大型灌区多级渠道与水库群联合输水调控方式研究

为适应国内大型灌区自动化建设,发挥水库的调蓄作用,最大限度地满足用水户的用水要求,以犬木塘灌区主干渠和部分分干渠的部分渠段为研究对象,基于输水渠道系统运行仿真与控制软件建立的干渠模型和干支耦合模型,分析了渠库耦合调度的效果以及探究了渠库耦合的调度方式。结果表明:(1)当渠道最下游端的取水发生变化时,库渠联合调度可以加快响应,及时给用水户供水,提高供水效率,另外,取水扰动的影响范围和程度减小,各闸门过闸流量超调量减小,系统可以更快达到稳定;(2)水库的加入在一定程度上可以减弱取水变化带来的扰动,并且当水库加入的位置越靠近分水口时,取水扰动影响范围和程度越弱,渠库联合调控的效果越明显;(3)对于水库水同时间入渠方式较同流量入渠方式的比较,同时间工况下的稳定时间更短,更有利于渠道稳定。研究成果可为如何使渠道系统更快达到稳定提供思路以及为渠库联合调度规则的探究提供参考。

基于智能算法的灌区渠系多目标优化配水模型研究及其系统开发

优化灌区渠系输配水技术是推动农业水资源高效利用的重要举措。针对新疆部分灌区渠系管理上沿用人工传递信息方法来决策配水方案,难以达到优化调配。以轮灌分组和配水流量为决策变量,建立了以渠道输水损失最小、轮灌组内配水时间差最小为目标的灌区支、斗渠优化配水模型,采用多目标粒子群算法进行求解;在深入研究渠系优化配水模型及其算法求解的基础上,采用Visual Studio Code、Matlab开发工具,开发灌区渠系水优化配置系统,并通过实例进行检验分析。结果表明:优化后的配水方案较该时段实际灌溉方案,渗漏损失总量由48.49万m^(3)减少至23.78万m^(3),配水时间由30 d缩短为14.6 d。所建立的渠系优化配水模型贴近渠系实际运行情况,可以实现集中高效配水;开发的渠系水优化配置系统界面友好、参数简洁,能方便快速地为灌区的配水优化编组提供决策依据。

输水渠系着生藻类多目标水力优化调控研究

输水渠系正面临着生藻类肆虐的危害,亟需通过水力调控方法剥离边壁的着生藻类,然而大范围的着生藻类脱落将进一步造成渠道水质破坏。为了探究同时满足除藻和水质管理双重目标的最优水力调控模式,研究基于着生藻类水力调控模型,以南方某灌区四干渠为仿真实例,运用正交试验和极差分析方法设计不同类型的水力调控方案,对比分析水力调控对边壁着生藻类生物量的剥离效果以及对渠道水质的干扰。研究结果表明,在着生藻类爆发后期用高冲刷流量持续冲刷中等时长的调控模式可极大程度地兼顾藻类调控与水质管理两大需求。实际运用中应结合渠道的着生藻类爆发时段以及流量调度能力,在区间内选择适宜的水力调控组合。

基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水模型构建——以长岗灌区为例

为发挥灌区用水调度决策潜能,以黑龙江省长岗灌区为研究区,提出一种基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水多目标模型,该模型充分考虑灌区骨干渠系内不同渠段、渠道之间的水量平衡和各级渠道的输水能力,兼顾渠系输水损失、配水及时性与公平性多目标的协同,优化决策配水流量与输水历时。此外,利用随机森林模型预测未来气候变化情境下灌区的供需水量,基于此,计算未来气候模式下的渠系输水损失并获得长岗灌区渠系优化配水方案。结果表明:同一生育阶段内上级渠道不同渠段的输配水损失水量占上级渠道输配水损失总量的比例差异性显著,任一生育阶段内上级渠道靠近渠首的第一个渠段的输配水损失水量占比最大(返青期、抽穗开花期和乳熟期均为20.71%、分蘖期为21.21%、拔节孕穗期为25.43%);通过渠系优化配水模型得到长岗灌区作物全生育期渠系输配水总量为230.51万m^(3),总配水历时为494.32 h,输水损失总量为8.66万m^(3),与灌区采用经验系数法计算的输配水损失水量相比,输水损失减少24.89%,显著提高输配水效率。该模型有助于提供科学、合理的渠系配水方案,为综合提升灌区水资源管理能力和精细化管理水平提供决策支持。

引黄灌区多目标水资源优化配置-调度双层模型

为合理优化调配水资源,实现灌区综合效益最大化,以赵口引黄灌区二期工程为研究对象,构建多目标水资源优化配置-调度双层模型。采用遗传算法,优化求解得到2030年50%、75%、95%设计频率的灌区各用水户(居民与牲畜、农业、工业、服务业、环卫绿化和河湖生态)最优分配水量及渠系调水方案。研究结果表明:不同设计频率的最优水量分配方案均能满足灌区各用水户发展基本需求,居民与牲畜用水、工业用水、服务业用水均能优先得到满足,农业用水供需比保持在0.76以上;50%、75%、95%设计频率的灌区各渠道引黄水占比分别为46.61%、42.28%和48.58%。

