LID设施布局对城市径流与污染负荷影响评估

关于低影响开发(LID)空间布局对水量水质控制效果影响的研究较为缺乏。针对上述问题,以郑州市中原区为对象,基于SWMM模型原理构建布设LID设施的研究区城市水量水质模型。所提模型依据城市综合径流系数的经验值以及研究区实际情况,将中原区划分为城市建筑高、中、低密集区,并在研究区高、中、低密集子汇水区布设不同比例的LID设施(S1~S5),计算不同雨量级别下不同空间格局下的LID设施对水量水质的控制效果。结果表明:随着雨量级别的增大,LID方案的径流总量削减率、峰值流量削减率和TSS负荷削减率不断减小。在降雨级别为暴雨、大雨和中雨时,在高、中、低密集子汇水区布设占比分别为35%、35%和30%的LID方案(S5),其径流总量削减率超过80%,峰值流量削减率超过70%,且TSS负荷削减率超过50%。从各事件下水量与水质综合指标评估来看,该方案表现最佳。

2009—2019年黄河宁夏段干流水沙动态变化特征

为了探究黄河宁夏段干流水沙的年/月动态变化特征,为区域水沙资源合理利用提供数据支撑,利用2009—2019年《黄河泥沙公报》(宁夏石嘴山水文站)和《宁夏水资源公报》数据,研究了干流水沙的年/月动态变化规律,分析了径流量、输沙量、降水量的相互关系。结果表明,11年间黄河宁夏段年径流量和年输沙量分别增加了139%和86%,但年均泥沙含量降低了22%,年径流量和年输沙量峰值分别出现在2019年和2018年;月径流量和月输沙量分别集中在5—10月(57.0%~73.9%)和7—10月(51.5%~83.5%),但水沙量峰值并不完全同步;年径流量与年输沙量、年输沙量与年均含沙量、月径流量与月输沙量,月均降水量与月均径流量、月均输沙量均呈极显著正相关;黄河宁夏段输沙量与径流量密切相关,从而影响泥沙含量;区域降水是影响水沙量的重要因素,且强降水对来年水沙量有明显的延迟效应。

塔北哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩浅覆盖区岩溶储层特征与形成机理

哈拉哈塘奥陶系浅覆盖区发育缝洞型储层,勘探效果较好。基于地震层位数据、钻井资料对该区进行古地貌恢复及古水系刻画,表明良里塔格岩溶期古地貌以丘丛洼地为主,南部发育了多条切穿至一间房组河流(河流深度大于50m);前志留纪岩溶期以微岩溶地貌为主,水系由北往南汇入岩溶湖。利用钻井、岩心、测井、地震剖面等资料,总结浅覆盖区储层有3种类型:洞穴型、孔洞型和裂缝-孔洞型;垂向上分布两套储层:上部一间房组裂缝-孔洞储层,下部鹰山组洞穴储层;横向上上部储层分布于浅覆盖区,下部储层分布可延至桑塔木组覆盖区。综上探讨浅覆盖区岩溶储层形成机理,认为下部储层带形成于良里塔格岩溶期径流带岩溶,南部深切河流为径流排泄点控制了储层发育;而上部储层带形成于前志留纪岩溶期径流带岩溶,南部岩溶湖为径流排泄区,控制了上部储层带发育。结合现代美国猛犸洞穴系统的特征,提出哈拉哈塘浅覆盖下碳酸盐岩两类岩溶模式,为下一步储层预测和勘探实践提供理论借鉴。

鄱阳湖五河入湖水沙通量及典型断面形态变化特性分析

五河入湖水沙通量及河道形态变化对五河尾闾演变、湖区低枯水位、江湖关系等研究有重要意义。以1956—2018年实测资料为基础,利用Mann-Kendall检验法和河道特征对五河入湖水沙通量、典型断面形态变化特性及其影响因素进行了研究。结果表明:①五河入湖径流量总体呈小幅度减小态势,2003—2018年五河入湖平均径流量较1956—2002年减小5.3%;②除饶河外,入湖泥沙通量均有不同幅度的减小,其中赣江和信江大幅度减小,2003年后分别减少约72.3%和52.6%;③五河典型断面形态2014年前变化较大,断面多呈锯齿状;随后逐渐恢复正常;④水利枢纽工程、水土保持工程和人工采砂是影响五河入湖泥沙通量和河道形态的主要人为因素。

