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。

不同控源截污水平下平原圩区活水效果研究

平原圩区河网普遍存在水动力不足、自净能力弱的特点,水环境问题突出。控源截污和畅流活水是平原圩区河网常用的水环境治理措施,但大规模控源截污技术条件困难,实施周期较长;畅流活水虽见效快,但持续时间短,因此需两者配合进行。以无锡市锡山区云林街道为研究区,建立水量水质耦合模型,探究不同截污水平下活水调度对区域水环境的影响。结果表明:不同活水调度方式对区域河道水环境影响不同,部分调度方式甚至会使河道水质恶化;控源截污能有效提升全断面水质;当控源截污和畅流活水两种措施结合时,改善效果超过单一手段,且能改善因调度而导致的水质恶化现象。研究成果可为研究区及其他平原圩区河网有效全面地治理水环境问题提供科学依据。

杭嘉湖平原圩区小型灌排结合泵站设计

灌排泵站是为灌溉、排水而设置的抽水装置、进出水建筑物、泵房及附属设施的综合体。在平原圩区,有时枯水期间外水位比圩内地面低,需采用机械提灌,而洪水期圩外水位比圩内地面高,又需要提排,有些地区需要提排而邻近的岗地又需要提灌,这时可利用一套机电提水设备,使之兼有灌溉和排涝功能,这类泵站被称为灌排结合泵站。根据平原圩区灌排结合泵站的布置特点,对灌排结合泵站的设计进行了初步探讨与分析。

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.

平原圩区设计排涝流量与水面率关系研究

圩区常受洪涝的双重威胁。圩区设计排涝流量计算,对圩区的水安全,有效减免涝灾经济损失有着重要意义。以水文学方法,以设计流量过程调蓄计算方法确定设计排涝流量,并以朱家角镇圩区为研究对象,分析了圩区设计排涝流量与水面率关系,得出设计排涝流量与水面率之间的非线性关系,可采用抛物线方程进行拟合,设计排涝流量与水面率关系的参数与圩区面积有很好的响应关系。

基于作物耐淹能力的平原圩区排涝模数研究

特定区域的排涝模数主要由作物耐淹能力决定,由于作物耐淹能力的资料相对缺乏,采用固定排涝历时计算区域排涝模数较显粗放。该文根据水稻、青椒、西瓜等作物的耐淹能力指标,利用水量平衡法分别计算基于作物不同受涝程度的区域排涝模数,进而分析建立区域排涝模数与作物耐淹能力的回归关系。研究表明,区域排涝模数与作物耐淹能力的回归方程可为精确计算区域排涝模数,进而合理确定排涝工程布局、规模和投资服务。

基于试验遗传算法的平原圩区除涝排水系统最优规划

平原圩区除涝排水系统最优规划是一个多维、非线性复杂系统优化问题。本文提出基于试验优化设计思想的试验遗传算法,即在标准遗传操作中增加了均匀设计、正态随机和摄动调优等试验操作技术。某圩区排水系统最优规划实例表明,与可分规划法及简单遗传算法相比,试验遗传算法能严格满足系统约束条件,且操作简单,计算效率更高。由于该算法兼顾了整体空间的种群多样性和局部空间极小值的搜索效率,同时能根据需要自动调整计算精度,因此较易获得复杂问题的全局最优解。

太湖平原圩区河网演变模式探析

以汾湖镇为研究区,采用GIS和RS方法分析了全镇及典型圩区近15年来河网结构的变化特征。结果表明:等级最低的圩内河道的河网结构变化显著,而村级以上的骨干河网结构基本没有变化,河网结构趋于稳定;不同圩区河网结构变化存在明显的时空差异。快速城镇化过程中,经过及时规划和治理的圩区河网结构得到了一定的改善,反之,河网结构受到了较大破坏;根据河网结构演变特征及原因,快速城镇化圩区河网结构演变的主要原因是对水系的保护、整治和破坏等人类活动的影响,据此识别圩区河网演变的几种主要模式为:主动引导型、被动改造型、修复完善型和保护优先型。

