极端工况下梯级水电枢纽群大坝连溃情景分析

为分析极端工况下梯级水电枢纽群可能出现的最大连溃灾难,提出了两种溃坝工况:一种针对土石坝或受损及病险的重力坝与拱坝,认为大坝漫顶即溃,且全溃;另一种针对正常运行的重力坝和拱坝情形,认为漫顶不溃,采用堰流公式计算下泄水量,并采用洪峰展平公式计算两种工况下溃坝洪水向下游的演进过程。以大渡河流域13座梯级水电枢纽群为例展开分析。结果表明:下游泸定、大岗山、瀑布沟大坝能够抵挡和削弱一部分上游溃坝洪水,是流域的控制性大坝;工况一(漫顶即溃)发生时的溃坝影响比工况二(漫顶不溃)发生时的影响更为恶劣,水量更大,持续时间更长,产生的峰顶流量更大;漫顶即溃时的下泄流量过程与库容、距离以及起溃水位有关,而漫顶不溃坝时,下泄流量过程与库容、起溃水位、坝型选择密切相关;“上小下大型”梯级电站布局和以重力坝、拱坝为主的坝型选择将有效降低梯级水电枢纽群发生大坝连溃的风险。研究成果可为梯级水电枢纽群大坝连溃风险分析提供理论支撑及技术参考。

雨水收集容器容积设计研究综述

近年来,城市洪涝灾害频发和水资源短缺问题日益突出,雨水收集利用不仅能够缓解城市洪涝灾害,还可以增加城市水资源供给。雨水收集容器设计是雨水资源化关键技术之一,其中雨水收集容器容积设计直接影响着城市雨水收集回用系统的雨水收集效率和经济效益。该研究旨在探讨城市雨水收集回用系统中的雨水收集容器容积设计问题,综合梳理国内外现有设计方法,归纳概括为经验公式法、理论分析法和工程效益法。通过阐述雨水收集容器的概念与分类,总结雨水收集容器容积设计方法,以及分析国内外雨水收集容器容积设计方法的发展现状和未来发展趋势,旨在为促进城市雨水资源的可持续利用提供理论与技术支持。

气候变化对青海湖水位的影响及机理分析

为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明:过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。

城市内涝灾害对应急救援服务可达性的影响评估

【目的】城市化进程加快和气候变化导致内涝积水频发,造成道路封闭和交通堵塞,给城市应急救援响应的时效性带来严重影响。为了准确评估暴雨内涝下的城市应急救援响应能力,【方法】以荔湾区为例,通过构建内涝水动力模型,模拟不同设计降雨情景下的内涝积水,识别道路积水风险,明确阻断道路,并结合两步移动搜寻法(2SFCA)对不同脆弱性的兴趣点(POI)的应急救援服务可达性进行评估。【结果】结果显示:随着降雨重现期从1 a一遇增大到100 a一遇,内涝积水面积增大,平均积水深度从0.08 m增大到0.20 m。受积水影响道路数量持续增加,阻断道路长度从11 km上升至49 km,增长了超过300%。随着阻断道路的增多,应急救援可达的POI数量呈现下降趋势,并且在不同时间阈值内平均下降40%以上,可达性呈明显下降趋势。【结论】内涝模型耦合城市路网得到的道路积水可以揭示阻断道路的总体格局,可达性模型可以快速估算出应急救援的时效性。结果可为应急救援响应能力的评估提供参考。

黄河三角洲微咸水灌溉对水稻产量的影响

如何提高黄河三角洲微咸水利用率,节约淡水资源是黄河三角洲盐碱地水稻产业发展的关键问题之一。以多个水稻品种为材料,比较了不同盐度、不同发育时期微咸水灌溉下产量相关性状的变化。结果表明,全生育期3 g/L和5 g/L盐度的微咸水灌溉均影响水稻产量,其中3 g/L微咸水灌溉主要影响了穗粒数和千粒重,而5 g/L微咸水灌溉影响是多方面的;全生育期3 g/L微咸水灌溉产量降低约10%,而5 g/L微咸水灌溉减产超过40%。在插秧返苗期3 g/L微咸水浇灌会降低成苗率,但一定程度上提高水稻的耐盐能力,降低盐胁迫对水稻产量的影响。相对其他时期,仅在分蘖期进行5 g/L微咸水灌溉对水稻产量的影响相对较小;孕穗灌浆期用微咸水灌溉严重影响水稻灌浆。因此,在当地淡水资源短缺的情况下,可以考虑在返苗期和分蘖期使用3 g/L的微咸水进行灌溉,但要适当增加该单位面积内苗数,缓解因成苗率降低造成的产量损失,而分蘖期可以适当采用高盐度微咸水灌溉,但不宜超过5 g/L,孕穗灌浆期微咸水盐度应严格控制在3 g/L以下。黄河三角洲地区微咸水资源的利用能够充分节约淡水资源,具有较好的经济和生态效益。

