水生态产品内涵及其价值解析研究

水生态产品是生态产品的重要组成部分,目前我国水生态产品的界定、价值核算及其保值增值路径研究尚处于起步阶段。本文从水生态产品的基本属性出发,解析了水生态产品的内涵与分类;通过水生态产品的功能量和价值量核算研究,对水生态产品价值实现路径进行了探讨;并对我国水生态产品价值实现提出政策建议,即开展水生态产品普查,加快建立面向实践的水生态产品价值理论与核算方法体系,推进建立水生态产品价值核算、审计、保护补偿与损害赔偿制度体系,创新探索山水林田湖草生命共同体理念下的生态产品综合价值实现体系,以期推动我国水生态产品的生产能力提升及其保值增值。

试论水生态文明建设的理论内涵与支撑技术

水生态文明建设是破解水问题的系统措施,是生态文明建设的主要内容与关键抓手。从水生态文明建设的理论内涵、产生背景、主要任务入手,系统分析了水生态文明建设的一系列现实问题,提出了水生态文明建设的关键支撑技术。

智慧水利DIS体系构建研究与展望

智慧水利是水利现代化的重要标志和新阶段水利高质量发展的重要实施路径。落实智慧水利总体方案,有序推进水利“新基建”,构建面向未来的水利基础设施体系是贯彻党中央关于“十四五”发展的决策部署的关键之举。本文提出了以自然水系数字化(Digitalization)、水利工程智能化(Intelligentialization)、水利管控智慧化(Smartening)为主要内容的智慧水利DIS体系构建思路,并结合不同的应用场景展望了DIS体系建设的关键技术。

现状条件下唐山市地表水资源量探讨

采用第二次全国水资源规划中的一致性修正方法,对唐山市地表水资源系列进行了一致性分析,结果表明,在生产生活取用水大量增加和下垫面变化等因素的作用下,自20世纪七八十年代以来,唐山市地表水资源系列与之前的系列存在不一致性。文中采用水资源还现计算方法,对分界点以前的地表水资源系列进行了一致性还现修正。修正前唐山市多年平均地表水资源量为14.62×108m 3,修正后为12.97×108m 3。从空间分布来看,山区的减小比例普遍大于平原区,这主要与山区的植被恢复、大规模水保建设有关。修正后的结果相比原来的结果更加科学合理,为摸清唐山市地表水资源家底,进行唐山市水资源综合规划奠定了坚实的基础。

浅谈以地下水为水源的高速公路水资源论证

高速公路是线性工程,一般涉及范围较广。对于不宜以地表水作为水源且水文地质条件复杂的地区,其水资源论证具有一定难度。本文根据《建设项目水资源论证导则》,结合高速公路建设的特点以及水资源论证报告编制的经验,较详细阐述了项目基本情况、论证范围及水平年、水资源状况及开发利用、取用水合理性及取水水源分析、取水和退水影响、影响补偿及水资源保护等要点,提出以地下水为水源的高速公路论证的一般技术方案,有助于提升高速公路水资源论证报告的编制水平,科学合理利用地下水。

城市排水系统韧性评估研究进展

【目的】对城市排水系统进行韧性评估,可以了解系统的性能水平,为系统优化提供基础和依据,从而更好的利用地区现有设施的排水能力。【方法】在梳理城市排水系统韧性概念、发展和应用的基础上,从评估情景、评估指标、评估对象和评估方法四个视角系统总结了城市排水系统韧性评估的研究现状,并提出了目前城市排水系统韧性评估存在的不足之处和未来研究方向。【结果】城市排水系统不仅要应对正常降雨情况,还要适应极端天气条件和未来不可预见的干扰。研究表明,除了气候变化、极端降雨导致水力过载的外部荷载,城市复杂的排水网络面临着越来越多的挑战,如由短期偶发性事件(管道坍塌、堵塞)或者长期慢性压力(管道老化)导致潜在的结构失效,这可能会增加基础设施瘫痪、财产损失和潜在生命损失的风险。【结论】目前城市排水系统韧性评估更多地关注功能和系统本身,而随着气候变化和未来多重不确定威胁,需要对城市排水系统韧性进行更加全面和综合的评估,未来将考虑从构建完整情景、选取多维评价指标和多系统协同融合等方面开展研究。

