建设生态型灌区是灌区现代化发展的重要内容。针对传统灌区农业面源污染日益严重的现状,总结了当前利用农田排水沟渠塘堰系统去除农业面源污染的研究进展,探讨了减污型农田排水沟渠塘堰湿地系统的构建方法,其基本特征包括:水利工程属性(排渍排涝及水流的不冲不淤要求),沟塘末端修建控制排水闸(低坝),种植优势植被,生态护岸(护底)工程,排水闸(退水闸)等水工建筑物减污型工况设计。分析了该系统的运行管理方式。
介绍了HYPROP非饱和导水率及土壤水分特征曲线测量系统的测定原理,对其优缺点进行了分析,并提出了相应的改进措施。以两种粉壤土和一种壤土共三种供试土壤为例,利用HYPROP系统测定了低吸力范围内土壤的水分特征曲线及非饱和导水率,其在低吸力范围内测量数据量大,精度高,但不能测定高吸力范围的土壤水分特征曲线。针对HYPROP系统测定范围仅限于低吸力的不足,用快速离心法测定了负压为15×103hPa下的土壤含水量,提供了三种土壤在高吸力下土壤水分特征曲线的控制点,利用Van Genuchten-Mualem经验公式拟合得到了土壤水分特征曲线的经验参数值。实验结果表明,在高吸力范围增加一个土壤水分特征曲线的控制点,可将HYPROP系统所测定的水分特征曲线在高吸力范围内得到延伸,更好地一个完整的土壤水分特征曲线。HYPROP系统对导水率K的测量范围窄,拟合效果不佳,如果能给出实测的饱和导水率值,能得到较好的结果。
蔬菜保护地氮肥过量使用造成肥料利用率降低、增加环境压力,引起了广泛关注。为合理利用蔬菜保护地、提高肥料利用率、降低环境危害,本文在总结大量文献的基础上,分析蔬菜保护地氮素输入和输出的各种途径,计算氮素变化量。研究结果表明,蔬菜保护地氮素输入的主要来源为肥料投入,同时,降水、灌溉等也会带入一部分氮素。而蔬菜保护地氮素主要输出项为作物吸收并被作物的收获物及其秸秆带走,同时一部分氮素会以氨挥发、地下水淋失和反硝化的形式损失掉。适当减少肥料投入,增加肥料利用率,是降低氮肥使用量的主要措施。
我国水库传统的调度运行方式大多为防洪、兴利服务,较少考虑河流生态需求。水库的运行,改变了河道天然水文过程,对河流生态系统产生了较大胁迫,这将不利于河流水资源的可持续利用,因此,有必要对水库现行调度进行优化调整。选取嫩江干流尼尔基水库为研究对象,应用RVA法对水库下游河道生态需水以及水库现行调度方案运行对河流生态水文过程的影响进行了分析,建立了的生态调度模型,并提出了该工程调度的优化建议。
马铃薯淀粉废水属于中高浓度有机废水。采用Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水,试验结果表明:H2O2/Fe2+=5:2时对马铃薯淀粉废水的氧化处理效果最佳,COD去除量最高达到48.5gCOD/molH2O2;废水pH值在7.02左右时COD去除量最高,因此实际马铃薯废水采用Fenton氧化处理时无需进行pH调节;Fenton氧化反应速率高,且受温度影响小,故该处理方法适用于北方低温马铃薯淀粉废水的处理。
针对餐饮废水含油量高,成分复杂等特点,采用格栅-沉淀—吸附工艺处理,经特质无纺布和改性纤维球过滤后(简称前处理)的餐饮废水,再利用核桃壳颗粒吸附,实验结果表明:不需要改变pH值前提下,投加核桃壳颗粒30g/L,吸附20min,振荡强度为120r/min,30℃时,对COD和含油量的去除率均达到 69%以上。
针对崇明农村河道水质较好但水体浑浊的特点,提出采取生态护坡建设、水生态净化系统构建、岸坡生态绿化等工程措施重点改善河道生境,使之成为生物生长繁殖适宜的环境。其中,水生态净化系统构建工程中为去除水中携带的悬浮物,并逐步净化水质达到生态及景观功能要求,设置了强化预处理区、滨岸带水生植物种植区、沉水植物悬床种植区及沉水植物种植区等处理环节。在满足河道岸坡安全性、耐久性的前提下,达到农村河道“自然、生态”的治理目标。
