植被恢复下黄土高塬沟壑区的产流机制与模式

明确流域产流机制及产流模式是构建水文模型和土壤侵蚀模型的基础,对流域综合治理及水资源的合理开发利用等具有重要指导意义。为揭示植被恢复对黄土高原产流机制及产流模式的影响,把黄土高塬沟壑区以草地自然恢复为主的董庄沟小流域和以人工造林恢复为主的杨家沟小流域作为研究区,分析了两条对比小流域在不同降雨类型下的场次洪水过程线及其退水曲线,研究了植被恢复下黄土高塬沟壑区产流模式变化。结果表明:1)随植被覆盖度及其生态水文功能的提升,小流域的产流能力显著减弱,洪水历时延长,地表径流量占比减小,洪峰趋于坦化,尤其以人工造林恢复为主的小流域产流过程变化更为显著;2)随着植被生态水文功能的恢复,洪水径流组分不再是单一的地表超渗径流,而是逐渐转向由超渗地表径流和壤中流构成,甚至由地表饱和径流和壤中流构成,即黄土高塬沟壑区小流域产流模式有从传统的典型超渗产流逐渐向“浅层蓄满”产流转变;3)黄土高塬沟壑区产流模式的转变,能将广义的降水资源转化为土壤水和壤中流,调节径流的季节分配,有助于增加植被生态用水,促进半干旱区植被生态系统的健康和稳定发展。

植被恢复对黄土丘陵沟壑区产流模式的影响研究

探究植被恢复对产流模式的影响是认识变化环境下流域水文及水土流失过程的基础。通过分层原位双环土壤入渗试验和植被恢复前后流域实测场次洪水过程解析,研究植被恢复对黄土丘陵沟壑区典型小流域产流模式的影响。研究结果表明:植被恢复显著增强了土壤入渗性能,0~60 cm不同深度土层的入渗速率均有不同程度的增大。植被恢复增大了表层土和10 cm土层入渗性能的差异。土壤入渗性能随土壤密度减小和孔隙度增大而显著增强,植被恢复通过降低土壤密度和增大孔隙度影响土壤入渗和产流过程。植被恢复后小流域场次洪水的洪峰流量、径流深、径流系数以及地表径流占比均减小,壤中流增加,产流模式从超渗产流向蓄满产流转变,形成黄土高原特有的浅层蓄满产流模式。植被恢复影响了流域的产流模式,为深入研究黄土高原土壤水文过程提供了科学依据。

共享单车顾客体验的影响因素实证研究——以长沙市为例

共享单车解决了市民出行最后"一公里"的难题,是绿色出行的重要方式。面对共享单车企业数量迅速增加的现状,企业如何有效提升顾客体验是其生存发展的关键问题。顾客使用共享单车的整体感受可分为情感体验、经济体验和社交体验,而影响共享单车顾客体验的因素为车辆状况、程序使用状况、公司运营状况、资费等。分析影响共享单车顾客体验的主要因素,可以促进企业完善发展共享单车的对策措施。

基于改进层次分析法的突发水污染事故风险分析

突发水污染事故风险分析可以为事故的防治与救援提供科学依据,保障水资源调度和供水安全。以北疆供水工程为研究对象,采用德尔菲法对其突发水污染事故进行识别,基于专家权重系数和D-S证据理论,改进“五标度”层次分析法并构建事故风险分析模型,采取改进层次分析法和传统层次分析法对工程突发水污染事故风险进行分析。结果表明,人为投毒投药、翻车致污染物入渠、雨洪致污染物入渠和农药化肥渗透入渠四类突发水污染事故发生的相对可能性和后果的相对严重性,改进层次分析法分析为0.0803、0.2800、0.3597、0.2800和0.7069、0.1229、0.0957、0.0745,综合相对风险大小为0.0567、0.0344、0.0344和0.0209;传统层次分析法分析为0.3873、0.1434、0.0940、0.0353和0.1623、0.0477、0.1101、0.0199,综合相对风险大小为0.5496、0.1911、0.2042和0.0552。综合相对风险大小排序一致,但从事故发生可能性和后果严重性相对风险大小可表明,改进层次分析法相较于传统层次分析法得到的结果更具有合理性和说服力,对工程管理提供更有力的参考价值。