黄河下游游荡段河床萎缩的影响因素分析

黄河下游河床萎缩典型地表现为平滩水位下河床断面面积的趋势性减小,本文根据黄河下游实测断面和水沙资料采用相关分析方法研究了游荡段河床萎缩的主要影响因素。1960~1997年游荡段河床平滩水位下断面面积经历了1960~1964年和1974~1985年的扩张时期及1965~1973年和1986~1997年的萎缩时期,这种变化是多种因素共同作用的结果。在来水来沙中,年径流量是主要因素,洪峰流量和年平均含沙量是较次要的因素;本文所讨论的其它4个因素中,花园口以上引水量影响最大,降雨量影响次之,兰州以上水库的调节作用对河床断面面积的变化也有较明显的影响;三门峡水库三种不同的使用方式对下游河床有不同的影响,采取“蓄清排浊”方式后对下游河床的影响较小。

上方汇流对黄土坡面侵蚀—搬运过程的影响

研究坡面上方汇流对坡面下方侵蚀—搬运过程的影响将深化对坡面土壤侵蚀过程机制的认识。通过设计由供水装置和试验土槽组成的试验系统,采用不同降雨强度的模拟降雨试验,研究坡度为15°时上方汇流对黄土坡面侵蚀—搬运过程的影响。结果表明:在降雨强度为50、75和100 mm/h时,坡面接受上方汇流后,坡面侵蚀产沙量皆大于没有上方汇流时的坡面侵蚀产沙量,即上方汇流在坡面下方引起了净侵蚀产沙量;坡面侵蚀产沙量并不是简单地与汇水流量成正相关,在小汇水流量下,由上方汇流增加的侵蚀产沙量较小,当汇水流量增加到1.6 L/min后,坡面侵蚀产沙量随汇水流量的增加明显增大,且增加幅度随汇水流量的增加而增大,但当汇水流量增加到3.2L/min后,坡面侵蚀产沙量随汇水流量增加的幅度明显减小;接受上方汇流后,坡面侵蚀现象以侵蚀—搬运过程占主导地位。

无资料或少资料区河流流量监测与定量反演

河流流量是流域水循环和水文计算的关键因素,受复杂地形、恶劣气候或经济、政治等因素的影响,无资料或少资料区水文站点的建设、维护和流量测量极为困难。为解决上述问题,将常见的河道过流断面概化为三角形断面和幂函数型断面两种形态,通过水力分析建立水面宽与流量函数关系的一般表达式,结合实时、高效、观测范围广和数据量大的遥测技术,提出了一种适用于无资料或少资料区的、水力学与遥感相耦合的径流反演方法,并基于模型实验和野外实测资料对提出的方法进行了校验。根据模型实验水面宽反演的56组流量,相对误差平均值为18.77%;其中,40组数据与实测流量的相对误差小于20%,占比为71.43%。根据野外实测水面宽反演的流量,相对误差平均值为20.71%;其中,64.66%的数据与实测流量的相对误差小于20%,86.03%的相对误差小于30%。本文提出的方法能够较为准确地反演河流流量,为无资料或少资料区径流的实时高效监测提供了一种解决方案。

断面流量计算方法的探讨

通过对实测资料的分析,证明单宽流量分布曲线除两岸边向下凹、岸边流量系数为0.4 2以外,其余在部分宽内总体情况是呈直线变化的。据此,提出了用单宽流量直线变化代替水深与流速直线变化计算流量的方法,并用实例对不同垂线、不同方法的精度进行了比较,证明单宽流量法不但克服了流量国标法存在的问题,提高了流量精度,而且简单方便,实用有效,可作为修订流量国标的重要依据。

吐鲁番盆地典型剖面的地下水径流特征

为研究吐鲁番盆地南北断面方向上地下水的流动规律,沿吐鲁番盆地中部南北剖面建立了二维地下水流动模型,采用二维地下水流数值模拟方法对剖面模型进行识别,在此基础上分析了吐鲁番盆地第四系地下水流动系统在剖面上的循环特征、流速分布特征、剖面上地下水的平均滞留时间和径流强度。模拟结果表明,吐鲁番盆地地下水流动系统存在局部流动系统、中间流动系统和区域流动系统,局部流动系统循环深度北盆地为600 m,南盆地为300 m,中间流动系统循环深度达1 000 m,区域流动系统循环深度达1 200 m。

