数字孪生淠河建设实践与思考

数字孪生淠河根据淠河流域特征,以流域防洪需求为牵引,提出技术解决方案。在共享安徽省现有数据感知、网络传输、算力环境等基础上,建设内容包括流域数据底板、水利模型平台、水利知识平台等支撑平台,以及在上述支撑平台基础上建立防洪预报、预警、预演、预案“四预”应用。防洪“四预”应用以精细化洪水预报为预警、调度提供基础,洪水预警为下游圩区等保护对象提供多阶段预警,情景化洪水预演以实景化方式分析洪水影响,智能化方案实现防洪预案的快速、自动化生成。通过总结数字孪生淠河建设内容,进一步探讨数字孪生流域建设中存在的难点问题,为相关数字孪生流域建设提供借鉴。

平原圩区水系结构与功能特征及其影响机制——以昆山南部为例

明晰平原河网水系结构和功能的影响机制对区域生态可持续发展具有重要意义。以昆山市南部防洪分区为例,选取水系指标分析圩区单元尺度下的水系网络结构与调蓄功能,并构建贝叶斯网络模型,综合考虑用地、自然、工程与政策管理等因子及其相互作用,定量探究水系结构与功能的影响机制。结果表明:(1)水系网络结构具有显著空间异质性,且水系调蓄功能与结构特征密切相关,较复杂的水系形态结构往往表现出较强的调蓄功能;(2)政策、工程、用地和自然条件等因子对水系调蓄功能的影响强度依次减弱;(3)识别水系功能优化目标下的关键变量与关键状态子集,可从社会⁃生态协同视角指导圩区单元的水系治理与优化。研究结果可为平原圩区水系网络健康与可持续发展提供理论参考和决策依据。

基于圩区产流与调蓄的大型平原河网水文水动力耦合模型研究

构建可靠的水文水动力模型是减轻平原河网洪涝灾害的必要手段。以太湖流域杭嘉湖区为例,采用MIKE11和ArcGIS,通过河网概化、集水区划分、圩区内外独立的产汇流计算和调蓄分析等环节构建了杭嘉湖平原河网水文水动力耦合模型,选用“菲特”和“烟花”台风实测洪水数据验证了模型可行性。结果显示,模拟水位与实测水位绝对值相差0.01~0.09 m,水量结果误差为5.4%,表明模型准确可靠。本模型可为该地区防洪调度、工程规模论证等相关工作提供技术支撑,也可为相似地区水文水动力耦合模型的构建提供理论指导。

生态化岸坡在圩区河道治理工程中的应用与探讨

为了改善与提升河道功能、河道形态及水环境质量,实现周边居民“掬水而用、临水而憩、依水而兴”的总体目标,结合高淳区水系连通及农村水系综合整治试点县项目,通过优化河道平面形态,优化岸坡形式,绿植配备及生产生活设施等措施,对圩区河道进行岸坡整治。项目实施后,周边居民生产生活用水得以保障,水生态环境显著提升。

内河洪水对龙赛湖蓄滞洪区蓄洪容积影响特点的计算分析

蓄滞洪区的有效蓄洪容积是蓄滞洪区在分洪运用时实际能够蓄纳洪水的容积,是制定蓄滞洪区调度预案、实时优化调度方案的重要依据,内河洪水的调度将会占用蓄滞洪区内湖泊、圩垸及洼地的蓄洪容积,从而使有效蓄洪容积减少。选取汉北河龙赛湖蓄滞洪区,计算分析了不同频率内河洪水调度占用湖泊、圩垸及洼地蓄洪容积的变化特点,调蓄内河洪水后蓄滞洪区有效蓄洪容积的变化规律及影响,结果表明:①对于同时包括湖泊、圩垸和洼地的蓄滞洪区,调蓄内河洪水占用湖泊蓄洪容积显著大于占用圩垸及洼地蓄洪容积,内河洪水越大,占用湖泊与圩垸及洼地蓄洪容积的差别就越大。龙赛湖蓄滞洪区内河发生5年至50年一遇洪水时,在被占用蓄洪容积总量中,占用湖泊容积的比例达到97.9%~98.1%。②调蓄内河洪水减小蓄滞洪区有效容积随内河洪水频率的不同而改变,内河洪水越大,蓄滞洪区有效蓄洪的减小就越显著,龙赛湖蓄滞洪区内河发生50年一遇洪水时,有效蓄洪容积减小了约13.5%,而在发生5年一遇洪水时,有效蓄洪容积仅减小了7.81%。③当内河发生洪水并可能遭遇干流洪水时,蓄滞洪区有效蓄洪容积的减小将对干流防洪调度产生较为明显影响,应根据来水情况实时计算确定蓄滞洪区有效蓄洪容积,实时优化或调整调度方案,提前转移人员和财产。

