长江水资源开发利用的径流累积影响研究:以大通断面为例

针对长江流域水资源开发利用的径流累积影响效应问题,同时为了定量预测长江流域未来径流演变特征,以大通水文站为代表站,建立了长江流域控制性水库群和跨流域调水工程联合配置调度模型,对2035年大通断面径流过程进行了模拟预测,分析预测了长江流域水资源开发利用的径流累积影响。结果表明,到2035年,随着南水北调等跨流域引调水工程、长江上游梯级水库群的逐步建设以及流域内新增耗水的影响,大通断面年均径流量相比天然将减小了679亿m^(3),总体上表现出枯季流量增加、汛期流量减少的趋势。同时,以三峡为核心的长江上游梯级水库群通过蓄丰补枯的调度,显著改善了枯季以及特枯年份大通断面的来水条件,大通旬均流量小于10 000 m^(3)/s的旬个数相比天然减少了82个,减小时段主要在咸潮易发的1—4月,为应对咸潮入侵、保障长江口供水安全创造了工程条件。

基于碎石和钢管桩的新型生态护岸型式研究

护岸工程是流域防洪系统的重要组成部分,其对原有堤坡及岸坡采取一系列工程措施,用以防止波浪、水流的侵袭、淘刷和在土压力、地下水渗透压力作用下造成的边坡崩坍,为保障区域防洪安全起到了至关重要的作用。根据长江中下游流域典型河段工情水情的特点,结合水下地形及水流条件等因素,本文提出了一种基于碎石和钢管桩的新型生态护岸形式。首先,钢管柱在埋入土体前进行灌填水泥浆工艺处理,同时在钢管柱外壁采取喷漆防腐措施;随后在钢管柱内侧布置焊接钢筋网石笼,对钢筋网石笼进行喷漆防腐处理,通过尼龙扎带固定于钢管柱上;钢筋网石笼内侧布设土工格栅;在此基础上钢筋网石笼内回填碎石;土工格栅在碎石层顶部回包,回填土方至碎石层顶部高程。该新型生态护岸形式具有施工材料取材方便、施工工艺简便易行、工程造价经济、对河道航道影响较小的优点,在长江中下游流域防洪工程中得到了实际运用,极大地提升了工程效率,现场工程效果良好。同时该生态护岸型式可以根据不同岸坡段的实际险情参照设计,大幅提高施工效率,降低施工造价,有着巨大的经济和社会效益。

大渡河干流已建水电站生态基流目标值复核分析

以大渡河干流已建水利水电工程为研究对象开展回顾性评价,为推动后续生态基流研究和水资源管理提供参考。研究采用多种水文学方法,包括Tennant法、Texas法、Q90法、多年最小月平均流量法和NGPRP法,计算大渡河干流已建梯级水电站的生态基流目标值。根据计算结果中各控制断面的最小值、最大值和平均值,建立生态基流目标值的参考区间,分别对应底线、优和良好的标准线,并对大渡河干流已建梯级水电站生态基流目标进行了回顾性评价。结果表明,大多数断面的现行生态基流目标值均在最大和最小参考值区间范围,设置基本合理。针对不同历史条件下或不同行业领域中存在的生态基流相关概念内涵和适用边界条件的不一致问题,以及拦河工程生态基流调度的实际问题,研究提出生态基流目标体系的双指标控制法,并提出了大渡河干流已建梯级水电站生态基流目标建议值,建议双江口、猴子岩、深溪沟、龚嘴、铜街子水电站的生态基流目标采用日均和瞬时双控值,分别设为121/52、160/78、327/188、366/149和366/236 m^(3)/s,而沙湾和安谷水电站均设为366 m^(3)/s。

