基于氧平衡的钱塘江河口水质模型研究及应用

钱塘江河口是杭州最重要的供水水源,却存在着严重的低氧现象,威胁杭州的供水安全。基于Mike21软件,构建了基于氧平衡的钱塘江河口上游段潮流水质耦合模型。模型不仅可模拟河口的非恒定流、污染物输移特性,还可以模拟DO与BOD、NH_3-N、NO_3-N等物质的生化过程。采用构建的数学模型,定量分析了削减富阳污水量及增大径流量对钱塘江河口BOD_5、DO等水质指标的改善效果及改善程度,据此提出了改善钱塘江河口低氧状况的建议。     

辽河河口湿地生态环境需水量研究

科学合理地确定辽河河口湿地的适宜与最小生态环境需水量是维持其生态系统健康的重要保障。利用3S技术提取辽河河口湿地覆被信息,将生态环境需水量的计算类型划分为消耗型和非消耗型,建立了适合辽河河口湿地的计算模型,并利用该模型计算了研究区2000、2005和2014年的生态环境需水量以及适宜生态环境需水量与不同降水频率条件下的最小生态环境需水量。结果表明,研究区适宜生态环境需水量为99 554.92×10~4m~3;多年平均降水条件下、75%降水频率下和95%降水频率下对应的最小生态环境需水量分别为20 220.13×10~4m~3、22 362.31×10~4m~3和24 314.98×10~4m~3。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

永定河洪水资源化蓄滞洪区蓄水量计算

针对永定河的具体情况，利用一维河网非恒定流数值模型，计算了通过调节分洪口门的运行方式可达到的最大蓄水量。分洪口门的调度考虑了上游洪水过程、下游潮位变化引起的海水上溯以及蓄滞洪区的最大蓄水量等问题。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷深度的数值模拟

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

杭州下沙金沙湖从钱塘江四格取水的保证率研究

从感潮河段取水时,其保证率受潮汐影响显著。根据钱塘江河口潮水位、含氯度和含沙量的变化特点,提出了综合保证率计算方法。以实测资料为基础,建立了钱塘江四格与固定水文站七堡的水位、含氯度的相关关系,插补延长了四格1997-2008年长系列水位、含氯度资料,分析得到从四格取水水位大于3.12m的保证率为93%,含氯度不大于0.25×10~(-3)的保证率为84%;通过建立四格大中小潮含沙量与历时的关系,分析得到四格含沙量不大于0.2kg/m~3的保证率为79%;最后得到金沙湖从四格取水的综合保证率为72%。     

穆棱河流域河流最小生态径流研究

基于穆棱河流域中游主要控制站—梨树镇水文站1963-2017年逐月天然径流资料,引入频率比例法对含零值径流序列进行频率计算,采用7Q10法(90%保证率最枯月平均径流量、近10年最枯月平均径流量)、非零次最小值法、频率排位法、改进年内展布计算法计算了梨树镇水文站测验断面的最小生态径流,借助Tennant法对上述计算结果进行评价,结合实测径流资料,分析了最小生态径流满足情况及流域上游水利工程建设带来的可能影响。结果表明:穆棱河各月径流分布呈"双峰"型;本次推荐的年内展布计算法计算的最小生态径流过程可使河流在丰水期处于"中"、枯水期处于"好"流量状态,对维持河流生境稳定和生态健康更有利;实测来水条件下的枯水期最小生态径流满足情况明显好于天然的,近10年河流生境条件较好;P=95%来水年,河流径流长期小于最小生态径流;奋斗水库建成后,各典型年下仅各别月份的最小生态径流不能保证,但缺水量相对较少。研究成果对推动穆棱河流域河流水生态保护工作有一定的指导意义。     

新变化形势下克拉玛依市地表水资源可利用量的估算

为克拉玛依市在新的变化形势下更好的应对水资源短缺问题,并及早谋划相应的应对措施,对工农业、经济和社会的可持续发展提供一定的技术支持,结合克拉玛依市所在区域水资源特点,充分收集相关水文气象资料,并对部分周边河流实地测流勘查的基础上,进行新变化形势下克拉玛依市地表水资源可利用量的估算。结果显示:1白杨河730水文站和克拉苏河径流量呈弱的减小趋势,而白杨河水库入库站断面和达尔布图河径流量呈增加趋势;2上游实施调水后,克拉玛依市可利用的地表水资源量比现状年将减少10.4%,频率为50%、75%、95%下将分别减少11.4%、12.5%和8.8%;3由于上游拦蓄工程修建,特枯年份可供克拉玛依市利用的地表水资源量只能靠调水工程补给,克拉玛依市社会经济的发展将面临严峻的考验,应及早的制定相应的应对措施及应急预案。     