产流及其研究进展

径流及其形成过程是陆地水文循环的重要环节,而产流是径流形成的首要环节。产流研究在水文学领域具有十分重要的意义,且一直是水文学研究的重要内容。阐述了关于产流的相关概念与内涵,梳理了产流理论的发展历程,剖析了超渗地面径流产流机制、壤中流产流机制、饱和地面径流产流机制、地下径流产流机制等4种基本产流机制的特征、共同规律及其影响因素,探讨了变化环境下产流的研究方法与应用现状,提出了产流研究亟待解决的科学问题。

基于原型观测的输水渠道糙率取值及变化分析

为了研究长距离渠道糙率的合理取值,依据北疆输水工程总干渠2011—2016年逐日水位、流量数据,采用曼宁公式反算典型断面糙率,并构建一维非恒定流水动力模型对渠段糙率进行校核,分析长距离渠道糙率在渠段间的差异及边壁粗糙度随运行时间的变化情况。结果表明:断面的实测糙率与顺直渠段糙率相符,总干渠顺直段糙率在0.015~0.016,弯道明显的渠段,弯度校正因子在1.15~1.50,大小与弯道复杂程度相关;渠道糙率随运行时间呈增长趋势,总干渠等效粗糙度中期运行的年增幅约为18.54%。

黄土丘陵区不同植被恢复对土壤入渗影响及适宜模型研究

研究植被恢复条件下土壤入渗特性及模型适应性,可为流域生态治理和效益评估提供科学依据。以延河纸坊沟小流域为研究区,采用野外单环入渗法和数值模拟法,对比研究不同恢复年限下的刺槐林地、柠条灌木林地、次生草地和农地的表层以下土壤和20 cm以下土壤的水分入渗变化特征,评价4种常用入渗模型在该区域的适应性。结果表明:(1)不同植被恢复地的表层以下土壤入渗过程在渗润阶段与渗漏阶段差异明显,相差4倍以上,20 cm以下的土壤入渗过程则在入渗稳定后的渗透阶段差异明显,相差5倍多;(2)不同植被类型及恢复年限会显著影响土壤入渗特征,整体呈现出林地>草地>农地的规律,并且随着恢复年限的增加,柠条灌木林地和次生草地的入渗能力增强,而刺槐林地入渗能力减弱;(3)Philip方程、Kostiakov方程、Horton方程与蒋定生方程对该地区土壤水分入渗过程均具有较好适用性,其中Philip方程适用性最好,决定系数(R 2)能达到0.931~0.985,均方根误差(RMSE)相对最小,在0.057~0.283范围内,Kostiakov方程次之,Horton方程及蒋定生方程在个别情况下存在偏差。综上,植被恢复显著影响土壤入渗能力,且随恢复年限的增加呈现不同规律,多种入渗模型中Philip方程对该地区土壤水分入渗过程适用性最好。

基于能值理论方法的农田灌溉气候调节效益估算

传统的农田灌溉效益估算只考虑经济效益,不利于处理好农田灌溉与生态环境、经济发展的相互关系,构建现代化农田灌溉体系应充分考虑农田灌溉生态效益。采用水量平衡相关理论和能值理论方法构建农田灌溉气候调节效益模型,并以陕西省为例核算出2008-2018年不同区域的气候调节效益值,对影响因素进行了分析。结果表明:关中地区气候调节效益最大,陕北地区气候调节效益最小,陕南、关中和陕北气候调节单方水效益分别约为0.0110、0.0350、0.0069元/m3;经济发展水平程度是影响气候调节效益高低的关键要素;三大典型区域的农田气候调节单方水效益随时间变化总体呈上升趋势。

基于光热地资源的特色农业精细区划指数模型——以韩城市花椒种植为例

以陕西韩城市的特色农业——花椒种植为例,依据特色农作物生长发育所需光、热、地资源,选取年均太阳辐射量、日照时间、多年平均日气温、≥10℃活动积温、坡度、坡向作为适宜性区划评价指标,借助韩城及周边共计10个气象站的气象资料和数字高程模型(DEM),采用多元回归分析、空间插值、地形因子修正、指标量化分级等方法,构建了光热地资源的各区划指标空间分布精细化模型,从资源的可持续利用出发,通过熵权法建立了县域特色农业精细区划指数模型,提出了韩城花椒种植适宜性区划图并进行了分区评价。模型应用结果表明:韩城市花椒种植的最佳区域位于地势平坦且光热充足的东部黄河沿岸河谷川塬,但特色农业区划应与城镇规划协调发展;适宜区位于已有较好特色农业基础的西部浅山丘陵,可结合立体种植布局推进特色农业产业化;不适宜区分布于光热及地形条件较差的深山高岭,建议在该区发展林业和观光农业以追求资源均衡利用及发挥生态保护功能。

