瓯江汛期和非汛期水沙通量变化规律

瓯江为典型的山溪性河流,其水沙通量具有洪枯季差异悬殊的特征。该文基于瓯江干流控制水文站71年(1950—2020年)月均径流量和43年(1956—1998年)月均输沙量观测资料,采用年内分配不均匀系数、Mann-Kendall非参数统计检验、双累积曲线等方法,分析了瓯江汛期(梅汛期4—6月和台汛期7—9月)和非汛期(10月—次年3月)水沙通量的变化规律及其原因。结果表明:1)径流量和输沙量的峰谷期一致,峰值出现在6月,谷值出现在12月,其中,梅汛期是瓯江的主汛期。2)1950—2020年瓯江径流量在梅汛期呈显著减少的趋势,在非汛期呈显著增加的趋势,在台汛期变化趋势不显著,径流量的年际变化主要受降水影响;径流量的年内分配趋于均匀化,受水库调蓄影响较大。3)1956—1998年瓯江输沙量在梅汛期呈显著减少的趋势,在台汛期和非汛期变化趋势不显著,其中梅汛期输沙量的减少与水库拦截有关;输沙量的年内分配不均匀性变化不大,可能与降水量的不均匀性变化有关。4)台汛期、非汛期的输沙量-径流量关系分别在1975年、1959年各发生了一次明显突变,均与流域内的强降水有关。

黄河下游生态需水量及其估算

通过分析黄河下游1958～2000年实测生态可用水,探讨生态需水量内涵,根据黄河特殊性及黄河生态需水量的研究现状,将维持和保护河流功能的黄河下游生态需水量分为汛期输运水量和非汛期生态基流量,在平滩流量输运能力最强的前提下,估算黄河下游汛期输运水量为80～120亿m3,根据实测资料估算作为黄河下游水量控制断面花园口水文站和作为河口地区水量控制断面利津水文站的非汛期生态基分别为80～100亿m3和50～60亿m3。同时指出对黄河下游水沙调控和黄河流域水资源“准市场”的形成,是黄河下游生态需水量实现的保证。

黄河下游河道未来冲淤趋势研究

进入21世纪以来,黄河中游产水产沙环境发生显著变化,潼关站实测来沙量大幅减少。在中游来沙减少和小浪底水库调水调沙运用的条件下,进入下游的泥沙主要集中在大流量洪水期,其他时段进入下游的水流以清水小流量为主。研究建立了不同时段下游河道冲淤量与水沙量的关系,计算了未来可能水沙条件下下游河道的冲淤趋势。结果表明：在未来年来沙量2亿~3亿t、来水量220亿~250亿m3时,利用4 000 m3/s左右大流量输沙,基本可以维持下游河道主槽不萎缩。

基于MATLAB的BP神经网络大伙房水库非汛期水质预测

由于非汛期水库的水环境生态问题较汛期更为突出,因此改善非汛期水库水质状况也更为迫切。采用基于MATLAB的BP神经网络对大伙房水库非汛期水质进行预测,建立由3个输入节点和1个输出节点构成的3层神经网络,在MATLAB环境中实现水质预测。预测结果表明:选取的4项水质指标的预测值与真实值之间的绝对误差和均方误差均较小,满足预测的精度要求,其相关系数均达到0.7以上,为高度相关,说明本研究建立的基于MATLAB的BP神经网络具有较好的泛化能力,用于大伙房水库非汛期水质的预测是可行的。

水库供水预警方法及应用研究

水库预警对水资源综合利用和可持续发展具有理论意义和实用价值。目前,水库预警多为定性分析,定量研究很少。在参照前人研究成果的基础上,基于"三条红线"中的用水总量控制红线,首次提出了定量确定不同功能水库(包括以灌溉为主、以城乡生活和工业供水为主、综合供水水库三种情况)可供水量警戒线和预警区的方法,给出了水库预警的定义和方法。以胶南市小珠山水库为例,将预警期延长为非汛期,并进行了预警管理。为胶南市最严格的水资源管理的实施,经济社会可持续发展提供了技术支撑。

基于水量分配方案的非汛期水量调度方案编制——以江西抚河流域为例

为了解决丰水流域非汛期的用水矛盾,保护河流和湖泊的生态环境,促进社会经济发展,需要制定非汛期的水量调度方案。丰水流域尽管水资源丰富,但在非汛期仍可能存在用水矛盾。以江西抚河流域为例,基于流域水量分配方案,探讨了丰水流域非汛期水量调度问题,以水量、水质为控制因子,提出了水量调度总体目标、调度原则、分级调度启动条件及实施措施、调度方案编制流程及方法。研究成果为非汛期水量调度方案的制定奠定了基础。