流域上下游间水生态保护补偿是实现流域上下游水资源可持续利用、和谐发展的有力保障。本文从投入和效益两个角度出发,建立了按利用江西鄱阳湖流域自产水产生的效益大小来分摊水生态保护投入的补偿标准计算方法,效益按不同的行业来计算,效益大小与利用总水量、不同行业用水比重、经济发展水平有关。补偿标准计算方法具有可操作性强、针对性强、体现公平性与合理性等特点,为长江下游对鄱阳湖流域或别的流域上下游间开展水生态保护补偿工作提供有益的借鉴与参考。
采用工程数据,研究了常规型表流湿地工程和复合型表流湿地工程对CODMn和NH3-N的去除效果。结果表明,常规型表流湿地工程和复合型表流湿地工程对CODMn的平均去除率分别为12%和14%,对NH3-N的平均去除率分别为28%和69%。湿地内植物系统对CODMn的去除效果有限,是去除NH3-N的主要动力,尤其是沉水植物系统。
云南省地处祖国西南边陲,境内河流众多,洪水灾害是我省最主要的自然灾害之一。本文针对云南省特殊的自然地理环境,在分析了云南省洪水灾害及特点、全省防洪现状及存在主要问题的基础上,研究了目前我省的防洪形势,并对防洪减灾对策措施进行了初步探讨。
以粗糙集理论中的上下近似集、属性约简、知识依赖度、属性重要度等概念为理论基础,将范例推理技术、相似系统相似度与粗糙集理论相结合,以云南37条泥石流沟的统计资料作为源数据,构建了基于粗糙集理论的泥石流危险度评价模型。提出了一种综合权重法计算影响因子的权值,利用范例相似度最大原则来探讨目标范例与源范例的关系。应用所建立的模型确定待评定的泥石流沟危险度等级,通过计算结果与实际值的分析比较,验证了危险度评价模型的可行性。
为了揭示农田灌溉过程中N素流失的原因以及对水环境的污染,以内蒙河套灌区北场试验区为研究对象,在田间试验结果分析的基础上,研究了秋浇退水前后农田排水N素流失的影响因子及其规律,分析了N素流失的过程。试验结果表明,灌水量、沟渠分布,地形地貌是农田N素流失的主要影响因素;N素流失对地表水与地下水环境造成一定影响;得出了其在地上、地下水环境中的迁移规律:秋浇后沟道水中TN、NH3-N浓度明显增大,沟道周围地下水TN浓度变沿退水方向逐渐增大。初步估算出试验区的NH3-N流失量、NH3-N残留量与输出量比例关系为6:1。
随着国家能源结构调整和节能减排战略的实施,我国核电进入了蓬勃发展的时代。“十二五”期间,还将开始内陆核电的发展历程。内陆核电紧邻内陆江河湖库,必然对水资源安全产生一定的影响。文章介绍了核电站运行及安全设计原理,论述了核电站运行中与水资源相关的工艺,从冷却水、放射性液态流出物、硼污染等方面分析了内陆核电运行对水资源安全的影响和我国所采取的控制措施。最后提出了降低内陆核电站对水资源影响的排放措施,以供水资源管理部门和核电运营单位参考。
2004~2010年黄河干流汛前水库群联合调度、人工异重流塑造进行了7次,小浪底水库各年份异重流排沙比相差很大,排沙效果并不理想。本文通过深入分析,得出小浪底水库入库水沙、悬沙细颗粒含量、河堤站水沙变化以及三门峡水库调度与潼关来水组成等因素对水库异重流排沙的影响。结果表明:①入库水沙对小浪底水库异重流塑造起着关键作用;②在异重流塑造期间,入库沙量中细颗粒泥沙含量越高,异重流排沙比就会越大。随着异重流排沙比的增加,分组沙的排沙比也在增大,细颗粒泥沙增加幅度最大;③三门峡水库在下泄大流量清水的过程中,河堤以上河段是冲刷的;在敞泄排沙的过程中,河堤以上河段有冲有淤,在实际操作时可适当控制三门峡出库高含沙水流,来减少河堤以上河段的淤积,提高小浪底水库异重流排沙效果。
为了提高抗旱应急管理能力,对区域降水量的波动设置一个可容忍的上下波动幅度,降水量波动超过设定的容忍幅度时,需要运用预留水量进行吞吐调节。依据不同调节方式,提出两种抗旱应急预留水量需求估测模型。以辽宁省为例,利用国家气象信息中心提供的辽宁省8个气象观测站近54年(1956~2009年)降水量数据,分别估测不同调节方式下抗旱应急预留水量需求量并进行了比较分析。上述方法为抗旱应急预留水量需求估测提供了新的思路,为合理配置应急预留水量奠定了重要基础,并且具有可操作性。
