复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。

基于WPD-AHA-ELM模型的水质时间序列多步预测

根据水质时间序列多尺度、非平稳特性,并基于“分解-预测-重构”思想,提出小波包分解(WPD)-人工蜂鸟算法(AHA)-极限学习机(ELM)组合多步预测模型,并应用于云南省昆明西苑隧道断面pH值、CODmn、DO、NH_(3)-N多步预测.首先介绍AHA原理,在不同维度条件下选取6个典型函数对AHA进行仿真测试,并与灰狼优化(GWO)算法、旗鱼优化(SFO)算法、粒子群优化(PSO)算法的仿真结果进行比较;其次利用WPD对水质时序数据进行小波包分解,以降低水质序列数据的复杂度;并在延迟时间为1的情况下,采用Cao方法确定各子序列分量的输入、输出;最后通过各分量训练样本构建ELM适应度函数,采用AHA对适应度函数进行寻优,利用寻优获得的最佳ELM输入层权值和隐含层偏值建立WPD-AHA-ELM模型对各子序列分量进行超前1步至超前5步预测,将预测结果加和重构得到最终多步预测结果.结果表明:AHA具有较好的寻优精度和全局搜索能力,寻优精度优于GWO、SFO、PSO算法.WPD-AHA-ELM模型对实例断面pH、CODmn、DO、NH_(3)-N超前1步至超前5步预测的平均绝对百分比误差分别在0.05%~1.23%、0.10%~3.15%、0.13%~3.67%、0.65%~10.6%之间,具有较小的预测误差,其中尤以超前1步至超前3步的预测效果最好.WPD-AHA-ELM模型预测精度随着超前预测步数的增加而降低.

SWAT模型在金沙江上游小流域径流模拟中的应用

为探讨SWAT分布式水文模型在金沙江上游小流域水文过程模拟中的适用性,选择金沙江一级支流冲江河流域为研究区,利用该小流域控制站来远桥水文站1961~2012年月径流量数据进行模型参数率定与模型验证研究。结果表明：SWAT模型对金沙江上游山区小流域径流模拟精度较高,冲江河流域率定期和验证期月径流模拟值与实测值的相关系数分别达0.97和0.81,平均相对误差分别为16%和20%,纳什系数Ens分别为0.84和0.82。

怒江干流水沙年内分配特征及其变化趋势

怒江研究基础严重滞后于流域资源保护与开发利用的需求。利用怒江干流贡山、道街坝和木城3个水文站历年月径流和悬移质输沙观测数据,运用集中度与集中期、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法,研究怒江干流1964-2011年水沙年内分配时空特征及其变化趋势。结果表明:怒江干流径流呈缓慢上升趋势,但输沙上升趋势明显;怒江干流悬移质输沙年内分配集中度明显高于径流,径流和悬移质输沙年内分配集中度时间上呈波动下降趋势,空间上呈从上游到下游递减的趋势;径流和悬移质输沙年内分配多年平均集中期均在7月中旬,较降水集中期稍有提前;怒江干流径流年内分配集中度未发生突变,悬移质输沙年内分配集中度在1977年开始发生突变,在1995年后下降趋势明显;怒江干流径流和悬移质输沙年内分配集中度未来仍将延续波动下降的趋势,且悬移质输沙年内分配集中度的下降趋势比径流更强。

金沙江流域云南片水文极小值演变及生态基流保障分析

基于金沙江流域云南片内主要支流1968—2017年水文径流极小值及年月平均流量数据,采用一元线性回归、Mann-Kendall等分析其极小值演变特征,采用Tennant法及地区经验综合分析其河道生态基流,并对其生态基流保障程度进行了评价。结果表明:东北区、西北区为年极小值对应每100km^2产流高值区,滇中区为低值区,地区差异显著,东北区年径流极小值呈现显著波动减少趋势,滇中区、中北区及西北区变化趋势不一;主要支流平均仅有47%的年份生态基流得到全部保障,53%年份水文极小值低于生态基流,其中东北区及西北区保障程度较高,滇中区保障程度低;预计东北区受天然来水影响、西北区部分河流受水利水电工程调度影响,生态基流保障压力将逐步加大,滇中区除昆明、曲靖部分河流生态基流保障程度将逐步得到改善外,其他大部分河流将持续处于高压状态。

