灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率分析

为研究灌渠闭闸期闸前段流场特征及泥沙淤积速率,基于南亚某河流待建引水明渠建立水流数学模型,并借助Flow-3D软件对高水位、中水位和低水位3种特征工况下,闭闸期闸前段流场进行模拟分析。依据盲肠水流泥沙运动的研究思路,提出闭闸期闸前明渠段泥沙淤积速率的估算方法,并结合同期明渠段悬移质泥沙模型试验资料,率定得出闸前段泥沙淤积速率求解公式。结果表明,闭闸期闸前段出现围绕竖轴近似呈椭圆型的回流现象,平面流速呈交替增减、水位呈中心低周界高的水力特征;泥沙淤积速率较大,灌渠将呈现累积性淤积特征。最终得出,闭闸期闸前明渠段与港池内盲肠水流运动相类似,闸前渠段淤积严重,引水明渠的口门初步设计方案有待充分论证的结论。     

灌区耗水量变化对地下水均衡影响研究

从宝鸡峡灌区水资源形成及转化的角度出发界定了灌区耗水量的概念。通过对灌区水量平衡关系分析,建立了灌区地下水量平衡模型,通过模型计算与分析,结果表明渠系及田间入渗补给量、地下水开采量是主要的地下水平衡要素;宝鸡峡灌区1991~2003年渠系蒸发及浸润损失量和渠系渗漏补给量总体呈递减的趋势,当渠首引水量和渠系利用系数一定时,渠系蒸发及浸润损失量和渠系渗漏补给量呈反比关系。灌区田间灌溉耗水量与田间灌溉入渗补给量也呈递减趋势;灌区地下水耗水量和地下水开采量总体呈上升趋势。     

协同调控水-农业-生态的干旱区多水源优化配置

干旱区农业发展往往以挤占生态用水和超采地下水为代价,考虑水-农业-生态互馈关系的水资源优化配置有助于平衡利益冲突。该研究以地下水均衡、经济效益和生态用水满足度为调控目标,构建基于水-农业-生态协同调控的多水源优化配置模型,并推求协调发展度计算式,提出了结合NSGA-Ⅱ算法和协调发展度的协同优化算法,分析石羊河流域水、农业和生态之间的权衡和协同关系,确定水-农业-生态协同提升下的水资源配置方案以及适宜的农业和生态用水比例。结果表明,现状条件下,六河子系统的水资源优化配置方案的经济效益可提升1.9%,实现地下水正均衡0.59亿m³;全流域农业和生态用水比例为90%: 10%,渠井用水比为67%: 33%。平水年保障蔡旗来水为3.48亿m³/a时,能够以牺牲中游1.6%的经济效益实现生态用水满足度和地下水均衡量分别较基准情景提升4.8%和18.6%。研究为协同调控复杂的水-农业-生态关系提供了一种有效方法,可为干旱区流域水资源规划与管理提供参考。     

基于水资源高效利用的农业种植结构及灌溉制度优化——以民勤灌区为例

在非充分灌溉条件下,为解决灌区内作物之间和单作物生育期内不同生育阶段的灌水配置问题,依据大系统递阶分析原理,建立了一个能同时优化作物灌溉制度、种植结构和灌溉定额的双层模型。模型第一层以作物相对产量最大为目标,采用动态规划,优化了作物灌溉制度;第二层以灌区内农业净效益最大为目标,采用非线性优化,优化了作物种植结构和灌溉定额。该模型应用范围较广,既能为政府部门提供宏观决策,又能为农民提供具体的灌水办法。以民勤灌区为例,优化结果表明,在75%保证率下比现状节水1.29亿m³,农业生产总值和净效益分别增加5.99,4.25亿元。     

Vine Copula与贝叶斯模型平均结合的月径流预测及应用

准确可靠且预见期较长的月径流预测对水资源配置、防汛抗旱以及生态环境保护等具有重要意义。径流变化与降水、气温、潜在蒸散发以及前期径流等存在密切联系。鉴于Vine Copula可以灵活地将多个随机变量的边缘分布函数通过Copula对的形式联结起来构造多维联合分布函数以及贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging,BMA)在处理多模型集合预报方面的优势,该研究基于BMA集合多个Vine Copula模型提出了一种BVC径流预测模型(简称BVC模型),应用于黄河流域上游4个水文站(唐乃亥站、民和站、红旗站和折桥站)的月径流预测,采用确定性系数(R²)、纳什效率系数(Nash-Sutcliffe Efficiency coefficient,NSE)和均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)评价模型的预测性能。结果表明,验证期内预见期为1～3个月时,BVC模型在各水文站的R²均大于等于0.83、NSE均大于等于0.78且RMSE均维持在较低水平;与随机森林(Random Forest,RF)模型和长短...     

