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。     

基于PCA和SVM的遥感影像水体提取方法及验证

针对内陆湖泊水质及光谱特性空间差异性大、支流水系结构复杂而导致的遥感影像水体提取精度低的问题,提出了结合光谱主成分分析(PCA)及支持向量机(SVM)的PCA-SVM水体提取算法。基于GF-1卫星遥感影像,对原始影像光谱波段特征进行PCA降维,从中优选熵、方差、差异性纹理特征向量,结合原始波段及归一化差分水体指数(NDWI),构建了8维特征向量,并基于SVM算法提取湖泊水体。以巢湖洪水期与非洪水期影像为研究实例,分别采用NDWI法、传统SVM算法及PCA-SVM算法对水体进行提取,并进一步基于PCA-SVM算法对2020年汛期巢湖洪水期淹没演变过程进行反演和跟踪,定量解析特征向量组合及SVM惩罚系数C对水体提取性能的影响。结果表明：PCA-SVM算法提取的湖泊完整、支流连续,显著改善了含蓝藻水体漏提、建筑物误提等问题;洪水期和非洪水期提取结果的F1分数分别为95.08%和97.95%,虚警率分别为5.43%和1.13%,提取精度显著高于NDWI法和SVM算法。     

基于流固耦合的南水北调渠道结构动力破坏机理研究

以南水北调中线渠道工程为研究对象,建立了水体-结构-地基耦联体系的渠道模型,运用Fluid 30单元实现水工结构流固耦合计算,计算了地震工况下的渠道结构的破坏情况。计算结果与Westergaad传统方法进行对比,验证了Fluid 30单元方法的正确性。研究结果表明,Fluid 30单元耦合方法计算的结构频率均值较传统方法增加10.93%,渠道结构进行地震分析时,水体的流固耦合效应不容忽视;渠道衬砌板分缝处为最薄弱部位,且出现了应力集中,每个纵缝处下表面均出现了较大的拉应力;衬砌结构在地震中可视为做整体移动,衬砌上表面比下表面所受的压应力更大,而在接近分缝处这一情况恰好相反。     

引汉济渭秦岭隧洞5号支洞岩爆微震响应研究

以引汉济渭秦岭输水隧洞5号支洞为研究对象,微震监测技术为手段,微震数据及岩爆实录资料为基础,分析了诱发岩爆的原因,并在此基础上探究了微震事件活动与岩爆的关系。研究结果表明：地应力和掘进速率是诱发岩爆产生的主要影响因素,且埋深不同,其对岩爆产生的影响程度不同;微震事件的空间分布特征与掌子面位置存在紧密联系,其“时、空、强”特征可以形象地演示岩爆的产生过程并用于对岩爆的预测预警;岩爆不会一直持续发生,而是会经历扰动开挖-裂隙产生-岩体储能-裂纹发育贯通-能量释放的过程,且当能量释放不彻底时,容易形成频发型岩爆。     

基于无线网桥的鄂北调水工程视频监控系统建设

在当前信息化、智能化快速发展的背景下,部署视频监控系统有利于提高水利工程建设管理水平和工作效率。经现场查勘和技术比对,鄂北调水工程视频监控系统采取的是视频采集、网络传输、数据存储、数据访问的4层架构。结合视频监控系统在鄂北工程的应用场景和实际需求,并考虑经费、部署难度、稳定性等方面因素,充分利用工区已有互联网上行链路资源,提出了基于无线网桥技术的视频监控传输模式。实践表明：鄂北调水工程视频监控系统不仅实现了施工现场的实时在线远程监控,更为工程安全、质量、进度、环保等方面的建设管理提供了信息化技术支撑,极大提高了便捷性、精准性、高效性。     