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明:研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。

陕西省大型灌区农业水价综合改革与农户经济承受能力研究

灌区农业水价综合改革对促进农业节水增效,保障灌区工程良性运行和区域经济的高质量发展具有重要意义。文章以陕西省大型灌区为例,在分析灌区农业水价综合改革现状的基础上,运用ELES模型分析计算了陕西省农户对灌溉水费的支付能力,利用水费承受能力指数法确定了农户对灌溉水价的承受上限。结果表明:陕西省农户基本能承受灌溉水费,目前有89.90%的农户有能力支付灌溉水费,只有约10.1%的农户没有支付能力;农户可承受的农业水价上限为0.418元/m^(3)。研究结果可为陕西省大型灌区农业水价的制定提供依据。

基于GIS的陕北农作物适宜性精细化评价及布局研究

研究农作物布局可为区域农业发展提供科学依据,对促进乡村振兴和区域高质量发展具有重要意义。以陕北地区为研究区域,以谷子、马铃薯、苹果3种农作物为研究对象,选取8个主要的水土光热条件因子,基于层次分析法构建了主要农作物水土光热条件适宜性评价体系,建立了作物综合适宜度评价模型,计算了500 m×500 m单元的适宜度及空间分布,采用自然断点法研究了3种作物的空间精准布局。结果表明:3种作物的适宜度均在0.78以上,均值表现为谷子>苹果>马铃薯。谷子适宜度从东南向西北递减,最适宜区在东南沿黄地区;马铃薯适宜度从西南向东北递减,最适宜区域主要分布在山区;苹果适宜度从北向南升高,最适宜区域主要在东南部地区。西部白于山区和东南部黄龙山区海拔较高的地区宜种植马铃薯和苹果,东部沿黄地区宜种植谷子和苹果。在精细化布局中,谷子主要位于东部的大部分县区和南部的北洛河流域,马铃薯主要位于西部以及北部地区的河流周围,苹果主要分布在南部山区以及中部和北部的部分县区。

北疆供水工程主干渠突发水污染事故污染物运移扩散研究

为制定北疆供水工程主干渠科学、可行的突发水污染事故应急预案,保障供水水质安全,基于MIKE 11的水动力模块(HD)和对流扩散模块(AD)构建了北疆供水工程主干渠00+000—57+300段的水质模拟模型,通过对模型参数的率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果。研究结果表明:突发水污染事故发生后的一个小时是应急处置的关键时刻;当大量污染物进入渠道时,渠道沿程断面出现污染物浓度峰值持续现象;污染物扩散距离与污染事故发生位置无关;污染物影响范围与流量有关;人工渠道自我净化能力较弱。

不同选样方法下短历时暴雨频率分布线型优选

为研究不同选样方法下短历时暴雨频率分布线型的适应性,以陕西省渭河流域39个气象站的11个短历时暴雨序列为研究对象,采用线性矩法估计参数,利用拟优平方和准则法评价拟合优度,分别从同一气象站不同历时暴雨序列最优分布和同一历时不同气象站暴雨序列最优分布两方面,对年最大值法、年多个样法和年超大值法3种选样方法下的13种频率分布线型的适应性进行了分析比较。结果表明:广义帕累托分布(GEP)对3种选样方法均具有较好的适应性,可作为陕西省渭河流域短历时暴雨的理论频率分布。

基于HEC-RAS的渠道边坡滑塌水流响应模拟研究

跨区域供水工程渠道边坡滑塌灾害频发,研究滑塌后渠道断面形式及水流变化对提高灾害应急抢险效率和恢复工程安全供水具有重要意义。以北疆供水工程为例,基于HEC-RAS模型,构建了工程总干渠水动力模型,并对模型进行了参数率定及精度验证,模拟相关系数达到0.98以上,精度符合研究要求;在此基础上根据渠道边坡滑塌特征设置了四种滑塌形式,模拟分析滑塌后渠内水流变化。结果表明:渠道边坡滑塌发生后最大水位壅高位于滑塌断面上游;滑塌段上游水位响应迅速,在15 km的模拟段内,滑塌发生30 min至60 min后起始断面水位开始发生变化,上游沿程各断面水位在滑塌发生10 h后全部达到峰值;当滑塌形式相同时,渠道流量与滑塌影响距离成正比,与最大水位壅高值成反比;滑塌发生后不同时刻及不同断面的水位壅高速率呈规律性变化。据此可预测滑塌发生后上游某断面水位涨幅,或求证滑塌灾害发生的具体时间,为此类灾害的预防与应急抢险救援提供决策支持。

