水资源保护利用“四水四定”的创新管理模式

系统识别了我国水资源保护利用“四水四定”管理中存在的问题,提出了以精准严格的管控指标、权威统一的监测系统、明确有力的管理体制、科学规范的管理制度以及协同高效的管理机制为五大核心体系,以水资源保护利用“四水四定”智慧水务管控平台为一个平台的水资源保护利用“四水四定”创新管理“5+1”模式;指出未来水资源保护利用“四水四定”管理的发展趋势包括统筹协调现有的水管理系统并实现升级,水量与水权结合面向“四水四定”激活交易市场,规范化建立“四水四定”的执行标准体系以及开展基于微观决策行为的水资源保护利用“四水四定”特定制度设计等方面。

水文部门支撑抗旱工作的实践与思考——以江西省抚州市2022年超历史特大干旱为例

近年来,极端干旱事件频发多发,抗旱能力不足成为制约抗旱成效的瓶颈之一。2022年江西省抚州市遭遇1961年有完整实测资料以来最严重的气象水文干旱。文章分析了抚州市2022年水文部门支撑抗旱工作的具体实践,查找存在的短板弱项,并有针对性地提出了水文部门提升抗旱支撑能力的对策建议,为加强水文部门抗旱能力建设提供参考。

典型南方丘陵山区地下水动态及影响因素分析

目前针对南方低山丘陵区地下水动态的研究较少,且仍存在对地下水位及其影响因素之间关系的空间非平稳性进行定量化表达方面的不足。以江西省抚河流域典型丘陵山区为例,分析丘陵山区地下水动态,并基于地理加权回归模型和多源数据,定量化表达影响因素在山地区和平原区对地下水位的贡献度排序,从时空尺度系统对比影响因素作用效果的差异。结果表明,研究区地下水动态以降水补给、侧向排泄为主,地下水位月际波动大,空间上呈现由南向北递减趋势。山地区和平原区地下水位均受降水量因子和高程因子影响最显著,在山地区地表水体面积占比因子对地下水位的贡献较大,而在平原区地表温度因子对地下水位的贡献较大。影响因素的作用效果均具有明显的空间异质性,随着降水量的增加,降水量因子对地下水位的影响逐渐增加,高程因子在山地区正效应明显,地表温度因子总体在平原区负效应明显。

信江白塔河柏泉站河段干流对支流顶托响应分析

河道的水位流量关系直接影响着水文资料整编的可靠性,合理而准确的水位流量关系可为水文预报和水利管理提供依据,精确的水位流量关系分析对河道水情分析和防洪管理有重要意义。以白塔河柏泉水文站河段为研究对象,借助Mike21软件建立河道水动力模型,模拟河道水流动力学过程,分析洪水顶托影响下站址断面水位流量曲线和干流沿程水面线,并通过情景模拟,剖析支流洪水对干流顶托作用。结果表明:水动力模型的模拟结果与实测值基本一致,相关系数为0.98,纳什效率系数为0.85,精度满足基本要求;河道水动力学模型可较全面分析干支流交汇处的水流变化状况以及干支流洪水过程的耦合响应;支流不同洪水的洪峰和洪量对干流顶托作用明显,而且与干支流洪峰到达时间的同步性关系较大。

江西省区域性高温和干旱过程分析与评估

为深入探讨江西省高温和干旱特征,利用1959—2022年江西省81个国家气象观测站降水和气温资料,构建基于影响范围、持续时间和强度等要素的区域性高温、干旱过程综合评估指标,然后利用该指标对江西近64 a区域性高温和干旱过程,尤其是2022年高温干旱事件开展异常特征分析和评价,并据高温和干旱重合天数,定义高温干旱复合年。结果表明:近64 a内出现277(90)次区域性高温(干旱)过程,有37 a高温和干旱同时出现,其中22 a高温和干旱重合天数超10 d;2000年后高温和干旱年及高温干旱复合年增加尤为明显。2022年江西夏秋季日均气温和日最高气温均值均破1959年以来气象记录,出现5次区域性高温过程,共持续71 d,其中7月20日至8月30日高温过程综合强度达特重等级,为历史第一;6月下旬至11月中旬江西无雨日均值达124.1 d;持续高温少雨导致江西出现1959年以来第二强的气象干旱过程,仅次于2019年。

