强化水利普法工作 提升水利治理能力——湖北省水利水电科学研究院普法探索与实践

人无信不立,国无法不治。习近平总书记强调全面推进依法治国,党的十九届四中全会提出推动国家治理体系和治理能力现代化,这对新时期水利事业发展是一次机遇和挑战。在法治建设的号角中,湖北省水利水电科学研究院以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,按照上级总体部署,紧紧围绕中心工作,不断深化“七五”普法工作,进行了一系列探索与实践,为促进人水和谐、提升水利治理能力营造了良好的法治环境。

融合多源数据的湖北省城市洪涝灾害韧性综合评估

【目的】洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一,为了评估湖北省城市洪涝灾害韧性水平,以加快韧性城市建设、助力推进省域协同发展,【方法】从洪涝灾害的暴露度、敏感性、适应力和恢复力4个维度,构建湖北省城市洪涝灾害韧性评价指标体系,采用G1法(序关系法)和熵权法对评价指标进行赋权,收集气象、遥感影像、基础地理、社会经济等多源数据,应用GIS空间分析技术,对湖北省城市洪涝灾害韧性进行评估。【结果】结果显示:湖北省城市洪涝灾害韧性整体处于中等韧性水平。其中,高韧性区域主要分布在神农架林区、宜昌市和武汉市,较高和中等韧性水平区域大多位于荆门市及其以西的鄂西地区,其余地区洪涝灾害韧性水平较低,总体呈西强东弱的分布态势。【结论】融合多源数据的洪涝灾害韧性评估方法能准确高效地评估研究区洪涝灾害韧性水平,研究成果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理及韧性城市规划提供参考。

湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子

为探讨湖北省城市雨涝灾害韧性的时空演变及障碍因子,构建包含经济、社会、基础设施和生态环境4维度韧性评价指标体系,采用组合权重TOPSIS法测度韧性水平,结合GIS空间分析方法探究其时空演变特征,运用障碍度模型对评价结果进行障碍因子诊断。研究结果表明:湖北省城市雨涝灾害韧性整体呈上升趋势,各城市间韧性指数差异程度有所减小,韧性水平趋向均衡化发展;湖北省城市雨涝灾害韧性呈现“东西强、中间弱”空间分布格局,全局不存在显著的空间集聚性;单位面积泵站数量、万人在校大学生数、公共安全财政投入比、排水管道密度和人均GDP是制约湖北省城市雨涝灾害韧性的5大主要障碍因子。研究结果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理政策及韧性城市规划提供参考。

湖北省水土保持四级区不同分区水土保持率目标研究与探索

在深刻剖析水土保持率内涵基础上,以湖北省水土保持四级区为单元,确定了湖北省水土保持率研判规则,分析了各四级区水土保持率特征。湖北省各四级区水土保持率现状差异较大,远期目标差异不明显,鄂西地区由于自然禀赋条件较差,水土保持率现状和远期目标均较低;鄂东北低山丘陵水源涵养保土区、大洪山丘陵保土区、鄂东南山地丘陵保土生态维护区、鄂西北丹江口水库周边山地丘陵水质维护保土区等4个区水土流失消减面积存量相对较大;水土流失消减面积以中轻度为主,土地利用类型主要为耕地和林地。

基于湖北省河湖管理范围划定关键问题的对策研究

河湖管理范围划界是生态文明建设需求、河湖长制工作的重要任务之一。无堤防河湖划界相关水位确定、毗邻对象边界不清晰、管理范围与“三区三线”其他空间融合交叉等是划界工作顺利开展及划界成果是否科学合理的决定性因素。以典型地区、典型湖泊为例,利用资料收集、数据分析、图像比对、走访调研等手段,分析无堤防河湖占比、河湖特点、水文监测点布设情况,摸查无水文监测资料河湖的历史高水位及设计水位的推求方法,比对管理范围与三区三线交叉及重叠情况。结果显示:对于无堤防河湖,可采用已有相关规划或设计成果,无现有成果的采取经验公式及经验参数计算设计洪水从而推算设计洪水位,无水文监测资料的历史最高洪水位通过资料查阅、洪痕调查、群众走访等方法获取;毗邻对象边界按照当地已约定俗成的管理习惯或共用相对高级别河湖的管理范围线的原则划定;某地河流、湖泊管理范围涉及基本农田面积,在划界实施中基本农田部分面积未避让,典型湖泊的生态保护区与管理范围不吻合,河湖管理范围按照相对较大的生态保护区范围适当调整。划界水位的科学及可靠性是管理范围是否合理的控制性因素,采用现有成果、调查法、经验公式法等手段获取划界水位时,对现有成果进行充分分析论证、保证调查方法的规范科学、选取经验公式及经验值的合理可信是重要基础;毗邻对象边界确定属于管理范畴问题,遵循管理现状及规则是较好的解决途径;河湖管理范围与“三区三线”、城市规划控制线等区域空间有重叠或交叉时,可在不改变重叠部分范围用地类型及权属的情况下,通过制定用途管制规则进行范围管控,达到水资源安全、行洪安全、水生态安全的保护目标。这些关键问题的研究是科学划定河湖管理范围的根本前提,为社会发展提供资源保护、生态安全、可持续利用的基本保障。

