河网地区洪水预报模型开发及在长江下游地区的应用

平原水网地区的洪水预报一直是水文学科的难点问题,尤其受人类活动影响剧烈。为了更好地模拟流域水文循环过程,解决工程实际应用中的挑战,提出了一种新颖的分布式架构水文模型。该模型具有分布式特征,能够根据流域特征和需求灵活选择最合适的水文特征单元进行组合,从而支持对不同水文特征单元精确化、理论化的研究。为了实现实时预报功能,还研发了数据库耦合技术、大型河网实时校正技术及水利工程调度技术。在此基础上,应用分布式架构思想建立了太湖流域模型,对其进行了概化处理,并选取2016年实况数据对模型参数进行了率定。通过对太湖水位1 d、2 d、3 d预见期的实时预报,计算成果基本能够反映平原水网地区太湖流域的水流运动实际状况。综合而言,该分布式架构水文模型方法不仅在科学性上得到验证,而且在实现技术上具有可行性,成功地解决了从理念到现实的应用实践问题,为平原水网地区洪水预报提供了新的思路和方法。

平原河网地区洪涝风险快速分析方法研究

洪涝风险分析是洪涝灾害防御中有效手段。但是随着水雨工情信息变化,洪水风险分析方案存在不确定性和时效性,尤其在平原河网圩区,城市下垫面复杂、闸泵工程众多、洪水二维演进过程交互多,使得平原河网圩区二维淹没模拟时长达数天,不能满足应急防汛支持决策的要求。本文提出了圩区水面率、圩区地形、圩区控制水位等关键指标的平原河网地区洪水淹没快速分析方法,可快速模拟得到圩区淹没水深和淹没范围,可为平原河网区洪涝防御提供技术支撑。

复杂河网地区气候-水文-水动力耦合模型模拟

以淮河流域中下游结合部的洪泽湖周边滞洪区为研究对象,基于紧耦合技术,将一维和二维水动力模型进行耦合,基于松耦合技术,将气候模型与水文模型、水文模型与水动力模型进行耦合,实现了流域、河网、蓄滞洪区和湖泊复杂系统气候水文水动力单向耦合,并对气候变化影响下的复杂河网地区水流演进进行了模拟。结果表明:构建的气候-水文-水动力耦合模型对洪泽湖周边滞洪区洪水演进具有较好的模拟能力和适应性;气候变化导致未来淮河流域洪水量级增加,加大了洪泽湖周边滞洪区的洪水风险。

基于HSPF模型的平原河网地区流域划分

现有的流域划分方法适用于高差清晰的地区,在平原河网地区适用性较差。为解决平原河网地区流域划分问题,根据平原河网地区的地形地貌特征,提出了一种综合各数据优势的多尺度、分层次的平原河网地区流域划分方法。该方法参考水系、道路、圩堤、闸泵和土地利用类型,结合单元格级网格和网格中心点空间分析数据,生成流域划分参考图。通过建立常州市钟楼区平原河网HSPF水文模型,对提出的平原河网地区流域划分方法进行了模拟应用。结果表明:钟楼区2020~2021年水文过程模拟结果较好,德胜河桥、钟楼大桥和连江桥下站点的相关系数、纳什系数均大于0.75,满足模型模拟精度,提出的平原河网地区流域划分方法有一定的合理性和可行性。

沿海河网地区新建市政道路雨水排水工程设计审查管控要点及案例分析

概述内涝积水的原因和危害,针对南沙区的定位,提出高标准审查管控新建道路雨水排水设计的必要性。介绍了南沙区的区位特征及雨水排水的外在风险,对新建市政道路雨水排水工程设计的12大审查管控要点进行了系统性研究。

南方平原河网地区水土保持强监管工作实践与思考

长期以来,南方平原河网地区水土保持工作受重视程度不高,随着城市规模的不断扩大,水土流失已严重影响平原河网城市生态环境和经济社会的发展。以嘉兴市为例,详细分析了南方平原河网地区的水土流失特点及成因,介绍了水土保持强监管工作的成效和做法,并针对存在的问题,提出了下一步工作的合理化建议与思考,以全面提升水土保持监管能力和水平,推动嘉兴市生态文明建设。

河网地区水环境治理案例分析

以广东某地区水环境治理为案例,从水环境问题识别、整治思路与措施、建设模式3个方面进行总结和分析。针对片区内的水体污染严重、潮汐现象明显、管网覆盖率低、河道被侵占等问题,提出控源截污、内源治理、活水循环、生态修复的技术路线。通过模型分析,在上述措施实施后,河道的水力条件明显改善,水质状况明显提升。同时,结合水环境整治的特点,分析EPC+O的运营模式在水环境治理中的作用。

