爆破溃副坝的流量过程线计算方法及其应用

在考虑特定水库的入流、库容特性及阻力、泄洪特性的基础上 ,按照水量平衡与输沙平衡原理 ,提出副坝逐渐溃决的流量过程线的 1种新的计算方法 ,该方法被用于某水库安全问题的研究 ,结果表明该方法是切实可行的。     

不同频率洪水遭遇下溃坝洪水演进的二维模拟

【目的】建立适合黑河下游地区的溃坝洪水演进的二维数学模型,为该水库的安全运行和调洪决策提供参考。【方法】根据天然河道复杂而不规则的地形特点,以及溃坝洪水的传播和运动特性,建立适合黑河下游地区高程跨度很大的溃坝洪水演进的二维数学模型;利用非结构化三角形网格,采用单元中心的有限体积法求解控制溃坝水流运动的二维方程;应用所建模型,对黑河金盆水库10 000年一遇入库洪水漫顶所致溃坝洪水(即工况1)进行数值模拟,分析不同时刻的水深分布图、流速矢量图以及淹没范围的变化过程;在此基础上,探讨100年一遇入库洪水延时遭遇10 000年一遇入库洪水工况(即工况2)下溃坝洪水的演进变化过程,分析该工况下淹没水深的变化范围。【结果】工况1、工况2下大坝溃决时间分别为该工况模拟初始时间后的15.6,37.5h,工况1、工况2下5个沿程观测点的最大淹没水深分别为3.10~6.18m和3.66~6.91m,最大流速分别为2.28~8.68m/s和2.46~9.40m/s。【结论】所建立的溃坝洪水二维模型可以模拟流域不同时刻的水深及流速分布,计算结果具体到点,为洪水风险分析和灾害损失评估提供了依据。     

人类活动对河岸带植被氮磷生态化学计量特征的影响——以汾河临汾段为例

[目的]探究自然河岸带和强人工干扰河岸带土壤—植被系统氮、磷生态化学计量的变化规律,为该区域的河岸带修复和环境保护提供科学依据.[方法]利用相关分析和偏冗余分析等方法,以汾河临汾段典型河岸带为例,探讨自然河岸带及强人工干扰河岸带土壤—植被系统氮、磷含量的时空分布特性及其影响因素.[结果]河岸带植被总氮(TN),总磷(T...     

石门沟水源地的地下水脆弱性评价

对石门沟水源地地下水系统进行了脆弱性评价,以期为该区地下水资源的合理利用和科学管理提供技术支持。采用参数系统法中的DRASTIC指标,对研究区进行分区并对评价因子评分,通过构建矩阵进行运算得出脆弱性指数。结果发现,石门沟水源地地下水系统的脆弱性指数介于100～128之间,为低脆弱性和中等脆弱性。将整个研究区划分为两类6个区域,其脆弱性呈现由东北向西南逐次减弱的趋势。研究表明,岩溶发育地区的地下水脆弱性较其它岩性地区偏弱。地下水系统的脆弱性由含水层固有属性因子决定,但人为外部因素的改变也会对其造成极大的影响。     

基于盲数理论的汾河新店—入黄口段水环境容量及削减量研究

【目的】确定汾河新店-入黄口段的水环境容量以及污染物削减量。【方法】从水环境系统多种不确定性的角度出发,以盲数理论为基础,将水文、水质盲数化,利用盲信息下的河流水环境容量计算模型,对汾河新店-入黄口段主要污染物COD、氨氮的水环境容量进行计算,分析该河段的水环境容量及污染物削减量。【结果】汾河新店-入黄口段主要污染物COD和氨氮的水环境容量分别为-62.3和-58.4 t/d,表明该段污染严重,水体已经丧失了使用功能,需要削减污染物排放量,其中COD和氨氮的削减量分别为62.3和58.4 t/d。将该计算结果与确定性方法的计算结果进行对比分析,结果表明,基于盲数理论的不确定性方法能够较为合理、科学地确定超标严重河段的污染物削减量。【结论】基于盲数理论的河流水环境容量计算方法,考虑了河流的水文、水质等因素的实际变化,应用于实际是可行的。     

