永定河流域水文演变与多水源联合优化调度

水资源是保护修复永定河生态环境功能、维护河流生命健康的控制性因素。永定河流域水资源极为紧缺,且地表水资源量呈显著衰减态势。为实现紧缺严苛的水资源条件下永定河生态水量的有效保障,系统解析了流域水文演变特征,核算了分河段基本生态水量和多水源生态补水潜力,建立了耦合水资源供用耗排过程和水工程群联合运用的多水源优化调度模型,提出了常规和极端情况下的多水源生态水量调度方案和基于降水年型研判的调度方案运用方式。研究成果为有效保障永定河生态水量、提升应对变化环境的韧性提供了关键方法和模型,为华北地区其他河流生态保护修复和综合治理提供技术参考。

变化条件下长江下游地区防洪问题与韧性提升对策

长江下游地区圩区广布、城镇众多、水网稠密,汛期受长江上中游来水、长江口及沿海高潮和本地暴雨共同威胁。目前,该地区形成了以江河湖海堤防为基本屏障,以水库、湖泊和蓄滞洪区为洪涝调蓄空间,以长江及区域主要河道为洪涝行泄通道,各类闸站相配套的防洪治涝工程体系。但近年来长江流域大洪水事件表明,长江下游防洪工程薄弱环节仍然明显,蓄泄矛盾突出,空间统筹治理和工程协同调度不足,灾害风险预防管控存在盲区,同时还面临着气候水文和经济社会条件双重变化的复杂形势。为强化长江下游地区洪涝灾害风险集成调控、提升应对大洪水的韧性,需在稳固长江干流防洪屏障和行洪主通道的基础上,科学优化各水系洪涝蓄泄格局、加快补齐防洪基础设施短板、促进洪涝治理空间均衡协调、加强洪涝灾害风险管控预防、提升防洪管理智慧化水平。同时,还应针对长江下游地区重大防洪科技问题开展系统深入研究。

江苏省里下河地区洪涝灾害与综合应对策略

防洪除涝保安是保障地区经济社会稳定发展的重要前提。近年来持续变化的自然和人文条件给防洪减灾带来了一系列重大挑战,总结归纳了江苏省里下河地区洪涝治理特点及历程,在解析自然和人文因素对流域洪涝灾害主要影响基础上,从加快完善防洪除涝工程体系、升级防汛预警调度决策指挥系统、强化防洪抢险和应急救援能力、科学规范和管控人类活动4个方面探讨变化环境下强化流域防洪除涝能力与韧性的对策,为江淮平原河网完善防洪治涝体系提供了参考。

“双碳”目标下的节水与能源协同发展

水与能源具有复杂的耦合关系。为实现碳达峰碳中和“双碳”目标,有效应对全球气候变化挑战,迫切需要研究能源与节水协同发展的对策与措施,探索实现水资源和能源协同安全保障的技术路径。分析了水与能源的耦合关系以及能源生产和消费的发展趋势,提出了节水与能源协同发展对策:一方面需要在能源生产和消费革命过程中落实量水而行,有效降低对水的依赖和负面影响,并结合新能源发展开拓节水新途径;另一方面应将能源节约和高效利用贯穿于水资源开发利用全过程,在宏观层面控制用水规模,优化供水水源结构和水网布局,并在微观层面上实现水资源供用耗排各环节的能源集约利用。

区域中小学教师的研究力及其影响因素——基于上海市J区24所学校的调研分析

研究聚焦中小学教师的研究力,以上海市一个区的24所中小学校为调研样本,从教师的研究信念及态度、研究认识与理解、研究能力与方法、研究成效及成果、研究支持及保障5个维度展开问卷的设计与调查,发现该区中小学教师普遍认同教育科研的价值,同时能够比较全面地认识研究力所包含的多种能力,但自我效能感不足,方案设计水平和成果产出质量有待提高,并且存在“重案例研究、文献研究和调查研究,轻实验研究和行动研究”的问题,同时还发现影响教师研究力的诸如学段、学历、职称等诸多因素。据此,提出加强教师研训、促进成果转化、优化科研环境以及健全评价体系等举措建议。