平原河网地区水库溃坝洪水数值模拟分析——以江西省柘林水库为例

为了克服传统一维水动力学模型在模拟平原河网地区溃坝洪水中的不足,准确模拟洪水漫溢堤防后泛洪区溃坝洪水演进过程,建立了平原河网地区水库溃坝洪水计算的一维-二维耦合模型。以江西省柘林水库为例,计算了水库不同工况下的溃坝洪水及其在下游洪泛区的演进过程,分析了溃坝洪水的淹没风险。结果表明:柘林水库遭遇可能最大洪水漫顶溃决和管涌渗透破坏溃决工况,坝址洪峰流量分别为87000 m^(3)/s和46000 m^(3)/s;修河干流柘林坝址至虬津河段两侧有山头控制,溃坝洪水可被约束在狭窄的山谷内,水位涨幅较大;虬津以下为开阔的滨湖平原,水位涨幅下降明显。研究成果可为平原河网地区溃决洪水计算提供借鉴,并为柘林水利枢纽工程突发溃坝事件应急处置提供技术支撑。

河网地区市政道路下穿隧道雨水排水工程设计审查管控要点

市政道路下穿隧道是提升交通效率的重要节点设施,但因其特殊的下凹布局极易被水淹而影响交通,甚至造成较大的经济损失。对广州市南沙区的区位特征及排水风险进行了分析,提出河网地区市政道路下穿隧道雨水排水工程设计的9大审查管控要点,并对9大审查管控要点进行了系统性研究,为南沙区及其他类似河网地区的市政道路下穿隧道雨水排水工程设计、审查管控从业者提供了参考。

探索南方河网地区节水型社会建设的有效形式

南方河网地区水资源量丰沛,社会经济发达,由于工业化高速发展,城市化进程加快,水污染加剧,已成为较为严重的水质型缺水地区。南方河网地区建设节水型社会要树立建立社会用水的良性循环观念,促进与水相关的生态循环系统的持续健康和平衡,强调积极预防和主动控制污染,并注重“节水”与“防污”同步并重,加强制度建设,因地制宜建立节水型农业、节水型工业、节水型城镇和社区及节水型农村,建立和完善水安全体系。

平原河网地区河流曲度及城市化响应

河流曲度是河流平面形态的重要表征指标,以平原河网地区典型区域——上海为例,分析了20世纪50年代中心城区高密度河网的河流曲度特征,诊断了近60年以来快速城市化对区域河网及河流曲度的影响。研究认为:①近60年来上海中心城区河网密度下降幅度达67.22%,高强度人类活动导致区域河网水系分枝结构与自然规律完全相反;②平原河网地区是顺直型河流的典型发育区域,研究初期上海中心城区顺直型河流占85.40%,进一步分析表明曲度小于1.1的河流比例高达70.57%,河流形态接近于直线型;③上海中心城区消亡河流以顺直型为主,其消亡速率约为较高曲度河流的12倍,采用加权平均曲度指标描述区域河网萎缩对河流曲度的影响具有更好的直观性和科学性;④上海城市河流综合整治实践中,工程水利的倾向性强于生态水利,60.9%的河流整治项目开展了裁弯取直工程措施。

平原河网地区河流结构特征及其对调蓄能力的影响

平原河网地区是河流高度发育并受到城市化深刻影响的区域。本文以上海为例,基于上海及周边城市普遍采用的河流分类和水利片管理系统,分析不同城市化水平地区河流结构的共同特征及其差异性,探讨河流结构对河网调蓄能力的可能影响,提出估算河网调蓄能力的方法。研究表明,平原河网地区河流结构指标反映了该地区河流数量、长度以及低等级河流高度发育的自然地理特征,城市化在达到一定程度后即会干扰河流结构的自身发育规律,并表现为河流发育能力的下降;河流结构在城市化影响下表现出由复杂到简单、由多元到单一的变化趋势;河网调蓄能力受低等级河流数量及结构的影响更大,并随着城市化水平的提高而下降;就整体而言,城市化对河网调蓄能力的影响大于对河流结构的影响;以水面数量和河流结构两项指标作为参数能够更准确地估算河网调蓄能力。

平原河网地区面源污染控制的前置库技术研究

本研究提出了平原河网地区面源污染前置库技术,以去除地表径流中的氮、磷污染物质,提出其系统结构,以及关键技术,并开展了示范工程规模上的研究。工程实施后水质和景观得到明显改善,污染负荷得到削减。无降雨和小降雨输入期间,TN、TP、SS的平均去除率分别达到65.1%、45.3%、62.9%;强降雨时,降雨初期TN、TP、SS污染物去除率分别为70.5%、84.6%、90.9%,而处理后期,TN、TP、SS的去除率达到91.7%、96.2%、96.8%。

平原河网地区河流生态修复技术研究与实践

针对平原河网地区河流生态系统问题日益严重的状况,总结了河流生态修复的国内外研究进展,阐述了目前主要应用的河流水质改善、生态护岸建设和河流生态景观建设3个方面的河流生态修复技术,结合江苏省丰县的生态水利建设实例,提出我国河流生态修复的建议。

