基于水文-水力-生境分析的河道基本生态流量计算方法

针对现有河道基本生态流量计算方法无法兼顾结果准确和流程简约的问题,提出了一种综合水文频率、水力条件及生境需求的基本生态流量计算方法。选取流域控制断面进行径流还原,根据河道天然来水特性和水生生物需水特性划分水期,进行分期水文排频;利用水力学方法计算断面流量与平均水深和平均流速之间的关系;根据生态水深和生态流速等生境指标需求,综合分析得到不同水期下的河道基本生态流量。将该方法应用于浙江始丰溪流域基本生态流量计算,并将计算结果与Tennant法结果进行对比分析,结果表明:沙段水文站控制断面产卵育幼期的基本生态流量为16.0 m^(3)/s,一般用水期的基本生态流量为4.4 m^(3)/s,计算结果落在Tennant法的计算区间值中;本文提出的方法计算结果合理,可针对不同水期给出更为精准的基本生态流量。

水生植物对水体流速的影响规律

为探究水生植物对水体流速的影响规律,设计波—流—水生植物试验方案,其试验装置系统包含P-FIS水生植物-水槽集成系统、HCS水动力控制系统和HMS水动力监测系统;试验条件设计涵盖3类水生植物、6套植株密度及8种水动力工况。研究结果表明,在不规则波作用下,柔性挺水植物和柔性沉水植物的消浪和阻流效果优于刚性挺水植物。波条件下,植株矮的柔性沉水植物过流能力较强;流条件下,植株高的挺水类植物过流能力较强。在测点位置z/H=(0.28±0.04)范围,流速波动达到峰值。柔性挺水植物和柔性沉水植物,在水面以下有繁茂的枝叶结构,其种植密度会显著影响水体流速。研究结果可为水域种植适宜、适量的水生植物提供依据,以期保持水体流动性,同时削减对底泥的冲刷作用,改善水质。

基于MIKE11的引排水改善平原河网水环境质量模拟研究

调控河道边界出口流量的大小可改变河道内水体流速和流向,从而可有效改善水体水质,改善效果与引排水规模、排水口布局等有关。以宁波市江北镇海平原河网区为例,选取模拟时段2022年10月1日至11月1日,以主要污染物NH3-N为指标,构建MIKE11水质水量耦合模型,考虑出流口泵站出流能力和维持流域最低用水量,通过3个出流口启、闭排列组合,设置出流口流量分别为9、18、24、36 m^(3)/s的28种出流方案,利用构建的水质水量耦合模型模拟分析不同方案下边界出口流量对水体流速及污染物NH3-N的影响,结果表明:①综合水动力水质因素,出流量为18 m^(3)/s时能更好的改善河流水动力条件与水质状况,出流口为24、36 m^(3)/s较大流量时,开放一或两个出流口,河道存在溢流风险,此时需多开启出流口,以保证防洪安全;②模拟后的最优方案可使平均流速达到0.056 m/s,NH3-N平均浓度下降至1.660 mg/L,水质改善率达17.0%,河道水质可从劣Ⅴ类提升至Ⅳ类或Ⅴ类水标准,为河流水动力水质改善提供参考依据。

平原河网调水引流水动力改善效果分析

为改善平原河网中水的流动情况,在太仓市主城区进行了原型调水试验,根据试验结果建立了符合太仓市主城区的河网非稳态水量数学模型,并以换水率为研究对象,分析了不同调水方案下太仓市主城区河网水体交换的改善情况。结果表明,受长江涨落潮影响的平原河网地区,调水可以有效改善河道的水体交换情况,引水方案改善效果优于排水方案;随着调水流量的增加,部分河道受来水相互顶托作用换水率降低。

建闸对甬江干流水质影响分析

针对甬江建闸可能带来的水质恶化问题,采用MIKE21二维水流数学模型,在90%保证率和两个建闸方案(镇海电厂闸与河口闸)的基础上,考虑两种不同来水(标准来水、实际来水),分别预测建闸后甬江水体主要水质指标(COD、NH3-N)浓度值,并与建闸前进行对比。结果表明,无论标准来水还是实际来水,建闸后水质变差,建闸后的COD浓度可达到水功能区划标准,而NH3-N浓度超标严重;在河口建闸的水质优于在镇海电厂处建闸的水质。

