修剪、病虫害防治提供理论依据,以四川省凉山州主栽油橄榄品种克罗莱卡、科拉蒂、阿布桑娜、鄂植8号为研究对象,研究了4个品种油橄榄上、中、下冠层的果实表型性状、含油率、含水率,橄榄油酸度(以游离油酸含量计)、脂肪酸组成及相对含量变化情况,并采用主成分分析和熵权优劣解距离法(EW-TOPSIS)进行综合评价。结果表明:随着冠层部位由下至上,不同品种油橄榄单果质量、横径、鲜果含油率和不饱和脂肪酸相对含量呈上升趋势,而果形指数、硬度、酸度和饱和脂肪酸相对含量呈下降趋势,不同品种油橄榄鲜果含水率均为树体上部最低;主成分分析和EW-TOPSIS评价结果表明,同一品种冠层上部的综合评价值最大,中部次之,下部最小,其中鄂植8号上部在主成分分析中综合得分最高,科拉蒂上部在EW-TOPSIS中综合得分指数最高。综上,油橄榄树冠层上部的果实性状和品质优于中、下部,在整形修剪过程中,应对不同的冠层进行不同程度的整形修剪,通过改善通风透光性提高冠层生产力,防治病虫害。

定量分析稻壳生物炭不同组分对水体中铅和镉的吸附贡献

为了定量描述生物炭中有机与无机组分对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附贡献率,采用慢速热解法在不同温度下制备稻壳生物炭(Biochar,BC),并分别经水洗、酸洗处理去除水溶性组分(Water-soluble Matter,WM)和酸溶性组分(Acidsoluble Matter,AM),通过批量试验,定量计算不同组分对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附的贡献率。吸附动力学和等温吸附结果表明稻壳生物炭主要依靠化学吸附去除Pb^(2+)和Cd^(2+)。生物炭不同组分对Pb^(2+)的吸附贡献率大小依次为WM(44.0%~54.5%)>AM(28.5%~31.0%)>OM(14.5%~27.6%),对于Cd^(2+)则是WM(49.0%~61.0%)>AM(25.9%~29.0%)>OM(13.1%~22.0%),说明无机组分控制了Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附过程,其中离子交换和表面沉淀是稻壳生物炭吸附Pb^(2+)和Cd^(2+)的主要机制。

含水率对根-土石复合体抗剪强度影响的试验研究——以垂丝海棠为例

【目的】探究含水率对根-土石复合体抗剪强度的影响规律。【方法】以四川农业大学雅安校区老板山典型固坡植物垂丝海棠为研究对象,固定剪切面含根量为0.2%、含石量为30%,设置5种含水率梯度(10%、15%、20%、25%、30%),分别在50、100、150和200 kPa的四级正应力下进行室内直接剪切试验,分析含水率对抗剪强度及其指标(黏聚力和内摩擦角)的影响规律。【结果】根-土石复合体的抗剪强度随正应力的增大而增高,符合莫尔-库伦强度准则,其抗剪强度随含水率的升高呈先下降后上升随之再下降的趋势,呈多峰曲线变化,在含水率为20%时取得最小值;含水率对根-土石复合体的黏聚力影响较大,在含水率为25%时取得临界峰值,但含水率对根-土石复合体的内摩擦角影响较小。【结论】含水率的变化主要影响根-土石复合体的黏聚力,从而影响根-土石复合体的峰值抗剪强度,而对内摩擦角的影响较小。研究结果可为植被加固土石混合体边坡提供一定的理论支撑。

“双碳”和“高碳”情景下金沙江中上游流域未来径流模拟

受全球气候变化影响,金沙江中上游流域的水文情势发生了较大改变,模拟金沙江中上游流域未来径流,对区域水资源利用具有重要意义。根据中国的“碳达峰”和“碳中和”目标,基于CMIP6的5种全球气候模式(GCMs),耦合SWAT模型和CA-Markov模型,预估了未来“碳达峰”时期(2021—2040年)和“碳中和”时期(2041—2060年)的流域径流变化趋势,为水资源的管理与规划提供理论支撑。结果表明:2021—2060年间金沙江中上游流域呈现暖湿趋势,“高碳”情景下气温和降水量增幅更大。未来土地利用变化表现为除未利用地面积减少之外,其他类型土地面积均有增加。“双碳”情景下年径流量呈现增加趋势,“碳达峰”时期增长率为1.55×10^(8)~2.01×10^(8) m^(3)/a,“碳中和”时期增长率为2.07×10^(8)~4.02×10^(8) m^(3)/a;“高碳”情景下未来时期年径流量呈现减少趋势,“碳达峰”时期减少率为0.99×10^(8)~1.07×10^(8) m^(3)/a,“碳中和”时期减少率为0.85×10^(8)~1.06×10^(8) m^(3)/a;从月平均径流量来看,“双碳”情景下水资源更加丰富,年内分配更为均匀。

