铜瓦厢改道后黄河新河道决溢的时空分布规律初探

历史时期黄河下游决溢泛滥造成的灾害影响研究,属于全球环境变化与区域响应研究的重要议题范围。1855年铜瓦厢决口以后黄河新河道流经豫、直、鲁三省入渤海,沿河两岸决溢灾害频发,重塑了黄河新泛区的自然与人文环境。基于多源史料建立1855—1949年间黄河下游决溢基础数据库,运用数理统计、核密度估计、小波分析等方法,揭示出该研究时段黄河新河道决溢的时空变化特征及演变规律。研究发现,黄河新河道决溢范围波及50个县,总次数为539次,年均7.59次;在时间尺度上,决溢次数呈现先增长后减少的趋势,存在20年、59年两类时间尺度上的显著变化周期;在空间尺度上,决溢受灾县在新河道两岸呈现分散-聚集-大分散小聚集的空间分布规律,决溢重心有从上段到下段、再从下段到上段的变化规律;新河道的形成演变、两岸地形特点、堤防修筑以及人为决堤等是影响黄河决溢地点变化的主要因素。

基于多层级目标耦合的城市内涝防治研究

针对目前市政排水与水利排涝两个行业、两个体系导致标准不衔接的问题,提出城市内涝防治的多层级目标,统一设置“低标不积水、涝标不成灾、超标可应对”3个层次的防涝标准和相应的积水范围、积水深度、积水时间、城市基本功能正常发挥程度等防涝目标。以浙江省义乌市中心城区为研究区域,利用MIKE FLOOD模型耦合MIKE Urban一维管网模型、MIKE 11一维河流模型、MIKE 21二维地表漫流模型,建立了“水-地-管-河”耦合的义乌市城市防涝水文水动力模型,通过2场实测暴雨洪水资料对模型进行了参数校准和验证。结果表明:建立的模型较好地模拟了降雨后地下管网的产汇流状态、洪水在河道的演进过程以及河流、管网漫水后在二维地形的淹没情况;多层级目标耦合后,低标情景下的义乌市中心城区排水管道满管率由65.3%上升至76.0%,说明“水-地-管-河”的耦合作用对城市防涝有一定影响。多层级目标耦合的城市防涝模型可较好反映城市防涝工程与非工程体系的实际运行状态和防涝效果,可为城市内涝治理提供参考。

洪水漫溢对林窗微环境时空差异的影响--以塔里木河中游荒漠河岸林为例

林窗是森林生态系统中普遍存在的干扰形式。探究洪水漫溢对林窗内部微环境时空异质性的影响,对揭示荒漠河岸林物种多样性变化及其更新特征具有重要意义。在塔里木河中游非洪水和洪水漫溢区各选取一个大小相似的林窗样地,并使用便携式气象监测仪对林窗内不同方位的空气温湿度进行监测,对比分析不同水淹条件下林窗内微环境的时空分布差异,为深入探索荒漠河岸林植被更新机制奠定基础。结果表明:(1)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内空气温度均呈现先上升后下降的变化趋势,空气湿度均呈现先下降后上升的变化趋势,且同一个样地中温度与湿度之间存在明显的负相关关系,而洪水漫溢改变了森林微环境,使林窗内湿度升高,温度下降。(2)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内不同方位温度分布差异较小,洪水漫溢对温度变化影响不大;两个样地林窗内湿度变化过程较为复杂,差异明显,洪水漫溢区湿度变化梯度更为密集。(3)非洪水漫溢区和洪水漫溢区林窗内温度差界限明显,西南方向温度差较小,中心位置温度差最大,洪水漫溢并未改变不同方位温度变化趋势;湿度差以中心偏北方向较大,其中非洪水漫溢区湿度差在西北方向较小,而洪水漫溢区湿度差最小值出现在西南方向。研究结果表示荒漠河岸林林窗微环境时空差异具有干旱区独特性,同时阐明了林窗微环境对洪水漫溢的响应,为深入研究林窗干扰对荒漠河岸林更新与演替提供了科学依据。