基于FAHP的洪水中人员避难逃生路线优选决策研究

面对生产堤溃堤等引发的漫滩洪水,制定行之有效的避难逃生路线,有利于减少伤亡人数。将基于最短路线规划的静态寻优方法及考虑滩区洪水演进过程与群众避难逃生过程的动态寻优方法相结合,系统地研究滩区洪水中群众避难逃生路线优选算法。根据滩区的交通网络情况,采用Dijkstra算法开展基于最短路线规划的静态寻优;基于洪水中人体失稳的动力学机制,评估滩区群众的洪水风险等级;考虑洪水中群众的步行逃生速度,建立避难逃生历时的路权函数;采用二维水沙动力学模块计算滩区洪水的演进过程,同步模拟滩区群众的动态迁移过程,采用模糊层次分析法(FAHP)综合考虑不同场次洪水条件,构建滩区洪水中群众避难逃生路线优选的递阶层次结构模型,以开展滩区群众避难逃生方案的优选决策。将算法应用于黄河下游兰考东明滩区,考虑2003年洪水和“1958年”型洪水,确定人员避难逃生的最优路线。

三峡水库典型运用过程库区水面线变化特点研究

随着三峡水库运用条件和调度方式的变化,库区水面线的沿程特性发生了一定程度的变化。为了探求水面线的时空变化规律,选取三峡水库典型洪水调度过程及典型瞬时水面线进行各库段水面线特性研究。结果表明:坝前至巴东段不受寸滩流量影响。巴东至白沙沱段受坝前水位与寸滩流量双重影响,寸滩流量40000 m^(3)/s以下时,此段水面线主要受坝前水位的影响;寸滩流量30000 m^(3)/s以下且坝前水位达到165 m时,此段水面线基本不受寸滩流量的影响。白沙沱至寸滩段受寸滩流量与坝前水位综合影响,坝前水位150 m以下、寸滩流量50000 m^(3)/s以下时,此段水面线与寸滩流量相关。坝前水位达到165 m后,回水影响至寸滩河段。

生产堤溃口展宽与洪水演进过程数值模拟

为保护黄河下游滩区群众的生命财产安全修建了大量的生产堤,由于生产堤防护标准很低,极有可能发生溃决,由此引发的漫滩洪水不仅危及滩区的生命财产安全,还将直接威胁黄河大堤安全。生产堤溃决过程中,横向展宽过程比垂向下切过程的发展历时更长,是影响滩区淹没范围及其程度的关键因素。为精细模拟生产堤溃决洪水演进过程,在二维水沙动力学模型的基础上,耦合了生产堤溃口展宽模块,采用基于非结构三角形网格的有限体积法求解二维水沙动力学模块,补充生产堤溃口水流对堤身下层土体的横向冲刷作用及溃口两侧上层悬臂土体发生绕轴崩塌的力学条件。采用模型试验算例检验增添了生产堤溃口展宽模块和新扩展的二维水沙动力学模型,结果表明模型具有较高的计算精度。以黄河下游兰考东明滩区为研究区域,计算了生产堤溃口的横向展宽过程及滩区洪水演进过程。研究结果可为黄河下游滩区治理方案的分析与决策及滩区洪水风险管理提供参考依据。

基于CMIP6的中高温升情景对中国未来径流的预估

最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)提出了结合社会经济发展的新型共享路径(SSPs),试验设计更全面和科学,但目前基于CMIP6模式对中国未来多流域水文变化预估的研究较少.文章采用等距离累积分布函数方法(EDCDFm),基于中国高分辨率气象驱动数据集(CMFD)历史格点资料,对六个CMIP6模式的日降水量、日最高气温和日最低气温进行降尺度和偏差校正,用校正后的降水、气温和日均风速驱动可变下渗容量(VIC)水文模型,研究SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下21世纪未来多年平均中国陆地、流域和网格尺度的年降水量、年蒸散量和年总径流深相对历史基准期(1985~2014年)的变化.研究表明,VIC模型在中国主要流域径流模拟良好,降尺度偏差校正后CMIP6模式数据精度大幅度提高,在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,多模式平均的中国陆地和各流域的多年平均年降水量、年蒸散量和年总径流深在未来近期(2020~2049年)和远期(2070~2099年)都相对历史期增加.本文基于CMIP6模式的新研究结论,可为中国21世纪的极端事件预防、水资源利用和管理等提供有力的参考依据.