平原河网地区滨岸带外来植物入侵现状及影响研究——以上海青浦区为例

河流滨岸带作为一种典型的开放系统,在受到外界干扰的条件下极易被外来植物所入侵并受到严重影响。以上海青浦区为例,通过对河流滨岸带生态系统入侵植物分布及现状调查,以及对两种入侵植物:白花三叶草(Trifolium repens)和加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)群落的物种多样性及其土壤特性的实证研究,探讨外来植物入侵对河流滨岸带生态系统造成的影响。结果表明:目前该地区河流滨岸带外来入侵植物共有14科24种,其科、种数分别占到该生态系统所有植物的48.3%与26.1%。入侵植物白花三叶草与加拿大一枝黄花在春、秋两季均显著降低了河流滨岸带植物群落的物种多样性。此外,两种入侵植物也对当地河流滨岸及土壤特性造成了不同程度的影响,其中对土壤含水量、pH值的影响最为显著。该研究填补了平原河网地区河流滨岸带生态系统外来植物入侵研究的空白,有助于今后开展对该生态系统的评价、恢复及管理工作。

平原河网地区土地利用生态适宜性评价——以上海市张江功能区域为例

以上海市张江功能区域为研究对象,借助于ArcGIS和Fragstats的统计分析功能,研究2000～2006年区域土地利用和景观格局动态变化特征,表现为区域工业用地增长过快,水域等自然下垫面明显减少,绿色廊道建设不足,区域景观格局空间分布有待优化。运用生态适宜性评价方法,划分了生态适宜性评价等级及标准,从自然生态和人文生态两个维度,构建了以工业用地,居住用地和河流廊道为主体的土地利用生态适宜性评价指标体系。评价结果表明:生态适宜性综合评价值为0.82,三种用地类型得分处于0.79～0.84之间,均为中度适宜等级;工业和居住用地自然生态建设不足,生物资源保护、环境质量和绿地建设是主要自然限制因子;河流廊道生态效应未能充分发挥,河岸建筑密度、河岸带舒适性、河流廊道连续性和植被结构完整性是主要限制因子。

河网地区水环境引水调控及其效果预测

以中山市为例,采取引水调控措施改善该市河涌水环境,结合河网地区水利设施,建立水量水质联合调控模型,通过二级联解方法,模拟引水调控实施效果。结果表明:在枯水期实施引水调控36h、汛期实施引水调控12h后,该市河涌水质能达到水功能区的水质目标。引水调控措施增加河涌水动力、提高水环境容量,可有效改善河涌水环境。

区域发展与水源保护的协调方法研究——以中国东部平原河网地区为例

本文深入剖析了中国东部平原河网地区区域发展与水源保护的冲突,系统梳理了这一自然地理区域协调区域发展与水源保护的规划、控制、辅助技术手段,初步设计了以资料收集及框架设定、现状调查及评估、管理目标设定、管理策略制定、适应性管理为架构的基本程序,在此基础上,尝试提出了协调区域发展与水源保护的关键方法,即:基于多目标易损性评价指标体系的水源地系统综合评估方法,基于土地利用调控与水源保护区设置的水源地双相圈层保护方法,基于分权型管理思路与全过程利益方参与的水源地合作保护方法,最后以黄浦江上游水源地为研究区域进行了案例分析。

长江三角洲河网地区典型城镇街尘中多环芳烃的污染特征

街尘是一种重要的环境介质,其携带的污染物在城镇化过程中对河网地区的水环境构成了一定的威胁.为初步探讨长江三角洲河网地区典型街尘中多环芳烃(PAHs)的污染特征,以杭嘉湖平原河网地区饮用水水源河流上游典型小城镇的街尘为研究对象,对工业区、交通干道、旧居区、新居区和商业区5种土地利用类型的15个采样点进行街尘样品采集和粒径分级,测试街尘的密度、有机质含量以及16种U.S.EPA优控PAHs含量等指标.结果表明,粒径为<63、63～125、125～250和250～900μm街尘中总多环芳烃(∑PAHs)的平均含量分别为7261、5835、4660和2909μg·kg-1,粒径越小,PAHs含量越高,其生态风险越大.不同土地利用类型的街尘中PAHs的含量顺序依次为:工业区>交通干道>旧居区>新居区>商业区.街尘中PAHs和有机质含量存在显著正相关关系,且街尘粒径越小,有机质和PAHs的相关性越强.源解析结果表明,街尘中的PAHs多为燃烧源.

平原河网地区稻田排水过程及其受外河影响的研究

为了探寻符合平原河网地区特点的排水系统最佳布置及管理方案,根据江苏常熟稻田排水观测试验,结合田间水文模型-DRAINMOD模型,分析了河网地区独特的水量平衡关系,确定了稻田排水量以及农田与外河的交换水量,并根据研究区的排水要求计算了可以削减的排水量。结果表明,在现有灌排制度下,生长期内稻田实际排水量约816mm,远高于当地所推荐的适宜排水量,可削减排水量约216mm,占目前灌水量的21.4%;按照当地所推荐的适宜排水量,利用DRAINMOD模型,当暗管埋深为90cm时,排水间距以25m为宜。研究区农田与外河的水位差较小,当外河距离农田大于30m时,实际水量交换很小;外河对农田的影响主要表现为对农田排水系统功能的抑制作用。