基于统计和分级线性回归的湖北省山区河流特征研究

研究湖北省不同级别山区河流的形态特征和产流特性,可为水利工作中相关参数取值提供借鉴。利用湖北省第一次全国水利普查成果,对省内934条山区河流的河长、流域面积分别进行统计分析。结果表明:湖北省各级山区河流的河长和面积不服从正态分布;河长和流域面积表现出不同的规律特征,且具有较好相关性,但淮河和唐白河的河长-面积与其他样本差异显著。不同级别河流的径流系数分布呈现不同统计特征,流域尺度较大的河流,其径流系数分布相对比较集中,随着流域尺度的减小,径流系数越分散,2~5级河流径流系数在均值两侧出现两个分布集中区。

湖北省梁子湖流域超标准洪水应对预案研究

通过对梁子湖流域防洪设施现状和超标准洪水的风险分析,提出了监测预警、洪水调度、转移路线及安置等应对预案。2020年梁子湖流域发生超标准洪水,通过对水情分析,按照预案进行水利工程调度,最大限度保证了抗洪抢险救灾工作科学、高效、有序进行,保障了人民的生命财产安全及城区经济社会安全与可持续发展。

湖北省农田水利工程运行维护监管现状及问题对策研究

在调查分析湖北省农田水利工程及其运行维护监管现状的基础上,总结分析了湖北省农田水利工程运行维护监管中存在运维监管经费不足、监管力量薄弱、监管责任难以压实、监管效率较低等问题。针对上述问题,从加大运维监管经费投入、强化监管能力建设、压实监管责任、完善监管考核机制、提升监管信息化水平、落实政策宣传、增强监管主体意识等方面提出了建议和对策,为提升湖北省农田水利工程运行维护监管水平,贯彻落实“水利工程补短板,水利行业强监管”水利改革发展总基调提供了思路和参考。

基于Logistic模型的小型农田水利设施管护效果影响因素分析——基于湖北省482个小型农田水利建设的实证分析

通过建立二元Logistic模型分析了小型农田水利设施管护效果的影响因素。研究发现:小型农田水利管护效率整体上和宏观因素有关,与农户个人情况相关性不高。农户承包或者参与管理意愿、精神文明建设情况、农村基层干部领导力、政府支持力度显著正向影响小型农田水利设施的管护效果。市场管理模式相比政府管理模式以及社区管理模式管护效果更好,小农水产权私有相比公共品管护效果更好。而农户受教育程度、家庭年收入水平、村落团结情况、小型农田水类型对小型农田水利设施管护效果的影响不显著。

水利事权划分的现状与完善思路——基于湖北省调研情况的分析

合理划分各级政府的水利事权是我国全面深化水利改革的重要内容和有效制度保障。随着中央对农田水利工作的高度重视,各级水利部门对水利工程建设和水利事务的管理任务也越来越繁重,如何实现水利工程"建得成、管得好、长受益"已成为各级水行政主管部门必须面对和解决的现实问题。解决这一问题的核心和关键就在于对水利事权进行合理划分,而目前水利事权领域存在事权与财权、财力不匹配、行政审批与建设监管权限不匹配、事权运行机制与工程特点不匹配等一系列问题。文章在全面梳理和回顾我国水利事权划分历史脉络和经验的基础上,结合湖北省水利事权划分的实地调研情况,深入分析和总结了湖北省水利事权划分的有效做法和需要进一步完善的方面,进而提出改进水利事权划分格局和机制的基本思路和政策建议。