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。

平原圩区整治设计概算审核工作小结

近年来,平原圩区逐步成为工农业发达、资源要素聚集、财富相对集中的区域,其地位及重要性更加显著,相应地,遭遇洪涝灾害的损失加剧。随着各级财政资金补助力度加大,大量圩区整治项目开展前期设计工作,为使政府投资落到实处,圩区项目设计复核工作也同期开展。文章就圩区项目初步设计概算复核中遇到的问题进行了分析阐述,并对圩区项目概算控制提出了解决思路。

平原圩区城镇雨洪淹没模拟与调控策略——以昆山市淀山湖镇为例

模拟与评价雨洪淹没特征是科学评估暴雨洪涝灾害风险与优化雨洪调控措施的基础。以长三角典型平原圩区城镇淀山湖镇的8个圩区为例,基于地形、气象、雨水管网等数据,通过构建多重现期的降雨情景,采用一维SWMM模型模拟了雨水管网的溢流特征,耦合二维CADDIES模型识别了管网溢流在地表形成的雨洪淹没区域,定量评估了雨洪淹没特征的主要影响因素,并阐明提升泵站排涝能力与增加水面面积2种雨洪调控情景的优化效果。结果表明:(1)溢流点数量受圩区地表属性和降雨特征的共同影响,淹没面积与降雨特征显著相关,降雨重现期大于0.63 a且逐渐增大时,淹没面积亦随之显著增加;(2)在强降雨情景下,淀山湖镇雨水管网负荷较高且不能有效应对超过50 a的强降雨事件;(3)提升泵站排水能力能有效减少淹没面积,但未能减少溢流河道以及雨水管网溢流点数量;(4)增加水面面积能显著提升圩区雨洪调控能力,当新兴圩、永胜圩和红旗圩水面率分别达到6.03%、10.87%和8.83%时,可有效抵御100 a降雨事件所导致的河道溢流状况。研究结果可为长三角地区平原圩区的雨洪灾害风险评估与雨洪调控措施优化提供决策参考。

太湖流域圩区治理现状调查与思考

太湖流域属大型平原感潮河网地区,地势低洼、水网纵横,流域洪涝治理实践逐渐形成了独特的圩区治理模式。在当前圩区建设情况调查基础上,统计分析了流域内各省(直辖市)与各水利分区的圩区治理情况,给出了现状圩区数量、面积、排涝流量等关键统计量的特征,同时结合现状圩区建设初步分析了流域区域洪涝治理的效益及存在的问题,最后从流域洪涝协同治理角度提出了科学规划、协同治理,联合调度、最优效益,数字圩区、智慧管理的圩区建设思考,为太湖流域圩区治理与管理提供参考。

太湖上游圩区氮磷管理的减污效益分析

本研究以太湖上游平原圩区为研究对象,采用氮动态模型(Nitrogen dynamic model for lowland polder systems,NDP)和磷动态模型(Phosphorus dynamic model for lowland polder systems,PDP)模拟圩区氮磷流失的动态过程,并基于圩区氮磷流失机制进行管理情景定量模拟与氮磷减污效益分析。结果表明:①圩区氮磷的年平均流失强度分别为40和1.75 kg/(hm^(2)·a),高于太湖流域的平均氮磷流失水平;②当圩区外部水质控制为Ⅳ类时,氮磷流失强度分别为37.54和1.58 kg/(hm^(2)·a),圩区截流氮磷量分别增加4.9%和9.9%,高氮磷流失级别的圩区数量分别减少26.2%和63.8%;③如将圩区内5%的水田转化为水体,氮磷流失强度分别为36.73和1.72 kg/(hm^(2)·a),圩区截流氮磷量分别增加6.6%和1.7%,高氮磷流失级别的圩区数量分别减少46.2%和22.5%;④圩区氮磷的流失机制具有明显不同,圩外水质目标对于圩内磷的流失影响较大,圩内的水体和坑塘等对于氮滞留和净化更加有优势。

基于SWAT的平原圩区受控水文过程识别和模拟

平原圩区地势平坦,水系结构复杂,汇流和排水过程受到农业水利工程的影响,仅基于DEM提取流域的方法难以使SWAT模型正确识别圩区汇水关系。在充分调查分析平原圩区水文过程的基础上,提出了改进SWAT模型子流域概化方法:①采用分区多出口模拟、水库控制出流等方法以识别平原圩区复杂、受控的水文过程;②基于主要地物要素对原始DEM进行修正,并通过河道结构合理化修正以处理河道分汊和网状河流汇流关系。江西省赣江下游典型平原圩区蒋巷联圩实例研究表明,应用上述强化子流域提取方法,能够使SWAT模型较好地对平原圩区复杂、受控的水文过程进行识别和模拟,水量模拟相关系数和效率系数均达到0.8以上。通过对比自然出流和受控出流的模拟结果和出流特征,表明SWAT模型能够较好地识别平原圩区内电排站对径流的调蓄和截留作用。

