南水北调与水利科技（中英文）
2022年第20卷第1期文章目次
2022, 20(1):1-8.
摘要:
在对水科学、人水关系学分析的基础上，从水科学的10个分支中的人水关系研究出发，论述人水关系学研究是水科学的核心与纽带这一论断。同时，针对跨流域调水工程论证、大江大河干流水利枢纽建设、洪涝与干旱灾害防治、跨界河流分水4个焦点问题，基于人水关系学视角，探讨这4个问题存在的误区及解决途径，为类似复杂问题的解决提供一种新思路。
在对水科学、人水关系学分析的基础上，从水科学的10个分支中的人水关系研究出发，论述人水关系学研究是水科学的核心与纽带这一论断。同时，针对跨流域调水工程论证、大江大河干流水利枢纽建设、洪涝与干旱灾害防治、跨界河流分水4个焦点问题，基于人水关系学视角，探讨这4个问题存在的误区及解决途径，为类似复杂问题的解决提供一种新思路。
2022, 20(1):9-20.
摘要:
在水资源多维承载要素解析的基础上，从“量-质-域-流”4个维度构建水资源承载力评价指标体系；引入“单指标量化-多指标综合-多准则集成”（SMI-P）综合评价方法，采用层次分析法和熵权法的主客组合赋权法确定评价指标权重，建立基于SMI-P法的水资源承载力评估模型。将建立的评价指标体系与评估模型应用于太原市水资源承载力评价，结果表明：2009—2018年太原市各维度水资源承载力指数均呈上升趋势，水资源综合承载力处于超载状态；未来太原市水生态环境保护工作应主要集中在污水治理、湿地修复、水土流失治理等方面，即主要提高太原市水质和水域维度承载力。
在水资源多维承载要素解析的基础上，从“量-质-域-流”4个维度构建水资源承载力评价指标体系；引入“单指标量化-多指标综合-多准则集成”（SMI-P）综合评价方法，采用层次分析法和熵权法的主客组合赋权法确定评价指标权重，建立基于SMI-P法的水资源承载力评估模型。将建立的评价指标体系与评估模型应用于太原市水资源承载力评价，结果表明：2009—2018年太原市各维度水资源承载力指数均呈上升趋势，水资源综合承载力处于超载状态；未来太原市水生态环境保护工作应主要集中在污水治理、湿地修复、水土流失治理等方面，即主要提高太原市水质和水域维度承载力。
2022, 20(1):21-29.
摘要:
为研究不同低影响开发（low impact development,LID)组合[JP2]对雨水源头控制和污染负荷削减效果，以淮南市某一工业园区为研究对象，基于暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM)构建5种LID组合方案。在不同重现期下，对5种方案进行水量水质模拟，分析不同方案对径流量、洪峰流量及污染物质量浓度的削减效果，并利用生命周期成本分析和效益货币化分析对5种方案进行比选，选出最合适研究区的LID组合方案。结果表明：绿色屋顶、雨水罐、雨水花园和透水铺装组合方案对径流量和污染物的削减效果最好，绿色屋顶、雨水罐、植被浅沟和透水铺装组合方案对洪峰流量的削减效果最好。成本效益分析显示，雨水罐、雨水花园和透水[JP]铺装组合方案的投资回报比最高；不同的LID方案对水质水量均有一定的削减效果，但随着重现期的增大，削减效果均有不同程度的降低。
为研究不同低影响开发（low impact development,LID)组合[JP2]对雨水源头控制和污染负荷削减效果，以淮南市某一工业园区为研究对象，基于暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM)构建5种LID组合方案。在不同重现期下，对5种方案进行水量水质模拟，分析不同方案对径流量、洪峰流量及污染物质量浓度的削减效果，并利用生命周期成本分析和效益货币化分析对5种方案进行比选，选出最合适研究区的LID组合方案。结果表明：绿色屋顶、雨水罐、雨水花园和透水铺装组合方案对径流量和污染物的削减效果最好，绿色屋顶、雨水罐、植被浅沟和透水铺装组合方案对洪峰流量的削减效果最好。成本效益分析显示，雨水罐、雨水花园和透水[JP]铺装组合方案的投资回报比最高；不同的LID方案对水质水量均有一定的削减效果，但随着重现期的增大，削减效果均有不同程度的降低。
2022, 20(1):30-39.