湖北省中稻灌溉定额修订研究

湖北省现行灌溉用水定额标准颁布于2003年,已难以适应当前及今后的水资源管理需求。【目的】为更全面真实地反映湖北省中稻现状灌溉用水水平。【方法】本文分析了湖北省各分区中稻作物系数、稻田渗漏量、泡田期水面蒸发量、饱和需水量、生育期、水层控制标准等灌溉定额计算参数。【结果】基于中稻灌溉定额影响因素分析,提出了人工、机械2种耕作方式与浅灌适蓄、间歇灌溉2种灌溉模式组合下不同分区不同频率的中稻灌溉定额。定额修订成果表明,先进的灌溉模式和耕作方式都能够有效降低中稻灌溉定额,促进农业节水。【结论】目前,湖北省一般适用机械耕作、浅灌适蓄条件下的中稻灌溉定额,对于水源和灌溉工程设施条件较好的地区建议采用机械耕作、间歇灌溉条件下的灌溉定额。

2017—2021年湖北省生产建设项目人为扰动区域快速识别和提取

[目的]对湖北省2017—2021年生产建设项目人为扰动区域进行逐年识别提取,并对分类结果进行时空特征分析,为后续人为扰动区域提取及水土流失相关研究提供理论支撑和方法参考。[方法]以生产建设项目人为扰动类型丰富的湖北省为例,基于GEE平台调用Sentinel-2时序数据,利用1955个样本数据探究最优分类特征组合及最优分类参数,针对性解决不透水层和耕地易与生产建设项目人为扰动区域混淆的问题,利用随机森林模型对该省2017—2021年生产建设项目人为扰动区域进行逐年识别提取研究。[结果](1)生产建设项目人为扰动区域识别提取的最优特征波段组合为红边波段、绿边波段、蓝边波段、近红外波段以及NDVI,NDWI,NDBI,RRI,dNDVI,对比度和熵;(2)从总体上看,2017—2021年分类的总体精度均高于93.00%,kappa系数均在0.92以上,表明该方法在生产建设项目人为扰动区域提取的问题上可行;(3)2017—2021年湖北省生产建设项目人为扰动地块的总面积呈现“先增后减再增”的变化趋势,在2020年出现了反常的减少。[结论]本文提出的方法在快速识别大尺度、多类型生产建设项目人为扰动区域问题上有较大潜力,生成的高精度、长时序空间数据集可为后续相关工作提供支持。

湖北省晚稻灌溉定额计算参数与修订方法研究

针对湖北省现行灌溉定额标准存在问题,采用灌溉试验成果和典型县实地调研资料,计算分析了不同分区晚稻灌溉定额计算参数及其变化规律。考虑耕作方式与灌溉模式对晚稻灌溉定额影响,计算了湖北省不同分区不同频率4种组合模式(人工耕作+浅灌适蓄、机械耕作+浅灌适蓄、人工耕作+间歇灌溉、机械耕作+间歇灌溉)晚稻灌溉定额,并进行了合理性分析。经分析,该计算成果能够更全面真实反映湖北省晚稻灌溉用水水平,并提出了不同类型灌溉定额适用条件。该研究成果对湖北省水资源管理与其他区域晚稻灌溉定额修订具有重要指导意义。

政府扶持政策对湖北省农村饮水安全工程供水成本的影响研究

简要阐述了政府对农村饮水安全工程给予政策扶持的缘由,测算了无偿投资、电价、税费、财政补贴等扶持政策对供水成本的影响,提出了加大政府政策力度的对策建议,包括明确农村饮水安全工程的准公益属性、落实财政补贴、执行更加优惠的农业排灌电价、延长税收优惠期限等。

