高原河流生态保护模式初探——以地震灾后重建“两河”生态保护为例

与平原河流相比,高原河流具有独特的水动力、地质地貌和生态特点。以青海省玉树州结古镇2010年遭受的地震为背景,在对现状进行充分调研、分析的基础上,查找存在的问题,立足治理需求,在满足防洪排涝要求的基础上,提出生态环境改善和景观水文化重建模式,为结古镇未来的经济社会发展和人民生活提供安全、舒适的水利支撑。将生态水力学与工程水力学相结合,根据扎西科河和巴塘河的特点(水文、地理和气候特征),以当地鱼类为保护目标,采用近自然修复技术,确定了河道的平面形态和断面型式。结合《结古镇地震灾后重建总体规划》,对滨水空间进行了划分,并根据有关规范对三线进行了界定。同时对河道的管理提出了一些建设性意见,可对扎西科河和巴塘河的可持续发展提供参考,对流域的治理和保护工作提供借鉴。     

南水北调中线工程桥墩壅水特性研究

南水北调中线总干渠沿线设有阻水的槽墩、桥墩1 145座,合理分析槽墩、桥墩的壅水大小,对于准确复核总干渠水面线、分析渠道输水能力具有十分重要的意义。本文利用Flow3D软件模拟了南水北调中线工程中常见的圆柱型桥墩的壅水特性,计算体型包括单排、双排和三排桥墩,桥墩的阻水比为5.0%~7.14%。分析表明,单排桥墩壅水的数值模拟结果与Yarnell修正公式计算结果相近;多排桥墩联合壅水值随桥墩排数的增加而增加。     

中小河流治理水生态功能两级分区研究——以哈尔滨市蚂蚁河流域为例

面向中小河流生态治理需求,阐述了水生态功能分区的内涵,对分区指标体系的构建进行了探讨。基于Arc GIS空间分析平台,以哈尔滨市为对象,考虑气候、地形和人类活动因素,划分了哈尔滨市水生态功能一级分区。分析了蚂蚁河水生态服务功能和流域主要生态环境问题,选取径流深、坡度、地均GDP和水功能区指标,参照子流域及行政边界,划分了蚂蚁河流域水生态功能二级分区。根据水生态功能一级、二级分区结果,提出了哈尔滨市及蚂蚁河流域中小河流治理与保护方向,为该区域水陆一体化管理和生态环境综合治理提供了技术支撑。     

中小城市排水系统排水能力和内涝特性分析——以涡阳县为例

随着城市化进程的加快,城区不透水面积逐渐增加,大多数中小城市的排水管网建设标准相对滞后,中小城市面临严重的内涝风险,研究城区产汇流特性对于城市内涝防治具有十分重要的意义。本文以涡阳县南城区为研究对象,首先利用临近地区水文资料、高精度的遥感影像和DEM共享数据,借助ArcGIS平台和SWMM开源软件,通过综合径流系数法对模型进行率定,并从综合径流系数、降雨径流产汇流关系和实测降雨产生的积水深度对模型进行验证,分析研究区典型暴雨下的管网满管和积水情况,评估排水系统的排水能力和城区的内涝风险。然后,对内涝严重区域进行有针对性的内涝分析,并分析低影响开发措施对城区内涝的影响。结果表明:(1)排水系统在暴雨降雨重现期0.5a及以下,基本可以满足排涝要求;排水系统在暴雨降雨重现期1a及以上,均不能满足排涝要求。(2)低影响措施对城区内涝有很好的缓解作用。该研究方法可为资料缺乏地区,尤其是中小城市内涝分析和防洪减灾提供参考。     

断面形态对弯道交汇水流环流结构影响的数值模拟

在模型试验的基础上,采用RNGκ-ε湍流模型和刚盖假定处理自由水面的数学模型,对有支流入汇的弯道水流进行数值模拟。分析在交汇角可变的情况下,不同的河道断面形态对弯曲交汇河段横断面环流结构的影响,发现在相同圆心角断面处,复式河道断面的环流个数较多。在两种断面形态中,交汇角的变化,对上游断面及交汇断面处的环流结构影响都较明显。但交汇区域下游,交汇角的变化,对偏V型横断面的环流数量的影响较大,对复式河道横断面的环流结构的数量影响较小。由此可知,断面形态对弯道交汇水流结构的影响在交汇区下游断面较明显。     