基于区域发展规划的嵩明县水资源供需平衡预测

区域发展规划是需水预测的依据,而水资源供需平衡分析是检验区域发展规划是否合理可行的重要手段。本文以嵩明县水资源开发利用规划和社会经济发展规划为基础,进行可供水量、需水量和耗水量预测及供需平衡分析。结果表明:嵩明县需水量呈增加趋势,但耗水量呈减少趋势;按平水年需新水量计算,现状年(2012)和远期规划水平年(2030)需水量略超出可供水量,而近期(2020)和中期(2025)规划水平年可供水量大于需水量,而按P=75%需新水量计算则各水平年均有不同程度的缺水;各水平年耗水量均小于可供水量,说明在充分考虑水资源二次利用的情况下,可供水量均能够支撑规划的社会经济发展规模和水平。在落实规划用水效率前提下,嵩明县社会经济发展规划与水资源开发利用规划基本相适应。

云南省1980—2017年洪涝灾害分析及模拟

洪涝灾害是云南省主要自然灾害,开展洪涝灾害评估、影响因素及预测模型研究对提高云南省防灾减灾能力具有重要意义。本文基于1980—2017年资料,对云南省洪涝灾情进行了评估,使用Pearson法分析了洪涝灾害6个主要灾种、灾害与降水、社会经济指标相关关系,优选预报因子,建立了云南省洪涝灾情预报模型。结果表明:(1) 1980—2017年,云南省有2 a为特别重大洪涝灾害年,占5. 3%,11 a为重大洪涝灾害年,占28. 9%,7 a为较大洪涝灾害年,占18. 4%,18 a为一般洪涝灾害年,占47. 4%。(2)年度、汛期降水量对洪涝灾害各灾种灾损影响无明显区别,但汛期降水量对房屋倒塌数量影响更为突出; GDP增长、人口的增加、城镇化的增长促进了水利及基础设施的投资,因洪涝灾害水利设施和直接经济损失同步增长,投资大幅增强了防灾减灾能力,云南省因灾死亡人数、直接经济损失占上一年度GDP比例及年度洪涝灾害水平反向大幅降低。(3)根据相关分析结果,优选汛期降水量、云南省地区生产总值、中国城镇化率作为年度洪涝灾情模拟预报因子构建预报模型,经模拟检验,洪涝灾情评估值模拟合格率68. 4%,年度洪涝灾情等级模拟合格率71. 1%,达乙级精度,以之预测云南省2018年洪涝灾情,评估值为16. 6,为一般洪涝灾害年。

青藏高原东南缘迪庆地区年季蒸发皿蒸发、降水和径流深分析

利用青藏高原东南边缘核心区迪庆地区3个站的蒸发皿蒸发、降水、径流深观测资料,分析了各要素年内、年际变化规律,检验了突变点,探讨了区域蒸发、降水、径流深相关关系。结果表明:研究区蒸发量年内四季分布相对均衡,其次为径流深及降水量;径流深年际离散系数低,其次为降水量、蒸发量;径流深年内季节分布年际离散系数低,其次为蒸发量、降水量。研究区年度蒸发量的增加主要因春季蒸发增加,年度降水量的减少主要因冬季降水量减少,年度径流深的增加主要因夏季、秋季、冬季径流深增加所致,夏季径流深增加主要因夏季蒸发减少,秋季径流深增加主要因秋季降水增加、蒸发减少、夏季径流增加、蒸发减少所致,冬季径流深增加主要因秋季径流增加所致。研究区年度、春季蒸发量下降趋势显著,年度干旱、春旱风险呈降低趋势;降水量年内占比趋向于向夏季、秋季集中,径流深夏、秋季呈增加趋势,区域内洪涝灾害风险有增大趋势。2000年以来,区域内年度蒸发量出现较为明显增加趋势,年度降水量、年度径流深出现明显减少趋势,该趋势与线性趋势出现背离,且年度和四季降水量、径流深在2014年左右均检测出变少突变信号,该现象可能对区域生态环境及水资源状况产生较大影响。