摘要:
针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题，在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔，通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器，采用无循环液压入法获取原状土样，测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度；利用氯离子示踪方法研究厚达45 m包气带的水分运移规律，重建深厚包气带地区降水补给历史，评价降水补给强度。结果表明：45 m包气带剖面记录的降水补给年龄为72.12 a，平均入渗补给强度为0.096 m/a，降水入渗补给量占多年平均降水量的18.1%。深厚包气带地区水分运移非常缓慢，水分在多次降水叠加驱动下不断形成新的脉冲逐步向深部运移，降水补给到地下水需要一个长期的过程。研究成果对深厚包气带地区土壤水分运移研究和降水入渗补给评价都具有重要借鉴意义。
针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题，在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔，通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器，采用无循环液压入法获取原状土样，测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度；利用氯离子示踪方法研究厚达45 m包气带的水分运移规律，重建深厚包气带地区降水补给历史，评价降水补给强度。结果表明：45 m包气带剖面记录的降水补给年龄为72.12 a，平均入渗补给强度为0.096 m/a，降水入渗补给量占多年平均降水量的18.1%。深厚包气带地区水分运移非常缓慢，水分在多次降水叠加驱动下不断形成新的脉冲逐步向深部运移，降水补给到地下水需要一个长期的过程。研究成果对深厚包气带地区土壤水分运移研究和降水入渗补给评价都具有重要借鉴意义。
2022, 20(1):40-53.
摘要:
以长江流域为研究区，基于流域内水库、水电站、水闸和橡胶坝等4类拦河建筑物建设情况，采用阻隔系数法、最长连续河段占比法和区域整体法3种评价方法，探究近60年长江流域河流纵向连通性的演变特征。结果表明：基于阻隔系数法和最长连续河段占比法，2018年长江流域45条主要河流中评价等级为差、劣的河流数量皆为30条；在时间维度上，近60年长江流域主要河流的纵向连通性呈逐渐恶化的趋势，其中2000—2018年纵向连通性恶化最为显著；在空间分布上，评价等级为劣的主要河流集中分布在岷沱江、嘉陵江和洞庭湖水系水资源二级区；基于区域整体法，2000—2018年是长江流域二级区河流纵向连通性整体恶化的时期，2018年长江流域12个水资源二级区中有5个二级区的河流纵向连通性评价等级为优、良，其余7个二级区评价等级为中、差和劣。研究结果可为长江流域河流生态系统的保护修复提供参考。
以长江流域为研究区，基于流域内水库、水电站、水闸和橡胶坝等4类拦河建筑物建设情况，采用阻隔系数法、最长连续河段占比法和区域整体法3种评价方法，探究近60年长江流域河流纵向连通性的演变特征。结果表明：基于阻隔系数法和最长连续河段占比法，2018年长江流域45条主要河流中评价等级为差、劣的河流数量皆为30条；在时间维度上，近60年长江流域主要河流的纵向连通性呈逐渐恶化的趋势，其中2000—2018年纵向连通性恶化最为显著；在空间分布上，评价等级为劣的主要河流集中分布在岷沱江、嘉陵江和洞庭湖水系水资源二级区；基于区域整体法，2000—2018年是长江流域二级区河流纵向连通性整体恶化的时期，2018年长江流域12个水资源二级区中有5个二级区的河流纵向连通性评价等级为优、良，其余7个二级区评价等级为中、差和劣。研究结果可为长江流域河流生态系统的保护修复提供参考。
2022, 20(1):54-61.
摘要:
为解决单个测点的定量数值安全监控指标难以实现渠堤工程整体安全监控问题，需要建立基于多源信息的渠堤工程安全定性评判准则。在将效应量测值异常现象归纳为数值大小异常、变化过程异常、变化趋势异常和变化规律异常等基本表现形式的基础上，汲取长距离引调水工程安全运行的工程经验和专家知识，基于不同测点测值异常表现上的关联性和空间分布上的关联性、不同监测效应量之间相互作用和相互影响的关联性、不同特性渠堤工程破坏机理在工程中的外在表现等因素，构建融合多测点、多效应量和巡视检查的渠堤工程运行安全多指标评判准则。定性安全评判准则与定量数值监控指标相互配合，可更好地保障引调水工程的安全运行。
为解决单个测点的定量数值安全监控指标难以实现渠堤工程整体安全监控问题，需要建立基于多源信息的渠堤工程安全定性评判准则。在将效应量测值异常现象归纳为数值大小异常、变化过程异常、变化趋势异常和变化规律异常等基本表现形式的基础上，汲取长距离引调水工程安全运行的工程经验和专家知识，基于不同测点测值异常表现上的关联性和空间分布上的关联性、不同监测效应量之间相互作用和相互影响的关联性、不同特性渠堤工程破坏机理在工程中的外在表现等因素，构建融合多测点、多效应量和巡视检查的渠堤工程运行安全多指标评判准则。定性安全评判准则与定量数值监控指标相互配合，可更好地保障引调水工程的安全运行。
2022, 20(1):62-69.