花园口断面年径流量时间序列混沌特性分析

以黄河花园口断面1953～2002年年平均径流量为时间序列资料，在G—P算法的基础上，用最小二乘法分别计算了关联维和Kolmogorov熵的稳定估计值。结果表明：①花园口年平均径流量变化存在着内在动力学机制，是由周期性和非周期性影响因子共同作用的结果，具有明显的混沌特性；②相空间吸引子的关联维为5．09，饱和嵌入维数为14，这说明要建立花园口年平均径流系统的数学模型，至少需要6个独立变最，重构相审问所需要的饱和嵌入维数为14；③Kolmogorov熵的稳定估计为0．14，说明花园口年平均径流量变化的平均可预报时间大约为7年；④用非线性确定性的混沌模型比完全的随机模型更适于描述黄河花园口年平均径流量的变化。

黑河中游盆地南部山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算

山区地下水对平原区的侧向径流补给量是一个长期争议且悬而未决的难题,这个量在西北内陆干旱盆地,被估算得或很小或很大。在总结前人研究的基础上,采用地质水文地质调查、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测、水化学测试、盆地地下水水位统测和综合研究等技术方法,查明了黑河中游盆地南部山盆交接带的地质构造接触关系、地层岩性接触关系及梨园河口白垩系风化壳含水层结构和水文地质参数。通过山区不同流域等级的地表水与地下水转化关系分析,将山区地下水对平原区侧向径流补给带划分为大中型河流河谷补给段和小微型河流或冲沟群流域构成的浅山带补给段。河谷补给段勘探资料较为丰富,多用达西断面流方法计算;针对浅山带补给段极为缺乏勘探资料的实际,以梨园河口断面径流量为参照,构建了浅山带岩性、汇水区面积、降水量等3个变量的山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算方法。估算出黑河中游盆地南部山区浅山带地下水对平原的侧向径流补给量为0.40×10^(8) m^(3)/a,河谷段基岩侧向补给量为0.07×10^(8) m^(3)/a;推算出河谷段第四系地下水补给量为0.30×10^(8) m^(3)/a;3项补给量之和为0.77×10^(8) m^(3)/a,占盆地地下水资源量的3.0%。该研究为西北内陆干旱盆地山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算提供了一个可供借鉴的实例。

黄河中游河龙区间植被覆盖变化与径流输沙关系研究

黄河中游河口镇至龙门区间(河龙区间)是黄河主要的多沙粗沙区,黄河泥沙主要来源于此。为揭示近10年退耕还林工程实施以来河龙区间植被覆盖恢复过程及其对河龙区间径流输沙的影响,该文基于GIMMS和SPOTVGT两种遥感数据,采用GIS空间分析方法研究了1981-2007年河龙区间植被覆盖时空变化及其与径流输沙的关系。研究发现:1981-2003年河龙区间归一化植被指数(normal difference vegetationindex,NDVI)整体呈上升趋势,位于其西北部地势平坦的沙地草滩区植被NDVI上升趋势显著,而黄土丘陵沟壑区和山地森林区的植被NDVI呈下降趋势。②退耕还林工程实施以来,1999-2007年河龙区间植被NDVI在降水偏低的背景下,仍表现出显著的上升趋势,植被覆盖恢复同势强劲。植被NDVI上升最显著区域位于黄土丘陵沟壑区,即窟野河、秃尾河、无定河中下游以及延河中下游地区。从前后两个时期对比看,后期NDVI较前期提高10%以上和20%以上的区域分别占总面积的72.5%和36.4%。③1950-2007年河龙区间产流量、产沙量呈减少趋势,尤其自20世纪80年代以来,减少趋势非常明显。与1950-1969年相比,1980-2007年产流量和产沙量分别减少了34.8×108m3和6.4×108t,占前期的49.4%和64.9%。④河龙区间植被NDVI与产流量、产沙量存在正相关关系,但退耕还林工程实施后,这种同步波动关系发生扭转,表现为植被NDVI上升,产流量、产沙量下降。虽然降水偏少是河龙区间产流、产沙下降的重要原因,但植被恢复可能加剧了该趋势。