流域、区域和城镇防洪工程工况与调度变化的洪涝互馈效应研究

为系统探究流域、区域和城镇3个层面之间工况与调度变化的洪涝互馈效应,以太湖流域及其内部水利分区、城镇为例,基于控制变量的思路设计不同的模拟工况和调度情景,定量模拟了各层面在不同防洪工程工况与调度方案下的流域洪涝运动过程,从水位变化角度分析了各层面之间的洪涝互馈效应。结果表明:适当抬升城镇防洪排涝工程内部排水控制水位可在保证城镇内部洪涝安全的前提下降低外部区域和流域防洪压力,但效果有限;适当降低各区域沿长江和杭州湾外排工程排水控制水位可有效增加流域和区域洪涝外排水量,显著降低太湖水位以及区域水位,对城镇内部水位也有一定的降低效果;吴淞江等流域行洪工程可大幅提高流域外排能力,显著降低太湖以及区域水位,而区域层面的防洪排涝工程仅能增加本区域外排水量,降低本区域内水位,对流域和城镇几乎没有影响。

基于地理信息技术的城市热岛效应分析——以南昌市为例

在全球气候变暖和城市化的背景下,南昌市面临着城市热岛效应的环境问题。基于地理信息技术,利用南昌市2014、2018、20233年的Landsat 8遥感影像,采用单窗算法,借助大气透射率、地表比辐射率、大气平均温度等主要参数,研究了南昌市不同时段的地表温度以及南昌市城市热岛的时空变化特征。结果表明,近10年南昌市城市热岛效应逐年增强,强热岛区和次强热岛区的面积不断增加,这2个区域主要集中分布在赣江两岸的中心城区,该区域人口众多、建筑物密集,城市热岛效应显著。而过渡区、温度较低区、温度最低区这3个区域分布比较稳定,温度最低区、温度较低区主要位于水面、林地、耕地、草地等区域。在植被覆盖率高的地区、有大型水体的地区温度往往很低,并且影响着周边地区的温度,对城市热岛具有一定的降温作用。研究结果可为城市发展规划和城市热岛效应缓解策略提供依据。

鄱阳湖氮磷时空特征和异常变化及其影响途径

为进一步掌握鄱阳湖水环境演变趋势,维护鄱阳湖生态区的可持续健康发展,本研究深入分析了近13年鄱阳湖水体氮磷时空特征及其异常情况,剖析了其主要驱动因素的影响途径。研究发现,2010-2022年期间,鄱阳湖总氮(TN)和总磷(TP)浓度丰水期总体低于枯水期,南部湖区高于北部的入江水道。而在2015年,鄱阳湖氮磷时空特征出现异常变化,丰水期TN和TP高于枯水期,北部湖区TN和TP浓度高于南部湖区。入湖污染负荷与水文变化仍然是影响鄱阳湖水体氮磷浓度的主要因素,而中低水位时期湖泊格局造成的“碟形湖”结构和水量分布差异是鄱阳湖TN和TP时空特征异常变化的重要驱动因素。本研究可为鄱阳湖水资源可持续利用及生态环境保护提供科学参考。

基于分布式水文模型的抚州市小流域洪水预报研究

通过使用空间输入的分布式建模方法 ,为抚州市琅琚水、黎滩河和乌江流域开发洪水预测模型。该方法包括基本计算单元划分、蒸散发计算、产流计算、汇流计算、参数率定以及利用现场流量数据验证模型。使用数字高程模型(DEM)和土壤结构网格导出的土地利用/土地覆盖网格,通过决策树、聚类、深度学习等人工智能的技术构建出参数智能转移模型,通过该模型在任意流域使用即可提取出该区域的一套基础的水文参数。利用2021年的作业预报进行了验证,预报基本满足当前中小河流洪水预报要求,参数率定和预报计算速度较快,实现中小河流快速预报,能够最大程度延长预报的有效预见期。

AYX2-1型悬移质采样器在万家埠水文站的应用

为有效解决万家埠水文站长期存在的悬移质测验难题,对该站原有测验方式进行了优化。文章介绍了AYX2-1型悬移质采样器的工作原理及其在万家埠水文站的比测试验情况,通过对2019年以来高、中、低水位级试验数据的对比分析,采样器进口流速系数和采集样品的一致性符合规范要求;依据采样器的工作原理和万家埠水文站的悬移质日常测验方案,分别针对单、断沙以及特殊水情期间的采样构建了相应取样模型,提升了取样效率和精度,可操作性强。