利用CRISPR/Cas9技术编辑OsRR22基因创制耐盐水稻种质资源

水稻是重要的粮食作物之一,在盐碱地开发和改良中发挥着重要作用。为了创制高耐盐水稻种质资源,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,在水稻品种盐丰47中对OsRR22设计3个靶位点进行基因编辑。通过PCR和测序鉴定,在T_(0)代获得16个突变单株,其中靶位点1和靶位点2均有纯合突变,靶位点3没有检测到突变。在T_(1)代转基因株系中,获得3株纯合突变且无T-DNA插入的纯合突变体。对T_(2)代进行农艺性状分析发现,与野生型相比,突变体的株高显著降低,产量相关农艺性状均无显著变化。苗期耐盐性鉴定结果表明,在200 mmol/L NaCl处理7天后,突变株的存活率比野生型提高30%以上。综上,利用CRISPR/Cas9技术对水稻品种盐丰47进行了耐盐性改良,为耐盐水稻新品种的培育提供了理论和材料基础。

城市耗水计算模型

快速城市化背景下,城市人工供水的比例迅速增加,由此产生的耗水不可忽视。传统水文模型在计算耗水时一般只考虑降水产生的蒸发,忽略人工耗用蒸发。为解析城市耗水过程,探究城市耗水机理,在观测城市耗水过程的基础上,划分城市耗水类型,建立城市耗水量计算模型。以北京市某区域为例,采用调查统计、实验监测和模型计算结合的方法,计算该区域2014年的耗水量为820.0 mm,明显高于传统水文模型的计算结果(多年平均值为494.0 mm)。分项结果显示:研究区绿地耗水贡献率为40.58%,建筑体耗水贡献率为38.70%(其中内部人工耗水为31.22%,屋顶截留雨水蒸发为7.48%),硬化地面贡献率为18.32%,水面贡献率为2.40%。结果表明:建筑体内部耗水量不可忽视,是人工用水消耗的主要组成部分,其耗水量与建筑体层数和居民数量成正比例关系。

基于HydroInfo的海绵城市建设效果分析——以天水市为例

合理设定海绵城市建设措施及规模是海绵城市科学规划设计的关键。径流总量控制作为海绵城市的刚性指标,是衡量海绵城市建设效果的关键标尺之一。以分析海绵城市建设预期效果为目标,以天水市为例,采用HydroInfo多维耦合降雨径流模型,将研究区剖分为10 902个三角形网格、5 748个计算节点,采用MUSCL途径提高离散精度,对海绵城市建设的径流总量控制进行定量计算和验证。结果表明:在设计降雨条件下,研究区域现状外排比例为81.2%,增设14%绿地和25%蓄水设施后,下渗、蓄水、外排比例分别为64.9%、20.1%、15%,可以实现渗蓄比例高于85%的径流总量控制目标;在20年一遇暴雨情景下,海绵城市建设后外排系数为43.9%,蓄存比例为12.8%,下渗比例可达30.5%,蓄滞水量由14.14万m^3增加到118.69万m^3;该海绵城市建设方案有效提升了研究区渗、滞、蓄水能力,降低了城市排水压力和内涝风险。研究成果为海绵城市规划和建设提供了实用方法。

山地灌溉管道含气囊运动的水力特性研究

采用直径75 mm的PVC给水管,建立了山地灌溉管道模型,对有压灌溉管道中凸起管段气囊运动的水力特性进行研究。试验中改变管道中流量,观察管道凸起部位气囊运动情况;通过量测流量、管道动水压强,分析了雷诺数与管道凸起处135°弯头局部阻力系数的关系。结果表明:①随着管道输水流量减小,管道突起部位气囊体积扩大,气囊对管道水流阻力增大;②随着雷诺数增大,管道凸起管段135°弯头局部阻力系数减小,雷诺数小于2.0×104时,局部阻力系数随雷诺数增大而迅速减小,最后趋于稳定。

