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为确定北京城市副中心新建水体科学补水模式,以镜河为对象,通过多维度对比,评估再生水与北运河河道水补水的适用性.结果表明:再生水水质稳定达标,但成本递增且夏季供水受限;北运河非汛期水量充沛、水质优良,可满足 4.0 万～7.2 万 m3/d 需求,电费仅再生水 5%左右,但汛期水质波动较大.据此提出"北运河河道水+再生水"双水源协同模式,即非汛期优先用北运河水,单泵补水 4.0 万 m3/d;汛期及结冰期改用再生水,并通过循环泵保障流动性.该模式创新地实现分季节动态水源调配,平衡水量、水质与经济成本,为北方缺水城市新建水体多水源补水提供技术参考.
生态补水再生水河道水水资源配置水质保障
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为解决含水不均膨胀土地层泥水平衡顶管施工中泥舱结饼堵塞、顶力失控、耗水量大等难题,以宜昌东风渠灌区黑土坡隧洞顶管工程为依托开展技术研究.通过设备改造、顶进参数分级控制、低浓度泥浆排渣及触变泥浆减阻组合措施,形成成套施工技术.工程应用表明,该技术解决了泥舱结饼堵塞,顶进效率由 10～12m/d 提升至 16～18m/d,单方耗水量由 5～8m3 降至 1.5～2.5m3,地层扰动与地表变形得到控制.研究成果可为同类复杂膨胀土地层顶管工程施工提供参考.
膨胀土泥水平衡顶管结饼防治低浓度泥浆触变泥浆减阻
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第1期
论著
立体水网理论内涵、功能特征及技术框架··························严登华,袁 喆,严登明,侯 凯,秦天玲,王慧亮 (1)
气候变化和人类活动对中国陆地水储量变化的作用机制·················纪仁可,葛英伟,秦 昊,张 晶,张 涛 (13)
南水北调中线工程对京津冀水量平衡的影响······················严聆嘉,陆垂裕,孙青言,吴 初,刘 蓉,陆 文 (28)
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为揭示西北内陆河不同流域地下水储量变化特征及其影响因素差异,本文基于灌区与非灌区分区视角,对比分析2002-2020年内陆河各流域地下水储量的时空变化特征,利用水量平衡方程分离自然与人为因素影响并量化其贡献.结果表明:①西北内陆河流域整体地下水储量以 0.29 cm/a的速率下降,呈"北降南升"的空间格局;灌区的下降速率(0.93 cm/a)约为流域的3倍,且在南、北疆多数流域灌区降幅更为显著.②不同流域地下水储量变化的主要影响因素存在明显差异,但总体上与地表水、地下水供水量和人口密度显著相关.③灌区主要受地下水开采、灌溉面积扩张及蒸散发影响,降水和地表水补给对多数流域灌区地下水储量具有缓冲作用;地表水的大量取用是非灌区地下水储量减少的重要因素,在塔里木盆地、河西走廊等流域尤为显著.研究结果可为旱区地下水可持续利用与管理提供科学依据.
地下水储量归因分析水量平衡方程时间序列分解灌区西北内陆河流域
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针对城市近郊饮用水源水库面临的水质风险与保护发展矛盾,以贵阳市阿哈水库功能调整工程为实例,系统分析其转型实施条件与多维效益.采用水量平衡法、生态流量法和综合营养状态指数法,从供水安全、生态修复和社会效益3个维度展开评估.结果表明:黔中水利枢纽与"花南花中"连通工程为水源置换提供了硬件基础,配套法规保障了工程合法落地.调整后,城市供水水质由Ⅲ类提升至Ⅱ类,供水保证率提高6.2%;南明河生态基流满足度提升27个百分点;水库综合营养状态指数由51.5降至46.8,富营养化态势得到有效遏制.该工程实现了水源保护与城市发展的协调统一,为同类近郊水库功能转型提供了可复制的实践范式.
阿哈水库功能调整水源置换供水安全生态修复
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针对水量平衡法自身误差易传递累积、导致河网生态需水不确定性量化可靠性偏低的问题,提出一种深度学习驱动下的误差修正与不确定性量化方法.采用深度神经网络学习历史水文数据,将水量平衡相关特征作为输入,误差修正值作为输出,实现径流量修正;假设修正后径流量服从正态分布,结合历史统计指标构建概率密度函数;采用蒙特卡洛法随机抽样,代入生态需水计算模型获取置信区间.实验结果表明,该方法实测值覆盖率均值达 93.5%,显著优于对比方法.该方法能够有效提升不确定性量化结果的可靠性,为河网生态需水评估与水资源管理提供科学支撑.