基于安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接研究

提出了基于水位安全裕度理论的太湖流域北部城市排涝与区域防洪标准衔接方法,剖析现状城市排涝与区域防洪标准的衔接性,并通过不同标准组合方案的试算,分析了区域和城市防洪排涝标准变化对关键断面出入水量的影响,并基于水位安全裕度评估方法提出了相衔接的城市排涝标准与区域防洪标准设计组合。研究结果表明:现状太湖流域北部区域防洪与城市排涝标准基本具备抵御50年一遇洪水的能力,但城市、区域层面防洪排涝能力与需求表现出不衔接,表现为城市内部水位远低于防洪设计水位,而区域水位则接近甚至超出防洪设计水位,防洪能力略显不足;不同区域防洪标准提升导致的外排格局变化特征具有显著差异,武澄锡虞区、阳澄淀泖区防洪能力提升通过扩大向长江泄洪实现,湖西区则通过扩大向太湖泄洪实现;限制城市大包围外排水量对缓解城市外部区域防洪压力的效果有限;太湖流域北部50年一遇区域防洪标准与20年一遇城市排涝标准是相衔接的标准设计组合。

1960-2019年成都地区极端降水时空演变特征分析

基于成都市域及周边21个国家级地面气象观测站逐日降水观测资料,通过构建极端降水指标体系,采用去趋势预置白处理(TFPW-MK)方法、经验正交函数分解法(EOF)等,从时程变化和空间变化角度解析1960—2019年成都地区极端降水时空演变特征。结果表明:成都地区极端降水呈下降趋势,尤以湿日降水量、强降水量两个指标下降趋势最为显著,这一特征与我国西南、南方城镇化地区极端降水变化特征有显著区别;成都地区不同极端降水指标具有相似的分布模态,呈“南北型”“东西型”“辐射型”3种分布形式,“南北型”模态是主要分布态势,极端降水由20世纪60年代以北部为中心逐渐在2000年后转移至南部和东南部,“东西型”和“辐射型”模态则反映了地形和城镇化对该地区极端降水的影响;城镇化进程对成都地区极端降水具有一定的增雨效应,2005年为增雨效应突变点,2005年后城区发生极端降水的概率和等级均超过郊区,增加了城区洪涝风险概率。

淮河小流域多源降水数据产品径流模拟对比分析

为研究多源降水数据产品的地区适用性,对比不同产品的水文模拟效果,选取淮河上游紫罗山、中游黄泥庄两个流域,对比分析CHIRPS、CMORPH、ERA5、IMERG 4种产品模拟流域平均降水的误差特征,利用集总式FLEX模型对产品模拟结果进行比较,探讨了产品在淮河流域不同位置对径流模拟效果的影响。结果表明:①两个流域CHIRPS降水误差最大,CMORPH次之,ERA5和IMERG的精度较高,上游紫罗山流域多源数据集整体高估;②不同降水数据产品径流模拟性能不一,模拟效果与产品精度评估结果基本一致,总体ERA5和IMERG模拟径流与实测吻合较好;③总体而言,4种数据集有效反映了流域的空间水文特性,上游紫罗山流域径流模拟效果优于中游黄泥庄流域。

鄱阳湖入江水道水质风险评估方法的研究

为了量化鄱阳湖入江水道各监测断面的水质污染情况,探讨水质风险的变化规律,基于断面水质月际劣化速率对鄱阳湖入江水道的水质风险进行评估。选取吴城、都昌、老爷庙、星子和蛤蟆石断面的水质监测数据,推求出不同情景下水质“超标”的风险,并探讨水质风险在入江水道中的时空变化规律。结果表明:鄱阳湖水质月际劣化速率符合P-Ⅲ分布;本研究从有害事件发生概率的角度定义断面水质风险,科学描述了鄱阳湖入江水道面临的水质问题,设置的阈值能够合理刻划风险等级;导致鄱阳湖入江水道水质劣化的主要指标为TP、pH值和COD;蛤蟆石断面水质“超标”的控制指标为TP,超标概率为12.29%;吴城和老爷庙断面的控制指标为COD,超标概率分别是2.58%和2.73%;都昌和星子断面则为pH值,超标概率分别为1.82%和3.29%。基于该方法,可以预测相关水质指标的超标概率,确定断面水质风险等级,明确可能导致水质有害事件的主要指标,从而为目标水体水质的精准管理提供技术支撑。