长江流域灌溉对极端高温的冷却效应研究

灌溉是对区域气候影响最大的土地管理类型之一,近几十年来其影响日益加剧。大量的研究表明灌溉具有冷却(降温)效应,尤其是在干旱和半干旱地区,但在湿润地区降温效应不显著,且对极端高温的冷却效应研究较少。研究采用滑动窗口搜索算法,基于全球网格温度数据集和历史灌溉分布数据集,应用多元线性回归技术分离实测数据中其他因素的气候效应,分析长江流域灌溉面积比例增大对极端高温的影响,并采用耦合灌溉模块的WRF模型设置对照试验,进行数值模拟验证。结果表明,长江流域灌溉对极端高温具有降温效应,冷却效应的强度取决于灌溉面积比例,随着灌溉面积的增加,冷却效应变得更加明显,但当灌溉面积比例超过阈值(0.25~0.30)时,降温效应会逐渐减弱。数值模拟试验验证了基于观测数据的分析结果,但模型会在一定程度上高估灌溉的冷却效应。同时,研究发现灌溉可以增加土壤湿度、潜热通量,减少显热通量和土壤热通量,随着灌溉面积比例的增大,地表湿度增加且反照率降低,降温效应会被削弱。研究成果可为长江流域农业灌溉的科学管理提供理论依据,具有重要的科学意义。

水利水电工程

在水利水电工程建设中，河道截流占有十分重要的地位，截流的成败直接关系到工程建设的速度与造价。正因如此，河道截流通常是工程建设中的关键目标和重要里程碑。另一方面，由于截流本身无论是在技术上还是在施工组织上都具有艰巨性和复杂性，因此一直都受到工程建设各方的高度重视。本文主要就深覆盖层地质条件下的截流施工方案设计在西藏尼洋河多布水电站主河床截流中的创新应用作一介绍。

湖北省干旱分区及各区易旱类型研究

基于湖北省77个气象站和45个水文站长系列逐日资料,分析了湖北省年降雨量、年蒸发量、年干燥度、年径流量Cv值等空间分布规律,并以此为依据对湖北省干旱分区进行修正。通过研究各季干燥度的空间分布规律,分析各类型干旱的空间分布规律,得到各干旱分区的干旱特征,为湖北省防旱抗旱提供科学依据。

湖北省早稻灌溉定额修订方法研究

湖北省现行灌溉用水定额标准颁布于2003年,已难以适应当前及今后的水资源管理需求。早稻作为湖北省主要灌溉作物,修订其灌溉定额,对于实现总量控制、定额管理及落实最严格水资源管理制度具有重要意义。分析了湖北省不同分区早稻作物系数、稻田渗漏量、泡田期水面蒸发量、饱和需水量、生育期、水层控制标准等灌溉定额计算参数,基于早稻灌溉定额影响主因子,提出了不同耕作方式与灌溉模式组合下不同分区不同频率早稻灌溉定额,能够更全面真实地反映湖北省早稻灌溉用水水平,对其他地区水稻灌溉定额修订工作具有重要指导与借鉴意义。

城市湖泊随季节变化的生态补水数值模拟研究

城市湖泊在社会经济发展中发挥着生态系统服务、防汛、景观等重要功能的同时,其水质受到污水排放、下垫面改变和污染物输入的严重威胁。然而,大多数水生态修复措施未考虑降水、排涝等因素的季节变化特征。提出了考虑年内降水分布规律和城市排涝需求的季节变化生态补水方案。以武汉市龙阳湖为研究对象,通过构建二维水动力水质数学模型,模拟生态补水措施实施后湖泊水质状况,从时间和空间两个维度分析水质目标的可达性,得到生态补水推荐方案。结果表明:在Ⅳ类水质的总体目标下,推荐方案的湖泊水质平均达标面积比例和平均达标天数比例均高于80%,效果较好。研究成果可为城市湖泊的生态补水工程措施提供技术支撑。

碾盘山水利水电枢纽工程BIM设计与应用

碾盘山水利水电枢纽工程采用BIM技术开展正向协同设计,建立了项目级BIM应用标准,探索研究各专业三维协同设计流程。在基于BIM技术的三维协同设计架构内,通过结构参数化设计、碰撞检测、仿真模拟、4D施工模拟、三维技术交底等展示了设计阶段BIM主要应用点。通过创新尝试实现了无人机正摄影像叠加BIM模型核验工程关键信息,利用Dynamo可视化编程开发了桩基自动布置和混凝土结构三维快速配筋工具,打造了WEB端BIM+GIS管理平台为设计和工程管理提供数据信息服务。实践表明,BIM技术为碾盘山水利水电枢纽工程的建设提供了全面、有效的帮助,提高了设计效率,提升了设计质量,为BIM技术在水利水电工程中的应用做了一个良好的示范。