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四川九寨沟地震区芦苇海危岩崩塌成因机理分析
梁靖;裴向军;何宇航;罗路广;谷虎;2017年8月8日,九寨沟地震诱发了景区芦苇海区域约2.7×104 m3危岩体发生崩塌,在2018年汛期该区域又产生约3×104 m3的二次崩塌,损失巨大。目前,崩源区仍有约2×104 m3的危岩体仍悬而未掉,潜在风险高,故需要深入研究芦苇海危岩崩塌的特征和致灾机理。通过现场详查、无人机及GIS等手段,对芦苇海危岩崩塌的基本特征、失稳过程及成因机理有了初步认识。研究发现,芦苇海危岩崩塌失稳历经"坡表局部崩塌-顶部危岩带变形-撞击坡表-碎屑流"四个阶段,平均运动速度达29.94 m/s,崩落块石到达坡脚的概率约为87%。同时,多次失稳主要受内因及外因综合影响,由于斜坡对地震的放大效应,岩体受加速度影响显著,产生震动拉裂或抛射;而震裂的岩土体在后续强降雨的触发下,沿优势结构面向南西侧临空面发生二次崩滑。
潮白河北京段生态补水调度方案研究
吴悦;徐佳琪;仇文顺;王梦瑶;李述;时洋;魏加华;【目的】生态补水是复苏河湖、维持河道内生态功能、提升生态价值、促进生态文明建设的重要措施。我国华北地区河道天然生态基流不足，可用于河道生态补水的水量十分有限，如何利用有效的生态补水量，达到河道生态补水的最佳效果，需要科学地研究生态补水调度方案。为确定季节性河流常态化生态补水流量范围及流量过程，【方法】在研究河道生态补水演进和水量损失变化规律的基础上，以2021年潮白河北京段秋季生态补水为例，采用MIKE 11构建河道一维水动力模型，模拟研究了河道不同生态补水规模、流量下泄过程、沿程断面水量变化和水流演进过程等，确定了补水水量、流量及补水时长等关键参数和范围。【结果】结果显示：补水流量越大，生态补水首次全线贯通天数越短。河道演进时间和水量削减率指标与补水时长呈正相关关系，与补水水量成反比。【结论】结果表明：补水流量在55～65 m3/s时，可以减少全线首次贯通天数和贯通水量；补水时长为90 d,密云水库出库流量为25 m3/s时，可以实现干流北京段全线通水，基本无水量达到白庙断面，是实现潮白河北京段河道贯通补水流量的最低阈值(1.9×108 m3);生态补水水量充足情况下，综合考虑生态补水地表-地下协同修复及河道演进过程，建议生态补水总量控制在2.7×108～3.3×108 m3、补水时长控制在90～120 d为宜，且较优的生态补水期为3—6月。
基于水力模型的城市内涝治理问题诊断研究
蒋艳灵;刘韬;李化雨;李瑞奇;开展详细的致涝原因调查分析并判别不同致涝因素的贡献程度，是科学制定内涝治理方案、系统解决城市内涝问题的前提。本文以致涝因素复杂的北方某城市为典型案例，采用排水系统水力模型作为诊断工具，在对“区域流域-城市-设施”系统进行综合分析的基础上，探索通过设计、构建模拟情景，比较情景内部和情景之间的结果差异，基于不同的情景差解析出不同的影响因素，识别评估影响差别，从而衡量相应因素之间的重要性，诊断导致内涝的关键成因，为在整个城市层面上科学制定“因城施策”的系统化实施方案提供依据。通过案例对比模拟发现：(1)排水管网系统存在薄弱环节，可在空间上对其进行指认；(2)盲目扩大排水泵站规模对缓解城市内涝作用很小，首先应认真排查管网系统内部排水能力瓶颈；(3)河道顶托、排口倒灌是加重城市内涝的重要原因，对此应健全多部门联排联调机制，保障城市排涝能力。
基于SWAT-TGRU耦合模型的伊洛河流域径流模拟研究
张济昱;孙宇昊;杨哲;王玉凤;卓拉;【目的】考虑流域地理空间异质性及多站点径流信息在上、下游的传递，对于提升流域径流模拟准确性至关重要。【方法】构建了基于SWAT与树状门控循环单元(TreeGRU)的耦合径流模拟模型，通过SWAT模型模拟流域内各子流域的水文物理过程，获取降水、蒸散发、地表径流等物理变量输出，并将这些变量及上游水文站的模拟径流数据作为输入，从而构建SWAT-TGRU耦合模型。模型利用树状结构实现信息从上游到下游的传递，充分考虑河流网络中水文站的时空关系。【结果】结果表明，SWAT-TGRU模型在伊洛河流域的潭头、龙门镇、卢氏和黑石关四个水文站的径流模拟中，纳什效率系数(NSE)分别较SWAT模型提升49%、11%、13%和15%。【结论】与SWAT-GRU和SWAT-TLSTM模型相比，SWAT-TGRU模型在多站点径流模拟中表现出更高的精度和稳定性，有效避免了未采用树状结构时模型复杂度显著上升的劣势，为复杂流域多站点径流模拟提供了一种高效、准确的新方法。
