采用室外试验研究与理论分析相结合的方法,在陕北米脂山地微灌枣树示范基地进行原状土的滴灌入渗试验,对单点源入渗情况下,不同滴头流量和灌水历时对湿润体形状、大小与湿润锋运移规律的影响,及不同参数组合情况下土壤水分的分布与再分布规律进行研究,结果表明:湿润体的形状近似为半椭球体;湿润锋的水平、垂向入渗距离分别与入渗时间具有极显著的幂函数关系;土壤含水率与湿润体特征值之间存在极显著的二项式函数关系,利用该函数关系能够精确地表示出滴灌单点源入渗土壤湿润体的水分分布与再分布过程,简单、易操作。
为探明沟灌时灌水沟的水分入渗规律,从沟灌二维入渗过程、入渗湿润锋运移特性、累计入渗水量变化过程、土壤含水量分布等方面研究了沟灌的入渗特征及其影响,研究表明:灌水沟中水深、沟底宽、湿周对沟灌入渗过程均有明显影响。沟中水深增大,有利于加大侧向入渗,垂向入渗减少,而水深减小,会加大垂向入渗,增加深层渗漏。灌水沟底宽不影响灌水沟的侧向入渗,仅影响垂向入渗,底宽减小,垂向入渗深度相应减小,且土壤表面以下40 cm深以内水平向入渗深度平均值与最大垂向入渗深度的比值在沟底宽小时均大于沟底宽大时。合理的断面形式和大小有利于减小垂向入渗,加大水平侧向入渗,灌水沟断面形式为梯形断面时,宽深比近似为2效果最优。研究结果可为改进沟灌灌水技术提供参考。
在可持续发展战略的要求下,如何提高我国水利管理部门的水、电资源管理水平和管理效率已成为当前科技工作者一个重要的研究课题;在分析我国农业灌溉实际情况的基础上,基于虚拟总线技术提出一种能够满足远程自动抄表、自动计量及实现IC卡身份识别的农业灌溉水电管理系统;介绍了该系统的数据拓扑方式,详细阐述了水电控制器、通讯控制器及中心计算机在无线方式下的数据传输模式和实现方法,设计了通讯控制器的硬件电路。从试验结果来看,该无线传输网络在一定程度上满足了农业灌溉的需求,具有一定的实用性和推广价值。
为了实现农业信息的远程监测,针对农业监测目标具有分散性、多样性以及环境复杂性等特点,设计开发了一种农业信息远程监测系统。系统将ZigBee技术、GPRS技术和网络技术相结合,实现了多目标、多参数的农业信息实时采集、远程传输以及网络查询等功能。系统具有较强的通用性和扩展性,在农田环境监测、温室环境监测、农产品流通、用水调度等领域具有良好的应用前景。
以2009年内蒙古河套灌区春小麦套种玉米田间实测资料为基础,分别应用水量平衡原理与作物系数法得到套种作物生育各生育阶段实际腾发量;然后以作物-水模型为基本原理,采用多元线性回归方法对套种作物不同生育阶段水分敏感指标进行求解,其变化规律为:拔节-抽穗>分蘖-拔节>喇叭口-灌浆(玉米)>抽穗-灌浆(小麦)>苗期-分蘖,最后应用基于实数编码的遗传算法对小麦套玉米作物灌溉制度进行优化,结果表明,作物生育期内适宜的灌水量为450mm。
从保护湖泊生态、控制水资源过度开发的角度出发,以水资源可利用量和博斯腾湖合理水位作为社会经济发展的控制上限,通过分析新疆开孔河灌区现状和2015年的水资源开发利用潜力,并将各业用水户与地表水、地下水供水水源一一对应,按照优先考虑高保证率、后考虑低保证率的供水次序,在满足了生活、工业等行业的用水需求后反推农业的可供水量,最后结合当地的灌溉水平,采用供需分析计算手段,针对每个分区的具体情况确定出灌溉面积发展的适宜规模。
