磁化或电离化微咸水理化特性试验

改善微咸水理化特性,提高微咸水利用效率,成为合理利用微咸水重要研究内容。为了对微咸水活化效果及活化微咸水理化特性进行定量评价,该文采用磁化和电离化法对微咸水进行不同的活化处理,通过室内测试,对电离化微咸水活化系统的技术参数进行了分析,并对活化微咸水的表面张力系数、溶氧量、电导率及p H值等理化特性进行了研究。结果表明,电离化系统要求接地电阻不超过5Ω;活化微咸水表面张力系数显著减小、溶氧量显著增加、电导率和p H值受到不同程度的影响;但对表面张力系数和溶解氧影响比较明显,对电导率和p H值影响不显著。在矿化度5 g/L时,活化微咸水表面张力相对减少9.14%~13.84%,溶氧量相对增加8.04%~10.23%,表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量可以从客观上反应活化微咸水理化特性的变化,而表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量之间又存在显著的指数函数关系。根据表面张力相对减少量,电离化微咸水活化处理效果优于磁化处理,磁场强度3 000 Gs与变频磁化处理活化效果显著。因此,可以用表面张力相对减少量作为定量评价指标对活化微咸水的理化特性进行综合性定量评价,以判断不同活化方式的活化效果。     

改进RVA法在河流水文情势评价中的应用

【目的】研究改进变化范围法(Range of Variability Approach,RVA)中各水文指标对生态环境的响应程度,以有效避免RVA在评价河流整体水文情势时容易忽略低度、中度改变指标的不足,为河流生态系统的管理决策提供参考。【方法】基于改进的RVA算法充分考虑了5类33个水文指标与生态系统之间的响应程度,并将层次分析法(主观赋权法)与熵权法(客观赋权法)相结合赋予各指标生态权重,集结并累加各指标综合生态权重与单个水文指标改变度,综合评价河流水文情势的整体改变度。以渭河关中段为例,依据林家村、咸阳、华县水文站1960-2010年的日径流资料,借助Mann-Kendall非参数检验方法诊断径流序列突变点,采用RVA法计算单个水文指标的改变度,利用改进的RVA法对渭河关中段水文情势的整体改变度进行评价。【结果】利用未改进的RVA方法计算得到渭河关中段林家村、咸阳、华县控制断面的整体改变度分别为75%,69%,67%,均属于高度改变;而用改进RVA算法计算得到的林家村、咸阳控制断面的整体改变度分别为51%,40%,属于中度改变,华县控制断面的整体改变度为29%,属于低度改变。对比两种不同评价结果并进行合理性分析可知,基于改进RVA方法的评价结果更加贴近河道所提供的整体信息和指标改变度的分布特征,符合客观实际。【结论】通过赋予各水文指标生态权重,综合考虑各水文指标与生态系统之间的响应程度,能有效融合33个水文指标在评价河流整体改变度时的内涵,研究成果更加客观且符合实际。     

不同类型水库对库区及河道水温的影响

水库运行方式是引起河流水文情势和水体热量变化的人为可控因素。选取两个不同类型的调节型水库,通过对比它们的水温实测资料和水温模型模拟结果,分析了不同类型水库对水温的影响特征。研究表明,对多年调节水库而言,在枯水年高水位时,汛期库区垂向水温呈稳定的3层分布,底层水温变幅较小,受水库调节,下泄水体水温过程相比天然河道坦化作用明显,彻底改变了天然水温季节性高低分明的正弦分布规律;在平水年低水位时,非汛期水库垂向水温分布为混合型分布,汛期为两分层分布,底部没有恒温层,下泄水体对河道水温影响较小;丰水年中水位运行对水温的影响介于前两者之间;对于年调节水库而言,在丰水年和平水年对水温的影响基本一致,而在枯水年升温期下泄水体升温与前两者相比明显滞后。因此,应关注不同类型水库运行方式对水温的影响差异,通过设置合理的水库运行方式可以避免对下泄低温水的负面影响。     

V/S和Mann-Kendall相结合的方法在洪涝灾情分析中的应用

【目的】将V/S分析法引入到洪涝灾害面积序列的长记忆性研究,为洪涝灾害的预测和防治提供参考。【方法】以洞庭湖1949-1998年50年的洪涝灾害面积序列为研究对象,采用V/S分析法计算其Hurst指数,并结合其MannKendall趋势分析洪涝灾害面积序列未来的变化趋势。【结果】20世纪70年代以来洞庭湖区的洪灾面积下降趋势明显,90年代以后涝灾面积上升趋势显著,洞庭湖洪涝灾害时间序列V/S分析的Hurst指数均大于0.5,表明洪涝灾害面积序列的变化趋势在未来将持续。【结论】V/S分析是一种有效的趋势预测方法。将V/S分析法与Mann-Kendall相结合的方法能够分析洪涝灾害时间序列未来的变化趋势,是一种有效的未来趋势预测方法。     

黄河水沙调控研究综述

从水沙调控的理论研究进展、调控模型及算法研究进展、已取得的治沙成果等方面对黄河干流水沙调控进行了总结性梳理,围绕黄河中下游取得的调水调沙成果,论述了黄河水沙调控目前存在的问题及对策,构建了黄河全流域水沙联合调控体系,旨在补充和完善黄河干流水沙调控理论,并为黄河全流域的水沙联合调控体系的最终建立提供参考。     