赣江下游平原圩区农村生活污染入河系数研究

以赣江下游平原圩区为研究对象,采用随机抽样的方式,进行农村生活污染入河过程问卷调查.调查区域包括赣江下游圩区内12个乡镇、42个行政村,共发放147份问卷.结果表明,赣江下游平原圩区水文过程特殊,农村生活污染并不能直接排入赣江干流水体,其对干流水体污染主要来自于圩区内电力排灌站的汛期排涝.对问卷进行统计分析,估算排入圩区内受纳水体的农村生活污染入河系数:CODCr为9.6%～11.9%,TN为14.1%～14.3%,TP为12.9%～13.7%.提出的入河系数估算方法客观反映了农村生活污染主要入河过程及其特征,降低了入河系数估算的不确定性.

平原区产汇流模拟

针对平原区下垫面多样变化和在分区内分布不均匀的特点,将平原区分解为水面、水田、旱地与城镇建设用地4种下垫面,分别采用不同的产流模型,根据圩区内外不同的汇流特性,分别采用不同的汇流处理模式.以太湖流域为试验区进行检验,结果表明了该模拟方法的可行性和有效性.

考虑圩区分布的平原河网区暴雨洪涝分析模型建立

针对圩区众多的平原河网区域,基于已有的一、二维非恒定流水动力学理论建立的城市洪涝仿真模型,引入"小蓄水面"的概念,将圩区内外在水动力学模型中未被概化但对降雨的调蓄作用不可忽略的小河、塘坝、小湖泊等根据其实际空间分布统一概化为所在网格的小蓄水面,并考虑圩区堤防标准、抽排能力和调度运行规则对河网区域洪涝时空分布的影响,对模型中网格淹没水深、圩区排涝和闸泵调度的计算方法进行了改进。选择嘉兴市为案例区域建立了暴雨洪涝分析模型,利用模型对嘉兴市近年来典型场次暴雨进行模拟计算,与河道实测水位及洪涝分布调查结果对比表明,模型对区域的概化合理,能反映嘉兴市在受本地降雨和上游洪水影响、下游潮位顶托及复杂的工程调度规则综合作用下水流的运动特点和洪涝的分布特征,模拟结果可靠,模型可以为区域洪水风险图编制和防汛风险管理提供支持。

长江下游低洼圩区三麦降渍标准探讨

长江下游平原圩区是我国重要的农业产区 ,渍害严重制约着三麦产量的进一步提高 .本文通过对上海和南京二圩区三麦地下暗管排水试验和蒸渗仪试验结果的分析研究 ,得到三麦田间的降渍标准是雨后 3d根系密集层 ( 0～ 60cm)的水气比例控制在 8∶2以下 ,麦田高产经济最优的地下水位埋深为 0

清朝无为江堤屡次内迁与长江流域人地关系考察

为了探究无为州江堤屡次内迁的原因 ,本文从长江流域人地关系的视角 ,借鉴地理学河流系统论原理 ,综合分析了清朝长江流域人口、资源、环境三者之间的关系。研究认为清朝长江流域人地关系失调 ,对自然环境造成很大的破坏 ,而这一切正是导致长江下游无为州江堤屡次内迁的真正原因。