基于改进层次分析法的小水电生态环境影响评价

论文借鉴绿色小水电评价内容,选取了生态环境类别中的评价指标,对生态需水保障情况指标涉及的生态流量核定、泄放设施、调度规则、监测设施和实际泄放满足程度5个评判因子进行量化计算,利用线性函数关系优化指标替代效应和减排效率的评分方法,在改进的层次分析法(AHP)中采用了新的五标度法,构建了基于改进层次分析法的小水电生态环境模糊综合评价模型。运用该模型对陕西省汉中市褒河流域石门水电站进行实例研究,结果表明:石门电站运行中整体对生态环境影响的程度处于Ⅱ级,对生态环境影响程度较小,符合该电站实际情况,以期为小水电生态环境影响评价研究提供参考。

宝鸡峡灌区水源地水质综合评价

为加强农业灌溉水质管理、掌握灌区农业水环境状况,文章采用单因子评价法和内梅罗污染指数法,对宝鸡峡灌区水源地水质状况进行综合评价。结果表明:王家崖水库、泔河水库的水质达标率均为100%、林家村水库与魏家堡渠首水质达标率均为88.9%、大北沟水库水质达标率为66.7%。其中渠首和水库污染物贡献率最大的指标为悬浮物和总氮。研究成果可以为宝鸡峡灌区水源地保护、治理措施提供理论依据,对改善农业生产条件,促进农业可持续发展具有重要意义。

观音峡水电站最小生态流量分析计算

最小生态流量是小水电科学合理调度的重要依据,对稳定河流水文情势和保障河流生态环境安全具有重要意义。以汉江支流湑水河干流上的观音峡水电站为研究对象,分别采用Tennant法、90%保证率最枯月流量法、Texas法、基流比例法、年内展布法、湿周法、生态水深-流速法等对该水电站的最小生态流量进行了分析研究,结果显示,各方法计算的结果差异较大,最大值约为最小值的7倍。从各计算方法的主要指示因子出发,构建判断矩阵,分析的各方法权重依次为0.0640、0.0256、0.0256、0.1971、0.1971、0.0994、0.3912,综合分析确定的该水电站的最小生态流量1.10 m^(3)/s,约占多年平均流量的17%。

北疆供水工程应急闸控下的水力响应分析

为了研究北疆长距离供水渠道应急闸控措施的选取,通过构建一维非恒定流数学模型,对应急闸控下的水力响应进行分析,针对不同应急情景提出闸控方案。结果表明:事故渠段上下游节制闸紧急关闭时,上游闸后及下游闸前水位变幅很大,渠段内水位波动剧烈;适当减小闸前控制水位以引导渠段退水闸的开启,可有效削减闸前水位壅高值,但闸后水位降幅增大;渠首引水闸快速关闭可以有效减小事故段退水和削减闸前水位壅高的压力,非紧急工况下,渠首引水闸保持小流量供水可以维持分水口用水且利于全线恢复供水;事故段上、下游节制闸关闭速率越大,事故段水体控制效率越高,但闸前壅高、水体稳定时间都会相应增大。

机器视觉在核电站蒸发器涡流检测中的应用

核电站蒸汽发生器传热管数量众多,在涡流检测过程中靠人工核对探头位置耗时长,效率低,对涡流采集人员经验、技术要求较高。因此,采用基于机器视觉的识别定位技术,开发了一套独立于当前涡流系统的机器视觉辅助定位系统。该系统在检测过程中能够实时监控,帮助采集人员核对当前探头位置。经过实验室的长时间测试以及现场使用,该系统的应用效果良好,准确性及稳定性高,能够满足现场使用需求,减轻了现场涡流采集人员的工作量,提高了传热管涡流检测的效率和可靠性。