基于人均GDP差异的生活用水量模拟及增长潜力分析

【目的】分析城市居民人均生活用水量的增长潜力,为保障城市用水安全提供决策依据。【方法】以2009-2011年858个中国城市用水及相关数据为研究对象,应用线性回归模型、幂函数模型、对数函数模型和ANNBP模型,基于人均GDP的差异分别建立人均生活用水量模型,进行人均生活用水量的增长潜力分析。【结果】在不同的人均GDP水平下,模型对于高收入的数据样本最为敏感;线性回归模型、幂函数模型和ANN-BP模型的模拟效果较为接近,对数函数模型的误差最大。人均生活用水量增长潜力最大的是年人均GDP低于3万元的城市,增长潜力最小的为年人均GDP3~≤10万元的城市。【结论】基于人均GDP差异可以进行生活用水量的模拟与预测,人均GDP小于3万元的城市将成为人均生活用水量增加的主要来源。     

综合干旱指数的构建及其在 泾惠渠灌区的应用

基于标准化降水蒸散发指数(SPEI)、归一化植被指数(NDVI)、标准化土壤含水量指数(SSI)和标准化地下水指数(SGI)4个反映地区农业干旱的指数,利用CRITIC客观赋权法构建了综合干旱指数(CDI),以泾惠渠灌区为研究区,计算综合干旱指数,并与改进的帕默尔干旱指数（sc-PDSI）进行相关性分析评价其适用性,采用Mann-Kendall检验法分析了泾惠渠灌区2002-2013年农业干旱的发展趋势。结果表明：构建的综合干旱指数(CDI)与自适应帕默尔干旱指数(sc-PDSI)具有强相关性,皮尔逊相关系数为0.73,CDI与sc-PDSI在对旱情监测结果上相关性显著,两者在时间演进上趋势整体相同,说明综合干旱指数(CDI)可以较为准确地反映研究区的干旱情况,在研究区适用性较强。利用综合干旱指数(CDI)对泾惠渠灌区的干旱特性进行了分析,月际间分析发现泾惠渠灌区在4、6月和11月较容易发生干旱,而2月和8月灌区较为湿润,季节间分析发现灌区在2003年发生了严重的春旱,2002年发生了严重的夏旱和秋旱,2009年发生了严重的冬旱。年际间分析发现泾惠渠灌区的CDI值在2002—2013年间大约以0.032·a^-1的速度波动上升,说明研究区干旱有缓解趋势。利用Mann-Kendall突变检验法分析出泾惠渠灌区的旱情在2011年7月发生了显著突变,CDI趋势由降低转为增加,表明研究区在此时间点后呈湿润化趋势。     

基于SPI的陕西关中地区气象干旱时空特征分析

采用标准化降水指数(SPI)作为研究干旱的指标,根据陕西关中地区30个气象站41 a的气象资料,在计算年、季和月不同时间尺度SPI的基础上,采用克里金插值法获取SPI空间栅格数据,分析关中地区气象干旱的时空特征.结果表明,总体上年均SPI呈下降趋势,气象干旱程度加剧.关中地区年内呈夏季气象干旱减少、秋季增加趋势,除6月...     

渠井结合灌区地下水位对不同渠系节水水平的响应

以泾惠渠灌区为研究对象,基于灌区地下水观测数据,运用FEFLOW建立泾惠渠灌区地下水三维模拟模型。在满足模拟规范要求的精度要求下,模拟11种不同节水水平情景,研究了地下水位对不同影响因素条件下的响应情况。得到地下水位对本次研究的三种主要影响因素条件下的响应情况为:斗口以下灌溉水利用系数灌溉定额干支渠水有效利用系数。模拟最终得到灌区最优渠井节水水平配置:干支渠水有效利用系数0.71,斗口及以下灌溉水有效利用系数0.90。在生产实际中应优先考虑提高斗口以下灌溉水有效利用系数,并以此为依据确定灌区渠系防渗衬砌标准。     

灌区耗水量问题初探

详细阐述了灌区耗水量的研究进展,指出了灌区耗水量在定性定量方面存在的问题。灌区社会经济的发展、用水结构和灌溉用水水平的变化等因素都对灌区的耗水量产生明显影响。随着灌区耗水量的增加,灌区水资源供需矛盾日益突出,参与灌区水循环的水量减少,使区域水平衡要素关系发生深刻变化,从而导致灌区水环境破坏,并引发严重的生态环境问题。