深度学习水量平衡法河网生态需水不确定性量化方法
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干旱频发背景下,农业减产风险持续增加,我国农业抗旱用水管理与粮食安全生产面临极大挑战.现有研究通过构建干旱指标表征农业干旱,无法反映干旱对作物生长与耗水过程的影响,且干旱指数阈值往往难以有效量化.在此背景下,本文以冀中南地区夏玉米和冬小麦为研究对象,集成考虑干旱胁迫的作物生长模块、作物光合蒸腾耦合模块及农田水量平衡模块,构建考虑干旱影响过程的区域尺度作物模型,模拟干旱影响下作物生长、蒸散发(ET)过程以及最终产量的时空动态变化.结果表明,模型能较好模拟不同作物生育期叶面积指数(LAI)变化过程,决定系数(R2)为0.93～0.94,归一化均方根误差(NRMSE)为0.12～0.16,纳西效率系数(NSE)为0.59～0.71;ET 模拟精度同样较高,R2 为 0.981～0.989,NRMSE 为 0.07～0.11,夏玉米率定期和验证期 NSE 分别为 0.70 和0.58,冬小麦分别为 0.81 和 0.91;与地市统计产量相比,夏玉米模拟产量相对误差小于 20%,冬小麦小于 8.0%.在模型验证基础上,开展了干旱年份灌溉不足导致的干旱缺水情景模拟:夏玉米生育期内 7 月阶段性干旱对作物ET 与产量的影响有限;冬小麦生育期对缺水更为敏感,灌溉减少导致区域平均产量明显下降.构建的区域作物模型在有限参数条件下,能有效刻画干旱年份不同缺水情景下作物 LAI、ET 及产量的时空动态变化,可为区域农业干旱影响评估及水资源调控提供技术支撑和理论依据.
遥感作物模型夏玉米冬小麦产量干旱
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超深井普遍存在高温高压、储层非均质性强等特征,井筒内气水两相流体物性随地层温压动态变化,使得产出剖面测井响应表现出强非线性规律.现有的滑脱模型和漂流模型等常规气水两相产出剖面解释模型均依托地面常温常压实验而建立,无法精准刻画井下高温高压环境下流体产出情况,存在解释误差大、适用性差等问题,难以支撑超深层气藏精细动态评价.现有的智能解释方法多采用涡轮流量单一约束,缺少温度、压力与密度多测井信息协同调控,且没有区分不同测井仪器分辨率与测量可信度差异,容易造成底水识别、产能解释失真.因此,本文提出一种多源测井约束与海鸥优化融合的高温高压超深井气水两相产出剖面解释方法,通过将各深度实测井下温压动态计算得到的高温高压气水物性参数引入到温度测井、压力测井和密度测井的约束模型中,克服传统解释模型采用地面常温常压固定物性参数带来的系统偏差.该方法以各射孔层气水各相流量为待求解变量,利用井筒能量守恒、多相流动量平衡机理分别建立温度、压力和密度测井的理论响应模型,并综合测井仪器分辨率与可信度系数建立高维非线性的目标函数,同时,将涡轮流量测井作为等式约束条件,采用海鸥优化算法(SOA)完成迭代计算,实现各射孔层气水流量同步求解.实际超深井产出剖面测井资料验证结果表明,该方法计算地面产气量、产水量与地面计量数据的相对误差仅为 5.23%、6.06%,满足产出剖面资料处理要求,可为超深层油气藏产能定量评价、堵水调剖与动态监测提供可靠的技术支撑.
生产测井超深井气水两相流多源测井约束海鸥优化算法
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韩江高陂水利枢纽原调度方式对中小洪水基本按天然来水下泄,未能充分发挥拦蓄削峰作用,导致下游高陂镇受洪水威胁时间较长.结合枢纽工程条件与下游防洪需求,提出按入库流量与库水位分级控泄的调度规则,采用水量平衡法对5年一遇、10年一遇、20年一遇中小洪水开展调洪演算.结果表明:分级调度方案在不降低枢纽设计防洪标准的前提下,可有效削减洪峰、缩短下泄流量超过下游安全泄量的时长;其中5年一遇洪水下游受威胁时长缩短51 h,缩短率达51.5％,10年一遇、20年一遇洪水防洪效益同样显著.研究成果可为枢纽汛期中小洪水优化调度提供技术依据.图8幅,表6个.
中小洪水水利枢纽分级调度调洪演算削峰效益
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[目的]研究长江黄河源区水文和输沙演变特征,能够加深理解寒区地表过程对气候变化的响应机制,为保护青藏高原生态环境、促进区域可持续发展以及应对全球气候变化提供依据.[方法]以长江黄河源区为研究区域,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变分析、水沙关系曲线等方法分析河川径流输沙的趋势变化、阶段特征和水沙平衡变化.[结果]长江黄河源区1965-2020年气候呈现"暖湿化"的变化规律,长江黄河源区年平均降水量为502.98 mm,黄河源区年平均降水量较多,长江源区年平均降水量较少.黄河源区黄河沿和吉迈水文站径流呈现微弱增加的态势,长江源区的沱沱河和直门达水文站径流均呈现增加的变化趋势,其中沱沱河站增加达到了显著水平.输沙量拐点之后,产沙因子增大,而输沙因子减小;相比于旱季,侵蚀物质的增加是黄河源区唐乃亥站雨季输沙量增大的主要因素,而径流输沙能力的增强是长江源区直门达站雨季输沙作用增强的主导因素.[结论]长江黄河源区过去60年气候呈现"暖湿化",侵蚀物质和径流输沙能力对不同源区雨季输沙量影响存在差异.
长江黄河源区气候变化水沙关系暖湿化水文过程