贵阳市南明河流域合流制溢流污染防治方案探讨

为避免生活污水直排引起河水污染,贵阳市已经采取多项措施进行水环境污染治理。目前,南明河截污沟基本实现旱季不溢流,但主干流雨季仍然存在合流制溢流污染风险。在分析贵阳市降雨特征的基础上,以“流域统筹,系统治理”为原则,采用“源头削减(海绵城市)+管渠控制(沟口精确限流)+调蓄处理”的溢流污染治理思路,探讨了南明河沿线调蓄设施布局与下游污水厂产能联动处理模式。基于“南明河小雨(降雨量≤5 mm)不溢流”的目标,按照“集约用地、分散布置”等原则布局6座调蓄池,同时联动污水处理厂按设计值的10%增加产能,调蓄池在降雨期间蓄满后,3天内排空,将调蓄池雨污混合水输送至南明河沿线联动污水处理厂处理后达标排放。旨在为南明河流域主干流合流制溢流污染问题提供解决思路。

黄河流域甘肃段产业生态化空间演化及溢出机制

构建产业生态化指数定量测度2005—2020年黄河流域甘肃段57个县域产业生态化发展水平并揭示其空间演化特征,采用空间杜宾模型验证其空间溢出效应并探析其空间传导机制。结果表明:黄河流域甘肃段产业生态化空间分异特征显著,呈“中心-外围”阶梯式扩散的空间格局。产业生态化空间辐射范围不断扩大,县域间空间自组织性和空间变异性不断增强,并在地理空间的各方向上随着与中心区域距离的扩大呈现出递减特征。产业生态化过程存在显著的正向空间溢出效应,产业发展水平、结构升级、发展活力及环境治理具有显著的正向促进作用,而资源消耗及污染排放具有抑制作用,通过交互影响与作用形成其空间传导路径与机制。

创新要素的借用规模对城市创新能力的影响研究——以长三角城市群为例

全国统一大市场建设背景下,创新要素的跨市流动与借用将成为城市创新能力提升及区域经济高质量协调发展的重要驱动力。从借用研发人员投入、借用研发资金投入、借用研发机构、借用创新成果四个角度构建的创新要素借用规模的测度体系实证研究了长三角城市群借用规模对城市创新能力发展的作用机制,结果表明:长三角城市群间存在创新要素的借用规模效应;研发机构、创新成果、研发人员投入三种要素的借用均促进城市创新产出提升,其中借用研发机构的促进效果最强,借用创新成果次之,借用研发人员投入最弱;城市人口规模、对外开放程度、产业多样化水平分别对借用研发人员投入、借用研发机构、借用创新成果的效果有正向调节作用。

以植物多样性变化研究生态水科学配置

生态输水是塔里木河下游“绿色走廊”保护的重要举措,分析河水漫溢对“绿色走廊”植物多样性的影响是评估生态修复成效的关键。以塔里木河下游(含湖区)为研究对象,基于近22 a野外监测数据,定量分析生态输水对漫溢区植物多样性的变化特征。结果表明:河岸带与湖区植物多样性好转在前期输水阶段就已实现,入湖水量与植物多样性关系不大,后期即使入湖水量持续增大,植物多样性水平几乎无提升空间。建议为提高生态水利用效率,提出应优化目前的生态输水方向。

山区河流非溢洪船闸上闸门顶高程确定

对于山区河流上的中低水头渠化枢纽,采用枢纽上游校核高水位加超高确定的非溢洪船闸的上闸门顶高程明显偏高。对中低水头渠化枢纽的特点、开发任务、水库运行方式和枢纽的挡水时段进行分析,通过对不同因素下确定的高程对船闸使用及建设标准的影响分析,提出在确定山区河流中低水头渠化枢纽中非溢洪船闸上闸门顶高程时,宜合理降低基础水位;结合工程实例分析,采取工程附近城市的防洪标准中相应的水位是较为适宜的。

城市功能对制造业生产率增长影响的空间计量分析——以长江经济带城市群为例

后工业化时代,城市功能的提升对于制造业增长的影响尤其值得关注。本文按城市功能的经济属性将综合功能划分为市场型功能和非市场型功能,构建指标体系测算长江经济带96个城市2008~2021年的城市功能,实证检验城市功能对制造业生产率增长的影响。研究发现:城市功能显著促进了制造业生产率的提升,但对邻近城市制造业生产率有负向溢出效应;该结果在长江经济带中下游区域、经济欠发达地区和非中心城市更为明显;机制分析表明,城市功能通过提高行政效率、完善市场化运行机制和提升资源再配置水平3个途径影响制造业生产率。本文结论对研究城市功能与产业协调发展具有重要意义。