摘要:
基于滦河流域水系统健康状态演变态势，提出将南水北调工程与引滦工程统筹考虑，优化滦河水量分配方案，协同保障南水北调受水区和滦河流域水资源安全的基本构想，并具体提出以天津市水资源安全作为前提条件，以水量、水资源调蓄能力、水价3个方面作为关键支撑，分3步调整引滦水量分配方案的实施步骤设想。将滦河流域纳入南水北调后续工程规划，不需要新增工程措施，就可以将南水北调工程效益向北延伸到滦河流域，最大程度缓解滦河流域严重水问题，实现南水北调东、中线后续工程效益最大化.
基于滦河流域水系统健康状态演变态势，提出将南水北调工程与引滦工程统筹考虑，优化滦河水量分配方案，协同保障南水北调受水区和滦河流域水资源安全的基本构想，并具体提出以天津市水资源安全作为前提条件，以水量、水资源调蓄能力、水价3个方面作为关键支撑，分3步调整引滦水量分配方案的实施步骤设想。将滦河流域纳入南水北调后续工程规划，不需要新增工程措施，就可以将南水北调工程效益向北延伸到滦河流域，最大程度缓解滦河流域严重水问题，实现南水北调东、中线后续工程效益最大化.
2022, 20(1):70-78.
摘要:
考虑地理气候和降水特点等，调研分析我国中、东部地区和西部地区共26个海绵城市建设试点/示范城市的雨水资源利用水平，分区测算城市雨水利用能够替代城市自来水的比例；基于城市建设统计年鉴中南水北调工程东、中、西线受水区60个城市2018年供水量数据，估算高、中、低利用水平下南水北调工程受水区城市雨水利用的潜力分别为6.19亿、4.71亿和3.27亿m3。考虑降水的不确定性，测算了平水年（P=50%）、枯水年（P=75%）、特枯年（P=95%）受水区城市的雨水资源利用量。以北京、天津、石家庄、济南、太原等城市为典型，计算得到南水北调工程受水区典型城市雨水利用的平均保证率约为45.9%，远低于城市供水保证率的要求。
考虑地理气候和降水特点等，调研分析我国中、东部地区和西部地区共26个海绵城市建设试点/示范城市的雨水资源利用水平，分区测算城市雨水利用能够替代城市自来水的比例；基于城市建设统计年鉴中南水北调工程东、中、西线受水区60个城市2018年供水量数据，估算高、中、低利用水平下南水北调工程受水区城市雨水利用的潜力分别为6.19亿、4.71亿和3.27亿m3。考虑降水的不确定性，测算了平水年（P=50%）、枯水年（P=75%）、特枯年（P=95%）受水区城市的雨水资源利用量。以北京、天津、石家庄、济南、太原等城市为典型，计算得到南水北调工程受水区典型城市雨水利用的平均保证率约为45.9%，远低于城市供水保证率的要求。
2022, 20(1):79-86.
摘要:
南水北调中线总干渠无在线调蓄水库,对藻类生态调度过程中出现的问题开展生态调度实现策略和实施方式研究。主要实现策略包括：划定自身的调蓄区，隔离生态调度对下游的影响；采用高效的渠池运行方式，减少生态调度时蓄量的反复调整；综合考虑安全、快速、平稳等需求，设定生态调度实施进程和方式。具体实施方式包括：将总干渠划分为流速调控区、调蓄区和正常运行区，分别实施等体积、控制蓄量和闸前常水位方式运行；将生态调度过程划分为充水阶段和泄水阶段，基于流速调控目标值、持续时长和水位降幅约束条件，确定各阶段时长和各分区的闸门群调控方案等。基于2018年3月输水工况，采用明渠一维非恒定流模型，仿真总干渠上游15个渠池的藻类生态调度过程。结果表明，生态调度可在3.5 d内完成，各渠池的平均流速由0.8 m/s增至0.93 m/s，持续时间超过2 h。在整个生态调度过程中，水位变化平稳，水位变幅符合安全阈值要求，下游渠道的正常运行未受生态调度明显影响。
南水北调中线总干渠无在线调蓄水库,对藻类生态调度过程中出现的问题开展生态调度实现策略和实施方式研究。主要实现策略包括：划定自身的调蓄区，隔离生态调度对下游的影响；采用高效的渠池运行方式，减少生态调度时蓄量的反复调整；综合考虑安全、快速、平稳等需求，设定生态调度实施进程和方式。具体实施方式包括：将总干渠划分为流速调控区、调蓄区和正常运行区，分别实施等体积、控制蓄量和闸前常水位方式运行；将生态调度过程划分为充水阶段和泄水阶段，基于流速调控目标值、持续时长和水位降幅约束条件，确定各阶段时长和各分区的闸门群调控方案等。基于2018年3月输水工况，采用明渠一维非恒定流模型，仿真总干渠上游15个渠池的藻类生态调度过程。结果表明，生态调度可在3.5 d内完成，各渠池的平均流速由0.8 m/s增至0.93 m/s，持续时间超过2 h。在整个生态调度过程中，水位变化平稳，水位变幅符合安全阈值要求，下游渠道的正常运行未受生态调度明显影响。
2022, 20(1):87-92.