1960—2019年永定河流域降水演化特征

基于永定河流域内及周边53个气象站1960—2019年逐日降水资料及其插值数据,采用多种变异诊断方法研判永定河流域降水演化特征,结果表明:1)年降水量存在下降趋势,夏季降水量下降趋势显著,春季、秋季、冬季降水量呈上升趋势;2)在空间上,年降水量在大部分地区呈不显著的下降趋势,官厅水库以下较小的范围呈显著下降趋势,春季、秋季和冬季降水量基本呈不显著上升趋势,仅在部分区域呈不显著下降趋势,夏季降水量与其他季节相反,在流域大部分范围呈下降趋势;3)降水要素存在突变性,突变后年降水量的变化为极小值增大、极大值减小,7—8月降水量的变化为整体降低。

高质量推进幸福河湖建设的认识与建议

幸福河湖是维护河湖生命健康和发挥社会服务功能的有机统一体,为新时期河湖保护治理指明了方向。当前,幸福河湖建设工作已在国家和地方层面积极推进,并取得一些成效。通过归纳幸福河湖的相关概念和内涵,梳理幸福河湖的有关评价体系和指导性文件,总结主要实践成效,进一步剖析幸福河湖建设过程中存在的认知偏差以及在推进方式、技术和投入保障等方面存在的问题,最后提出了深化共建共享、强化河湖长制、夯实数据底板等高质量推进幸福河湖建设的建议。

上海市洪涝灾害损失对长江下游地区的辐射影响

随着区域经济一体化程度的加深,跨区域产业关联损失已成为灾害损失评估不容忽视的一部分,准确量化洪涝灾害损失的辐射影响对于制定防灾减灾措施、减少洪涝灾害损失具有重要作用。在系统评估了不同暴雨重现期情景下上海市减停产损失的基础上,采用两区域投入产出模型,测算和分析了长江下游地区不同省(直辖市)的区域内乘数效应、区域间溢出效应和区域间反馈效应,量化了上海市洪涝灾害损失对长江下游地区的辐射影响。结果表明,暴雨重现期10 a、20 a、30 a、50 a、100 a时,上海市的减停产损失分别为14.01亿元、19.83亿元、25.58亿元、33.82亿元和46.24亿元;在长江下游地区,上海市与浙江省的经济相互影响强度最大,且跨区域产业关联损失以溢出效应为主导;上海市发生洪涝灾害时,跨区域波及效应将导致长江下游地区损失增加26.24%。因此,在城市之间联系日益紧密的情况下,不仅要关注洪涝灾害对自身的影响,同时也要采取有效措施减少地域之间的波及影响,以便更有效地开展防灾减灾工作。

基于场次洪涝灾害的损失函数构建方法

构建洪涝灾害损失函数对于认识洪涝灾害损失的发展规律、提高灾害损失的评估时效性具有重要意义。提出了耦合洪涝致灾因子空间分布的动态模拟、社会经济数据空间化处理、灾害直接和间接损失计算以及曲线拟合的场次洪涝灾害损失函数构建方法,构建了洪涝灾害损失—时间函数,并建立了函数参数的调整策略,在上海市开展了实例研究。研究结果表明:场次洪涝灾害直接经济损失的发展过程呈“S型”曲线的变化特征,可将weibull分布函数作为其损失函数;减停产损失的日变化过程呈“L型”曲线的变化特征,可将双曲递减函数作为其损失函数;产业关联损失的日变化过程呈“倒U型”曲线的变化特征,可将Hoerl函数作为其损失函数;累计产业关联损失约为停产或减产损失的1.77倍,间接经济损失约为直接经济损失的1.29倍;损失函数参数与灾害发生概率多呈非线性的单调递增或递减关系,基于拟合参数的洪涝灾害损失评估相对误差在5%以内。本研究的方法被证实具有较高的模拟精度,为认识洪涝灾害损失的发展规律和提高洪涝灾害损失评估时效性提供了新途径。

基于城市排水过程的内涝高效模拟方法

从实际城市排水过程的角度出发,提出了基于汇水单元概念的城市内涝高效模拟方法.该方法以雨篦子作为出水口来划分汇水单元,进而计算城市地表产汇流、积水深度及分布.同时,引入了当量宽度的概念,实现了明渠与有压流2种状态下管道流量和水位计算方法的统一.基于水量平衡原理,利用雨篦子耦合城市地表与地下管网,并结合孔口耦合管道与河道,构建了地表-管道-河道一体化的求解矩阵.本文将所提出的模拟方法植入成熟的太湖流域模型,并应用常州市城市产汇流与内涝试验基地的监测数据,对该方法的有效性和模型的可靠性进行了评估,以期为城市内涝模拟提供新思路.