粗放的经济发展方式对水资源的破坏,以及经济社会的快速发展对水资源的需求,是造成我省水资源危机的两个原因。农业灌溉水利用系数是集中反映灌溉工程和管理水平的一项综合指标,通过对我省较有代表性的州市的农业灌溉用水效率进行实地调研,提出我省目前农业灌溉用水效率方面存在的问题,探讨提高农业用水效率的模式与途径。
渠道中的突出建筑物对流场结构和污染物扩散过程有着重大影响,增加了预测污染物浓度分布的难度。为了探索使用数值模拟的方法来研究这种复杂流场下污染物扩散的适应性情况,采用大涡模拟(LES)方法计算了设有两个挡板的渠道中的非定常流场和污染物浓度分布。通过Smagorinsky-Lilly亚网格模型计算亚格子应力,在已知流场信息下直接求解三维污染物对流扩散方程。大涡模拟得到的浓度值计算结果与试验数据吻合较好,其准确性明显高于雷诺应力模型的计算结果,从而表明大涡模拟模型在此类问题中的可行性。
在现场调研基础上,应用国内外通用的输出系数模型,计算了四川省白鹿河流域总氮总磷负荷,并与通用土壤侵蚀方程计算值进行了对比,之后,深入分析了白鹿河流域总氮总磷产生的来源。针对四川省彭州市白鹿镇灾后重建规划,提出了减小白鹿河流域总氮总磷负荷的对策措施。它对于四川省灾后重建,水源地保护、水环境管理有十分重要的意义。
利用第一次全国污染物普查数据对太湖流域江苏片区工业源的原始产生量、出厂排放量按行业类别及排放去向进行了统计分析,由于仅COD、氨氮两项指标被纳入普查工业源重点因子,为全面分析工业源污染负荷量,选取常州、苏州、无锡、镇江地区共计1424家典型企业对TN、TP因子进行了补充监测,同时,对各县市共214家污水处理厂排口浓度进行了详细调查,在此基础上,对工业源直排入河量及污水厂处理后入河量进行了测算。结果表明:太湖流域江苏片区工业源原始产生废水19.59亿吨、COD 118.7万吨、氨氮3.47万吨,经过企业内部处理后出厂排放废水量约11亿吨,其中35%的废水接入了污水处理厂;太湖流域江苏片区最终入河的工业源污染物量分别为COD 10.6万吨/年、氨氮4665吨/年、总磷934吨/年、总氮1.84万吨/年。
景观破碎化与动态演变分析是景观生态学研究的核心之一。通过动态演变与景观破碎化分析,可在一定程度上揭示出湿地稳定性和人类干扰程度。根据凌河口保护区1988、1995、2000、2005、2009年五期湿地数据,通过土地动态度、斑块类型面积、斑块数、斑块密度、类型百分比、形状指数、分维数、分离度7个景观指标研究保护区的湿地空间变化特征及破碎化程度并进行造成湿地景观格局变化驱动力分析。研究结果表明,凌河口湿地景观的破碎化在1988年以前就很明显,1988~2009年呈现继续破碎化的趋势;而造成凌河口湿地格局演变的原因主要有自然和人为活动及社会经济的因素的影响,只有尽快建立凌河口湿地恢复对策,采取积极的保护措施,实现经济效益、社会效益和生态效益的统一。
以吉林市表层土壤为研究对象,采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明,吉林市表层土壤受到Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr及Zn的污染,且这些元素对吉林市表层土壤污染程度不同,其中Zn、Hg、Cr、Cd和Pb的污染程度较高,特别是分别存在Hg和Cd的强生态危害及中等生态危害;各元素生态危害等级排序为:Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn;表层土壤重金属污染潜在生态危害总体达中等及中等以上危害程度。