淮北平原近57年多尺度水面蒸发悖论差异性研究

基于淮北平原五道沟水文实验站1964-2020年实测气象资料,采用气候倾向率和完全相关系数方法开展了近57年水面蒸发量汛期(6-9月)、非汛期(10-5月)、年(1-12月)和年代多尺度变化特征及其差异性研究,并分析其成因。结果表明:(1)在全球气候变暖大背景下,近57年五道沟地区年均气温以0.27℃/10a速率上升,而蒸发皿实测蒸发量以85.8 mm/10a速率下降,该地区存在明显“蒸发悖论”现象;汛期、非汛期气温分别以0.05、0.27℃/10a速率上升,蒸发以41.49、30.39 mm/10a速率下降;“蒸发悖论”规律显著性排序为汛期>年>非汛期。(2)近5个年代中,20世纪80年代气温上升幅度最小且蒸发量下降幅度最大,“蒸发悖论”规律最显著;21世纪以来,较20世纪末悖论现象较不显著。(3)该地区“蒸发悖论”主要成因是风速减小、相对湿度增加以及日照时数减少。与1964-1989年基准期相比,1990-2020年各影响因子对蒸发量下降的贡献率为:年尺度上,风速(49.1%)>相对湿度(35.4%);汛期日照时数(34.9%)>相对湿度(32.3%)>风速(22.0%);非汛期相对湿度(73.6%)>风速(32.1%)。

南水北调中线一期工程水量调度方案制定分析

在南水北调中线一期工程建成后,调度方案是执行水量调度主要指导方向。主要从时间尺度和工程对应区域的角度来制定调度方案。时间尺度主要有非汛期与汛期、月和旬;工程对应区域包括水源区和受水区。从汛期与非汛期的时间尺度的角度,分析了水源区调水前提条件和受水区的需水计划,在对应的时间尺度中根据调度方案制定执行计划。并从月与旬的时间尺度制定对应的调度方案,丰富了调度工程实时调度方案。结合不同的时间尺度中不同区域的不同调度要求,在年终调度计划总结时,进行滚动修正,作为下一年调度方案制定的前提,权衡了各受水区权益。遵循合理的调度原则,保证各受水区的权益,为南水北调中线一期工程后期管理工作奠定了基础。

人工湿地对矿业污染物净化效果评价与分析

为了研究石佛寺人工湿地对矿业活动所产生的矿业污染物是否具有净化效果,采用模糊模式识别评价法,选取由矿业活动所产生的5个主要污染物作为评价因子,建立了模糊模式识别水质综合评价模型,对石佛寺人工湿地2014年汛期和非汛期进口、中间和出口水质进行评价。分析了各断面水质级别及其特征值的变化情况,结果表明,石佛寺人工湿地对矿业活动所产生的污染具有明显的净化效果,且汛期好于非汛期。该方法能全面客观地反映水质现状及水污染的变化情况。

基于MIKE11的浑河沈抚段非汛期闸坝分区生态补水量研究

针对高度受控河流——浑河沈抚段非汛期水质差生态需水量不足导致的生态环境恶化问题,研究了非汛期浑河沈抚段闸坝分区生态补水量。采用MIKE11水动力模型对抚顺二站和沈阳三站两个水文站2014年9—12月的实测流量、水位进行模型率定;采用2015年1—4月的实测流量、水位对模型进行验证,在保证模型精准度的基础上模拟研究区域13个断面的水文情况。根据1964—2014年的水文数据,采用月保证率及Tennant法综合计算生态环境需水量。为避免上下游水量重复问题,真实反映各区段生态环境需水量差异,采用一种全新的以闸坝为分区节点的方式计算了12个区段的分区生态环境需水量。通过上下游整合计算方法计算生态环境补水量,通过调控大伙房水库泄水量在改善水质的同时满足生态环境需水量。经计算,浑河沈抚段非汛期大部分区段处于生态需水量缺少状态,12个区段的分区生态环境需水量为4.65×108m3。采用大伙房水库增泄水量的方式来改善研究区域生态环境恶化情况,经计算大伙房水库补水量为2.15×108m3;最小日增泄流量出现在12月,为6.17 m3/s;最大日增泄流量出现在4月,为27.39 m3/s。