临水下游河段干旱警戒水位(流量)确定分析

本文在《旱限水位(流量)确定办法》的基础上,以临水下游河段为例,分析娄家村水文站历史资料,并结合河段用水类型调查,分别对城乡供水、企业生产、农业灌溉、交通航运和环境生态等主要因子的需水量进行分析计算,综合确定娄家村水文站控制断面干旱警戒流量、干旱警戒水位。

赣江下游河道适宜生态需水量计算

受气候变化及人类活动的影响,赣江下游河道生产生活与生态用水的矛盾日益增加。本研究采用Tennant法和生态流量阈值法分别计算外洲断面生态需水量,并采用基于四大家鱼为生态保护目标的湿周法进行筛选比对,确定赣江下游适宜和较适宜的生态需水过程。结果表明:Tennant法和生态流量阈值法计算得到的年均适宜生态需水量分别为845.44m3/s、1041.30m3/s,占外洲断面多年平均径流的40%左右;年均较适宜生态需水量为626.60m3/s、561.16m3/s,占外洲断面多年平均径流的27%左右,为赣江下游适宜生态需水量的预留提供依据。

基于二元方差分析的钢纤维混凝土力学特性研究

通过室内试验开展了钢纤维体积率、基体混凝土强度等级两种不同试验因素对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗折强度和抗剪强度指标的影响分析,并采用二元方差分析方法进行了对比验证。研究结果表明:钢纤维体积率、基体混凝土强度等级是影响钢纤维混凝土力学性能的重要因素;随着混凝土强度等级、钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗剪强度和抗折强度均呈增长趋势,但增幅会逐渐趋缓;基体混凝土强度等级对混凝土劈裂抗拉强度作用更明显,而钢纤维体积率对钢纤维混凝土抗剪和抗折强度作用更明显;二元方差分析验证结果与钢纤维混凝土指标影响实验一致。研究成果可为实际工程中优化钢纤维混凝土配合比设计提供参考依据。

城市干旱风险管理系统协同演化研究

基于对城市干旱风险管理系统的分析,借鉴B-Z反应模型,建立了城市干旱风险管理系统三维Logistic协同演化模型,分“危机应对”和“风险常态化”两种管理模式设计仿真情景,揭示在防备、响应与恢复3个子系统相互作用和政府跨组织协同度支撑下城市干旱风险管理系统的动态演进机制,并对鄂尔多斯市进行了案例模拟分析。研究结果表明:在“危机应对”管理模式下,由于忽视城市干旱风险防备能力的建设,城市干旱风险防备能力处于较低水平,即使是增强子系统之间的协同水平,也很难提高城市干旱风险响应能力水平。无论是组织弱协同还是组织强协同条件下,干旱恢复能力都会有所增长,协同水平越强,干旱恢复水平越高。但是在干旱防备能力和响应能力均较低的情况下,干旱灾害造成的城市损失均较大,干旱恢复水平越高,意味着付出的干旱恢复成本越高,这正是“危机应对”管理模式被动性、滞后性所造成的后果。在“风险常态化”管理模式下,在城市干旱风险防备能力水平都很强的情况下,组织强协同比组织弱协同会更加有力地推进城市干旱防备能力、响应能力和恢复能力的同时快速增长;组织强协同比组织弱协同会更加促进3个子系统之间的互动,从而促进3个子系统之间的平衡发展,对于城市应对干旱更加有效率。在城市有限资源约束下,3个子系统之间存在相互制约作用,组织强协同比组织弱协同在更加平衡子系统之间的发展的同时,会限制具有发展最优势的防备能力达到弱协同下的水平。

赣抚平原灌区农业水价综合改革的实践与探索

农业水价综合改革是保障粮食安全和水安全,推进乡村振兴、加快农业农村现代化发展的重要手段。赣抚平原灌区坚持以水利工程良性长效运行管护为核心,以水价形成机制为依据,以精准计量体系建设和农业高效节水为基础,推行灌区农业、非农业用水水量分配和转移,探索形成独具大型灌区特色的农业水价综合改革之路。

浅议江西省农村供水工程水费收缴现状、存在问题及对策

自2019年开始,按照水利部统一部署要求,江西省以在限定的时间内实现农村集中供水工程全面收费、用水户全面缴费的目标为导向,紧抓水费收缴这个关系农村供水工程运行管护长效机制的“牛鼻子”不放,积极推动水费收缴工作落地见效,促进农村供水工程长效运行.本文对江西省农村供水工程水费收缴基本情况进行了分析,指出了目前存在的问题,提出了进一步规范全省农村供水工程水费收缴工作的对策与建议.