巢湖流域洪涝灾害形势与治理对策

巢湖流域是安徽省经济最发达、人口最密集和现代化进程推进最快的地区之一,在长江三角洲区域一体化发展战略中具有重要地位。但受地形条件、气候特征和江湖关系等共同影响,巢湖流域洪涝灾害多发频发。为进一步提升巢湖流域防洪能力和保护地区经济发展,系统梳理了巢湖流域历史洪涝灾害情况和现状防洪工程布局,对巢湖2020年大洪水事件及其防御应对情况进行了回顾性分析,详细总结了当前流域洪涝灾害应对面临的问题,剖析了流域的发展形势,提出了加快流域洪涝灾害治理进程、提升流域韧性的思路与综合对策。

吴中区河湖保护治理的主要措施与成效

分析了吴中区河湖基本情况和河湖保护与治理面临的主要挑战,总结了吴中区依托河湖长制,从水量、水质、水域、水流和水生态等方面系统治水,全面推进河湖保护治理、打造幸福河湖的主要思路和措施,并以石湖作为主要典型,阐述近年河湖保护治理的主要成效。

区域水平衡与健康水平衡实现路径

水平衡是自然界最重要的物质平衡之一,与水循环系统良性运行、生态系统稳定演替和水资源可持续利用具有密切关系。然而,已有研究对于水平衡的基本概念以及如何构建适宜的水平衡状态等重要问题,在理论和方法层面仍缺乏系统阐述。本文基于自然-社会水循环特点,深入阐述了区域水平衡的基本概念和多重内涵,解析了影响水平衡状态的主要自然和人类活动因素;从水循环系统的生态环境和社会经济综合服务功能出发,提出了健康水平衡的定义;建立了区域健康水平衡的综合评判准则与方法,提出了水循环系统的支撑能力提升和承载压力控减相结合的健康水平衡实现路径。健康水平衡可为国土空间发展规划与实践中落实量水发展原则提供重要指导。

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明:永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%~90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。

重庆中心城区洪涝灾害防御与韧性提升路径

重庆中心城区现状防洪治涝短板明显,城市公共安全面临两江过境洪水、本地中小河流洪水及山洪、城市内涝的严重威胁,洪涝灾害治理具有复杂性和长期性。亟须立足山地型超大城市特点,顺应韧性城市发展潮流,将重庆中心城区打造为我国城市应对极端暴雨洪涝的标杆。为实现这一目标,重庆中心城区洪涝灾害治理应遵循“水岸统筹,洪涝兼治;刚柔并举,平战结合;科技引领,智慧驱动”的基本原则。在实现路径方面,应按照鲁棒性、可恢复性、冗余性、智慧性和适应性兼具的韧性理念,协同工程、技术、制度、经济、社会等各层面,着力构建防洪防涝韧性提升的对策集合。其重点是消除江河防洪工程薄弱环节,推进城市内涝防治迭代升级,增强城市生命线工程抗冲击能力,多功能弹性利用城市滨水空间,打造智慧防洪防涝体系,全面提升应急管理能力。

对雨洪资源利用的再认识

雨水和洪水是宝贵的自然资源,雨洪资源利用是具有悠久历史的重要水资源开发利用方式。近年来雨洪资源利用的实用性技术获得了蓬勃发展,但对其基本概念尚存在明显的认识误区,相关概念和术语的不规范使用给研究和实践带来了混乱。鉴于此,从有关历史和现实情况出发,根据水文学基本理论,对雨洪资源利用进行了再认识,明确了雨水、洪水的自然资源和水资源属性,阐明了雨水资源利用和洪水资源利用的基本内涵和定义,辨析了雨水资源利用和洪水资源利用之间的关系,并澄清了“雨水资源化”“洪水资源化”等术语的规范性。对雨洪资源的思考和认识有助于夯实雨洪资源安全高效利用的理论基础,为科学开展雨洪资源利用评价、规划和技术创新及应用创造了条件。