PVC球阀对山地灌溉管道水锤特性的影响

【目的】研究PVC球阀快速关闭时灌溉管道凸起部位的水锤压力特性,为灌溉输水管道工程管理及其优化设计提供依据。【方法】建立山地灌溉管道模型,通过室内研究,测定并分析凸起管道不同位置PVC球阀快速关闭对水锤压力的影响。【结果】(1)球阀快速关闭时,关阀前流量越大,凸起部位各坡段的水锤压力最大值均越大;(2)流量相等且关闭时间相同时,凸起部位上游球阀关闭时的水锤压力最大值大于下游球阀关闭的最大值;(3)流量相等的条件下,同一球阀关闭时,凸起部位各管段水锤压力随时间的变化规律相似;(4)流量相等,关闭时间相同时,凸起部位上游球阀关闭时的水锤压力递减速率大于下游球阀关闭时的水锤压力递减速率。【结论】事故工况下,优先选择关闭凸起部位下游球阀,优化设计中球阀位置应尽量远离凸起部位。

我国城市雨水资源化发展研究综述

【目的】为梳理我国城市雨水资源化的发展历程,总结雨水收集利用的技术方法,【方法】从我国城市雨水资源化的政策、方法技术、效益评价等方面开展研究综述,绘制了各类雨水资源化技术的流程图,比较分析了各个雨水资源化技术方案的特征差异和雨水用途。【结果】将我国城市雨水资源化发展历程划分为起步阶段、快速建设阶段、综合发展阶段三个阶段进行分析。雨水收集利用方式划分为直接利用(屋面和不透水路面雨水利用)、间接利用(透水路面、花坛绿地、人工辅助渗水设施、路边植草沟、下凹式绿地等渗透雨水收集利用)、综合利用(海绵小区)三种。【结论】从法律法规、技术标准、效益评价三个方面总结评述了我国城市雨水资源发展存在的问题,提出建议如下:加强城市雨水资源化的法律法规建设和强制性约束,强化雨水收集利用的行业标准和地方标准的建设,加大雨水资源化的宣传和教育力度,完善雨水资源化评价机制,深化城市雨水资源化的经济、社会、环境和生态效益的量化评估研究,引入社会资本和经济手段,助力提升雨水资源化的综合效益。海绵城市建设背景下雨水综合利用是我国城市雨水资源化的发展趋势。

梯级水电枢纽群巨灾风险分析与防控研究综述

伴随超标准巨震、极端暴雨洪水、巨型滑坡等灾害频繁发生,极端载荷作用下梯级水电枢纽群的灾害风险分析与防控等问题成为当前水利工程领域的研究热点。为分析梯级水电枢纽群巨灾风险研究现状,绘制了国内外水库大坝溃坝事件的时间序列图,分析了梯级水电枢纽群的风险特征,总结评述了梯级水电枢纽群巨灾风险分析和巨灾防控研究进展,主要结论如下:1)梯级水电枢纽群巨灾风险是我国水利水电工程风险防控面临的主要问题;2)梯级水电枢纽群风险分析方面主要聚焦于梯级水库连溃概率的分析和计算,对于溃决可能产生的巨灾损失的量化研究不足,缺乏对巨灾因子及其相关影响作用下巨灾风险的评估;3)缺乏对梯级枢纽群灾害链的阻断技术研究和应急避险方案设计研究。为此提出了梯级水电枢纽群可能最大灾难(Probable Maximum Disaster,PMD)的科学内涵,考虑可能遭遇的多种致灾因子和承灾体特征,分析相互因果关系和极端荷载组合情况,初步建立了PMD评估的理论模型,为绘制梯级水电枢纽群在巨灾情景下的灾难空间外包线和估算PMD损失上限值提供科学依据,为梯级水电枢纽群巨灾风险分析和防控提供理论基础和技术支持。

排气阀在山地灌溉管道中的水锤防护作用

建立山地灌溉管道模型，通过试验量测管道瞬时压力，对比安装排气阀前后管道凸起段在球阀快速关闭瞬间的压力变化。得出不安装空气阀，球阀快速关闭时管道凸起部位各段水锤压力在振幅范围内快速波动，振幅呈现递减趋势，一定时间后趋于稳定；安装排气阀后突起部位各段（坡后段除外）最大水锤压力值明显降低，降幅在40％～50％之间，但最小值小于不安装排气阀时的值，整体振幅没有变化，水锤压力在振幅范围内快速波动。

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波设计及仿真

论述了新型换流变压器所具有的谐波屏蔽特点。为实现这一功能,对变压器的3个绕组结构进行了改进,绕组的阻抗采用了"零阻抗"设计;实验平台为小型化了的直流输电系统,在整流侧采用了新型换流变压器;根据HVDC系统谐波含量计算方法,对实验平台的整流侧和逆变侧中的无功补偿量进行了计算及分配,并以此为依据对各类滤波器的参数进行了设计。最后运用MATLAB/Simulink分别进行了建模和仿真,变压器和滤波器都采用了设计参数,通过仿真结果表明采用新型换流变压器完全可以实现滤去谐波的功能。