摘要:
结合南水北调受水区典型城市东营市经济社会发展格局以及水资源配置布局，提出统一配置、综合定价，定向供给、[JP+1]独立核算，水权转换、市场竞价的增量水权利用的模式；进一步重点针对水权转换模式，初步构建包括利益相关方界定、信息管理、交易定价、交易协调、合约管理等内容的增量水权利用机制，设计水权交易平台，就平台性质界定、水权来源、利益相关方责任、准入要求、转让期限等内容进行探讨。结合水权交易模式设计，实现政府行政调控和市场经济调节相结合,优化水资源配置、推进区域水资源节约集约利用，缓解东营市黄河以南南水北调东线水利用不足、[JP]黄河以北产业发展用水短缺约束局面。
结合南水北调受水区典型城市东营市经济社会发展格局以及水资源配置布局，提出统一配置、综合定价，定向供给、[JP+1]独立核算，水权转换、市场竞价的增量水权利用的模式；进一步重点针对水权转换模式，初步构建包括利益相关方界定、信息管理、交易定价、交易协调、合约管理等内容的增量水权利用机制，设计水权交易平台，就平台性质界定、水权来源、利益相关方责任、准入要求、转让期限等内容进行探讨。结合水权交易模式设计，实现政府行政调控和市场经济调节相结合,优化水资源配置、推进区域水资源节约集约利用，缓解东营市黄河以南南水北调东线水利用不足、[JP]黄河以北产业发展用水短缺约束局面。
2022, 20(1):93-101.
摘要:
为合理地分析和评价南水北调中线工程的运行效果，优化工程水资源配置和精准调度，以河南典型受水区为例，基于人水和谐理论，将水资源作为影响经济社会发展的关键因素，构建水资源与经济社会和谐发展评价模型，并对关键时间节点的和谐度进行对比研究。结果显示：河南典型受水区的和谐度从时间维度大致可分为3个阶段：第一阶段在南水北调中线工程建设前（1999—2003年），整体和谐度值在0.5以下，数值较低但呈上升趋势；第二阶段为工程开工后（2003—2008年），部分地区和谐度值达到0.6，但整体和谐度值没有明显上升，有些地方甚至出现下降；第三阶段是工程通水后（2014—2018年），整体和谐度开始上升，最高值达到0.7。从空间维度看，离水源区较近的南阳、许昌两地的和谐度稳步增加，而郑州、平顶山市的和谐度则先增后减。建议省级层面统筹河南省南水北调可用水量，建立水权交易机制，加强高耗水行业管理，提高水资源利用效率。
为合理地分析和评价南水北调中线工程的运行效果，优化工程水资源配置和精准调度，以河南典型受水区为例，基于人水和谐理论，将水资源作为影响经济社会发展的关键因素，构建水资源与经济社会和谐发展评价模型，并对关键时间节点的和谐度进行对比研究。结果显示：河南典型受水区的和谐度从时间维度大致可分为3个阶段：第一阶段在南水北调中线工程建设前（1999—2003年），整体和谐度值在0.5以下，数值较低但呈上升趋势；第二阶段为工程开工后（2003—2008年），部分地区和谐度值达到0.6，但整体和谐度值没有明显上升，有些地方甚至出现下降；第三阶段是工程通水后（2014—2018年），整体和谐度开始上升，最高值达到0.7。从空间维度看，离水源区较近的南阳、许昌两地的和谐度稳步增加，而郑州、平顶山市的和谐度则先增后减。建议省级层面统筹河南省南水北调可用水量，建立水权交易机制，加强高耗水行业管理，提高水资源利用效率。
2022, 20(1):102-109.
摘要:
遵循以防为主的防灾减灾救灾理念，提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括：基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括：城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。
遵循以防为主的防灾减灾救灾理念，提出一种集情景预估、预测预报、分级预警、应急预案和防洪预演为一体的城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制。包括：基于气候模式的城市暴雨洪涝灾害情景预估;耦合气象水文的城市暴雨洪涝灾害预测预报;多源信息融合的城市暴雨洪涝灾害分级预警;基于综合集成的城市暴雨洪涝灾害应急预案;基于数字孪生的城市暴雨洪涝灾害防洪预演。其中的关键技术包括：城市洪涝模拟、地球系统模式、滚动气候预测、数值天气预报、三维电子沙盘、综合集成平台和数字孪生城市。构建变化环境下城市暴雨洪涝灾害“五预”应对机制,可为城市防洪减灾决策提供有效支撑。
2022, 20(1):110-121.