石佛寺表面流人工湿地对辽河水质净化效果研究

以石佛寺人工湿地为研究背景,通过对湿地水质进行长期监测,来研究人工湿地对辽河水质的修复效果。结果表明:石佛寺表面流人工湿地对有机物、溶解氧与营养盐具有良好的修复效果。对CODMn、CODCr和BOD5的去除率最高可分别达到48.3%、66.5%和65.8%;部分时段湿地出口处DO比入口有所降低,但比建立人工湿地前DO浓度高,微生物对有机污染物的分解需要消耗溶解氧;在汛期对NH3-N、TN和TP的去除率最高可达78.1%、88.2%和72.0%。汛期出口水质基本达到Ⅲ类水质标准,符合《辽宁省水功能区划》石佛寺水库水质级别为Ⅲ类的要求。2012年水质状况良好,但部分去除率出现负值,说明要加强水生植物衰败后的管理,防止对水质的二次污染。

GAS参数优化方法在黄河上游非汛期径流预报中的应用

本文采用相关分析与GAS参数优化相结合的方法,对黄河上游非汛期径流预报模型进行了研究,并对2000～2003年的径流进行了实时预报检验,从检验结果来看,这种预报方法具有较高的预报精度。本文为非汛期径流预报研究提供了参考和借鉴,同时,就计算分析手段而言,GAS在参数优化方面具有广泛的应用价值。

胶南市风河浅层地下水源地非汛期预警及预警管理

针对目前地下水实际预警管理中存在预警期较短的问题,以胶南市风河浅层地下水源地为例,选择非汛期为预警期,在多元回归方法分析的基础上,对非汛期预警进行研究。提出了非汛期不同降水频率下红、橙、黄、蓝四条地下水位警戒线和相应预警区的确定方法,并对非汛期无降水、降水频率分别为95%、50%和5%四种条件下的非汛期初始地下水位进行了预警。结果表明,不同预警级别的初始地下水位警戒线和预警区的合理划定应综合考虑非汛期开采量和降水量;对非汛期初始地下水位进行预警时,预警程度随降水量的增加而降低。

天津滨海新区典型河网区非汛期水流循环研究

针对滨海新区水环境质量差、水资源量不足的问题,结合滨海新区典型河网区河网分布特点提出了非汛期7种水流循环方案。基于丹麦MIKE11平台水动力模块(HD)、对流扩散模块(AD),构建了流域水动力水质一维耦合模型,分别对7种水流循环方案进行模拟,分析了不同闸、泵调度下研究区水质变化趋势及其改善的效果。根据模拟结果,以提高河道水生态质量为评价标准,得出方案4为研究区最佳水流循环方案,方案4在整个模拟期河道最高水位为2.1 m,低于河堤高度,排水泵站(孟港排河泵站)出水COD、NH3-N分别为18.04 mg/L、0.15 mg/L,滨海新区典型河网区河流断面COD、NH3-N平均为16.63 mg/L、0.49 mg/L,劣Ⅴ类断面比例分别为14.22%、5.9%,滞水长度为10 225.25 m。在模型建模过程中,对水动力、水质参数的本地化求算进行了研究和探索。

汛期前后白洋淀主要污染物空间特征及来源分析

为研究白洋淀汛期前后主要污染物变化规律,对白洋淀10个采样点的水质进行了采集和分析。分析的指标包括氨氮（NH3—N）,总磷（TP）,化学需氧量（COD）,5 d生化需氧量（BOD5）。汛前,NH3—N的平均浓度为0.09mg/L,变化范围为0.01~0.27 mg/L;TP的平均浓度为0.07 mg/L,变化范围为0.04~0.18 mg/L;COD的平均浓度为52.6 mg/L,变化范围为32.8~64.9 mg/L;BOD5的平均浓度为6.0 mg/L,变化范围为4.9~6.7mg/L。汛后,NH3—N的平均浓度为0.35 mg/L,变化范围为0.11~0.58 mg/L;TP的平均浓度为0.18 mg/L,变化范围为0.04~0.79 mg/L;COD的平均浓度为33.2 mg/L,变化范围为23.6~47.0 mg/L;BOD5的平均浓度为3.5 mg/L,变化范围为2.2~5.1mg/L。经过汛期降雨冲淋,淀内NH3—N和TP大幅升高,COD和BOD5小幅下降。采用Arc GIS进行空间分析,发现NH3—N和TP污染严重地区分布在淀内村落周边,由此推断汛后白洋淀内NH3—N和TP主要由淀区内面源污染物溶淋引发。为了保障汛后白洋淀水质安全,应采取升级淀内污水处理设施、加强农村环境整治等措施。