气候变化和人类活动对黄河流域内蒙古段典型支流径流变化的贡献

以黄河流域内蒙古段典型支流旗下营、准格尔站点控制流域为基础,采用累积量斜率变化率比较法,定量分析了径流变化、气候变化和人类活动对径流变化量的贡献。结果表明,径流量多年来呈减少趋势,随降水的增加而增加,随平均气温的升高而减少。径流量2000 s最小,相对1990 s减少了45.67%~58.26%。径流突变点为1981年。1981~2010年与1957~1980年相比,旗下营、准格尔两个水文站点控制流域气候变化对径流减少的贡献率分别为12.80%和23.46%,人类活动对径流减少的贡献率分别为87.20%和76.54%。

中小型土坝坝面排水系统的设计

一般中小型土坝工程缺乏当地的高频率常遇洪水的自记雨量降雨强度资料 ,因此 ,无法以满足工程精度要求的设计径流量来设计坝面的排水系统。首次提出了一种可操作性强的简便方法 ,通过计算表格和 5年一遇 10min降雨强度等值线图及 6 0min降雨强度转换系数等值线图 ,可快捷地计算坝面排水的设计径流量 ,进而确定坝面排水系统的断面尺寸 。

河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m^(3)/s、3.59 m^(3)/s和2.76 m^(3)/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m^(3),单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。

钱塘江河口近口段取水口附近河床局部冲刷试验研究

拟建杭州市桐庐县水厂取水口位于富春江电站下游4.5 km处,属于钱塘江近口段,以径流为主,取水口的设置将引起河床局部冲刷,由于取水口结构复杂,且取水的时候,还存在局部流态改变,无法用公式计算局部冲刷,因此首先采用实测资料进行工程河段河势分析,再利用水槽模型试验可以探讨在一定洪水作用组合不同取水流量下取水口周边的局部冲刷深度。通过试验表明,在100 a一遇洪水作用下,当单孔取水流量最大时,局部冲刷深度最大,范围也较大,当不取水的时候,冲刷深度相对最小,范围也较小,成果可为工程建设、运行安全等提供技术支撑。

径流汇流模拟的河道高程修正方法研究

以涪江流域中游为研究区域,利用细化算法和线划跟踪算法提取河道水面的中心线,按照一定间隔采样,得到河道采样点高程。通过河道采样点初始高程,推算出河道水流方向后,对采样点进行高程修正,以确保采样点高程从上游到下游逐渐降低。最后,将采样点高程进行空间插值,并替换原有河道地形高程。结果表明,河道高程修正后,径流汇流精度得到提升。

土石坝坝体坝基防渗墙衔接段加固方案比选分析

本文总结了江西省主要应用的4种土坝防渗方案,并结合试验资料,对各方案进行了防渗效果分析、经济及施工工艺对比分析.在坝体防渗墙中钻孔灌浆或在坝体防渗墙前不设置压浆板灌浆,是比较经济合理的防渗方案,在保证衔接段灌浆质量的前提下,具有推广价值.

渭河陕西段径流系列的一致性分析

水文资料是工程设计的基础资料,其资料的一致性直接影响工程设计结果的合理性。本文采用渭河陕西段林家村,咸阳,华县三站1951-2010年的年径流资料,定性分析、定量检验了其序列的一致性。结果表明:①径流序列的趋势、突变及参数等的变化并不足以表明其一致性的改变,需要进一步的检验;②通过定量检验表明:1969-1971年的突变并未通过显著性为0.05的一致性检验,而1991-1994年的突变却通过了显著性为0.05的一致性检验,说明渭河陕西段径流序列的一致性改变发生在1991-1994年间。

汀江流域长汀段水沙变化特征及其影响因素

河流水沙变化直接反映流域的生态环境状况和土壤侵蚀程度。为探讨南方典型水土流失治理区水沙变化特征及其驱动机制,以汀江流域长汀段1982年1月至2014年12月径流、输沙数据为研究对象,采用CEEMDAN法、Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法及构建水沙关系模型分析水沙的变化特征,通过双累积曲线法定量研究降雨和人为活动对水沙变化的贡献率。结果表明:(1)汀江流域长汀段降雨和径流呈不显著减小趋势,输沙率显著下降(p<0.01)。径流与输沙的周期性及变化趋势不同步。(2)汀江流域长汀段输沙状况在2000年发生突变(p<0.01),突变后径流含沙量降低,水沙关系曲线的来沙系数显著减小。(3)自2000年后,长汀段径流和输沙总量均减小,其中人为活动对径流变化的贡献率为68%~81%,对输沙变化的贡献率为90%~98%,人为活动中以封禁治理、生态林草等为主的水土保持措施是输沙量减少的最重要原因。