摘要:
针对郑州市高新区城市排水特点，应用暴雨洪水管理模型（stom water management model,SWMM)模型建立城市排水模型，其中下渗模型采用径流曲线数（soil conservation service curve number,SCS-CN）法体现城市下垫面对城市内涝的影响。利用该模型对不同重现期实测降雨条件下的超载管段和积水节点进行模拟分析：根据超载时长将超载管段划分为安全超载管段、[JP+2]积水超载管段和内涝超载管段；根据积水时长将积水节点划分为积水点、内涝点和洪涝点；同时根据不同重现期降雨条件下的管网流量与管网最大充满度，将超载管段分为4种情况。研究结果表明：模型能较好地模拟郑州市高新区城市暴雨内涝情况，但高新区雨水管网系统不能很好地应对郑州市排水规范中的设计重现期暴雨；郑州市高新区排水管网超载管段和积水节点产生原因各有不同，但二者具有紧密的正相关关系，超载管段两端的节点更易产生溢流，由此形成4个明显的易涝区。
针对郑州市高新区城市排水特点，应用暴雨洪水管理模型（stom water management model,SWMM)模型建立城市排水模型，其中下渗模型采用径流曲线数（soil conservation service curve number,SCS-CN）法体现城市下垫面对城市内涝的影响。利用该模型对不同重现期实测降雨条件下的超载管段和积水节点进行模拟分析：根据超载时长将超载管段划分为安全超载管段、[JP+2]积水超载管段和内涝超载管段；根据积水时长将积水节点划分为积水点、内涝点和洪涝点；同时根据不同重现期降雨条件下的管网流量与管网最大充满度，将超载管段分为4种情况。研究结果表明：模型能较好地模拟郑州市高新区城市暴雨内涝情况，但高新区雨水管网系统不能很好地应对郑州市排水规范中的设计重现期暴雨；郑州市高新区排水管网超载管段和积水节点产生原因各有不同，但二者具有紧密的正相关关系，超载管段两端的节点更易产生溢流，由此形成4个明显的易涝区。
2022, 20(1):122-130.
摘要:
为正确认识坡地氮素流失过程，同时为降水产流非线性驱动下流域污染负荷模型的构建提供理论依据，研发自动化程度高、接近天然降雨的人工模拟降雨产流产污试验装置，试验研究不同降雨强度和前期土壤含水率条件对产流及近地表土壤中硝态氮溶出过程的影响，利用演绎推理法探讨近地表土壤中硝态氮溶出系数与降雨产流及土壤含水率的关系。结果表明：降雨强度越大，前期土壤含水率越高，产流量、累积产流量越大;产流量以幂函数形式随时间不断增加趋于稳定，同时，降雨初期地表产流中硝态氮负荷及累计负荷量也越大;后期随着产流量的增加而呈幂函数形式衰减，最终又随着产流量的稳定而趋于稳定；近地表土壤中硝态氮的溶出系数受控于降雨产流，同时与土壤湿度存在指数函数关系。探讨的降雨产流-溶出系数-土壤含水率的数值关系对模拟高时间分辨率降雨产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程具有一定的参考价值。
为正确认识坡地氮素流失过程，同时为降水产流非线性驱动下流域污染负荷模型的构建提供理论依据，研发自动化程度高、接近天然降雨的人工模拟降雨产流产污试验装置，试验研究不同降雨强度和前期土壤含水率条件对产流及近地表土壤中硝态氮溶出过程的影响，利用演绎推理法探讨近地表土壤中硝态氮溶出系数与降雨产流及土壤含水率的关系。结果表明：降雨强度越大，前期土壤含水率越高，产流量、累积产流量越大;产流量以幂函数形式随时间不断增加趋于稳定，同时，降雨初期地表产流中硝态氮负荷及累计负荷量也越大;后期随着产流量的增加而呈幂函数形式衰减，最终又随着产流量的稳定而趋于稳定；近地表土壤中硝态氮的溶出系数受控于降雨产流，同时与土壤湿度存在指数函数关系。探讨的降雨产流-溶出系数-土壤含水率的数值关系对模拟高时间分辨率降雨产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程具有一定的参考价值。
2022, 20(1):131-140.
