汉江水利工程与环境水文及测验方法研究

汉江干支流上多座水利枢纽工程的修建,使汉江众多水文站由天然水文进入受水利工程影响的环境水文,其水文情势完全受人工调节,水文要素之间关系复杂多变,这给水文测验和成果计算带来了很大的难度。为此,我们研究出了适合受汉江水利工程影响的环境水文测验方法,提出了水库下游测站输沙模数采用当年入库输沙量加区间来沙计算公式。其测验方法可供同类测站参考。

长江干流沙市水文站汛期流量变化趋势分析

基于线性倾向回归趋势分析方法,对长江干流段沙市站1991~2017年汛期实测流量资料进行趋势分析。结果表明:1991~2017年间,沙市水文站汛期日最小流量呈上升趋势,日平均流量与日最大流量呈下降趋势;2003年三峡工程运行后,沙市水文站汛期的日平均流量比运行前减少了2046 m3/s,减少率为10.77%。

考虑发电-生态效益均衡的嘉陵江水库群优化调度

针对水库群联合优化调度中水电开发与生态环境保护目标间矛盾冲突问题,以嘉陵江流域为例,构建了以水库群发电量最大、武胜断面适宜生态溢缺水量最小为目标的水库群多目标优化调度模型。采用PA-DDS算法对模型进行求解得到了Pareto最优解,引入置换率定量分析了不同来水条件下发电目标与生态目标之间的竞争协调关系,采用模糊优选法寻求满足发电、生态需求的最优均衡调度策略。结果表明:不同来水条件下发电目标与生态目标间均存在竞争关系,且生态效益与发电效益的矛盾主要体现在非汛期。最优均衡调度策略既能保证不损失较大的发电效益,又能完全满足最小生态需水,基本满足适宜生态需水。研究成果可为嘉陵江流域生态友好型水库群联合调度运行方式提供技术支撑。

发展城市水文 加快智慧水利建设 服务智慧城市

加快智慧水利建设,及时准确发布城市暴雨预警,服务智慧城市决策、应急响应体系,是水文行业服务智慧城市的分支-城市水文责任担当。本文就开展城市水文监测水位、降水观测智慧水利建设、服务社会体系以一孔之目做阐述。

丹江口水利枢纽工程蓄水对其上游各水文（位）站的综合影响分析与评估

受新建、改扩建水利工程影响,水文(位)站上下游区域河道水文特性发生了不同程度的变化,影响较大的测站被迫迁移或者撤销,区域的水文系列资料受到较大影响,而水文资料是水利工程建设的最基础依据。如何提前分析出受影响程度,根据影响程度确定新的测验方案,更改测验设备或者进行测站重建、迁移、撤销,使水文工作更好的为工程和社会服务是必须要思考和解决的重要问题。以丹江口水利枢纽大坝加高蓄水对其上游各水文(位)的影响为例,从各测验项目及综合影响进行分析,建立评估体系,确定后续工作方案。评估体系根据受影响的测验项目、影响时间长短分为无影响、轻微影响、影响、显著影响4个层次。

王甫洲电厂水文站水位流量关系单值化分析研究

王甫洲电厂水文站位于王甫洲电厂尾水渠内,研究分析汉江新集水利枢纽蓄水后对王甫洲水利枢纽电厂尾水渠的顶托影响。经过一年多的水文测验验证王甫洲电厂提供的实时水位流量数据可靠、精度较高,可作为水文站定线推流的主要依据。在排除其他外部影响因素后,在电厂发电期内,可利用其水位流量均稳定时的数据建立水位流量的单一线关系。经验证,关系线可以用于推算水文站的旬平均流量、月平均流量以及时段径流。

基于主成分分析的襄阳市水资源承载力评价

为了全面评价襄阳市水资源承载力状况,文章从社会经济、水资源禀赋、水资源开发利用、水资源管理、水环境5个方面,选取12个指标构建评价体系,运用主成分分析法对襄阳市2010—2022年水资源承载力进行评价。结果表明:高质量发展、水资源条件和产业间用水矛盾是影响襄阳市水资源承载力的3个主要因素;社会经济与水资源管理、水环境并重的高质量发展是首要因素,得分逐年上升,增幅最大;水资源条件是次要因素,波动频繁且剧烈,表现出很不稳定的特点;产业间用水矛盾总体趋向缓和,但枯水年份仍比较突出;2010—2022年襄阳市水资源承载力总体呈上升趋势,但还有较大的提升空间。评价成果可为襄阳市更好地开展水资源工作以及促进社会经济可持续发展提供参考。