为了解季节变化对潜流人工湿地脱氮除磷效果的影响,以红砖作为基质、美人蕉作为湿地植物构建了潜流人工湿地,并对其不同季节的脱氮除磷效果进行了测定。结果表明:该人工湿地对NH4+-N和TP的去除效果随季节变化而变化,在夏季达到最高,二者均约为80%左右,冬季最低,其中NH4+-N去除率约为10%,TP去除率约为20%;NH4+-N和TP的去除率随季节变化由高到低的顺序均为夏季>秋季>春季>冬季。
利用层次分析法构建符合区域中小河流健康评价指标体系和分级标准,基于RBF与GRNN神经网络算法原理,分别构建RBF与GRNN神经网络算法的河流健康评价模型,采用内插法构造网络训练样本,将河流健康分级评价标准值作为“预测”样本进行“预测”,并将结果作为河流健康等级评价的划分依据,对文山州区域中小河流健康状况进行评价分析。结果表明:①RBF与GRNN神经网络模型对区域中小河流健康评价结果完全相同,与BP神经网络评价结果基本相同,表明研究建立的河流健康评价模型和评价方法均是合理可行的,同BP网络算法相比,RBF与GRNN神经网络模型有收敛速度快、预测精度高、不易陷入局部极小值等优点,且调整参数较少,只有一个SPREAD参数,可以更快地预测评价网络,具有较大的计算优势。②文山州区域主要河流健康评价等级为Ⅱ~Ⅲ级,即处于健康与亚健康之间,客观反映了区域中小河流健康状况,可为区域河流的可持续管理和生态环境建设提供参考依据。
为充分挖掘区域水文序列复杂性特征,以建三江分局8个农场地下水监测资料为依据,采用饱和关联维法和菱形邻域内逐步递归G-P算法确定各农场逐月地下水埋深序列关联维数,并最终给出地下水埋深序列关联维数排序。结果表明:青龙山农场17队地下水埋深序列关联维数值最大,地下水波动情况最复杂,勤得利农场7队和洪河农场8区次之,八五九农场1队序列复杂性最弱。研究成果为区域水文过程复杂性研究提供了一种研究模式,为实现区域地下水资源可持续利用提供了科学依据。
随着人口的增长和经济的发展,生活和生产需水日渐增多,水资源供需矛盾日益突出,而用水效率低、用水浪费现象也没有得到有效的控制,我国水资源当前所面临的严峻形势要求我们必须对水资源进行公平而合理的分配,提高水资源的利用效率,缓解供需矛盾。章水是赣江的一级支流,做好支流的水量分配工作是做好整个赣江流域水量分配工作的前提。本文首先构建了多层次半结构性多目标模糊优选模型,并以章水为例,用该模型对其水资源在各用水区域之间进行了分配,旨在对这种水量分配方法进行探讨的实践,以期为赣江流域水量分配工作提供一种可行的参考方法。
运用经验模态分解方法对黄河下游利津站1952~2009年的年水沙量的时间序列资料分别进行多时间尺度的分析,得到各自具有不同周期的波动分量以及趋势分量。研究结果表明:利津站年水沙量的变化过程具有复杂的多时间尺度特性,是各种波动成分共同作用的结果;年水量和年沙量变化过程均存在三个波动周期,且趋势项呈递减降低的态势,而各分量的波动周期大致相近;两者相同尺度下的分量之间具有显著的相关性,而不同尺度下的分量之间基本无相关性,揭示了水沙变化过程内在多时间尺度振荡结构和特征。
概述了水资源配置的内涵及意义,在总结国内外水资源配置的基础上,指出其研究热点和主要研究方向。同时根据国家21世纪的治水方针,并综合考虑我国水资源开发利用与管理中出现的新情况与新问题,以及国际气候环境变化和水资源管理技术的发展,展望了我国水资源配置的发展方向。