基于电阻率勘探技术的地下水脆弱性评价方法研究

地下水脆弱性评价是保护地下水资源的一种重要手段,在含水层脆弱等级法(AVI)基础上建立了一种基于电阻率勘探数据的地下水脆弱性评价方法。通过一维与二维电阻率勘探获得视电阻率数据,利用反演计算获得包气带厚度及真实电阻率值,再根据建立的定量模型计算出能够反映地下水脆弱性的综合电阻率值(IEC)。研究表明,电阻率成像技术能够准确的确定含水层上方的包气带厚度,计算出的IEC值能够反映出包气带的总体特征,进而实现地下水脆弱性的定量评价。因此,利用电阻率勘探数据可以实现地下水脆弱性评价,为地下水资源的保护提供理论依据。

基于水动力水质联合调控的温州市主城区平原河网引水规模研究

鉴于引调水工程可显著提高平原河网水资源水环境的承载能力,针对温州市主城区平原河网水系特点,以瓯江干流为调水水源、以区域引排工程为手段,构建其水动力水质联合调控模型,在分析引水水质及污染物入河量的基础上,同时考虑目标流速和目标水质两个因子,确定研究区所需引水规模为30m3/s,为研究区调水引流方案提供了支撑。

不同砾石存在形式红壤坡面侵蚀特征的比较

我国南方红壤丘陵区是仅次于黄土高原的严重水土流失区域,土壤中砾石的存在将对整个水文循环产生影响,现有的研究主要集中在砾石覆盖与产流产沙关系等方面,而降雨强度和坡度对不同砾石存在形式土壤侵蚀的影响研究较少。为研究红壤坡面在不同砾石存在形式下侵蚀特征的差异,作者利用室内人工模拟降雨,结合曹娥江上游地区降雨及坡地特点,研究不同降雨强度和坡度条件下,无砾石(砾石含量0%)、覆盖5%砾石和嵌套5%砾石红壤坡面的侵蚀过程,比较各坡面降雨产流时间、径流率、产流过程、产沙强度等特征。结果表明:1)各研究坡面在10°、15°、20°和25°4个坡度的产流时间均表现出随降雨强度增加而缩短,径流总量和次降雨产沙量均随着降雨强度的增加而增加。2)降雨强度为120 mm/h时,无砾石和覆盖5%砾石坡面在4个坡度的径流率随时间变化过程较接近,而坡度10°嵌套5%砾石坡面的径流率远低于其他3个坡度的。3)各研究坡面在2个降雨强度和4个坡度下,覆盖5%砾石和嵌套5%砾石红壤坡面径流总量、次降雨产沙量均小于无砾石坡面。4)在较小降雨侵蚀力作用下,嵌套于坡面的砾石可以增加地表入渗,阻碍坡面侵蚀;而在较大降雨侵蚀力作用下,由于嵌套砾石坡面裸露土壤相对于覆盖砾石坡面多,从而坡面侵蚀量较高。该研究为非均质土壤坡面水土过程研究、土壤侵蚀预报、坡面水文模型应用等提供基础数据。

下垫面变化对流域洪水特性的影响分析

下垫面的改变直接影响流域的洪水特性。以山东省西北部的小清河中上流域为研究对象,在利用SCS Curve Number方法对比计算1985年和2008年下垫面考虑坡度修正的曲线数(CN_(2S))的基础上,利用HEC-HMS模型模拟了两种下垫面条件下的径流,并分析量化了下垫面变化对研究区洪水特性的影响。结果表明:研究区2008年的建设用地面积比1985年增长了112.22%,除8个子流域的CN_(2S)值减小之外,其余41个子流域的CN_(2S)值都不同程度增大,增幅为0.10%~32.33%;在相同降雨条件下,2008年的下垫面条件更容易产流,对于出流口而言,洪峰平均增大14.6%,洪量平均增加16.4%,峰现时间平均提前5 h。