水库生态调度现状与展望

生态调度是在兼顾水库调度的社会、经济效益的基础上重点考虑生态因素的水库调度新模式。简要介绍了生态流量、生态调度等概念,同时对世界各地生态调度实践的过去(2000年以前)和现在(2000～2019年)的研究情况进行了综述,并对未来的研究进行了展望。生态调度研究最早于20世纪40年代从研究河流最小生态流量开始,期间提出水文学方法、水力学方法、生境模拟法等200多种生态流量计算方法。现阶段有关生态调度的探索强调将生态因子纳入传统的水库调度过程,由早期的单目标生态调度发展成多目标生态调度,包括生态水量调度、水质调度、泥沙调度和水生生物资源调度。联合调度、梯级调度、分层取水调度等方式被应用于水库调度实践中并取得了显著的成效。此外,大量研究显示,通过工程措施、生物措施和管理措施可以很好地解决生态调度过程中的一些难题。然而,对生态调度机制的研究仍旧匮乏,大量基于经验统计的生态调度工作难以从本质上解决经济发展与生态效益之间的矛盾。因此,从机理层面构建生态调度模型是目前亟待解决的问题,也将成为生态调度领域的新热点。此外,如何对生态调度的效果特别是其对水生态系统健康的效果进行量化,也是当今亟待解决的现实问题。     

金沙江下游梯级水库汛期分期及汛限水位合理性研究

汛期分期以及分期汛限水位的合理确定,能够较好地协调水库防洪效益与发电效益之间的矛盾,对充分发挥水库的防洪、发电能力,以及提高汛期洪水资源利用率具有重要意义。基于改进的模糊集分析方法并依据金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个梯级水库入库洪水对其汛期进行分期,通过隶属度与防洪库容的映射关系确定梯级水库分期汛限水位,提出利用跨期选样法对分期结果及汛限水位进行修正。研究结果表明:金沙江下游梯级水库前汛期为6月1日—7月14日,主汛期为7月15日—9月16日,后汛期为9月17日—10月24日,4个梯级水库合理汛限水位分别为962,800,575,374 m。通过不同典型洪水放大的洪水过程检验了分期汛限水位的合理性。研究得到的金沙江下游梯级分期结果及各库分期汛限水位,均能够在满足防洪安全的前提下提高水库发电等经济效益,在一定程度上提高了汛期洪水资源的利用率。     

深圳市近20 a水资源及其利用状况分析

根据1995—2017年深圳市水资源公报资料,分析了深圳市近20 a来的降水量、地表水资源量、用水量、用水结构、用水指标和废污水排放量变化情况,并与国内主要大城市进行比较。在此基础上,利用主成分分析法,把影响深圳市水资源承载力的13项主要指标归纳为2个独立的主成分,对深圳市水资源承载力进行了综合评价。结果表明:近20 a来,深圳市用水量急速上升,年均增长率4.64%;用水构成中以城市居民生活用水占比最高,所占比例多年均值为35.76%,工业用水或公共用水次之,其他用水最少;万元GDP用水量减少了89.3%,万元工业增加值用水量减少了85.5%;水资源承载力持续上升,水资源承载力水平受水资源开发利用水平及社会经济发展程度的影响更大,受本地水资源量的影响较小。深圳市短期内可通过建设新的引水工程解决供水矛盾,但从长期来看,更应积极优化用水结构、加快产业升级、充分挖掘城市节水潜力。研究成果可为深圳市水资源保护利用和管理决策提供参考。     

基于水资源系统可持续性的南水北调进京规模分析

基于水资源系统可持续性评价的基本理论与方法,分析了不同供水条件和需水方案下北京市2025年水资源系统可持续性和南水北调对北京市未来水资源系统可持续性的影响,并从可持续性角度确定了不同发展情景下南水北调调水规模的阈值。结果表明:南水北调可总体改善北京市未来水资源系统可持续性,但在较高需水方案下或丹江口水库遭遇特枯水年时,北京市水资源系统可持续性状况不容乐观;未来应在科学制定需水方案的基础上合理增大南水北调调水规模,加强应急保障措施和资源战略储备,提升北京市水资源系统可持续性,实现首都水资源可持续发展。     

世界水日、中国水周主题下的水资源发展回顾与展望

基于历年世界水日、中国水周主题及其变化热点,梳理水资源在自然环境、人类社会生活中的现实发展变化情况;分析水资源在现代社会可持续发展中的作用,展现水资源科学发展的时代强音;论述当前全球对水资源的管理和保护措施,世界水日主题变化呈现由人类出发到人类与自然和谐共处的趋势,中国水周主题变化始终与政府宏观水资源的政策相关;世界水日与中国水周发展进程中,人类与水资源和谐共处的生态思想逐渐体现,显示了世界范围内人与自然和谐相处的理念逐渐深入人心。