水流掺气对明流泄洪洞及挑坎水力特性的影响

水流充分掺气可以避免高流速泄洪设施发生空蚀,但也会改变相关水力特性。通过对某大坝泄洪洞掺气设施水力模型试验及关于水流表面自掺气发生条件的相关分析,提出了在全程流速超过38 m/s,长度达550 m的明流洞内仅布置一级掺气设施的建议,较通常情况减少了两级;并针对泄洪洞出流方向与河道流向交角达60°的特点,研究提出了一种大差动异型鼻坎消能工。水工模型试验成果表明,其挑流水舌沿河道纵向扩散良好,水舌外缘与河道对岸保持了30 m以上的安全距离。该泄洪洞建成后经历了高水头、较长时间的泄洪运行,明流洞和鼻坎消能工均无空蚀发生,但挑坎水舌却冲刷到对岸边坡。     

阳宗海流域冬季典型农村污水污染特征及水质评价

为揭示阳宗海流域不同类型农村污水各污染指标的影响因素和分布特征,选取云南省的海晏村(传统型)和大营村(集镇型)的污水进行水样采集,通过方差分析研究其不同污染指标的浓度变化以及不同类型农村污水水质的差异性,并运用主成分分析法对污水进行水质评价。结果表明:阳宗海流域海晏村污水中的TN、COD均明显超过了城镇污水处理厂污染物排放二级标准,大营村的TP、TN、COD均明显超过了二级标准;pH值与氧化还原电位都是农村污水中污染物浓度的重要影响因子;两村的水质具有显著的差异性;传统型农村的水质比集镇型农村的要好,说明对阳宗海流域造成污染风险更大的是集镇型农村污水。     

面向金泽水库取水安全的太浦河多目标联合调度研究

为强化上海市黄浦江供水系统的重要组成部分金泽水源地取水安全,又兼顾太湖流域及太浦河沿线区域防洪、供水需求,开展了太浦河太浦闸与沿线88个闸控口门的多目标联合调度研究。在分析太浦闸及两岸河道现有调度方式的基础上,拟定了两类共10个联合调度方案。采用细化后的太湖流域水量水质模型,对各调度方案进行了模拟。然后,构建了反映防洪、供水、水环境需求的多目标函数,采用蚁群优选算法对所有调度方案进行了优选。结果表明:与现状调度方案相比,太浦闸同时根据太湖水位和金泽断面水质情况加大下泄流量,同时太浦河沿线河道闸门有序控制,可显著提高金泽水源地关键水质指标达标率、抬升金泽水源地最低水位,又基本不影响流域及区域其他调度需求。     

河长制中的河流岸线规划与管理

根据河流城镇区域岸线和乡村区域岸线的特点,针对河岸纵向、横向、功能区划以及主体工程的要求,分别提出了各自规划的具体要求和方法,并详述了岸线评价方法,提出了岸线管控的具体建议,为河长制中的岸线开发、保护提供参考。     

面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏机理的试验研究

本文针对面板堆石坝面板顺坡向挤压破坏的钢筋压曲凸起问题开展了试验研究,采用了配有单根立筋的混凝土柱受压试验来模拟面板顺坡向的挤压破坏。试验结果证实了以往研究中无箍筋钢筋混凝土立柱抗压强度低于素混凝土柱、且钢筋保护层厚度越小强度越低的推测。与素混凝土柱相比,保护层厚5 cm钢筋混凝土柱的强度降低约10％。根据试验的破坏荷载结果,通过已有理论解反推出了立柱的侧向支撑刚度k,对于保护层厚5 cm和8 cm立柱k值相应为0.841 N·mm^-2和1.032 N·mm^-2。经过试验结果分析,发现钢筋混凝土立柱各截面不服从应变平面假设,受压中钢筋没有同混凝土一起协调变形,钢筋与混凝土之间相互作用强烈。本研究结果再次说明,限制钢筋的侧向变形是防止面板顺坡向挤压破坏的根本措施。应开展可模拟混凝土中钢筋压曲的挤压破坏数值模拟研究,为这些措施的量化设计提供依据。     

南水北调东线调水区及受水区降水径流变化特征

为给南水北调工程规划与运行提供科学依据,基于比《南水北调工程总体规划》制定水平年更加完整的水文观测数据识别2001年以来工程区降水、径流变化特征,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析等方法分析了比较期(2001—2016年)相对于基准期(1956—2000年)的降水、径流统计特性差异和变化特征。结果表明：相对于基准期,比较期调水区降水量变化不明显,长江大通水文站天然径流量下降3.5%,调水区水资源条件较为稳定;比较期受水区降水量较基准期基本无变化,天然径流量较基准期上升3.9%,但山东省、河北省和天津市受水区天然径流量下降6.6%,3省市天然径流量呈明显衰减态势。     