基于区域发展规划的嵩明县水资源承载力

在借鉴单位GDP综合耗水量评判法的水资源承载力计算模型的基础上,构建了考虑未消耗水资源二次利用的水资源承载力计算模型。对嵩明县水资源承载力进行了研究,结果表明:现状年(2012年)按可供水量,可承载经济规模和人口规模仍存在较大的增长空间;2020年可供新水量(不包含重复利用水量)能够支撑规划的经济发展规模,而2025年和2030年只有将部分未消耗水资源进行二次利用才能支撑规划的经济发展规模;2020年、2025年和2030年必须将部分未消耗水资源进行二次利用才能支撑规划人均GDP条件下的人口发展规模。

基于水文相似性的预报误差修正

如何进一步提高水文预报精度,降低预报误差,更好的服务于防洪抢险、水资源调度是水文学重要研究方向。基于水文预报误差主要影响因素在相似流域具有相似性,致预报误差具有相似性的特性,以相似流域各预报站预见期不同为切入点,优选误差修正因子,基于二次正交回归设计,构建了预报误差模拟模型以修正预报结果,提高精度。经怒江道街坝水文站模拟预报检验,修正后模拟确定性系数由0.933提高至0.998,洪峰流量平均绝对误差由693m3/s降低至116m3/s,洪峰流量平均相对误差由16%降低至3%,洪峰出现时间预报误差由平均5.4h降低至0.9h,方案精度由乙级提升至甲级。提出的基于水文相似洪水预报修正方法结构简单、计算方便、修正效果明显,是一种高效提高洪水预报精度的方法,适用于相似流域不同预报站洪水过程无明显差异的情形。

昆明松华坝水源地降水特征及小波分析

对松花坝站1953～2011年降水特征分析表明,昆明市松华坝水源地降水量呈减少趋势,且降水高度集中在主汛期,后汛期降水偏少,不利于水库防洪调度与水库蓄水。小波分析结果表明,松华坝水源地年降水量、汛期、主汛期和后汛期降水量均存在2a短周期,但长周期各异。年降水量、汛期及主汛期降水量在较大时间尺度上分为1977年之前的偏丰期、1977～1993年的偏枯期、1994～2008年的偏丰期、2009～2011年的偏枯期,而后汛期降水量在较大时间尺度上分为1957年前的偏枯期、1957～1968年的偏丰期、1969～1982年的偏枯期、1983～1997年的偏丰期、1997～2011年的偏枯期。由小波分析和趋势来看,2009年之后的降水偏枯期还将延续11a左右的时间。

云南昭通市“2016.7.5”山洪灾害成因及对策分析

2016年7月5日,云南昭通市遭遇300年一遇暴雨,发生山洪及滑坡泥石流灾害,给人民群众生命财产带来重大损失。从暴雨、洪水、产汇流、自然地理条件、人类活动等方面分析昭通市“2016.7.5”山洪灾害成因,提出了提高城镇化水平,加强生态环境恢复,开展山洪及滑坡泥石流灾害隐患点排查,划定不同级别山洪威胁区、安全避险路线及安全避险区,制定应急预案,加强主动避险宣传教育,加强山洪灾害预警技术研究,提高预警信息“最后一公里”报送质量,加强工程建设管理等山洪灾害防治及减灾对策。

降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀强度的影响

选择滇东宣威市吉科小流域,采用20 m×3 m试验小区观测,研究滇东地区不同坡度和不同降水水平年坡耕地土壤侵蚀特征。2012年（平水年）和2013年（枯水年）雨季52场自然降雨土壤侵蚀观测表明,吉科小流域初始产流降雨量为10 mm左右,枯水年土壤水分含量低,初始产流降雨量相对较大;11.8°坡地小区土壤侵蚀强度2012和2013年分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍;两个坡度坡耕地2012年径流系数和土壤侵蚀强度均远大于2013年;坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响显著,其中降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响更大。2012和2013年2.0和11.8°坡地降雨与土壤侵蚀的相关系数均较高,降雨~土壤侵蚀拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有较高的参考价值。

滇中地区产汇流分析探讨

依据云南省滇中地区16个水文站共31年(1980~2010年)实测水文资料,应用二水源新安江模型进行降雨径流分析,用推理过程线法进行汇流分析,研究滇中地区产汇流参数地理变化规律,为无水文资料的中小河流开展水文计算和站网规划提供参考。研究结果表明:分析得出的参数具有一定的代表性,分析成果取得较好的效果。