摘要:
为分析地表径流速度对城市内涝的影响，采用一维地下排水管网与二维城区地形的动态耦合模型，选取大连市某排水区块作为研究区域，设置4种地表径流速度10种设计降雨场景，模拟分析在不同重现期设计降雨及不同地表径流速度下研究区的内涝积水特性。结果表明：随着地表径流速度降低，管道排水压力变小，管道排水达标率最高可提升48.05%，且降雨重现期越短，地表径流流速对管道排水压力的削减效果越明显；地表径流流速对检查井溢流量影响显著，随着地表径流速度降低，检查井溢流量峰值最高可减小2 750 m3，峰现时间最长可滞后56 min，同时随着降雨重现期增长，地表径流流速对检查井溢流量的削减效果减弱；研究区低、高风险区淹没面积随地表径流速度降低，最高可分别减小1.64万、8.37万m2，但中风险区淹没面积变化反复。
为分析地表径流速度对城市内涝的影响，采用一维地下排水管网与二维城区地形的动态耦合模型，选取大连市某排水区块作为研究区域，设置4种地表径流速度10种设计降雨场景，模拟分析在不同重现期设计降雨及不同地表径流速度下研究区的内涝积水特性。结果表明：随着地表径流速度降低，管道排水压力变小，管道排水达标率最高可提升48.05%，且降雨重现期越短，地表径流流速对管道排水压力的削减效果越明显；地表径流流速对检查井溢流量影响显著，随着地表径流速度降低，检查井溢流量峰值最高可减小2 750 m3，峰现时间最长可滞后56 min，同时随着降雨重现期增长，地表径流流速对检查井溢流量的削减效果减弱；研究区低、高风险区淹没面积随地表径流速度降低，最高可分别减小1.64万、8.37万m2，但中风险区淹没面积变化反复。
2022, 20(1):141-151.
摘要:
为揭示山区不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应规律，更合理地分析山区暴雨洪水,以四川省大邑、关口、汉王场流域为研究区域，应用时空变源混合产流模型，对在不同重现期设计暴雨雨型条件下的降水在不同植被覆盖的流域上形成的水文过程进行分析。研究结果表明：时空变源混合产流模型在四川省3个流域均具有较好的适用性；四川省大邑、关口、汉王场流域林草植被覆盖率为汉王场>关口>大邑流域，径流系数、平均径流系数、洪峰模数、平均洪峰模数均为大邑>关口>汉王场流域；在不同重现期条件下，径流系数随着暴雨雨型雨峰位置后移而逐渐减小，洪峰模数则不断增大；在不同设计暴雨雨型条件下，随着重现期的不断增大径流系数先增大后逐渐减小而后趋于稳定状态，而洪峰模数则是不断增大。
为揭示山区不同植被覆盖流域对不同设计暴雨雨型的响应规律，更合理地分析山区暴雨洪水,以四川省大邑、关口、汉王场流域为研究区域，应用时空变源混合产流模型，对在不同重现期设计暴雨雨型条件下的降水在不同植被覆盖的流域上形成的水文过程进行分析。研究结果表明：时空变源混合产流模型在四川省3个流域均具有较好的适用性；四川省大邑、关口、汉王场流域林草植被覆盖率为汉王场>关口>大邑流域，径流系数、平均径流系数、洪峰模数、平均洪峰模数均为大邑>关口>汉王场流域；在不同重现期条件下，径流系数随着暴雨雨型雨峰位置后移而逐渐减小，洪峰模数则不断增大；在不同设计暴雨雨型条件下，随着重现期的不断增大径流系数先增大后逐渐减小而后趋于稳定状态，而洪峰模数则是不断增大。
2022, 20(1):152-159.
摘要:
选取陕西省延安市宝塔山地区作为主要研究对象，结合实测数据，利用非饱和土力学有限元计算方法对宝塔山西部边坡进行数值模拟，初步得出宝塔山西部滑体可以诱发坡体滑坡的降雨入渗阈值为24 h累计雨量100 mm。本研究为开展饱和-非饱和黄土边坡在降雨入渗影响下的稳定性分析提供一定的参考。
选取陕西省延安市宝塔山地区作为主要研究对象，结合实测数据，利用非饱和土力学有限元计算方法对宝塔山西部边坡进行数值模拟，初步得出宝塔山西部滑体可以诱发坡体滑坡的降雨入渗阈值为24 h累计雨量100 mm。本研究为开展饱和-非饱和黄土边坡在降雨入渗影响下的稳定性分析提供一定的参考。
2022, 20(1):160-170.