上海地区沿海(江)岸非汛期不同重现期最大风速估算

非汛期不同重现期最大风速是沿海(江)岸堤防设计标准、工程安全性和投资成本估算的一个重要参数。文中基于上海崇明、宝山、南汇、奉贤和金山5个沿海(江)岸气象站历史风速观测资料和横沙岛测风塔10 m高度逐日最大风速资料,采用极值I型分布估算了上海地区沿海(江)岸非汛期(1—5月和10—12月)各风向不同重现期最大风速。结果表明,上海地区沿海(江)岸非汛期的最大风速以W风最大,SW风最小。沿海(江)岸非汛期50 a一遇最大风速为23.3—28.3 m/s,小于上海地区基准风速(30.0 m/s)。各地非汛期不同风向50 a一遇最大风速的最大差值为3.4—8.1 m/s,同一重现期各地沿海(江)岸10 m高度最大风速极值也相差较大。崇明区域非汛期沿海(江)岸最大风速最大,其次是南汇区域,宝山区域最小。上海地区最大风速一般都出现在沿海地带,其分布与上海实际地理、地表状况相符。

基于NSGA-Ⅱ方法的三峡水库汛末蓄水期多目标生态调度研究

为充分发挥三峡水库的经济效益和生态效益,建立了以三峡水电站发电量最大和下游河道适宜生态流量改变度最小为目标的水库优化调度模型,基于生态水文学法量化了下游河道适宜生态流量。为有效求解多目标优化问题,引入带有精英保留策略的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-II)作为调度模型的寻优算法。通过比较2015年调度期内三峡水库优化调度方案和现行调度方案的发电效益和生态效益表明:提高生态流量改变度0.63%可使发电量增加2.32%,降低0.58%的发电量将生态流量改变度降低8.86%。该算法避免了对多目标进行加权求解的盲目性,能获得多个兼顾两个目标且分布均匀、收敛性较好的优化调度方案,为决策者提供了多种可行的选择。研究成果为三峡水库蓄水优化调度提供理论依据和具体方案参考。

北京市凉水河非汛期闸坝控制水位研究及效益分析

凉水河既是北京市"南分洪"重要排洪河道,又是重要的景观河道。随着水生态环境改善和居民亲水需求增长,凉水河功能逐渐由单一的防洪排涝向"防洪、生态、景观、休闲"等多功能综合利用转变。基于MIKE11模型,以不淹没两岸服务通道及壅水不影响上游闸坝调度为原则,经模拟计算提出了主要闸坝非汛期控制运用水位要求,并进行了蓄水效益分析。分析结果表明,洋桥橡胶坝、大红门闸、马驹桥闸、新河闸、张家湾闸非汛期推荐的控制运用水位分别为35.22 m、32.25 m、23.85 m、18.96 m和17.05 m;与敞泄运行相比,可增加蓄水量共约68万m3,增加水面面积2.3万m2,生态环境效益显著。

广西非汛期暴雨事件的特征分析

通过对 196 3- 1999年间广西非汛期 (10月至次年 3月 )暴雨天气过程这一异常天气事件的时间分布及其主要影响系统的分析得出 :广西非汛期异常暴雨天气事件的发生是中、低纬天气系统相互作用在广西地区的反映。关注这一特征 ,对提高广西非汛期异常暴雨天气的预报水平具有参考作用。

堤坝下游管涌险情发生的临界流速和渗流量及其防汛应用

引用水力学中单个潜水球体起动平衡时的阻力系数试验曲线,结合颗粒土料的渗流阻力试验中孔隙率的关系,提出了鉴别堤坝下游地基各土层发生管涌的临界流速和渗水量观测方法。为方便计算还给出了阻力系数试验曲线的不同流态(达西流和非达西流)经验公式。为应用方便,又算出常规土层的管涌临界流速和渗水量的对照表格,供汛期防洪查用。现场实施只要在局部渗水地面围以圆环观测渗出水量即可判别是否会发生管涌险情。