赣江下游平原圩区水文过程模拟

不同于山区丘陵地区,平原圩区地形平坦,河网交错,水文过程复杂不确定,且缺乏有效的水文观测数据,因此SWAT模型的构建和应用受到较大的限制。以赣江下游平原圩区蒋巷联圩为例,在充分调查研究区水文过程的基础上,结合人工干预技术,经过电排站出口和河道概化、汇水区划分和子流域边界修正,完成了研究区SWAT模型子流域概化;以2006年-2008年圩区电排站的抽水量数据为基础,进行了圩区水文过程模拟。结果表明,各汇水区率定期的决定系数R2达到0.63以上,Nash-Sutcliffe效率系数NSE达到0.70以上;验证期R2达到0.70以上,NSE达到0.79以上。采用人工干预的方法能使SWAT模型子流域划分更加符合实际,使SWAT模型能够应用于平原圩区,并达到较好的水文过程模拟效果。

基于ArcGIS的平原河网地区圩区内涝模拟方法研究

圩区是平原河网地区防洪减灾的工程措施之一,随着全球气候变暖、极端天气的增加,圩区内涝的问题日趋严重。但是,对于圩区内涝的模拟依旧比较棘手,往往需要通过建立水动力模型来研究,而这种方法对资料的要求很高,且比较繁琐,因此亟待一种简便而又有效的手段对圩区内涝情况进行模拟。鉴于上述问题,运用ArcGIS的二次开发,基于水量平衡原理,综合考虑圩区调度以及泵站抽排能力对内涝的影响,实现了通过"体积法"来模拟圩区内涝洪水的淹没情况的研究。经验证,该方法能够比较准确地模拟圩区的内涝情况,对于实际洪水模拟有一定的实用性。

长江流域典型圩垸面源污染负荷监测与估算研究

长江流域河水中的氮、磷污染负荷主要来自面源。长江中下游地区分布有大量的圩垸,这些圩垸中的面源污染通过圩内地表径流聚集并出圩,久旱后如果突遇暴雨,极易产生冲击负荷,从而对圩外的受纳水体会产生较大的影响。选择长江流域具有典型代表性的圩垸作为研究对象,通过对2次暴雨过程的出圩面源污染负荷进行实时监测,获得了典型圩垸面源产生及排放的定量数据,进而对圩垸面源污染负荷出圩的时空分布规律进行了探讨。对长江流域典型圩垸的基本情况以及对典型圩垸面源污染负荷所制定的监测方案及其实施情况作了介绍。

天津港南疆港区围海方案研究

南疆港区陆域不足 ,已严重制约港口建设及功能开发。结合海河口整治及相关分析 ,提出南疆港区总体造陆规模及分期实施方案 ,并论证了泥土来源情况。

太湖流域大尺度洪涝淹没仿真模型的建立及应用

利用DEM数据及GIS空间分析技术构建洪涝淹没分析模块,将圩区概化为“零维调蓄单元”,实现圩区的精细化模拟,与细化后的太湖流域水文水动力学模型耦合,建立能够可靠模拟太湖流域洪涝淹没状态的数学模型。选择2016年流域性暴雨洪涝资料进行模拟验证,与代表站实测水位及实际洪涝灾情分布对比表明,构建的洪涝淹没仿真模型可靠有效。针对梅雨与台风雨组合情景,采用该模型模拟了太湖流域洪涝灾害状态,得出了科学合理的结果,为流域洪水风险管理提供了技术支撑。

平原河网圩区城市化对排涝的影响及排涝措施研究

越来越多的圩区正逐步踏入城市化进程,但由于圩区地势低洼、水面平缓、水动力条件较差等,在面对下垫面硬化等人类活动时排涝压力也越来越大。以张家港市福前晨东联圩为例,采用MIKE11模型模拟研究了城市化对圩区造成的排涝影响及相应排涝措施。结果表明,圩区城市化显著抬高了内河水位,会对周边排涝产生一定压力,加大了区域受灾可能;在城市化条件下,增加河道数量、提高水系连通性有助于改善河网的调蓄能力,可较好地缓解圩区城市化带来的河道水位抬升压力,在此基础上新增的闸泵工程发挥了更为积极的作用,可明显降低城区洪涝风险。