城市耗水的“自然-社会”二元属性及季节性特征研究——以北京市为例

城市水耗散过程具有明显的“自然-社会”二元属性,对于我国北方城市,耗水还具有明显的季节差异。为了准确计算城市耗水和水循环通量,需要定量化开展区分自然侧和社会侧耗水的研究,同时考虑季节性的差异。本文将城镇建设用地划分为绿地、水面、土壤、建筑物、硬化地面五类耗水类型,提出了城市“自然-社会”二元耗水的分析框架,构建了城市二元耗水计算模型。以北京市为例,计算2015年各区城镇建设用地春、夏、秋、冬四个季节的自然侧和社会侧耗水强度,得出城六区的耗水强度都超过700 mm,其中西城区的年耗水强度达1008 mm,其他城区的耗水强度分布在350~505 mm之间。城六区的社会侧耗水比例分布在45.33%~65.92%,其他城区的自然侧耗水占比分布在74.38%~87.33%。北京市城镇建设用地在春、夏、秋、冬季的耗水强度之比是1.76∶5.68∶3.78∶1。研究表明:随着城市化水平不断提高,城镇建设用地的综合耗水强度增大,社会侧耗水占比也增大,人口密度和建筑密度是影响城市社会侧耗水强度的主要因素。城市耗水强度的季节性差异明显,夏秋季节是自然侧耗水占主体,冬春季节则是社会侧耗水占主体,城市化水平提高会降低城市耗水的季节性差异。

光敏色素B正调控水稻叶绿素合成和叶绿体的发育

水稻光敏色素基因家族包括3个成员,PHYA、PHYB和PHYC,它们在调控水稻去黄化、花期和育性等光形态建成中具有重要作用。我们比较了白光和红光条件下野生型、phyA、phyB和phyAphyB突变体中叶绿素含量。结果表明,phyB感受红光正调控水稻叶绿素合成,phyA的作用仅仅在phyB功能缺陷时才能表现出来。叶绿素合成相关基因表达模式分析结果表明,水稻光敏色素介导的光信号主要通过调控原叶绿素酸酯氧化还原酶基因(protochlorophyll oxidoreduc-tase A,PORA)的表达而影响叶绿素的合成。同时,还分析了phyB介导的红光信号对叶绿体发育的影响,结果表明,phyB介导的红光信号在调控叶绿体数目、基粒数目及叶绿体膜发育中具有重要作用。

模糊控制技术在涂布生产中的应用研究

根据涂布生产过程中系统要求恒速度恒张力的控制,然而系统运行过程是非线性、时变不确定的,张力控制与速度控制之间存在着严重的耦合关系,结合实际涂布生产线设计出相应的硬件配置和一种基于模糊控制原理的软件控制方法,并进行仿真,能很好地实现涂布恒线速度恒张力的控制,具有理论价值和实际意义。

城市高耗水现象及其机理分析

为了打破城市耗水的"黑箱"模式,采用统计分析、实验观测以及典型区实证研究等方法,对城市耗水现象及机理开展研究。结果表明,城市属于高耗水区域,耗水强度不仅与降水量、气温等气象因素有关,同时与人类活动紧密相关。以北京市为例,建立了城市耗水计算模型,并基于土地利用数据,计算了北京市2014年耗水空间分布,考虑人类用水产生的耗水后,城市区域的耗水量要明显高于郊区以及自然下垫面的蒸散发量。

新城疫基因工程疫苗的研究与应用进展

新城疫是当今世界上最严重的家禽传染病之一,特别是对养鸡业可造成重大经济损失,被世界动物卫生组织(OIE)列为必须报告的传染病。新城疫的主要防控手段仍是免疫接种,虽然传统的灭活疫苗和弱毒疫苗在疫病的控制中发挥了巨大作用,但存在着毒力返强、散毒和免疫期短等问题,不利于疫病的控制和消灭。论文论述了国内外应用现代分子生物技术对新城疫亚单位疫苗、重组活载体疫苗、DNA疫苗、新城疫病毒载体疫苗的研究和应用情况,展示了基因工程疫苗良好的应用前景。

灌溉管网中变径管水力特征的试验研究与数值模拟

运用RNGk-ε紊流模型,对不同流速条件下管道中流体的流动进行了数值模拟。给出了6种常见PVC变径管件的模拟计算结果,并选取其中4组进行试验验证。对变径管件的局部能量损失机理进行了探讨,分析了灌溉管网中变径段独特的水流特性及能量耗散机理。结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,得到了局部阻力系数与变径管上下游管径比的拟合关系式。