考虑生态径流过程的运行模式对文峪河梯级水库综合效益的影响

生态流量控制与水库其他效益之间的矛盾是河流生态流量保障实践运行的最大障碍,协调生态保障与水库既得利益间的平衡关系是开展面向河流健康的水库调度的重要前提。本研究以河流生态需水过程为生态控制目标,结合文峪河梯级水库的运行需求,划定不同阶段的多目标寻优秩序,并据此建立梯级水库多目标调度模型。依据不同水平年来水状况及远景年的相应措施,设置不同调度情景进行梯级水库模拟调度,得到不同情景下的梯级水库调度方案。最后,对方案中梯级水库的供水保证率、发电量、生态保证率等指标进行统计对比,分析无、低限、适宜三个生态流量控制下的文峪河梯级水库综合效益统计指标的变化规律。研究结果显示：(1) 三个生态流量约束限制,对下游的城镇与工业用水影响不大,其保证率高达99.39%。(2) 对灌溉用水而言,由于将生态流量优先权设置在灌溉用水前,对农田灌溉用水的影响是客观存在的,农田灌溉用水的保证率随生态流量的增加,有所降低,适宜生态流量控制方案较不考虑生态约束方案,保证率下降了10%,且很多枯水年份,破坏的月份达到了8个月,即一年中大部分月份不能满足灌溉需求,可见其破坏程度以及其潜在的经济社会影响不容小视。(3) 三个方案下泄的生态水量都较多,且水量过程差别不大,但生态水量下泄多发生在灌溉用水满足的时段。(4) 由于城镇工业用水、农业用水以及生态用水都是从下游取水,其变化对发电量的影响较小。且实施最小生态控制情况下,梯级水库的强制下泄水量有所减少,为柏叶口和文峪河水库间的补偿调节,提供了更多的空间。通过联合运用,在保障下泄水量要求的情况下,柏叶口相对增发,使梯级总发电量增大,并略高于其他两种方案。     

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。     

汾河中下游河道生态需水量研究

汾河中下游流域地处我国黄土高原干旱、半干旱地区,水资源短缺与生态环境矛盾十分突出,从水资源开发利用中的生态环境问题出发,构建了适合汾河中下游生态需水量计算模型。河流生态需水量是一个随着时段、河段的不同而发生变化的动态值,把汾河中下游以水文站分成5段,分别计算了不同水文频率年各河段生态需水量,把河道生态需水量分为河道蒸发、渗漏、自净、输沙需水量和基础流量,并根据它们之间的相互关系,界定了总生态需水量。结果表明,汾河中下游20%,50%,70%和95%水文频率年河道生态需水量分别为6.17×108m3,3.78×108m3,2.37×108m3,1.59×108m3;占流域代表年径流量的百分比分别为55.43%,61.97%,61.27%,88.15%,且占多年平均流量的百分比分别为73.68%,45.10%,28.27%,18.92%。要实现汾河流域的可持续管理,必需采取切实有效的措施进行水资源开发调控,分时段分河段地进行水资源的合理利用。     

耕地集雨就地灌溉初论

研究发现：旱地产量为最干旱时段的土壤水分（旱点）所制约，进而认识到，旱地农业生产力似存在二重“箍桶效应”现象。二重“箍桶效应”揭示出旱地还有较大的水分潜力；据此提出了技术对策：对无客水补充条件的耕地，立足于当地年降雨总量，将灌区又作为水源地，汇集降雨高峰期部分雨水并妥善蓄存，灌溉于作物最感干渴的时段，获取相对高产与稳产。由于灌区与水源地重合，故将此对策命名为耕地集雨就地灌溉。据估算，此项技术可能是北方旱地农业粮食增产的突破口和解决水资源短缺的战略措施。     

汾河河岸带土壤氮、磷的时空分布规律及其影响因素研究

为明晰汾河临汾段河岸带土壤氮、磷时空分布规律及其影响因素,采用现场检测、空间分析及数理统计方法,探讨了自然河岸带及强人工干扰河岸带土壤氮、磷的化学计量学特征、时空分布特征及其与土壤、水文特性的相关性。结果表明:(1)各水期强人工干扰河岸带土壤TN、TP储量及其变异系数均大于自然河岸带,自然河岸带土壤氮、磷元素的生态化学计量存在弱稳态性;(2)汾河临汾段河岸带土壤TN、TP含量随枯水期—平水期—丰水期表现为先减小后增大的趋势,横向来看河岸带近岸土壤TN、TP含量大于远岸部分,土层深度方向上TN、TP含量随土层深度增加而减小;(3)河流水质、土壤容重和土壤孔隙度是影响汾河河岸带土壤TN含量的相关因子,土壤容重、土壤孔隙度和N/P是影响河岸带土壤TP含量的相关因子。研究结果表明汾河河岸带土壤氮分布与河流水文特性有一定的响应关系,土壤磷分布与河流水文特性无明显的响应关系。