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。     

汾河上游土地利用变化对径流的影响分析研究

以汾河上游(兰村以上)为研究区,探究土地利用变化对汾河流域径流的影响。利用1956-2011年的水文气象资料,结合研究区3期遥感影像(1978、1998和2010年),分析了汾河上游多年径流变化趋势以及下垫面变化特征。结果表明,汾河上游径流量呈现下降趋势,1956-2011年兰村站的年平均径流量减少量为0.019亿m3,多年平均径流量没有发生突变。汾河上游土地利用类型变化明显,林草地面积呈增加趋势,农用地与水域面积呈减少趋势。以上研究结果表明,合理规划土地利用,对流域安全具有重要意义。     

瓯江滩坑水库建库前后盐水入侵研究

随着人口的增加,工农业生产的发展,瓯江河口地区淡水资源的充分利用愈显重要.因此,研究河口地区盐水入侵的规律尤为迫切.咸水上溯距离除与下游潮汐大小有关外,还和上游来水量大小密切相关.通常枯水期咸水上溯较远,丰水期反之.拟建的滩坑水库位于瓯江小溪上,经水库调节后,径流的年际、年内分配将趋于均衡,特别是枯水期水量明显增加.针对瓯江河口的特性,采用丹麦DHI公司Mikell软件建立了一维水流盐度模型,分析计算了枯水期建库前后入侵点位置的变化、可引水时间的增加,并提出在江南位置增建翻水站的建议.研究表明,滩坑水库的建成将增加枯水期上游来水量,使盐水入侵点下移,从而提高河口区淡水资源利用率.     

瓯江滩坑水库建库前后盐水入侵研

随着人口的增加，工农业生产的发展，瓯江河口地区淡水资源的充分利用愈显重要。因此，研究河口地区盐水入侵的规律尤为迫切。咸水上溯距离除与下游潮汐大小有关外，还和上游来水量大小密切相关。通常枯水期咸水上溯较远，丰水期反之。拟建的滩坑水库位于瓯江小溪上，经水库调节后，径流的年际、年内分配将趋于均衡，特别是枯水期水量明显增加。针对瓯江河口的特性，采用丹麦DHI公司Mike11软件建立了一维水流盐度模型，分析计算了枯水期建库前后入侵点位置的变化、可引水时间的增加，并提出在江南位置增建翻水站的建议。研究表明，滩坑水库的建成将增加枯水期上游来水量，使盐水入侵点下移，从而提高河口区淡水资源利用率。     

一、二维数学模型在飞云江河口航道建设中的运用

根据飞云江河段的具体情况和航道整治工程实际问题,建立了飞云江河口一、二维非恒定水流数学模型.其中,一维非恒定水流数学模型主要研究飞云江河口洪潮水流特性,并为物理模型和平面二维数学模型提供各种设计条件下的边界条件;平面二维非恒定流数学模型,主要研究飞云江河口航道整治工程实施初期对飞云江河口流场及洪水位的影响.通过不同方案的计算分析,从流速变化及水位壅高情况综合比较可知,方案七的整治效果较好,下埠新港区北航道流速有一定幅度的增大,而且对上游的南岸新港区前沿流速、泄洪等影响较小,能上、下游兼顾.     

清江宜都段不同水文及土地利用情景下非点源污染研究

运用美国农业部开发的分布式水文模型SWAT,分析研究了清江宜都段在不同水文年、现状和2020年规划两种土地利用情景下的径流量和污染负荷。结果表明:1研究区域产水量由上游向下游递减,污染负荷产量的分布同产水量分布类似;2径流、总氮、总磷和降雨量有着直接的关系,随着降雨量的减少而减少;3在以退耕还林和城镇扩张为主要特点的2020年规划土地利用情景下,各乡镇所在子流域的产水量、有机氮、有机磷平均分别减少了2.5%、9.1%和20.3%;4对降雨和土地利用变化引起的流域水文变化进行对比,发现不论在年尺度还是月尺度下,降雨量变化对径流量、总磷、总氮的贡献率要比土地利用的变化大得多。     