长江源区主要河流水化学特征、主要离子来源

通过开展水环境调查并结合历史数据,分析了长江源区主要河流水体主要离子分布特征,揭示了长江源区主要河流水化学类型及其主要控制因子,阐明了长江源区主要主要离子来源,同时评价了长江源区主要河流水体的适用性.结果表明,长江源区河流水体主要阳离子的平均含量高低依次为:Na^(+)>Ca^(2+)>Mg^(2+)>K^(+),其中Na^(+)和Ca^(2+)的平均含量分别占总阳离子含量的65.9%及18.8%.主要阴离子的平均含量高低顺序依次为:Cl^(-)>HCO_(3)^(-)>SO_(4)2->NO_(3)^(-),其中Cl^(-)和HCO_(3)^(-)的平均含量分别占总阴离子含量的47.6%及32.9%.长江源区主要河流水化学类型为Na-Cl、Ca-HCO_(3)和Ca-SO_(4).水化学特征主要受蒸发结晶和岩石风化作用控制,主要离子来源于岩石风化.不同河流水化学特征存在一定差异,其中当曲水化学类型主要为Ca-HCO_(3)和Ca-SO_(4),主要受岩石风化控制,主要离子来源于碳酸盐溶解.沱沱河和楚玛尔河水化学类型主要为Na-Cl,主要受蒸发结晶控制,主要离子来源于蒸发岩的溶解.通天河主要水化学类型为Na-Cl和Ca-HCO_(3),主要受岩石风化和蒸发结晶控制,主要离子来源于蒸发岩、碳酸盐和硅酸盐的溶解.长江源区河流水体硬度相对较高,当曲水质宜用于灌溉,但是沱沱河和楚玛尔河及通天河水质建议慎用于灌溉,且不宜直接饮用.研究成果以期为长江源区水资源保护与利用提供基础支撑.

长江上游总磷通量时空变化特征研究

磷是河流生态的重要限制因子,水库调度带来的下泄沙量减少、出库泥沙细化等效应将导致磷通量和输移过程改变,从而给长江上游流域水生态环境带来影响。该文基于水文-水质同步观测站点水文、泥沙及总磷长时间序列资料,系统分析溪洛渡、向家坝水库蓄水运用前后长江上游磷通量时空变化特征,初步建立总磷通量变化与水沙条件的定量响应关系,明确重点支流入汇对干流磷污染的影响及贡献率。结果表明,长江上游磷通量沿程变化表现为向家坝至清溪场增加,后清溪场至万县有所减少,清溪场站为长江上游磷通量峰值所在站点。溪洛渡、向家坝蓄水运用后,长江上游水量相对稳定、沙量锐减,干流各站点磷通量多年均值呈减小态势,磷通量与输沙量存在较好的相关关系。支流岷江、嘉陵江、乌江入汇对干流磷污染影响相对较大,而横江贡献率较小,基本稳定在1%左右。

白河水文站表面流速代表性研究

白河水文站为汉江上游控制站,测验河段为山区性河道,洪水陡涨陡落、历时短,高洪流量测验难度较大,为推进测站自动化水平,实现流量监测在线化是必经之路。采用规划求解对白河水文站不同垂线组合下的表面流速与断面平均流速关系进行研究,确定了白河水文站不同测点表面流速测验的最优布设方案及对应的断面平均流速计算公式。结果表明:在白河水文站(河宽296.4m),利用表面流速推求断面平均流速进而实现流量在线监测的方案是可行的,除"一垂线法"随机不确定度不能满足要求外,其余方案均能满足误差要求;垂线数越多,误差越小;不同垂线表面流速对断面平均流速的计算敏感度由高到低依次为190m>165m>242m>120m>65m,其中起点距190m垂线和165m垂线对断面平均流速的计算重要程度基本相当。以上分析结论中不同测点表面流速的代表性及对应的断面平均流速计算公式可为推进测站自动化水平、提高白河站超标准洪水测验能力和测验时效性,实现流量在线监测提供支撑。

长江2017年第1号洪水莲花塘站洪水预报分析

"长江2017年第1号洪水"为长江中游区域性大洪水,面对严峻的防洪形势,长江上中游水库群实施联合防洪调度,三峡水库出库流量由27 300 m3/s逐步减至8 000 m3/s,为有史以来最大幅度补偿调度,确保了莲花塘站水位不超过分洪水位。在此期间,莲花塘站洪水预报是决定水库群联合调度启用时机及调度成败的关键因素之一。通过介绍莲花塘站洪水预报方法,分析了2017年长江第1号洪水中莲花塘站洪水预报的成果及误差成因,总结了莲花塘站洪水预报的关键点及难点,从而进一步为防汛决策提供更有力更科学的技术保障。

基于GIS的河道勘测数据处理工作流设计与实现

根据河道勘测数据处理的作业逻辑流程对工作流进行了优化,在此基础上,对系统的功能进行了设计。通过对河道勘测数据源进行分类,应用Geodatabase空间数据模型进行了地理数据库表结构设计;借助于GIS的可视化、空间分析等技术,进行了河道勘测数据处理工具的实现。该系统的设计开发,对规范河道勘测数据处理作业程序、提高成果质量和保证工作效率均具有十分重要的现实意义。

2022年低枯水期长江中下游水位流量关系外延研究

2022年汛期受持续高温少雨和上游来水不多等因素的影响,长江流域罕见地出现“汛期反枯”现象。针对长江中下游典型水文站,为寻找合理的低枯水期水位流量关系曲线,采用曼宁公式、一元三点插值等方法,在对比研究其合理性的基础上,结合长江中下游水文控制站历年低枯水期各站的水位流量关系变化趋势,找出了可能影响水位流量关系的因素,并建立了准确可靠的低枯水期水位流量关系。利用2022年长江“汛期反枯”时汉口站水位流量趋势进行分析预测,结果显示预测趋势与实际过程吻合。研究成果可为今后长江流域旱情防御、三峡水库向长江中下游补水调度、保障用水安全提供参考。