雄安新区水网建设研究与实践

高标准、高质量建设雄安新区,要贯彻“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路,将水作为基本底色,打造蓝绿交织、水城共融的水系网络。雄安新区设立6年来围绕白洋淀实施了水网连通工程,流域与城市水系网络基本构成;实施了13项防洪重点工程,起步区防洪标准基本达到200年一遇,初步形成的防洪体系在应对海河“23·7”流域性特大洪水中发挥了重要作用;推动治水由单一防洪保安向水资源综合利用转变,构建的梯级拦蓄系统显著增加了河道可用水量,优化调配了引黄水、引江水、上游水与再生水等水源,使得白洋淀淀区水位动态保持在6.5~7.0 m,水面面积维持在100 km^(2)以上;同时,综合推进了控源截污、河淀清淤整治等措施,将白洋淀水质提升至Ⅲ~Ⅳ类,260种野生鸟类安家落户。蓝绿交织、水城共融的雄安新区水网目前已具雏形。

基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究

提出了基于水位安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接方法,剖析现状城市排涝与区域防洪标准的衔接性,并通过不同标准组合方案的试算,分析了区域和城市防洪排涝标准变化对关键断面出入水量的影响,并基于水位安全裕度评估方法提出了相衔接的城市排涝标准与区域防洪标准设计组合。研究结果表明:现状太湖流域北部区域防洪与城市排涝标准基本具备抵御50年一遇洪水的能力,但城市、区域层面防洪排涝能力与需求表现出不衔接,表现为城市内部水位远低于防洪设计水位,而区域水位则接近甚至超出防洪设计水位,防洪能力略显不足;不同区域防洪标准提升导致的外排格局变化特征具有显著差异,武澄锡虞区、阳澄淀泖区防洪能力提升通过扩大向长江泄洪实现,湖西区则通过扩大向太湖泄洪实现;限制城市大包围外排水量对缓解城市外部区域防洪压力的效果有限;太湖流域北部50年一遇区域防洪标准与20年一遇城市排涝标准是相衔接的标准设计组合。

遥感和再分析蒸散发数据精度评估:基于GRACE和流域月水量平衡模型的比较研究

采用GRACE陆地水储量变化数据和两参数月水量平衡模型(WBM-DP)分别构建了流域实际蒸散发月序列ET GRACE和ET WBM,以此为基准评价了两种遥感蒸散发数据MOD16、SSEbop和一种大气再分析蒸散发数据GLDAS-Noah在汉江流域上游的性能,解析了基准序列不同对蒸散发数据精度的影响。结果表明,GRACE数据和WBM-DP得到的2006—2014年汉江流域上游蒸散发基准序列在年尺度上较接近,但在月尺度上差异明显。WBM-DP可较好地模拟降水和潜在蒸散发作用下流域水储量的季节性变化特征,构建的蒸散发基准序列也更合理;而GRACE数据反映的流域水储量变化存在不合理现象,由此根据水量平衡方程推算的月蒸散发基准序列也具有异常现象。在月尺度上,基准序列的不同会导致蒸散发数据精度指标的非一致性变化,其精度评估结果也可能不同,在非汛期各月,以ET WBM为基准时,MOD16综合精度最优;而以ET GRACE为基准时,SSEbop最优。且相对于ET GRACE,以ET WBM为基准时,MOD16、Noah和SSEbop的定量精度差异更加显著。本文深化了对GRACE数据适用性的认识,可为卫星遥感和大气再分析蒸散发数据的精度评价和数据优选提供参考。

考虑河道内生态需水与径流情势的水库群优化调度

针对目前水库生态调度研究重点考虑河道内生态需水量保障单一目标,忽略河道天然径流情势恢复的问题,将水文改变指标(IHA)分为两类,分别量化河道内生态需水与径流情势,定义河道内生态缺水量最小和河道天然径流情势贴合度最大双生态目标,结合河道外社会经济供水目标,构建水库群多目标优化调度模型,对我国南方某水库群开展实例研究。结果表明:基于双生态目标调度模型优选的均衡调度方案可在保障河道外主要用水对象供水保证率不低于95%的同时,使河道内目标生态需水保证率达到91.67%;构建的模型能有效兼顾社会经济和河流生态环境效益,提升河道天然径流情势贴合度,与只考虑河道内生态需水的水库群调度模型相比,更有利于河流生态保护。