基于改进多目标决策模型的大桥水库灌区渠系自适应规划方法

提出了基于改进多目标决策模型的大桥水库灌区渠系自适应规划方法,可合理规划大桥水库灌区渠系配水,提高水资源利用率,降低无效弃水及对生态环境的影响。以配水结束后灌区各渠系缺水量、渠道输水损失量及农作物生产带来的灰水足迹3者最小为大桥水库灌区渠系规划多目标决策函数,以渠道输水能力、水量和时间为约束条件,构建大桥水库灌区渠系规划的多目标决策模型。以栅格法构建路径规划的运行环境,通过移动几率优化、信息素挥发系数自适应调整两方面改进蚁群算法,通过改进蚁群算法寻优获取渠道缺水量、输水损失量、灰水足迹最小的水库灌区渠系规划结果。试验证明,该方法可以有效规划大桥水库灌区渠系的水资源,规划后的灌区渠系在缺水量、渠道输水损失量及灰水足迹方面都有较好的表现,并且效率高、应用性强。

三江平原湿地多级沟渠系统底泥可溶性有机碳的分布特征

沿着土壤和土地利用类似的三江平原多级沟渠系统采集不同沟渠单元底泥，这些不同沟渠系统单元由湿地和农田边界排水沟渠到相当大的主干渠变化着，测定底泥中可溶有机碳（DOC）含量，研究多级沟渠系统底泥中DOC的分布特征。结果发现，随沟渠等级增加，DOC在底泥中所占的比重逐渐增加（40～60cm层增加近5倍），DOC富集层逐渐有规律的向底泥底层转移（40～60cm）。研究表明，排水沟渠既是湿地或农田DOC的最初汇聚地，又是河道DOC的输出源；沟渠重复性的排水将湿地或农田DOC通过零星径流带入沟渠系统中，连续的沟渠径流携带着大量DOC与不同等级沟渠系统相互作用使得沟渠系统底泥中DOC呈现出一定的水平、垂直分布特征；排水沟渠排水历时、DOC流量、滞留时间、径流发生频率等都会影响多级沟渠系统底泥中DOC的分布特征；另外，沟渠系统内生长的植被也通过径流阻塞和有机质过程影响底泥中DOC的分布特征。

下颌第一前磨牙根管的临床显微观察

目的比较肉眼和根管显微镜探查对下颌第一前磨牙多根管的发现情况,为推广根管显微镜的临床应用提供参考依据。方法选取80颗需要根管治疗的下颌第一前磨牙,开髓后先行肉眼探查:插诊断丝拍正位、偏位X线片,结合髓底图和X线片对根管数目做出判断。再采用根管显微镜,观察并记录各牙的根管数目、类型。比较2种方法对下颌第一前磨牙多根管的发现情况。结果肉眼探查结合插针拍片法和根管显微镜探查多根管发现率分别为12.5%和30.0%,准确率分别为38.46%和92.31%,发现率和准确率的差异均有统计学意义(P<0.001)。结论根管显微镜探查法能够较为准确地判断下颌第一前磨牙的根管数目和类型。

基于多目标粒子群算法的渠系优化配水研究

【目的】发展节水高效农业,实现对农田渠系配水的优化。【方法】以水流过渡平稳和输水损失最小作为优化目标,采用多目标粒子群算法建立渠系优化模型,以西北地区西浚灌区干、支两级渠系作为研究对象进行了模型求解,并与回溯搜索法和向量评估遗传算法求解结果进行了比较。【结果】采用多目标粒子群算法得到的渠系配水时间缩短至约11 d,配水总量为205.07万m^3,较回溯搜索法和向量评估遗传算法求解得到的渠系配水时间短2~4 d。【结论】多目标粒子群算法在满足双优化目标的基础上,能够贴近实际配水情况并合理地调整流量的时空配置。

小中甸水利枢纽灌区工程管道供水可行性研究

小中甸水利枢纽灌区工程在坝址下游硕多岗河左右两岸Ⅰ、Ⅱ级阶地上,初步设计方案为在坝址下游河道修筑挡水堰,抬高水位,Ⅰ级阶地明渠自流引水,Ⅱ级阶地泵站提水后布置明渠进行供水。通过现场调查并结合工程区的实际,从工程布置、结构设计、施工组织、工程建后管理、工程投资及工程效益等方面综合分析后,认为应合理利用建坝后抬高的水头,将灌区明渠自流方案改为管道供水方案,并对方案的可行性进行了分析论证,供业主和设计单位参考。

河流多生境自然塑造技术在北运河流域再生水河道修复中的应用研究

遵循“基于自然的解决方案(Natural based solution)”理念,本研究开发了由渗滤型边滩、生态跌水和近自然河溪构成的河流多生境自然塑造技术及系统,并在北运河流域的再生水河道台头沟实施了工程应用与示范.结果表明,该技术与系统具有良好的水质净化效果,对氨氮、总氮、总磷和化学需氧量的平均削减率分别为62.15%、47.46%、48.50%和70.84%;河道修复使得生境质量得到改善,由D级(差)提升至B级(良),生境类型由不足3种提升至超过8种;修复后河道底栖动物的种类数量、BI指数、多样性指数等增加,水鸟从无到有,生物多样性也逐步改善.该技术可为城市特别是城乡结合部小型再生水河道治理提供借鉴.