梯级水电站施工导流风险效益补偿机制研究

汛期通过上游已建水电站调蓄可保障下游施工电站的度汛安全。为有效均衡上下游风险,合理分摊合作利益,对梯级水电站施工导流风险效益进行了补偿机制的设计。以总效益可量化为前提,提出补偿是落实风险效益分摊的一种支付行为,分别从补偿主客体的界定、责权利的划分、风险效益计量、补偿实施方式、补偿管理流程设计等方面,构建了梯级水电开发条件下施工导流风险效益补偿框架和程序。针对补偿制度实施存在的难点,提出了相应的对策和建议,可为流域梯级水电站风险效益补偿管理模式和制度的构建提供参考。     

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。     

北京市雨水收集利用蓄水池容积计算与分析

基于北京市1984—2013年的日降雨资料,以北京林业大学林业楼及其周边绿地为研究区,设置3种用水情景(冲厕、绿地灌溉及冲厕+绿地灌溉),采用连续模拟法,分别绘制3种用水情景下雨水收集利用工程的雨水截留率、自来水替代率、供水保证率以及效益费用比变化曲线,并通过综合分析这些曲线的变化特征确定雨水蓄水池最佳设计容积(60~82 m3)。同时采用设计暴雨法计算1~5年不同重现期的蓄水池设计容积(77~248 m3)。结果表明,连续模拟法计算过程相对复杂,但可用于综合衡量雨水收集利用工程的雨洪管理效益,以及缓解水资源短缺效益、供水可靠性及经济可行性分析。     

灞河流域气候因子对水沙变化的影响

利用灞河流域蓝田气象站和马渡王水文站1960—2012年的气象、水文实测资料,分析灞河流域气候及水沙变化规律,同时运用相关性分析、灰色关联分析、多元线性回归模型等多种方法探讨了该流域水沙变化与气候变化的关系。结果表明:灞河流域降雨量、蒸发量、径流量和输沙量皆呈显著下降趋势,而气温呈上升趋势;降雨量与水沙都有重要的相关关系,1960—1990年影响径流量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,而1991—2012年则为降雨量、蒸发量、气温,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,两阶段的年径流量分别增加0.14亿m3和0.08亿m3;1960—2012年影响输沙量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,年输沙量增加0.668万t。     

华东沿海城市水资源安全概念及未来战略示范研究

开展了水资源及水资源安全的基础理论,沿海城市水资源安全的内涵、外延及其特征等的研究与辨析,综述了水资源安全保障或发展的相关理论、技术手段或方法、政策与对策等方面的研究与实践进展;分析评估了华东沿海城市水资源特性、现状及安全保障问题;以上海水资源安全保障为例,研究提出了新时期及未来华东沿海城市水资源安全保障或发展的战略体系与框架,该框架体系包括目标层、体系层、战略层、战术层和保障层等。     

Decreasing trends in total suspended solids and cumulative effects of nonpoint source projects in the Cuyahoga River Watershed,OH

Using the US EPA’s Grants Reporting and Tracking System (GRTS), we test if completion of best management practices (BMPs) through the Clean Water Act Section (4)319 National Nonpoint Source Program was associated with a decreasing trend in total suspended solids (TSS) load (metric tons/year). The study area chosen had 21 completed projects in the Cuyahoga River watershed in northeastern Ohio from 2000 to 2018. The 4319 projects ranged from dam removal, floodplain/wetland restoration to stormwater projects. There was an overall decreasing trend in TSS loads. We identified three phases of project implementation and completion, where phase 1 had ongoing projects, but none completed (2000–2004). The steepest decrease in loads, identified as phase 2 (2005–2011), was associated with completion of low-head dam modification and removal projects on the mainstem of the Cuyahoga River. A likely decreasing trend was associated with projects completed in the tributaries, such as natural channel design restoration and stormwater green infrastructure (phase 3). Pairing sediment reduction estimates from projects with the river’s flow normalized TSS loading trend, we estimated that the 4319 effort may account for a small fraction of the TSS load reduction. Other stream restoration projects (non-4319) have also been done in the Cuyahoga watershed by other organizations. However, trying to compile these other projects is challenging in larger watersheds having multiple municipalities, agencies, and nonprofits doing restoration without better coordinated record keeping and monitoring. While a decreasing trend in a pollutant load is a desirable water quality outcome, determining what contributed to that trend remains difficult.     