以深圳市为代表的城市原水调配系统呈现出新型城市化的特征,在分析原水网络特点基础上,应用权重系数法对大系统解耦降维,合理确定水厂需水权重系数和水库引水权重系数函数,用以量化子系统之间的联系,在此基础上构建大系统递阶结构模型,通过对权重系数的迭代寻优获取系统最优解。模拟仿真结果表明,本模型能可靠保证城市安全供水,具有较强的实用性,并通过与实际调度运行费用对比,佐证本模型在经济上的高效性,可为实际运行调度提供指导依据。
首先在成本水价基础上,分别构建塔河流域作物和流域基于水资源费的未来农业水价,然后进一步汇总和计算了塔河流域农户对基于资源环境水价的未来农业水价的承受力分析的基本指标;在此基础上,分析了塔河流域农户对基于资源环境水价的未来农业水价的承受力,主要结果表明:除叶尔羌河、和田河流域和干流下游基于资源环境水价的未来流域和作物水价的农户承受力超过适宜经济承受力外,其它源流和干流上中游的农户水价承受力则处于适宜经济承受力范围,未来塔河流域应当实行差别水价政策;干流下游、叶尔羌河流域未来农业水价承受力很低,尤其是流域未来粮食作物水价的承受力很低,必须给予粮食作物农业水价直接补偿。而且,环境水价对农户水价承受力影响较小,能够成为未来流域生态环境保护的主要经济手段。
利用层次分析法和模糊层次分析法对云南省水资源利用效率进行对比研究。在介绍两种方法原理及计算步骤的基础上,通过评价指标体系的建立及评判矩阵的确定,得出了两种方法计算的指标权重。经过分析表明,模糊层次分析法的计算结果更符合实际情况,通过模糊层次分析法计算得到了各指标对云南省水资源利用效率的重要性排序和云南省水资源利用效率的评分值。评分结果表明:云南省水资源利用效率最高的是曲靖市,最低的是德宏州;云南省整体的水资源利用效率不高。并根据各指标权重对云南省水资源利用效率的重要性,提出了一些建议。
光纤测温是利用分布式光纤对混凝土内部温度进行高密度(时间上、空间上)、无污染(人为的、干扰的)的全自动化监测过程。为了反演出混凝土的导温系数,在某建设中的特高拱坝河床坝段典型浇筑仓,距离表面0.6m范围内,布置分布式光纤进行混凝土温度监测。由于浇筑仓混凝土的施工质量存在一定随机性,对距离混凝土表面不同深度处的分布式光纤测温数据取平均值进行反演。实践表明,采用分布式光纤测温所反演的导温系数是可行和可靠的。
通过采用标准k~ε模型模拟湍流,利用VOF法追踪自由水面,对新疆北部小洼槽倒虹吸在不同流量下进行三维流场数值模拟,并将Q=14.00m3/s和Q=16.35 m3/s两种情况的倒虹吸进出口水面高程与原型观测数据进行对比,结果表明数值模拟结果和实测资料基本吻合。倒虹吸进口处有立轴漩涡,为了避免出现这种情况,应尽量在高水位情况下运行,可以减小进口处的水流流速,降低水流的紊动动能。
在分析土样物理性质和矿物成分的基础上,应用碎块试验、针孔试验和双比重计试验方法,对天子岗水库和漩门二期围垦工程粘土试样的分散性进行了研究,并对其分散性进行了对比分析。试验结果表明:试验土样均为分散性粘土,引起其分散性的矿物为伊利土;采用综合判别法比单一试验判别法更能准确地判别粘土的分散性。文中还给出了粘土分散性的判别步骤。
由于地质情况复杂,存在很多不确定因素,地质勘察资料不足以提供全部地层信息,而高边坡预应力锚索防护工程设计的可靠性直接影响到高边坡的安全和稳定,因而,为了达到设计的合理性,应结合地质勘察资料进行预应力锚索基本试验以确定最优的设计方案,达到安全、经济的目的。从预应力锚索基本试验着手,对如何进行试验准备,如何设定加卸荷载进行了深入讨论,并对试验结果进行了分析评价,确定了最优的锚索方案。