杭州市抗咸二期取水工程氯度研究

潮汐河口的取水口氯度主要取决于上游下泄径流量的大小、口门潮汐强弱、下游氯度、沿江引水流量及江道地形等因素。采用概率统计方法引用条件概率概念来确定取水口的供水保证率，通过实测氯度资料分析和一维氯度数学模型研究对钱塘江河口取水段的水体氯度进行了预测分析，研究成果可为杭州市抗咸二期取水工程的选择提供决策依据，研究方法对其他强潮河口抗咸工程的研究有借鉴意义。     

锦江水库对下游径流年际变化影响分析

基于仁化、长坝2个研究站点及参照站点犁市1958-2009年的日径流资料,分别采用滑动平均法和Mann-Kendall检验法定性与定量分析各站点径流年际变化趋势,再联合R/S分析法计算出Hurst指数评估趋势的持续性,最后用改进的Mann-Kendall法作突变点检验,以此来分析锦江水库对下游径流年际变化的影响。同时,分析研究区域的降水年际变化以印证水库对下游径流年际变化的影响。结果表明,建库后多年平均降水量增加,锦江下游多年平均径流量却减少;Mann-Kendall检验表明建库后锦江下游仁化段在汛期(4、5、6月)的月径流量年际间呈显著下降趋势,年径流总量虽成下降趋势,但Hurst指数显示这种趋势的持续性很弱;突变检验表明锦江下游年径流在2004-2008年期间发生突变。总体而言,锦江水库对锦江下游的影响程度要大于对干流浈江的影响。     

深圳河河口水环境问题及其对策

深圳河发源于梧桐山牛尾岭,由东北向西南汇入深圳湾.河道全长约37 km,河床平均比降为0.31‰,集水面积312.5 km2.深圳河主流为沙湾河,在三岔河口与莲塘河汇合后称深圳河.支流梧桐河在罗湖桥下汇入,布吉河在渔民村汇入,在下游汇入的支流还有李屋排水、福田河、皇岗河等.干流自三岔河至河口长16.17 km,河道平均比降为0.02‰.     

长江中游荆江监利河段水沙特性分

对荆江监利河段的水沙特性进行了初步概括,以期抛砖引玉。根据监利河段代表水文站—监利水文站多年统计资料（1950～2006年）,监利河段年径流量变化过程与年输沙量变化过程均呈不规则周期性变化,水、沙过程变幅略大,2006年为长江枯水少沙年份,径流量、输沙量均为历年来最低值。河段径流量年内分配与输沙量基本一致,均集中于汛期5～10月。通过分析可知,监利河段来水来沙总体呈正相关性,即径流量越大,输沙量也就越大,而2000年以来年径流量序列与年输沙量序列无相关性,河段输沙量呈现明显减少趋势。监利河段的水沙变化除了受长江上游来水来沙变化的影响外,下荆江裁弯工程、荆江三口分流分沙变化、三峡工程等水利枢纽建设及洞庭湖出流顶托等,均是主要影响因素。     

汾河上游径流变化特征分析

在全球变暖的大背景下,研究河川径流的变化特征,以期深入了解流域水循环与水平衡以及流域的结构和功能。基于汾河上游静乐站1956-2008年的径流序列资料,运用累计距平法、小波分析法和滑动t检验等方法,分析了汾河上游年径流变化的趋势特征、周期特征和突变特征,揭示了流域径流的演变规律。得出以下结论:汾河上游年径流量总体呈减少的趋势,年代间表现出一定的丰枯波动性;年径流存在明显的周期性;15a尺度的周期变化在整个分析时段表现得非常稳定,具有全局性;52a来,汾河上游年径流发生了显著的变化,1983年和1998年年径流量表现出由多到少的突变,是均值和转折突变的组合。     

ENSO循环对汾河上游径流变化的影响

剖析气候对径流变化的影响,在区域水资源合理开发利用及科学管理等方面具有重要意义。基于汾河上游上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站1956-2000年径流数据及多变量ENSO指数(MEI),采用交叉小波分析方法,探究ENSO循环对汾河上游流域径流变化的影响。结果表明:MEI指数呈上升趋势,径流枯水期持续时间也随之增长,且MEI指数较大年份,径流量较少,反之径流量较大,径流序列的丰枯变化对ENSO循环有一定的响应关系;4个水文站径流量与MEI指数在20世纪70年代之前,有相同的1～4 a周期,且相关关系显著,同时在11～12 a尺度上具有较好的相关性,即ENSO循环对径流量影响较大;在20世纪70年代之后,虽然在1～3 a尺度上仍有一定的相关关系,但没有相同的显著周期,即ENSO循环对径流量影响相对减小,径流变化由气候驱动转变为气候与人类活动共同驱动模式。