不同水文年型海绵城市径流总量控制率特征研究

国家海绵城市试点已进入验收阶段,径流总量控制率是建设效果评估的关键指标之一。海绵城市建设技术指南中给出了径流总量控制率的计算方法,但它是通过长序列(一般30年以上)降雨数据排序计算得到的,是反映了长期降雨规律的一个综合平均值。海绵城市考核的年份往往对应具体的水文年型,用统一的综合平均值去考核具体的水文年型,在丰水年标准偏严,在枯水年偏松,不能客观反映海绵城市的建设效果。本文定量分析了海绵城市径流总量控制率的年际变化特性和概率分布特征,基于海绵城市建设技术指南核算了特定年份径流总量控制率的客观指标,可为海绵城市建设效果的考核提供参考依据。

我国节水型社会建设的模式研究

节水型社会建设是解决我国水问题的战略选择。首先,讨论了节水型社会建设的内涵与基本特征。其次,在大量社会调研的基础上,依据节水型社会建设的内容、范围与层次,系统地提出节水型社会建设的“国家-区域-基层(CRL)”模式的基本框架。最后,进一步对国家模式、区域模式和基层模式的主要特征进行了细致深入的分析,指出C模式是节水型社会建设基本理念的具体体现,R模式和L模式是C模式在我国当前以及未来一个时期节水型社会建设实践的重点。

中尺度数值大气模式WRF在水文气象领域的研究

近几年中尺度数值大气模式WRF迅速发展,其应用越来越广。为阐释WRF模式的机理,揭示其发展方向,为相关领域的研究人员提供参考,介绍了WRF模式系统构成,探讨和总结了物理参数化方案、数据同化方法、以及合理的空间尺度对WRF模式在水文气象领域的模拟预报效果的影响。相关研究表明:(1)针对不同区域、不同时段的研究应选取不同的物理参数化方案组合;(2)目前WRF模式常用的数据同化方法是三维变分数据同化,混合数据同化方法是改进WRF模式模拟预报效果的发展方向;(3)并非水平分辨率越高,模拟效果越好,应依据实际情况选用合理的空间尺度;(4)WRF模式的模拟效果好、预报精度高,未来有着更加广阔的应用前景。

土壤冻融过程中的多层水热耦合模拟研究

为准确模拟土壤冻融过程中温湿度变化以及水热传递规律,以支撑寒区水循环及其对气候变化的响应研究,在国内具有自主知识产权的WEP-L模型基础上,通过添加土壤层水热耦合计算模块,细化土壤分层结构,构建了多层水热耦合模型。根据吉林省前郭灌区土壤冻融原位实验,确定了模型中的土壤水热参数,并用2011~2012年完整冻融周期内实测的土壤温度和含水率数据进行了模型验证。结果表明,模型能较好的模拟不同深度土层的温湿度变化规律,其中土壤温度模拟的平均NASH效率系数为0.752,土壤含水率和土壤冻结深度的模拟结果和实测值的变化规律较一致。

华北地区农业用水影响因素与保障对策研究

近年来,随着华北地区城镇化、工业化进程的进一步推进,农业用水量及农业用水占总用水量比重均呈下降态势,农业用水保障形势愈发严峻。针对华北地区各省市社会经济发展特点和水资源天然禀赋,选择河北省为典型研究区,基于1997-2012年间统计资料,通过水资源量、灌溉定额、产业比较效益、人口结构以及农业用水水质等指标分析华北地区农业用水减少的原因,最后针对现阶段华北地区农业用水保障所面临的问题提出对策和建议。

基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。

考虑城市管网的分布式水文模型子流域划分及编码研究

在基于子流域划分的分布式水文模型应用中,城市区域雨水管网的存在使得原先不相连通的区域具备了汇流的条件,从而改变了天然地表径流汇流路径。另一方面,城市区域还存在着污水管网汇流,其对子流域编码的上下游关系要求往往会和通常的天然水系上下游关系相冲突。因此,在城市区域进行子流域划分和编码的时候,需要考虑雨水管网和污水管网的影响。通过将雨水管网等同于天然河道,参与DEM高程修正,实现雨水管网对汇流路径改变作用。通过对基于天然水系汇流关系得到的子流域进行重新编码,得到能够同时满足天然水系汇流以及污水管网汇流要求的编码序列。以深圳坪山河流域为例进行的实例应用表明该方法可有效地解决雨水管网和污水管网的影响问题。