针对当前对水利施工项目安全成本研究的缺乏和不足,笔者从广义安全成本构成理论出发,借鉴建筑施工安全成本构成体系,确立了水利施工项目安全成本的构成指标,然后结合灰色关联模型和辩证的最优安全成本模型构建了安全成本动态管理模型,以此指导安全成本各构成指标的投入。将安全成本动态管理模型应用于某导流明渠土石方开挖运输工程中,结果表明,该模型对水利施工项目的安全成本管理具有良好的适用性和实用性,具有重要的现实指导意义。
研究了大掺量矿渣混凝土的钢筋握裹力与掺合料掺量、养护制度及抗压强度之间的关系。结果表明,当养护时间相同时,掺入矿渣粉的混凝土试件的钢筋握裹强度均比不掺的低,且随掺量增加,钢筋握裹强度降低。养护对混凝土的钢筋握裹力的增长非常重要,对矿渣粉混凝土更加重要,与养护3d的试件相比,养护28d的试件钢筋握裹强度增加18.4%~28.3%。钢筋握裹强度与混凝土抗压强度呈线性关系,随抗压强度增大而增大。
水库安全关系国计民生,涉及千家万户,是保障国计民生的重要基础设施。长期以来水库建设与管理过程中存在“重建轻管”现象,水库日常管理工作中缺乏有效的考核制度。通过制定和实施水库管理考核办法,为全面、系统、科学考核水库工程管理水平提供了依据,是加强水库工程管理,提高水库工程管理水平的迫切需要。论文阐述了水库管理考核的涵义、意义及原则,在分析了浙江省内外水库管理考核实践的基础上,就如何强化浙江省水库管理考核机制提出了一些对策措施。
针对预制U型混凝土渠道高抗裂性和高抗渗性的要求,结合宾阳那洪水库灌区渠道防渗工程特点,通过双掺粉煤灰及聚丙烯纤维实现预制U型混凝土渠道高抗裂性和高抗渗性,研究结果表明:粉煤灰掺量为胶凝材料总量的20%,聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3时,预制U型混凝土渠道的抗裂性和抗渗性显著提高,经济效益显著。
从移民主体的角度,采用统计调查的方法对丹江口水库移民的贫困风险认知及应对策略进行研究。研究发现,移民普遍意识到迁移后的各种贫困风险,尤以经济风险为重,移民应对风险的策略选择有限,寄期望于政府,对政府的信任度直接影响了未来发展的信心。研究建议,政府应积极改善与移民之间的信任关系;进一步完善安置补偿政策;重点关注移民的经济发展;完善移民发展的安全网体制。
针对芭蕉河流域无实测水文资料的情况,将邻近的溇水干流鹤峰水文站作为设计洪水分析研究的参证站,对历史洪水、洪水特征、暴雨特性、坝址地理参数等进行了分析,选取流量途径和暴雨途径两种方法推求了坝址处的设计洪水,对设计洪水成果进行了分析,并将成果与可行性研究阶段的成果进行了分析比较。本文对设计洪水的计算、分析与研究,为芭蕉河一级水电站安全鉴定、防洪评价奠定了基础,研究方法为类似的工程提供了参考,具有一定的实用性与借鉴意义。
我国经济向低碳经济过渡将带来供能和用能方式的重大变化,而电力系统的转变是其中的关键。与这一转变密不可分的是电力系统智能化建设。将新兴的物联网技术应用于智能电网的建设,能提升电力企业管理水平,提高电力系统的可靠性与稳定性。本文首先介绍了物联网的概念及其四大关键技术——识别技术、红外感应技术、全球定位技术和M2M技术。并结合电力系统的特点,对物联网技术在智能电网各环节的典型应用作出了详细的分析。
