干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究进展

地下水生态水位是干旱区绿洲水资源管理、地下水保护和生态环境保护的关键指标。从地下水生态水位的概念、确定方法、阈值区间等方面入手,综述了干旱区绿洲地下水生态水位研究的重要进展及未来发展建议:(1)干旱区绿洲地下水生态水位存在显著的多功能性和尺度特征;(2)生态调查统计与分析、模型计算分析和遥感统计分析是确定地下水生态水位的主要方法;(3)区域地下水埋深适合控制在2.0~4.0m,不同功能地下水埋深阈值差异显著,这种差异性主要受气候、下垫面植被、土壤、地质条件等因素影响;(4)建议加强多尺度、多维度的干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究。

锡林河流域优势种群水位阈值分析

地下水是干旱草原区最为关键的生态因子,不仅是生态系统构成、稳定和发展的基础和依据,而且决定着草原群落演替。通过样方采集试验像得到研究区优势种群(大针茅等)覆盖度,同时测量得到不同对应地质单元的水位埋深,建立研究区几种优势种群基于覆盖度的生态分布高斯模型,分析几种优势种群与地下水位关系,找到该优势植被的适宜、不适宜的地下水位埋深,最终得到几种优势种群不同覆盖度下对应的地下水位阈值。结果表明:几种优势种群的地下水位埋深均为10 m以下,其中克氏针茅在3.8 m时植被盖度达到最大值,大针茅在4 m时植被盖度达到最大值,羊草在1.7 m时植被盖度达到最大值。在相应的水位阈值范围内,以上几种优势种群植被盖度与地下水位埋深相关关系明显。

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。

库水位骤降下土石坝损伤评价与管理对策

库水位的快速下降会造成土石坝上游坡面产生损伤,这是威胁中小型土石坝安全运行的因素之一。大量研究表明,土石坝在库水位下降时,上游坡面的安全性会大大降低,产生累积损伤,降低大坝的使用寿命。以大伙房水库土石坝为例,在不同水位降速情况下对其坡面进行损伤评价,结果表明:水位降速越快损伤越严重,控制水位下降速度和幅度可有效规避损伤的发生。通过设置3级水位下降阈值指标,即轻度损伤、中度损伤和重度损伤控制指标,可为土石坝安全运行提供参考,该方法操作简单,可有效减少土石坝在水位骤降时的坝体坡面累积损伤,具有较强的工程应用价值。

堰槽组合设施测流机制试验研究

山区季节性溪流流量变化大,已有灌溉渠道量水设施难以在较大流量范围内均达到测流精度要求,本文以克伦普堰和排淤量水槽组合而成的堰槽组合量水设施为试验对象,通过试验探究其测流机制。根据流量在5~79 L/s范围内的概化水槽水力性能试验,分析不同流量下的水面线、弗劳德数、垂线纵向时均流速、薄水层特征长度和特征宽度的变化,建立不同流量阈值范围内的测流公式。结果表明:①随流量的增大,堰槽组合设施流动形态从槽内流变为堰流,流量阈值对应的阈值相对水深为0.885,拟合得到组合设施槽内流和堰流的测流公式,与实测流量对比,相对误差小于3%。②组合设施槽内流和堰流水力特性不同,槽内流时槽内各测点纵向时均流速、薄水层的特征长度和特征宽度以及综合流量系数均随着流量增大而增大;堰流时,排淤量水槽槽内前段各测点纵向时均流速随着流量增大而减小,后段各测点纵向时均流速随着流量增大而增大,槽内收缩扭面段中部附近断面平均流速大小一致。③堰槽组合流量系数随着流量增大而减小。④堰槽设施下游薄水层的特征长度和特征宽度随着流量增大有下降趋势,最大值均出现在流量阈值情况下。本研究有效解决了流量变幅较大的明渠测流设施匮乏问题,可为山区季节性溪流测流设施应用提供参考。

东洞庭湖湿地生态水位阈值研究

水位是湖泊湿地水文情势和生态系统健康的关键指标,如何确定适宜生态水位阈值是确保湖泊湿地健康的关键。以东洞庭湖城陵矶站和鹿角站突变前水位过程(1959~1978年逐日水位资料)为基准期,采用RVA法、年内展布法和数理统计的方法建立了东洞庭湖适宜生态水位过程。结果表明:(1)RVA法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是2.18 m,而年内展布法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是5.12 m,水位波动较大,对于东洞庭湖适宜生态水位来说,RVA法计算生态水位的波动范围更有利于维持湿地植物群落健康和生物多样性;(2)受湖底高程影响,鹿角站的高低水位发生时间会比城陵矶站提前15 d左右,而高低水位的历时和波动范围以及动植物敏感期(3~6月)的平均水位变化速率并未有显著差别;(3)水位变异后(2003~2016年),东洞庭湖水位大部时间处于生态水位阈值内,只需要对不满足生态水位的消落期采取调整措施,鹿角站和城陵矶站年均水位差距减少0.46 m,洞庭湖的水动力系统减弱,给洞庭湖生态健康带来了消极的负面影响。研究可为东洞庭湖生态水位和三峡及上游电站联合调度提供依据。

龙刘水库非汛期联动补水机制研究

为解决黄河上游龙刘水库(龙羊峡、刘家峡水库)在联合运用过程中各行业用水导致的刘家峡水库汛前水位过低、影响水库综合效益的问题,从改善非汛期龙刘水库联合运用方式的理念出发,以黄河上游梯级水库群防洪、防凌、供水、灌溉、发电等生产实践的经验和大量技术研究成果为基础,构建基于全河水量调配的多目标优化调度模型,对比分析并确定了非汛期龙刘水库联合控制水位阈值,在此基础上研究提出了龙刘水库非汛期联动补水机制:在达到控制水位阈值条件下,由龙羊峡水库优先承担供水任务,并向刘家峡水库补水至控制水位。分析结果表明:提出的龙刘水库非汛期联动补水机制,在不改变现状全河水量配置效果的情况下,将提升龙羊峡、刘家峡乃至整个上游梯级水库的年均发电量,且刘家峡水库非汛期发电量增幅明显。

WUSH-TV2型超声蒸发传感器的安装与维护

介绍WUSH-TV2型超声蒸发传感器的系统组成、工作原理以及安装方法,并对实际工作运行中遇到的故障进行分析,提出了合理的保障维护方法和处理思路。