生态水利与城市水资源科学配置
李戬,刘静玲,杨志峰在综述了国内外有关生态水利研究的基础上,对生态水利的内涵、理论框架及实践原则进行了分析和阐述。对城市水资源的配置进行了分析,认为要把生态水利的发展观充分渗透到城市水资源配置的规划、设计、实施、管理各个层面,提出了基于生态水利思想的城市水资源科学配置的理论框架。
西北地区生态需水的量化与分析
窦明,谢平,夏军,左其亭,张万顺我国西北地区在社会经济发展过程中,水资源的不合理配置引发了一系列生态环境问题,研究西北地区生态需水对保护当地的生态环境系统有着重要意义。从生态需水的概念出发,将生态需水量化过程划分为河道内和河道外两部分,并介绍了相应的计算方法和公式。在对西北地区进行生态分区的基础上,运用上述方法,计算出西北地区的生态需水量,其结果对西北地区水资源可持续利用有一定参考价值。
长江水资源开发利用的径流累积影响研究：以大通断面为例
雷静;汪伟;傅巧萍;针对长江流域水资源开发利用的径流累积影响效应问题,同时为了定量预测长江流域未来径流演变特征,以大通水文站为代表站,建立了长江流域控制性水库群和跨流域调水工程联合配置调度模型,对2035年大通断面径流过程进行了模拟预测,分析预测了长江流域水资源开发利用的径流累积影响。结果表明,到2035年,随着南水北调等跨流域引调水工程、长江上游梯级水库群的逐步建设以及流域内新增耗水的影响,大通断面年均径流量相比天然将减小了679亿m3,总体上表现出枯季流量增加、汛期流量减少的趋势。同时,以三峡为核心的长江上游梯级水库群通过蓄丰补枯的调度,显著改善了枯季以及特枯年份大通断面的来水条件,大通旬均流量小于10 000 m3/s的旬个数相比天然减少了82个,减小时段主要在咸潮易发的1—4月,为应对咸潮入侵、保障长江口供水安全创造了工程条件。
基于Mike Urban的高度城市化地区内涝交通风险分析
张爽;杨翠巧;邵薇薇;张坤;罗佳杭;近年来,在高速城市化和气候变化的共同作用下,区域极端降雨造成城市内涝频繁发生,引起了道路积水、交通拥堵等诸多不利影响,及时开展城市内涝预警管理非常必要,而数值模拟则是科学分析内涝特征的重要技术手段。以珠海市香洲区吉大—拱北街区为研究区,基于管网数据和实测积水数据构建了Mike Urban区域排水管网模型;以此为工具,模拟了不同重现期条件下研究区排水管网的溢流情况,在解析易涝路段数量及其积水深度的基础上评价了区域的内涝程度;同时应用速度衰减曲线模型得出不同积水深度下的行车速度衰减程度,进而评价得出区域易涝路段中交通拥堵的高风险区域和受影响的公交线路。研究成果可为城市市政管理部门在强降雨情况下完善公交调度和发布道路行车预警提供技术支撑和决策参考。
大型水利水电工程建筑物三维可视化建模技术研究
钟登华,宋洋,宋彦刚,邓良胜以紫坪铺水利枢纽为研究对象对大型水利水电工程建筑物可视化建模技术进行了深入研究.首先对紫坪铺水利枢纽建筑物的数据模型进行了分析并明确了建模思路,即面向对象技术和结构化方法,然后对于不同类型的建筑物采用不同的几何实体建模技术分别建立它们的几何模型,再通过形象建模和三维显示形成各建筑物的最终三维仿真模型并于屏幕上显示输出.由于可视化建模技术所涉及的工程信息数字化、可视化属于“数字水利”的研究范畴,所以该技术本身就成为了“数字水利”工程的重要组成部分.
新型功能化改性生物质吸附剂的制备及其对重金属铜的吸附性能研究
程静;王春颖;冯鼎锐;郑荣伟;徐瑛丽;张晨辰;为有效解决自然水体中重金属污染的问题,以来源广泛、成本低廉、可再生的废弃生物质材料(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮等)为基体,通过表面预处理、高温炭化以及后功能化改性(包括硫酸、硝酸、柠檬酸、高锰酸钾活化)等工艺制备了一系列高效多孔生物吸附剂材料。结果表明,经过高锰酸钾氧化改性的生物吸附剂(花生壳、玉米芯、白果壳、树皮)对重金属铜的吸附率最高,分别达到79.4%、65.3%、83.9%、71.8%,与原始生物材料吸附效果相比,吸附容量显著提高了66.2%、53.7%、70.7%、53.1%。同时,优化了高锰酸钾改性吸附剂对铜的吸附条件(时间、温度、pH)。经过结构特性表征分析,改性后的吸附剂相较于改性之前生物材料比表面积更大、孔隙结构更多,较大幅度提升了对于重金属离子的吸附能力。该研究所开发的高效生物质吸附剂为环境中重金属离子的消除以及资源化利用提供了一种廉价高效的新方法、新思路,同时也提供了一种绿色高效处理农林业废弃物的途径。