天津市主城区河道水系景观环境需水研究

针对天津市主城区河道污染现状,结合天津市未来规划发展目标,从截污治污和引水冲污两方面提出了改善城市水系景观环境的工程措施,计算出主城区河道水质达到Ⅴ类标准情况下的景观环境需水量。结果表明,仅封堵河道沿岸直排口,主城区水系至少补水3.78×108 m3/年,在此基础上对海河沿岸雨污合流制排污口实施雨污分流,主城区水系至少需补水2.22×108 m3/年;对其他骨干河道雨污合流口整治,主城区水系至少需补水1.77×108 m3/年;进一步对二级河道上的雨污口实施雨污分流,主城区水系至少需补水0.85×108 m3/年。

我国水生态格局与保护现状

我国流域水循环支撑的河流、湖沼湿地以及河口近岸海域,生态系统类型复杂。针对我国水生态保护方面存在的问题提出对策,一是水生态自然保护区的部分生态需水过程不能保障,区域生态用地问题凸显,建议加强水生态保护区上游的水利工程调度管理,尽快开展最小生态用地的研究与管理;二是水生态保护区部门分割,完整性差,需要整合不同目标的水生态保护区,以生态系统进行保护,纳入水功能区,实行以流域为单元的统一管理。

关于水生态文明传承与创新的思考

从人水作用关系出发,简要介绍了中华水文化的历史及可传承的丰富遗产,结合目前相关工作的开展情况,提出了水生态文明建设的一些建议,比如水生态文明建设要主动作为,因地制宜,多部门联动,多规合一,积极创新及系统规划等。

以事件为中心的城市洪涝调度模式研究

为提升我国城市防汛排涝调度信息化水平,创新城市洪涝调度模式,提出了以事件为中心的城市洪涝调度模式,阐述了其基本思路,设计了事件生成与分类分级、调度方案和事件处置的基本流程。以D市为例,分析了以事件为中心的城市洪涝调度模式实施案例,结果表明,该模式能够较好地适应城市洪涝调度的实际情况,有效提升了城市防汛排涝调度管理水平。

坪山河水质模拟研究

城市管网的存在改变了流域汇流过程,同时也改变了污染物的迁移转化过程。在模拟流域断面水质时,需考虑城市管网及污水厂的影响,不能简单使用天然流域水质模型进行模拟。本研究构建了考虑城市管网的河流水质模拟模型,按天然水系和城市管网两个系统模拟了污染物的迁移转化过程,以及两个系统之间的水量污染交换。以深圳坪山河流域为例进行了应用研究,模拟分析了上洋交接断面COD、NH3-N和总磷的月变化过程以及干支流、管网、污水处理厂等环节的污染物迁移转化量。结果表明,本研究构建的水质模型基本能够反映坪山河水质变化过程,而且能够给出流域河网和管网不同环节的污染迁移转化量,对评估流域水质情况提供参考。

县域尺度水生态文明建设实践与探索——以昆山市为例

以昆山市为例,立足于高速发展的经济社会现状及其衍生的生态环境问题,介绍了经济发达富水地区县域尺度水生态文明建设的总体思路及推动方法。文章分别从节水减污与生态产业、河湖治理与生态修复、民生水利与服务保障、文化传承与意识培育四个方面阐述了昆山市水生态文明建设的主要任务与试点期重要建设内容,以期对全国县域尺度水生态文明建设工作起到示范作用。

城市水文单元雨洪监测与模拟研究——以清华大学校园为例

城市内涝问题进一步突显了城市水文循环研究的重要性。基于地表建筑、地下管道、雨水工程等资料,基于SWMM建立了清华大学校园雨洪模拟模型,根据2015年5月10日和2012年7月21日两场降雨事件的实测资料,进行了清华大学校园水文过程精细模拟,用道路积水深度率定验证模型。模拟结果表明:(1)集水区下垫面透水性强弱不同时,产流过程仍十分相似,最大洪峰发生时间相同;(2)绿化带削减洪量的作用显著,不透水面积越大的地方越容易发生街道积水;(3)道路水深对降雨强度响应敏感,低强度降雨事件中,道路积水表现出0.5~1h的滞后。