摘要:
为分析和预测常州市暴雨内涝风险，构建常州市主城区水文水动力河网管网耦合的精细化数学模型，以2017年现场原型观测数据对数学模型进行率定和验证，并将2015年洪水模拟情况与实际淹没范围、淹没水深进行对比。验证结果表明:计算水位和实测水位最大绝对误差均小于7 cm，计算水位曲线形状与实测水位序列匹配较好；城区70%的暴雨积水点与实际相符，模型能较好地模拟洪水演进及淹没情况。采用常州市主城区精细化数学模型模拟分析50 a、100 a、200 a一遇最大24 h设计暴雨工况时的洪水淹没情况和管道运行负荷状况，统计各水深等级下的淹没面积并绘制洪水风险图，为常州市城市防洪管理、城市发展规划等提供决策依据和技术支持
为分析和预测常州市暴雨内涝风险，构建常州市主城区水文水动力河网管网耦合的精细化数学模型，以2017年现场原型观测数据对数学模型进行率定和验证，并将2015年洪水模拟情况与实际淹没范围、淹没水深进行对比。验证结果表明:计算水位和实测水位最大绝对误差均小于7 cm，计算水位曲线形状与实测水位序列匹配较好；城区70%的暴雨积水点与实际相符，模型能较好地模拟洪水演进及淹没情况。采用常州市主城区精细化数学模型模拟分析50 a、100 a、200 a一遇最大24 h设计暴雨工况时的洪水淹没情况和管道运行负荷状况，统计各水深等级下的淹没面积并绘制洪水风险图，为常州市城市防洪管理、城市发展规划等提供决策依据和技术支持
19 淮河干流洪峰流量变化特征
2022, 20(1):171-179.
摘要:
以淮河流域王家坝、鲁台子、吴家渡和小柳巷4个水文站年最大洪峰流量序列为研究对象，采用Kendall秩次检验法、Spearman秩次检验法和线性趋势回归检验法、MannKendall检验法、有序聚类、滑动秩和检验法以及小波分析等方法，分析淮河干流典型站点多年洪水系列趋势、突变、周期变化特征。结果表明：该区域的年最大洪峰流量有较大变化，上游的偏差系数总体比下游大，即上游序列离散程度较大，其中，王家坝、鲁台子站点呈现不显著下降趋势，吴家渡、小柳巷站点呈现不显著上升趋势；王家坝站点突变点为1985、1993和2010年，鲁台子站点突变点为1957、2002和2014年，吴家渡站点突变点为1995年，小柳巷站点突变点为1995年；王家坝站主要有3~8 a、[JP]8~14 a、14~22 a和22~32 a这4种尺度的周期，鲁台子站主要有5~13 a和15~32 a两种尺度的周期，吴家渡站主要有5~18a和20~32 a两种尺度的周期，小柳巷站主要有4~7 a、10~15 a和17~25 a这3种尺度的周期。研究结果可为淮河流域防洪规划提供重要依据。
以淮河流域王家坝、鲁台子、吴家渡和小柳巷4个水文站年最大洪峰流量序列为研究对象，采用Kendall秩次检验法、Spearman秩次检验法和线性趋势回归检验法、MannKendall检验法、有序聚类、滑动秩和检验法以及小波分析等方法，分析淮河干流典型站点多年洪水系列趋势、突变、周期变化特征。结果表明：该区域的年最大洪峰流量有较大变化，上游的偏差系数总体比下游大，即上游序列离散程度较大，其中，王家坝、鲁台子站点呈现不显著下降趋势，吴家渡、小柳巷站点呈现不显著上升趋势；王家坝站点突变点为1985、1993和2010年，鲁台子站点突变点为1957、2002和2014年，吴家渡站点突变点为1995年，小柳巷站点突变点为1995年；王家坝站主要有3~8 a、[JP]8~14 a、14~22 a和22~32 a这4种尺度的周期，鲁台子站主要有5~13 a和15~32 a两种尺度的周期，吴家渡站主要有5~18a和20~32 a两种尺度的周期，小柳巷站主要有4~7 a、10~15 a和17~25 a这3种尺度的周期。研究结果可为淮河流域防洪规划提供重要依据。
2022, 20(1):180-190.
摘要:
为探究泵站进水流速大小与泵站进水池水流流态、漩涡的产生与发展变化规律，结合泵站实际运行情况，建立引渠、前池、进水池和进水管的泵站物理模型和湍流数学模型，采用VOF模型和非定常的SST k-ω湍流模型对9种不同流速的泵站进水水流特性进行数值模拟，分析不同进水流速的泵站进水池水流流场分布、漩涡涡量的变化及分布规律。研究结果表明：当进水流速为0.322 2~0.564 2 m/s时，泵站表面漩涡的强度随进水流速的增大而增强：当进水流速为0.322 2~0.401 6 m/s时，进水池出现Ⅲ、Ⅳ型漩涡；当进水流速为0.483 5 m/s时，进水池出现Ⅴ型漩涡；当进水流速为0.520 8~0.564 2 m/s时，进水池出现Ⅵ型漩涡。将数值计算结果与模型试验结果进行对比，两者基本吻合。研究结果可为泵站工程设计提供参考。
为探究泵站进水流速大小与泵站进水池水流流态、漩涡的产生与发展变化规律，结合泵站实际运行情况，建立引渠、前池、进水池和进水管的泵站物理模型和湍流数学模型，采用VOF模型和非定常的SST k-ω湍流模型对9种不同流速的泵站进水水流特性进行数值模拟，分析不同进水流速的泵站进水池水流流场分布、漩涡涡量的变化及分布规律。研究结果表明：当进水流速为0.322 2~0.564 2 m/s时，泵站表面漩涡的强度随进水流速的增大而增强：当进水流速为0.322 2~0.401 6 m/s时，进水池出现Ⅲ、Ⅳ型漩涡；当进水流速为0.483 5 m/s时，进水池出现Ⅴ型漩涡；当进水流速为0.520 8~0.564 2 m/s时，进水池出现Ⅵ型漩涡。将数值计算结果与模型试验结果进行对比，两者基本吻合。研究结果可为泵站工程设计提供参考。
2022, 20(1):191-200.