塔里木河“二源一干”生态供水潜力研究

为解决塔里木河干流水资源短缺、流域损失水量过大、用水效率低下、农业灌溉用水挤占生态用水等问题,基于“节水优先”的治水方针,以塔里木河二源流(阿克苏河、叶尔羌河)及其干流(“二源一干”)的山区水库群和平原水库群为研究对象,兼顾塔里木河干流的农业灌溉用水、生态用水、工业用水、生活用水等多目标,构建并求解了现状水平年和远景规划年的山区与平原水库群联合调度优化模型,分析了塔里木河干流的生态供水潜力和山区水库群联合调度的贡献。结果表明：仅通过干流平原水库群联合调度,农业灌溉用水和生态用水的供水保证率难以满足设计要求;通过山区与平原水库群优化调度,在远景规划年各行业均满足设计保证率要求,体现了山区水库群显著的调控性能和“节水优先”治水方针的合理性和可靠性;远景规划年塔里木河干流的生态供水潜力为2.84亿m³,可为塔里木河下游生态保护与修复提供了坚实的水量基础。     

水-能源-碳排放复杂关系研究进展及展望

系统梳理水-能-碳复杂关系的概念内涵,认为其本质是水资源、能源以及碳排放在整个产品生命周期过程 中的相互关系。回顾了复杂关系的近今进展,可将评估方法归纳为基于耦合关联视角的评估、基于整体协同视角 的评估、基于风险与韧性视角的评估以及基于土地利用视角的综合评估。在此基础上,建议未来应重点关注 4 个 前沿议题,即基于水-能-碳承载力的国土空间优化研究、水-能-碳视角下资源消耗与经济增长脱钩分析、水-能-碳 复杂关系确定性与不确定性量化分析以及水-能-碳工程措施助力“负排放”,旨在通过水-能-碳系统协同管理推动 绿色高质量发展。     

中国洪水预报系统方案参数优选加速方法研究

为有效缩短中国洪水预报系统方案参数优选耗时,选择东辽河支流十屋流域建立三水源新安江模型预报方案,挑选历史最大10场次洪用于参数率定研究。中洪系统利用…\\Temp目录下的文件作为模块之间、模块与系统之间的通讯,参数优选时频繁的文件读写消耗了大量的时间,本文据此设计了三套解决方案:换用固态硬盘和使用虚拟内存盘方案旨在提高中洪系统的文件读写效率,借用河海大学HMCE系统用于测试整个数据流优化之后的效果。当用全局参数优选的基因法重复运行20次进行参数率定时,上述四种方法的平均耗时依次为230 min、55 min、19 min、4.4 min;当用局部参数优选的单纯形法时,平均耗时依次为185 min、45 min、17 min、4.1 min。研究成果可以有效缩短预报方案的参数优选时间,对提高中洪系统的应用效率、研发相关软件等具有重要的应用价值。     

高应力硬脆玄武岩微裂隙分布及破裂发展辨识

白鹤滩水电站区域构造地应力高,玄武岩坚硬性脆、隐微裂隙发育,地下厂房开挖过程顶拱浅层应力型开裂和深层破裂特征明显,传统的声波、钻孔电视测试和变形监测等方法难以精确获取岩体微破裂裂隙分布特征及高应力破裂发展特征信息。采用高精度超声波成像综合测试系统新方法,对厂房顶拱应力破裂破坏显著区域进行了多次重复测试。测试成果揭示：① 厂房顶拱上方岩体赋存的裂隙面倾角以陡倾角为主,优势倾角范围为45.98°~52.06°;裂隙面的倾向为NWW向,优势倾向范围为276.36°~292.01°,裂隙面倾角和倾向随深度变化不明显。② 顶拱浅层围岩破裂裂纹集中区一般在3.50~4.25 m的深度范围内,围岩深部诱发破裂裂纹区主要分布在9.68~10.11,16.12~16.32,21.45~21.77 m范围。③ 局部岩体受顶拱应力场不断调整演化作用,出现岩体破裂随时间加剧的现象。该成果高精度地辨识了玄武岩不同深度微破裂裂隙面分布特征、深度范围和应力破裂发展特点,对研究高应力硬脆玄武岩力学特性和响应机理提供了坚实基础资料,为工程开挖施工和动态支护设计发挥了重要支撑作用。