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。

平原河网圩区超标准洪水防御对策研究——以昆山市为例

为提升平原河网圩区超标准洪水防御水平,以受2021年台风“烟花”影响的江苏省昆山市为例,分析了平原河网圩区应对超标准洪水存在的问题,并提出相应防御对策建议。结果表明:昆山市作为典型的平原河网地区,圩区众多,在应对超标准洪水时存在部分半高田不设圩、洪水外排能力不足、下垫面变化引发汇流时间短、排水管网不够完善等问题。提出了运用圩区防洪堤防安全超高、对大包圩外河水系进行二级管控以抵御外来洪水,构建“围+排+蓄”圩区防洪格局削减内河洪水等超标准洪水防御对策建议。

姜佩华,池泽涌,熊玉江,等.芳溪湖流域稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究[J].节水灌溉,2023(5):39-45.DOI:10.12396/jsgg.2022298.

为了探究平原圩区稻田氮磷流失机制,以江西省芳溪湖流域作为典型研究区,开展不同尺度稻田排水氮磷浓度时空变化特征研究。结果表明:在时间尺度上,排水总氮、氨氮平均浓度最高值出现在5月和7月;硝氮变化趋势为先降低后升高,最低浓度出现在8月份;总磷浓度变化趋势为先上升后下降,最高值出现于8月;排水中氨氮/硝氮比例随时间总体表现出先升高后降低的特征,最大比例出现在8月份。在空间尺度上,排水总氮、氨氮和总磷浓度的中位值表现为干沟尺度>田间尺度>流域尺度>斗沟尺度。农田排水氮磷浓度的时空变化过程复杂,在水稻不同生育阶段和不同空间尺度上存在较大差异,施肥和降雨过程对流域氮磷浓度有较大影响,因此需要在种植过程中加强田间养分和水分管理,合理控制排水时间,建议在施肥16 d后排水;降雨过程整体呈现“降-升-降”的变化趋势,建议稻田涝水在2~4 d内排出。

平原水网圩区非点源污染模拟分析及最佳管理措施研究

平原水网区太湖流域非点源污染所占比例越来越重,非点源污染不确定性致使难以准确分析其流失规律。利用经率定验证的非点源污染模型AnnAGNPS模拟太湖流域雪堰镇平原水网圩区全年及各月非点源污染氮磷流失负荷,分析氮磷负荷时空分布规律,识别污染关键源区,通过对模型参数进行敏感性分析,定量评价最佳管理措施氮磷防控效果。结果表明,雪堰镇非点源污染氮磷负荷分别为62.99t/a、5.81t/a,流失高峰期在夏季。氮磷流失主要集中在坡耕地区和河道两侧,氮在施肥量大的地区也有大量流失。4种管理措施中,等高耕作、保护性耕作对颗粒态氮、磷削减效果明显,生态缓冲区、减少施肥量对氮削减效果明显。

冬小麦适宜地下水位及控制指标

太湖流域的平原水网圩区渍害严重，遏制着冬小麦生产的发展。该文通过对大量的试验成果和调查结果的分析，寻求出了冬小麦产量与地下水位的相关关系，并给出了适宜的地下水位控制指标，为设计农田排水工程，合理调控地下水位，促进冬小麦高产提供了科学依据。

国外松在苏北河堤碱性土壤落户

火炬松、湿地松、短叶松、晚松等4种常绿重要针叶树.统称国外松,原产美国,它生长快,适应性强.是美国东南部主要用材树种.国外松在1920年前后引入中国,现已成为我国亚热带丘陵山区的主要造林树种.但在我国暖温带地区,特别是平原圩区和河堤碱性土壤地区尚无引种成功的先例.宝应县大运河堤防管理所与宝应县多管局、江苏省林业科学研究所协作,引种4种国外松,成功地使这四种国外松在苏北河堤碱性土壤落了户.