摘要:
从人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、空间城镇化4个维度构建城镇化水平评价指标体系，从生态压力、生态治理、生态环境3个维度构建生态安全评价指标体系，依次计算黄河流域九省区城镇化水平指数（urbanization development level index,UDI）和生态安全指数（ecological security index,ESI），并采用灰色关联分析模型和解耦模型对2008—2018年黄河流域九省区城镇化水平与生态安全交互作用机制进行分析研究。结果表明:黄河流域九省区城镇化水平与生态安全整体呈上升趋势，UDI由0.24升至0.58，ESI由0.30升至0.41，但增幅逐渐减缓；城镇化水平与生态安全系统间关联度均高于0.6，处于中等关联与极强关联之间，具有较强的相互作用，人口城镇化对生态安全胁迫作用最大，关联度值高达0.741，生态治理对城镇化发展的约束作用最强，关联度值为0.726；黄河流域九省区城镇化水平与生态安全之间存在着较强的解耦作用，未来生态安全对城镇化发展的约束作用逐渐变强。
从人口城镇化、经济城镇化、社会城镇化、空间城镇化4个维度构建城镇化水平评价指标体系，从生态压力、生态治理、生态环境3个维度构建生态安全评价指标体系，依次计算黄河流域九省区城镇化水平指数（urbanization development level index,UDI）和生态安全指数（ecological security index,ESI），并采用灰色关联分析模型和解耦模型对2008—2018年黄河流域九省区城镇化水平与生态安全交互作用机制进行分析研究。结果表明:黄河流域九省区城镇化水平与生态安全整体呈上升趋势，UDI由0.24升至0.58，ESI由0.30升至0.41，但增幅逐渐减缓；城镇化水平与生态安全系统间关联度均高于0.6，处于中等关联与极强关联之间，具有较强的相互作用，人口城镇化对生态安全胁迫作用最大，关联度值高达0.741，生态治理对城镇化发展的约束作用最强，关联度值为0.726；黄河流域九省区城镇化水平与生态安全之间存在着较强的解耦作用，未来生态安全对城镇化发展的约束作用逐渐变强。
2022, 20(1):201-208.
摘要:
基于1960—2014年黄河下游游荡型河道整治工程修建情况和实测流量及断面地形资料，分析各时期工程密度和在同流量条件下断面形态（河宽、水深、河相系数）的变化情况，结果表明：黄河下游游荡型河道整治工程的修建有效改善了河道断面形态，在河道整治工程密度较小时不能有效控制河势，整治工程对河道断面形态影响较小；随着河道整治工程密度的增大，在同流量条件下河宽减小，水深增大，河相系数减小，河道断面形态向窄深方向发展，可见河道整治工程在达到一定密度时对河道断面形态有明显的改善作用，在一定程度上限制河段的游荡特性，起到了稳定主流、控制河势的作用。
基于1960—2014年黄河下游游荡型河道整治工程修建情况和实测流量及断面地形资料，分析各时期工程密度和在同流量条件下断面形态（河宽、水深、河相系数）的变化情况，结果表明：黄河下游游荡型河道整治工程的修建有效改善了河道断面形态，在河道整治工程密度较小时不能有效控制河势，整治工程对河道断面形态影响较小；随着河道整治工程密度的增大，在同流量条件下河宽减小，水深增大，河相系数减小，河道断面形态向窄深方向发展，可见河道整治工程在达到一定密度时对河道断面形态有明显的改善作用，在一定程度上限制河段的游荡特性，起到了稳定主流、控制河势的作用。
微信公众号二维码
手机版网站二维码
南水北调与水利科技（中英文） ® 2024 版权所有
冀公网安备13010502002656号
冀公网安备13010502002656号 冀ICP备14004744号-5