泵输水管线水锤数值模拟及其防护研究

【目的】分析泵输水系统因事故停泵引起的水锤问题,为泵站管线的安全运行提供参考。【方法】根据流体力学原理,建立有压管道非恒定流动的水锤数学模型,利用特征线法进行数值模拟计算;结合山西省庄头支线泵站的特点,在泵出口安装两阶段关闭蝶阀和沿管线布设空气阀的联合防护措施下,分析了其水力过渡过程。【结果】泵出口两阶段关闭蝶阀在快关 9 s/70°和慢关 63 s/20°时,水泵机组倒转转速由额定转速的1.41倍降低为无阀防护时的0.94倍,最大倒泄水量由93.47 m³降低到12.3 m³;在液控蝶阀和空气阀联合防护下,管线负压由－6.9 m降低为－2.0 m。【结论】通过合理控制蝶阀快慢关闭时间及角度,能显著降低水泵机组倒转和倒泄流量;调整空气阀布设位置、口径及进出口流量系数,可使沿线负压降低到管道承受范围之内,从而保证供水工程的安全稳定运行。     

基于蚁群算法的水资源优化配置博弈分析

【目的】运用博弈理论分析流域内水资源开发利用过程中各用水地区的行为和收益问题。【方法】提出市场经济与宏观调控相结合的水资源配置模式,建立各用水地区追求自身收益最优的同时,实现全流域水资源合理分配的博弈模型,为实现水资源的协调发展提供支持。将该模型应用于黑河流域,运用蚁群算法实现模型的最优求解,并与线性规划法所得结果进行了比较。【结果】利用建立的水资源优化模型,通过水权和水资源费的调节,有效约束了黑河流域内各县(区、旗)的取水量,有利于解决水资源分配过程中的用水冲突,在保证黑河流域公共水权为1.2亿m3的基础上,流域总收益达到0.936亿元。【结论】运用流域水资源优化配置博弈模型进行水资源优化配置,可以有效保证流域的公共水权,激发各地区节水和开发新水源的动力。     

洛惠渠灌区地下水电导率时间稳定性分析

土壤盐渍化是当前世界农业发展的重要制约因素,研究地下水电导率的时空变化特征对灌区地下水农业灌溉具有重要指导意义。该研究基于2004-2010年对洛惠渠灌区3个阶地51个观测井地下水电导率的长序列监测结果,利用相对差分法、Spearman秩相关系数法和Morlet小波变换的方法分析了研究区地下水电导率的时间稳定性和周期性特征。结果表明:3个阶地在不同监测时间的电导率平均值均表现为阶地3(海拔369~388 m)阶地1(海拔342~360 m)阶地2(海拔360~369 m),且各阶地间地下水电导率的平均值均存在极显著差异(P0.01)。3个阶地在不同时间的地下水电导率均属于中等变异,变异系数的范围为44%~75%。井点地下水电导率的时间稳定性强弱与其所在阶地关系不大,不同阶地的地下水电导率均表现出强烈的时间稳定性。阶地1、阶地2和阶地3的地下水电导率代表性位置点分别为40#、38#和45#井点;而整个研究区的地下水电导率代表性位置点为2#井点。基于对36#(高电导率)和43#(低电导率)井点地下水电导率和水位的小波分析表明研究区地下水电导率和水位存在周期性变化。结果表明,洛惠渠灌区地下水电导率具有很强的时间稳定性和周期性,可以利用地下水电导率代表性位置点来监测研究区地下水平均电导率的变化,从而为灌区快速准确地确定灌溉时间以降低土壤盐渍化风险提供一定的参考。     

夏闲期降水对黄土旱塬冬小麦水氮利用效率的影响

黄土旱塬冬小麦生长所需的水分主要来源于大气降水,分析夏闲期降水对土壤水分的补给对于发展田间水分管理措施和补充灌溉技术具有重要意义。该文利用不同的水肥耦合处理试验,研究了不同水肥耦合处理下夏闲期降水对土壤水分补给量以及对翌年作物耗水量、水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量的影响。结果表明,夏闲期降水量对土壤水分的补给量有极显著的影响(P0.01);冬小麦生育期不同的水肥耦合处理对夏闲期土壤水分补给有显著的影响(P0.05)。收获期土壤水分亏缺度在43.68%~52.63%之间时土壤水分的补给系数较高(51.84%~67.42%),且二者存在良好的幂函数关系;翌年冬小麦生育期耗水量的贡献率、水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量均与土壤水分补给系数呈幂函数关系,且在土壤水分补给系数为25%~40%时冬小麦水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量分别达到最大值。研究可为旱塬农田水分管理提供参考。     

基于水库群优化调度的黄河干流梯级补偿效益分析

【目的】探讨黄河梯级水库群的补偿作用,为黄河流域水资源的可持续开发利用提供参考。【方法】考虑全流域综合需水、防洪、防凌、生态等要求,建立了梯级水库群优化调度模型,采用系统辨识自迭代模拟优化算法对模型进行求解,并设置了3种情景,采用长系列径流资料进行优化调度实例计算。【结果】分别量化了发电和供水补偿效益。通过龙羊峡、刘家峡水库的补偿,梯级电站和径流式电站分别增发电量17.54亿和16.63亿kW.h;沿黄各省增加供水量35.66亿m3。通过补偿效益的计算和分配,实现了最优化的梯级水库群联合调度。【结论】研究成果完善了水库群补偿效益理论,对提高不同利益主体水电站的联合调度热情、高效合理地利用水能资源具有重要意义,对其他流域水库补偿效益的计算和分配具有一定的参考价值。