长输水渠道前馈控制时间研究

基于明渠非恒定渐变流理论,模拟分析了长输水渠道在不同边界条件下,闸门和分水口引发的沿程水位和流量的波动过程。模拟分析了不同闸门前馈控制时间对分水口处水位波动的影响,提出了有效降低水位波动的前馈控制时间及其计算方法。前馈控制时间根据移动波在上下游方向传播的速度计算得出。在南水北调中线京石段渠道上,应用蓄量补偿法进行了前馈控制仿真,分别使用了蓄量补偿法前馈控制时间计算公式和本文提出的前馈控制时间计算公式。计算结果表明,应用本文提出的前馈时间计算公式,能够有效降低渠道运行过程中分水口处的水位波动,达到更好的前馈控制效果。     

南水北调中线分水口群不同运用方式对总干渠水力控制特性的影响

分析了南水北调中线总干渠在闸前常水位运行方式下,满足分水口群用水需求的节制闸控制方式和算法,通过数值仿真,重点研究了分水口群分别采用顺序运用方式、同步运用方式及逆序运用方式时,总干渠在闸前水位偏差、水力过渡时间和闸门操作历时等水力控制指标方面的差别。研究表明,闸门操作历时在顺序运用方式下最短,逆序运用方式下最长;水力过渡时间在同步运用方式下最短,逆序运用方式下最长;而闸前水位偏差指标在三种运用方式下相同。     

长距离输水渠道冰期运行控制研究

高纬度地区的渠道在冬季往往采用冰盖下输水,保证冰盖的稳定性是渠道冬季安全输水的前提条件。目前,渠道在冬季的运行控制多依靠经验,开展长距离渠道冰期运行控制研究对实现冰期安全输水是十分重要的。利用数值模拟的方法分析了长距离输水渠道的冰情和水情的变化过程,根据渠道内的冰情演变特性,提出冬季渠道应采用闸前常水位方式运行。鉴于气象预报以及冰情预报可能存在的不确定性,提出采用水位-流量串级的反馈控制算法,建立了渠道冰期运行控制模型,并在控制器内加入解耦环节,以提高渠道的控制效果。并通过南水北调中线干渠的数值模拟实验,对渠道冰期运行控制模型的控制效果进行了验证。结果表明,该冰期运行控制模型可以实现渠道冬季安全、适时、适量的供水目标。     

柔性护坡袋抗冲性能试验研究

柔性护坡材料是近些年来研制出来的一种新型护坡材料，其内填装不同粒径的土壤，有利于植物的生长，不仅被广泛地用地面绿化中，也应用于河湖的边坡护岸，为河湖水生动植物栖息环境创造良好的条件。由于对这类材料抗冲性能研究较少，从而限制了其在河湖边坡治理中的应用。本文在压力水槽中试验研究了柔性护坡袋的抗冲性能，分析了影响柔性护坡袋抗冲性能的影响因素和柔性护坡袋失稳的机理。研究表明，柔性护坡袋内土壤的级配是影响柔性护坡袋抗冲性能的重要因素，为提高柔性护坡带的抗冲性能，土壤的级配可根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》确定，当柔性护坡袋中土壤级配满足规范要求时，其抗冲流速可达4m/s。当河道流速超过3.5m/s时，应增强柔性护坡袋之间的连接强度，以提高护坡结构的稳定性。     

加强资源利用和环境保护,促进广东经济与资源、环境协调发展

改革开放以来，广东以有限的资源和环境支持了连续25年平均13．4％的发展速度。随着经济社会发展加速，资源、环境的现实掣肘越来越明显。在经济持续快速增长的背景下，如何实现经济增长与资源利用、环境保护相协调?这成为当前广东转变经济增长方式，实现可持续发展的关键问题。