小水电工程施工对生态环境的影响是严重的,通过施工期环境监理,实施合理的环境保护措施,有效监管小水电施工期中的环境影响行为,将有效地使生态环境影响降到最低。富光水电站工程施工期引入环境监理后,从遵循自然规律和生态学原理、维护良好的生态环境出发,确保工程完工后,大大减免了工程施工期对生态环境带来的负面影响,取得社会、经济和生态效益的协调、统一、共赢。
通过对都江堰市蒲阳镇用水保障工程震后损毁情况的调查分析,提出了农村用水保障工程灾后重建方案。通过一系列工程措施进行综合整治后,蒲阳镇的用水保障工程在安全性能、基础设施配套等方面得到了优化,实现了农业水利基础设施与防灾减灾的集成,提升了农业综合生产能力和抵御自然灾害的能力,促进了蒲阳镇新农村建设的发展。
阐述了沧州东部地区饮用水水源地、供水水质与自来水水厂现状,分析了目前净水厂闲置的供水能力,提出了以大浪淀、杨埕两座平原水库为供水水源,以现有基础设施为支撑,以净水厂为水处理中心,依托供水管网辐射至周围用户及配水厂的整体思路,优化了水资源配置,打破现状行政区划后重新分为4区11片,实行供水统一调度管理,实现了城乡一体化供水的网络格局,彻底解决240多万农村人口长期饮用高氟水、苦咸水的问题。
浙江省农村饮水工程建设已近尾声,工程运行管理的任务,尤其是农村饮水水源地保护的工作迫在眉睫。对浙江全省农村饮用水源地的进行调查,得到浙江省农村饮用水源地的基本状况和农村饮用水水源的保护现存问题,并剖析问题产生的根源,由此提出相应的对策与建议。
气候变化和人类剧烈活动正深刻影响着水资源供需系统,然而需水量影响因素众多,因此如何量化需水量和各类影响因子之间的关系,从而识别出主要的影响因子是需水预测一个重要的研究方向。以东莞为研究对象,建立了支持向量机(SVM)和BP神经网络需水预测模型,并将东莞市的需水量影响因子分为社会因子、经济因子和气候因子三类,分别采用不同的影响因子作为驱动,对东莞市需水量进行预测,结果显示经济类影响因子是东莞市需水量最主要的驱动力,且社会因子与气候因子与需水量也有一定的响应关系。
衡阳市是一个典型的雨养水稻生产区,而季节干旱对水稻生产构成了严重威胁,为此农田水利设施对该区农业发展至关重要。衡阳市现有水利设施存在工程质量差、设备陈旧老化、塘库淤积严重等诸多问题,加之监管体制不健全,导致水利设施无法安全运行,蓄水能力大幅度下降,灌溉效率低下等现象。为此,应全面整治水利设施、积极清淤,强化监管以提高综合减灾能力。
连续三年在我国南方传统丰水地区发生的季节性干旱已严重危害了我国经济社会的和谐健康发展。因此,有必要对季节性干旱进行分析探讨,以利于更好地应对干旱及防灾减灾。分析了季节性干旱的成因及特点,对抗旱对策进行了思考。气候变化异常引起的降雨少、温度高是造成季节性干旱的主要原因,水利设施的不完善加剧了干旱的危害。今后在继续发挥已有水利设施抗旱作用的同时,必须狠抓水源工程建设,确保有水可用;严格水资源管理分配,实现用水合理;推广节水技术,提高水资源利用率。
为探求从化市水南村部分农田被淹没的主要原因,本文对水南村所在小流域的降雨资料和涌容关系进行了分析。在对流溪河洪水特性和牛心岭电站操作对淹没位置河段水位影响分析的基础上,真实反演出了部分农田被淹没的过程。结果显示,在不考虑淹没区涵洞排水的条件下,采用大坳站和太平场站的平均雨量资料,本次降雨造成淹没区的水位上涨幅度可达2.74 m;淹没区水位经历了两次上涨,第一次主要由产汇流太急造成涵洞排水不及造成,第二次主要是流溪河洪水上涨造成涵洞无法排水所致。未封堵暗渠导致了流溪河洪水倒灌入淹没区,造成最大淹没深度为0.23 m;牛心岭电站操作对淹没区影响较小。