平原河网圩区水利工程生态调度方案研究——以苏州吴中城南包围为例

圩区水利工程生态调度是水利领域推动生态文明建设的重要举措,其方案制定是一个多变量、多目标的优化问题。为探索一条平原河网圩区水利工程生态调度方案制定的可复制、可推广路径,以苏州市吴中区城南包围为例,对圩区水利工程生态调度方案设计总体思路进行总结凝练,借助水环境数学模型工具,从定性分析和定量计算角度进行方案优化研究。研究指出:方案设计可遵循确定总体引排格局、提出适宜引水规模、优选引排控导布置的总体思路;槽蓄量变化率、水质改善率可作为反映方案对防洪和水环境影响的综合性比选指标。最终确定优化方案如下:利用石湖、小石河和东太湖为引水水源,运河为排水去向,以15 m 3/s的适宜引水规模,采取运河侧分散泵排降低局部运行水位促使清水自流入城。该方案可达到河道槽蓄量干扰低,水质改善率空间分布均匀的效果。

唑啉·炔草酸在白湖地区稻茬连作麦田的除草技术研究

［目的］为大面积推广应用唑啉·炔草酸（大能）提供理论依据。［方法］通过小区试验和大区验证系统地研究了大能的应用技术。［结果］在禾本科杂草2～4叶期施用大能30.0 ml（a.i.）/hm^2的总防效为71.3%～92.5％ 施大能45.0 ml（a.i.）/hm^2的防效明显高于麦极和骠马。在禾本科杂草5～9叶期施大能60.0 ml（a.i.）/hm^2，90 d后的株防效和鲜重防效为88.5%～93.5%，明显优于麦极和骠马。大能和异丙隆、麦喜等除草剂混用能显著提高大能的防效。用3种不同喷雾器喷施相同药液量的大能对低叶龄禾本科杂草的防效良好且无显著差异。在3月上旬施用大能60.0、75.0和90.0 ml（a.i.）/hm^2，药后30和60 d的防效为86.3%～100.0%，且对小麦安全。［结论］大能在禾本科杂草2～4叶期的最佳使用剂量为45.0 ml（a.i.）/hm^2，春后3月上旬前的最佳使用剂量为60.0 ml（a.i.）/hm^2。

±1100kV特高压直流输电线路河网圩区铁塔组立施工工艺研究与应用

对昌吉-古泉±1 100kV特高压直流输电工程安徽段305km路径进行调查,沿线存在途径河网圩区质地疏松,塔材运输及堆放困难、进场道路狭窄、征地及环保要求高、水中作业点多、平行带电线路距离较长等施工难点。通过对铁塔结构特点及施工环境分析,利用预埋拉棒、设计夹具、优化运输路径、搭建水上场地做足施工准备;设计辅助人字抱杆配合现有摇臂抱杆,完成长34m、重26t的超级横担吊装,有效减少了作业留绳范围。对施工工艺进行了标准化配置和施工验算,研究形成了适用于±1 100kV电压等级的河网圩区铁塔组立施工工艺,在工程中得到应用。

平原感潮河网地区非点源污染监测方法

平原感潮河网地区非点源污染严重以及交叉污染等特性,造成了严重的环境污染和环境安全问题。由于非点源污染监测资料不完善,相关研究的深度、广度以及监测管理存在不足,确定非点源污染大小、少资料区域污染定量化预测等问题都是亟待解决的难点。以南通平原感潮河网地区为例,对非点源污染中的不确定性及监测方法进行探讨,提出分别针对平原河网圩区和平原河网非圩区的非点源污染监测方法。