黄河宁蒙河段2011-2020年凌情演变规律分析

凌汛是黄河冬春季最突出、最主要的汛情,其中宁蒙河段是黄河防凌的重点河段。2011-2020年黄河宁蒙河段凌情出现了一系列新规律、新特点,主要呈现流凌封河日期推迟、开河日期提前、封冻历时和封河长度缩短、最大冰厚变薄、槽蓄水增量减小、开河历时变长、开河凌峰及最大10 d水量减小等特征。从热力因素、水流动力因素、河道边界条件和水库调度影响等方面分析2011-2020年凌情演变的主要驱动因素,结果表明:气温整体偏高且上下游温差增大是宁蒙河段流凌封河日期推迟、开河日期提前、封冻历时和封河长度缩短、最大冰厚变薄的主要原因;凌汛期来水偏多,月际分配发生明显变化,在一定程度上造成了流凌封河日期推迟、开河历时变长、开河凌峰及最大10 d水量减小;河道条件明显改善,有利于冰下过流能力的恢复,造成槽蓄水增量近年来呈减小趋势;海勃湾水库的投入运用在一定程度上改变了坝址以下河段的冰凌演变规律,同时科学合理的水库调度也为平稳封开河创造了有利条件。

塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗分布格局初探

采用最近邻体法,将Clark-Evans指数作为度量胡杨幼苗分布格局的指标,并用标准正态分布检验实际CE指数值偏离1的显著性,分析塔里木河下游河水漫溢后胡杨幼苗的分布格局。结果表明:(1)在3m×3m的样方尺度上,河水漫溢后0～1年和1～2年的胡杨幼苗呈聚集分布,漫溢后2～3年的胡杨幼苗呈均匀分布,漫溢后4～5年和5～7年的胡杨幼苗呈随机分布。(2)在3m×3m的样方尺度上,随着胡杨幼苗年龄的增长,胡杨幼苗的空间分布格局由聚集分布转变为均匀分布,最终呈现为随机分布的格局。(3)在2m×2m至10m×10m的样方尺度上,漫溢后5～7年的胡杨幼苗空间分布格局均表现为随机分布。(4)标准正态分布检验结果显示,各个尺度上胡杨幼苗的CE值与理论值1之间的偏离均不显著,说明随着尺度的增大,胡杨幼苗的空间分布格局并没有发生显著变化,始终呈现出随机分布的格局。

1751—1911年黄河中下游决溢与气候波动

根据史料记载黄河中下游决口的发生次数、宽度、河工修缮经费3个指标,对河流决溢程度进行量化,重建了1751—1911年共161年的变化序列,与同时期黄河中游旱涝等级序列变化进行对比,结果显示,黄河中游降水变化与中下游河流决溢及洪涝灾害事件的变化基本同步,在1760,1785,1820,1880至1900年代前后的波动对应最显著。认为清中后期气候波动对黄河决溢及洪涝灾害发生有着重要影响,中下游决溢主要受中游降水异常偏多所致。

镇江市老城区生活污水水质特征及排放规律研究

镇江市老城区排水系统落后,主要以合流管网为主,区域内居民生活污水已成为镇江市水环境污染的重要来源之一,对该区域内居民生活污水水质特征和污染排放规律进行研究,不但有助于正确认识、科学把握城市面源污染特征,还有利于污染控制对策的制定和治理工程的开展。选择镇江市老城区典型合流制管网系统——黎明河溢流口,采用定点动态采样的方法,进行该区域生活污水水质特征和污染排放规律研究。研究结果表明,研究区域内各月的COD、TN、TP和SS的逐时变化规律具有各自的相似性。

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。

塔里木河干流河道水均衡模型研究

通过对河道水面蒸发量、渗漏量、漫溢量的分析,建立了以月为单位的塔里木河干流河道水均衡模型.该模型以阿拉尔来水量为输入,输出包括干流主要水文站点的水量、各河段的蒸发量、渗漏量、漫溢量等.利用1981—1995年逐月的水文资料进行了模型参数率定,以1996—2000年的水文资料进行了模型验证,结果表明模型具有较好的适应性.利用该模型分析塔里木河干流水资源转化消耗的规律,得出河道漫溢尤其是中游的漫溢是塔里木河干流主要的水量消耗.考虑堤防建设对模型进行了修正,并利用修正后的水均衡模型分析了堤防建设的影响.