云南省山洪灾害调查评价概述

云南省是我国山洪灾害重灾区,全省129个县均不同程度受到山洪灾害威胁,为有效开展山洪灾害防治工作,根据全国统一规划部署,开展山洪灾害调查评价。介绍了云南省洪涝灾害概况、云南省山洪灾害调查评价工作内容与技术体系,分析了云南省山洪灾害调查评价工作中采取的组织管理方式与技术控制措施以及取得的成果,提出了开展山洪灾害调查评价的经验与建议,为其他地区开展山洪灾害调查评价工作提供参考。

珠江流域(云南省)雨量站网分析

根据珠江流域(云南省)的实际情况,从雨量站的高程控制、河流分布与雨量站网的匹配状况、区域代表站及小河站的配套雨量站需求、面雨量计算的需求、水情信息报汛配套站需求、山洪灾害预警、重要区域防汛等方面,采用面平均相关法、经验公式法等分项分析方法,对现状雨量站网的密度和满足程度进行客观评价,提出珠江流域(云南省)雨量站网的设站目标为886站,为雨量站网的规划和站点布设提供科学依据。

滇中山区线性工程设计暴雨分析方法——以中缅天然气管道昆明西支线为例

山区线性工程一般穿越沟谷,因缺乏实测资料,设计洪水通常采用暴雨途径推求,其关键环节是设计暴雨计算。分析了滇中山区线性工程所穿越沟谷的各种频率暴雨量与海拔高程的相关关系,并计算区内沟谷断面集水区各种频率的暴雨量。结果表明,区域内暴雨量与海拔高程和集水面积密切相关,区域暴雨量与高程拟合的经验公式具有较高精度;利用经验公式,结合集水区平均高程计算其点暴雨量,再采用点-面折减系数计算设计面暴雨量的方法符合该区域暴雨特征。

牛栏江中上段枯季径流分析及月径流模拟

为分析牛栏江中上段中长期径流特征,基于牛栏江中上段七星桥水文站1990～2016年降水、蒸发、径流实测资料,使用一元线性回归、退水系数、离散系数等分析了牛栏江枯季径流特点及趋势。结果表明,牛栏江中上段枯季径流量、降水量无明显变化趋势,但蒸发量有明显减少趋势,枯季径流量占年度径流量的比例有增加趋势,11月至次年4月,月径流量逐步大幅减少,但趋势分析表明,11月径流量有明显减少趋势,12月无明显变化趋势,1～4月径流量呈增加趋势,枯季各月径流量总体趋向于均衡。使用Pearson相关分析法识别枯季月径流预报因子,基于二次回归正交旋转设计,构建了枯季各月预报模型,模型模拟检验表明,11月径流预报模型精度为丙级,12月至次年4月径流预报模型精度为乙级。研究成果可为牛栏江—滇池补水工程枯季水资源调度提供依据。

昆明松华坝水源地水沙特征及变化趋势分析

径流与输沙变化是水源地健康的重要表征。利用昆明松华坝水源地中和水文站1961-2011年径流和1966-2011年输沙数据,运用集中度与集中期、R/S分析等方法,对松华坝水源地径流和输沙变化、年内分配及未来趋势变化进行了定量分析。结果表明:径流和输沙均呈下降趋势,2009-2011年连续干旱导致径流和输沙骤减;输沙年内分配集中度高于径流,径流和输沙年内分配集中度分别呈下降和上升趋势;径流和输沙分别出现26和24年的长周期,径流和输沙多年平均集中期分别出现在8月中旬和上旬,且均呈提前趋势;径流未来仍将延续下降趋势,但趋势性不强,输沙未来变化趋势具有不确定性;径流和输沙年内分配集中度仍将分别延续下降和上升的趋势,且输沙年内分配未来变化的趋势性更强。

浅谈水文水资源工程造价管理

依据现行的工程造价管理规定,分析水文水资源工程项目特点和工程造价管理中存在的问题,提出在决策、设计、招标、施工和结算等阶段进行造价控制和管理的方法。