未来气候情景下汉江流域中上游径流量变化

汉江中上游涉及南水北调中线工程,径流变化影响可调水量。基于SWAT(Soil&Water Assessment Tool,SWAT)模型,应用最新第六次国际耦合模式比较计划(The Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)的5种全球气候模式及4种共享经济路径(Shared Socioeconomic Pathways,SSPs)情景,模拟未来气候变化情景下汉江流域中上游近期(2021-2040年)、中期(2041-2060年)、远期(2061-2080年)径流时空变化。结果表明:(1)与基准期(2000-2014年)相比,各模式情景下降水、气温均呈显著增加趋势,“双碳”情景下,气温、降水增幅均小于高碳情景,流域向湿暖发展;(2)研究区未来径流量在SSP2-4.5和SSP5-8.5路径下呈显著增加趋势,相对历史时期(2000-2014年),在上游近、中、远期部分年份径流减少。(3)研究期内径流量年内分配更加均匀,11月-翌年6月枯水期径流量增加,提高了流域的抗旱能力;(4)空间上,径流量增加以中部和东部为主,近期内高碳情景下径流量有所减少,但长时期内表现为增加趋势,南水北调中线工程水源地未来径流量呈增加趋势,但其增量不能完全满足远期南水北调调水量增幅,可能对中下游水资源供给带来挑战。

基于碾压应力的土石坝料压实质量控制方法

坝料压实质量是土石坝施工质量控制的关键内容。在长河坝填筑现场进行碾压应力测试,建立土应力与坝料干密度关系模型,得出对应压实密度标准的土应力控制值;构建Midas三维有限元分析模型,模拟坝料碾压过程中的应力动态变化,根据土应力控制值来判断坝料压实质量。研究结果表明:坝料土应力与干密度之间存在较强的线性关系,其线性模型平均决定系数为0.9;对应坝料干密度控制标准,反滤料1上层、中层、下层土体的应力控制值分别为1.465、1.064、0.773 MPa,反滤料3上层、中层、下层的土体应力控制值分别为0.926、0.774、0.664 MPa;运用构建的Midas模型实时监测碾压应力变化,可知反滤料1和反滤料3分别在振碾6遍和8遍后整体达到压实密度标准。

四川省区域经济发展与水安全时空格局的耦合研究

为探究区域经济发展与水安全的关系,基于水贫困指数WPI计算模型,从四川省21个市(州)2006—2013年收入水平In、支出水平Ex、受教育水平Ed、健康水平He、发展环境DE、家庭与就业FE等6方面和水资源禀赋R、供水设施A、水资源管理能力WC、水资源利用水平U、生态环境E等5方面,构建了适用于市(州)间进行对比分析的经济发展和水安全的评价指标体系,利用均衡赋值法WAMM为各个指标赋予权重,对2006—2013年8 a间各市(州)的经济发展指数EDI及水安全指数WSI进行定量分析与评价,并根据其排名评价结果对经济发展与水安全的耦合度C、耦合协调度D进行计算和时空特征分析。该分析结果能够反映四川省区域经济发展与水安全的实际状况,显示出大多数市(州)的经济发展与水安全存在较高程度的耦合关系,总体上表现为沿川东北经济区、川南经济区、攀西经济区、川西北生态经济区向成都平原经济区方向水安全状况逐渐变好,得出四川省经济发展与水安全为共生关系,在扶贫政策中应增加水安全的策略,从强化水安全意识、提升高效用水能力、科学优化配置水资源、提高水利用保障率、严格水资源管理、调控产业结构及生产模式、系统管控水安全风险、提升水管理能力、加大政府财政投入、积极推进水权改革、增强水利扶贫力度、助推扶贫攻坚等方面提出政策建议。

考虑水流滞时影响的梯级水电站群短期优化调度研究

针对梯级水电站群短期统一优化调度中调度期水量不平衡问题,基于水量平衡原理提出了考虑水流滞时影响的梯级水电站群短期统一优化数学模型,将受水流滞时影响的调度期分为受前一调度期影响时段、本调度期影响时段和影响下一调度期时段3部分。在此基础上,采用基于POA的模型分块求解方法,选取大渡河瀑布沟及以下梯级水电站群开展实例研究。结果表明,采用的方法能够很好地克服水流滞时所带来的计算困难,较好的体现受水流滞时影响的调度期发电效益,简单实用,有较强的通用性。

四川省化肥面源污染环境风险评估及趋势模拟

系统评估农业化肥过量施用对生态环境的潜在风险危害,可为制定下一阶段农业面源污染防治工作提供决策参考。本文基于2000—2015年化肥施用量和耕地面积等数据,采用化肥施用环境风险评价模型,探讨了四川省化肥施用及环境风险的时空变化特征;通过设置延续现状和政策干预两种情景,模拟了四川省2016—2018年执行化肥施用零增长行动期间的化肥施用环境风险变化趋势。结果表明:四川省化肥施用总量在2000—2015年间整体呈增加态势,2015年四川省化肥施用强度为376.63 kg?hm^(-2),超过了中国生态市建设的化肥施用强度250 kg?hm^(-2)的生态标准。四川省2015年化肥施用的环境总风险指数为0.69,处于中等风险程度;氮、磷、钾肥施用的环境风险指数分别为0.69、0.72和0.46。钾肥施用的环境风险处于安全状态;氮肥和磷肥的环境风险区域集中在成都平原经济区、川南经济区和川东北经济区,呈现中等风险程度并有成片聚集特征。延续现状情景下,四川各地区化肥施用环境总风险指数处于0.48~0.69,存在不同程度增加。与延续现状情景相比,四川在完成化肥施用零增长行动的任务规划前提下,2016—2018年政策干预情景的化肥施用环境总风险呈现下降趋势。以关键时间点2018年来看,川东北经济区化肥施用环境总风险下降最明显,较2015年执行化肥零增长时下降4.24%。但四川省多数地区仍存在不同程度的化肥施用环境污染风险,当地生态环境具有明显压力。建议省级部门加强对成都平原经济区和川东北经济区的化肥面源污染监测,根据各地区差异特征制定不同施肥方案,协调粮食增产和生态保护间的关系。