分期导流过水围堰水力计算模型研究及应用

根据水力学基本原理,建立了分期导流过水围堰水力计算模型,联合求解过水围堰和束窄河床的过流能力及相应的沿程水位、流速和上下游水位落差等水力要素。采用2005年向家坝坝区河段的实测资料对该模型进行了验证,计算结果与实测资料符合良好,可用于工程实际导流决策中。

滴灌用黄河水泥沙分离试验研究

针对农业滴灌中黄河水泥沙含量高的问题,将碟式分离机与FXJ-150-I型水力旋流器串联用于黄河水泥沙分离。采用正交试验、极差和方差分析研究了串联分离设备参数对溢流量和溢流颗粒D50的影响。试验结果表明:影响溢流量的参数主次排列为旋流入口压力、旋流器底流口直径和转鼓转速,而影响溢流D50的参数主次排列为旋流入口压力、转鼓转速和底流口直径。考虑试验因素对溢流量和溢流中粒径D50影响程度的大小以及它们在分离中所起作用的大小,优化了串联分离设备参数:旋流入口压力为0.06MPa、底流口直径为12mm、转鼓转速为3500r/min。

雄安新区城市水系结构规划分析

合理的水系结构是维持城市健康绿色发展的重要基础条件之一。雄安新区起步区内没有天然水系,当前迫切需要规划科学合理的城市水系。选取河道宽度、河段长度、河网密度、水面率、河网发育系数等水系结构重要指标,在现有典型城区城市水系相似性分析的基础上,确定起步区城市水系平面结构,然后利用SWMM模型对水系垂向结构和防洪安全进行检验,对规划水系进行溢流风险识别,设置水系调蓄空间。结果表明:(1)城市三级河流的分布受研究区降雨的影响较大,降雨量越大,所需三级河流的密度就越高,起步区的三级河流水系密度取值0.5,主要分布在起步区北部;起步区南部是溢流高风险区,地势低洼,设置调蓄湖泊。(2)起步区规划水系的结构稳定性较高,二、三级河流的河网发育系数分别为1.030和0.872,数值均趋近于1,避免河网主干化;一、二级河流断面为复式断面,上部为梯形浅滩,下部为矩形深槽,三级河流选为矩形断面,不设浅滩。(3)起步区水系的水面积率为7.28%,与区域和城市定位要求相一致。研究结果可为雄安新区构建健康安全的城市水系提供科学参考。

京九铁路北段沿黄地区地震灾害与区域构造活动性遥感评价

黄河下游黄泛平原是我国东部地震高发区之一，涉及地震Ⅶ级烈度区带４８万ｋｍ２，Ⅷ级烈度区带４．５万ｋｍ２，历史地震统计资料表明，华北地区自１８１２年以来即进入地震活跃期，地震活动呈现出向华北南部黄泛区集中的趋势。京九铁路进入黄泛区以后，在山东聊城斜穿聊兰发震断裂带达２００余ｋｍ，在河南台前，横跨地上悬河———黄河现代河道，历史上该地曾有地震引发黄河决溢泛滥的记录，因此，地震活动及其诱发的黄河水患，是京九铁路及其沿线地区的不稳定因素之一。所以该地应以防御震害及水患为目的，加强防御体系的建设。

长输管道过水面护底的优化设计

长输管道穿越河流时,在河道水流的冲刷下,原来敷设于河床下一定深度的管道有可能暴露漂管,甚至在水流裹携的块状物的撞击作用下,还会发生断管之类的重大事故。为防止河床持续下切造成管道事故,一般对穿越河流的长输管道采取护底措施进行防护。文章根据水力学明渠均匀流理论及相关计算公式,介绍了天然河道的流速计算方法,从水流的裹携能力入手,依据不同地质河床和过水面的抗冲流速,确定相应的过水面护底方案,该计算方法简便,能适应现场设计的需要。