梯级水电枢纽群巨灾风险分析与防控研究综述

伴随超标准巨震、极端暴雨洪水、巨型滑坡等灾害频繁发生,极端载荷作用下梯级水电枢纽群的灾害风险分析与防控等问题成为当前水利工程领域的研究热点。为分析梯级水电枢纽群巨灾风险研究现状,绘制了国内外水库大坝溃坝事件的时间序列图,分析了梯级水电枢纽群的风险特征,总结评述了梯级水电枢纽群巨灾风险分析和巨灾防控研究进展,主要结论如下：1)梯级水电枢纽群巨灾风险是我国水利水电工程风险防控面临的主要问题;2)梯级水电枢纽群风险分析方面主要聚焦于梯级水库连溃概率的分析和计算,对于溃决可能产生的巨灾损失的量化研究不足,缺乏对巨灾因子及其相关影响作用下巨灾风险的评估;3)缺乏对梯级枢纽群灾害链的阻断技术研究和应急避险方案设计研究。为此提出了梯级水电枢纽群可能最大灾难(Probable Maximum Disaster, PMD)的科学内涵,考虑可能遭遇的多种致灾因子和承灾体特征,分析相互因果关系和极端荷载组合情况,初步建立了PMD评估的理论模型,为绘制梯级水电枢纽群在巨灾情景下的灾难空间外包线和估算PMD损失上限值提供科学依据,为梯级水电枢纽群巨灾风险分析和防控提供理论基础和技术支持。     

金沙江流域石鼓断面上游水汽含量与降水量特征

在流域尺度上研究水文循环过程中的水汽含量和降水量,为流域综合治理和水资源开发利用提供依据。基于ASTER GDEM V2地形数据、ERA-Interim逐月再分析资料及降水资料,研究金沙江流域石鼓断面上游上空水汽含量和降水量的时空分布特征,并讨论两者的相关性。研究表明：研究区上空水汽含量由南向北、由东向西呈递减趋势,西南部呈斜倒“U”型,东南部呈正“U”型;多年平均降水量自西北向东南逐渐增加;年平均水汽含量和降水量呈现上升趋势,四季水汽含量和降水量从大到小均依次为“夏、秋、春、冬”,多年平均月水汽含量和降水量为单峰型分布;年平均水汽含量同降水量之间为弱相关关系,各季节相关性差异显著,逐月相关性更具有指导意义。     

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。     

考虑大气沉降的湖库分区动态水环境容量精细解析

针对面源污染为主的湖库型流域,为建立水质目标管理与污染总量控制之间更精准的响应关系,借鉴日最大负荷总量模式,基于物质量平衡原理提出考虑径流丰枯变化、不均匀混合、大气沉降等影响因素的湖库分区动态水环境容量精细解析方法,包括污染混合区设置、代表水文系列确定、逐日分区水量水质计算。以沙河水库为例,分别以全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类作为水质管理目标,采用2010—2015年代表水文系列对总氮动态水环境容量进行精细解析。结果表明：全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类水质管理目标下沙河水库总氮水环境容量的多年均值分别为36.7 t和99.43 t,若不考虑湖滨混合区,全湖Ⅱ类水质目标下总氮的年水环境容量计算值偏大66.43%;实施水质目标管理的水域面积越大,大气沉降对水环境容量的影响越大;径流年际及年内丰枯变化对水环境容量的影响显著;各分区总氮控制总量占全流域总量的比例与面积比基本一致。湖库分区动态水环境容量精细解析可量化不同因素对水环境容量计算结果的影响,科学解析面源输入型湖库水环境容量的时空结构特征,实现水质目标管理与污染总量分区管控的有机联动,更好地支撑流域水环境的精细化管理。