长江下游多维径流丰枯遭遇及丰枯演变分析

九江站、湖口站和大通站是长江下游的3个重要水文站,识别三者之间的径流关系、丰枯演变和丰枯遭遇特征,对识别长江下游多维径流关系具有重要的意义。基于滑动相关系数法分析了长江下游多维径流相关性的时变特征,基于Copula理论构建了长江下游多维径流联合分布和径流演变联合分布,分析了丰枯遭遇及丰枯演变特性。结果表明:(1)径流相关性时变强度由高至低为九江-湖口站、湖口-大通站、九江-大通站;各站径流具有较高的丰枯同步性,由高至低为九江-大通站、湖口-大通站、九江-湖口站,丰枯异步性特征反之。(2)九江-湖口站、九江-大通站、湖口-大通站的丰枯同步率最高时期分别为非汛期、汛期、非汛期;各站径流丰枯状态的自转和互转概率均较稳定,目前无极端情况出现。(3)九江、大通水文站的年和汛期径流最易丰枯互转,非汛期径流最易连丰、连枯。(4)湖口水文站的年和汛期径流最易连丰、连枯,非汛期径流最易丰枯互转。研究成果可为长江下游的多维径流关系分析提供理论参考。

湖北CORS系统在长江固定断面测量中的应用

CORS系统中的网络RTK技术是GPS-RTK技术的进一步延伸,采用网络通讯延伸了RTK的作业半径,具有明显的经济型与高效性。湖北省CORS系统于2010年12月全面建成,并投入使用,该系统覆盖湖北全境,可对湖北全境及周边地区用户自动提供经过检验的不同类型的GPS观测值、各种改正数、状态信息以及其他GPS服务项目。本文结合工程实例,详细介绍了湖北CORS系统在长江中下游河段固定断面测量中的具体应用。

汉江流域水文站网优化调整与管理机制研究

为了全面提升汉江流域水资源管理水平,提高水文预警能力,以适应汉江流域最严格的水资源管理、防汛抗旱、水资源管理调度的需要,在分析汉江流域已有水文站网的基础上,统筹流域防汛、水资源开发利用和最严格的水资源管理及南水北调中线工程等需求,参照世界气象组织(WMO)有关“容许最稀站网”指标对现有水文站网进行了评价,并对当前流域水文管理机制开展了探讨研究。结果表明:汉江流域水文站网基本满足流域防汛抗旱、水资源管理的需要,但部分站点分布不合理,仍需优化调整。

水工建筑物测流法在琚湾水文站的应用

本文以琚湾水文站为例分析水工建筑物测验方法施测流量.在以往分析的基础上,新增2009年、2010年、2011年资料,利用公式对该站近年来水位流量数据进行计算分析得出:琚湾站采用实测流量反推流量系数中考虑动能水头的情况,利用堰闸流量公式可以实现水工建筑物法测验流量.

水文测验方式方法技术创新实践与探讨

在水文测验工作中不可避免各种因素的影响,传统上采用驻站方式进行。随着科学技术的快速发展,驻站方式开展水文测验工作越来越不适应时代的要求,水文测验工作中需要更新观念,对于当前测验中所存在的问题积极坦率面对,采用创新方法,提高工作质量和工作效率。研究了关于水文测验方式方法技术创新实践问题。

上津水文站流量测验Ⅰ型误差试验资料分析方法探讨

流体的运动处于紊流状态时,即使是恒定流,某一点的某个方向的流速也是随时间波动的,不过这种速度总是在某一个值作不断波动。脉动流速大小是随机的,有正有负。脉动误差通常与测点在断面的位置和水深有关,流量测验Ⅰ型误差试验的目的就是为了给出断面不同测速历时的误差的定量估计,从而更好的确定流量测验方案。以上津水文站流量测验部分Ⅰ型误差试验资料为例,在兼顾测站测验精度和山溪性河流水情特性的情况下,对该站的测验历时进行分析。结果表明:三种历时的相对标准差均在表10的允许误差范围之内,且当一个时段的测速历时越长,该垂线的相对标准差越小。可为类似案例提供借鉴。

智慧无人船在丹江口水库水文泥沙监测中的应用

丹江口水库上游河流冲刷、泥沙淤积沉淀使水库库容发生了变化,进而影响水库的供水效益和生态效益,有必要对水库泥沙进行监测。提出在无人船平台上,采用双频回声仪配合千寻系统获取高、低频两种水深的水下地形图,然后根据两种水深的水下地形图相减获得淤泥厚度图,完成对水库的水文泥沙监测,并在丹江口水库实地测试。结果表明,该方法具有较高的精度和效率,可为丹江口水库水文泥沙监测提供技术支持,以更好地发挥水库的综合效益。