在对汕尾市水文水资源情况调查分析基础上,基于MIKE BASIN数字平台构建了汕尾市水资源优化配置模拟模型。采用四级流域套县为计算单元,以河流、水库和山塘为供水水源,对基准年与规划水平年(2020年)在不同保证率下、不同需水推荐方案和供水推荐方案情况下,分别进行水资源供需平衡分析,从而使得城镇生活用水、农村生活用水、工业用水和农业灌溉用水及生态用水获得优化配置,以满足汕尾市规划水平年各类需水要求。
基于水足迹理论,建立了区域水资源安全评价指标体系,将其应用于区域水资源安全评价的研究中。以连云港市为例, 计算了连云港市2008年的人均水足迹、水资源匮乏度、水资源压力、虚拟水赤字等评价指标,真实客观地分析了连云港市的水资源安全现状,从降低水足迹角度提出了应对水紧缺状态的建议。
根据深圳市宝安区铁岗水库的水资源状况,系统地分析了该区沙井和松岗两个片区的用水量和天然来水量情况。采用灰色GM(1,1)模型对该区域的需水量进行了模拟,计算得到2012年的需水总量。利用自回归模型预测了铁岗水库的来水量。最后针对需水量和供水量,以区域供水系统相对缺水率最小为目标函数,建立了适当的优化配置模型,并采用动态规划方法,得到了两个片区时间上较为合理的配置方案,具有一定的实际应用价值。
针对恒压条件下灌溉系统容易堵塞和在堵塞条件下灌水器均匀度低的弊端,基于可编程控制器PLC和变频器控制技术,提出了一种波动水压灌溉系统。采用正交实验设计方法,取基准水压、波动周期和波幅三个波动参数为因素,设计灌水器在波动水压条件下的水力性能实验。实验结果表明,在正弦波动模式下,基准水压和波幅对灌水器平均流量和抗堵塞性能影响较大,合理的基准水压和波幅组合可以提高灌水器在堵塞条件下的平均流量和抗堵塞性能;而振动周期对灌水器均匀度的影响最为显著;通过对实验数据的线性回归,建立了基于波动参数的平均流量计算表达式,为波动水压滴灌实际应用提供了设计依据。
应用Phytalk植物生理生态监测系统和Globelog土壤水分温度监测系统,研究了江西省赣抚平原灌区棉花在不同水分条件下的茎流、叶温及茎粗变化规律。结果表明:棉花茎流呈明显的昼夜变化规律,晴天呈双峰曲线,多云天呈单峰曲线,阴天值较低且稳定,高的土壤含水率下峰值更高;棉花叶温变化与茎流类似,不过有滞后现象,叶温达到33度左右时保持稳定;棉花茎粗与茎流和叶温变化规律相反,茎直径最大值出现在9点左右,最小值出现在18点左右,在中午12点左右会出现萎缩现象。
针对高含沙黄河水滴灌系统滴头堵塞的问题,根据滴头堵塞的内因和外因,采取内外结合、双管齐下的技术思路对首部和尾部系统进行改装。对首部的泥沙分离器进行结构优化和改进,提高其对水源中固体颗粒的分离效率,将造成滴头堵塞的外因降低;对尾部的滴头内部流道进行重新设计,在保证消能效果的前提之下,缩短流道长度和放大流道尺寸,增强滴头本身的抗堵塞能力和抗老化问题,从而解决了滴灌技术推广中的关键技术。
对低山丘陵区水平梯田上栽植的龙廷杏梅园地进行不同旱作保水技术的研究,系统测定园内的水文效应、温度效应与蒸腾速率的关系,并进行产量和经济效益分析。研究结果表明:Ⅶ、Ⅵ、Ⅸ、Ⅺ和Ⅻ的处理能有效地调节空气相对湿度和空气温度、提高土壤湿度、改善土壤温度,促进杏梅根系生长发育和吸收水分和养分的功能,增加杏梅的产量和经济效益。
为研究河套灌区经济作物辣椒的节水灌溉制度,进行了连续两年的田间灌溉试验。根据辣椒“水涝易死秧”的特点,采用沟灌对辣椒的灌溉制度研究。在田间试验的基础上,利用ISAREG模型对实际灌溉制度进行了评价,并模拟了多种组合方案,得到了受黄河来水时间约束和井渠结合不受来水限制的优选方案。优化结果表明辣椒生育期内共灌水4次,总灌水量在220mm左右,产量下降率为5%左右,。在不严重减产条件下水分利用率提高了12.73%。因此制定合理的灌溉制度,有利于为当地充分和有效的利用水资源提供依据。
结合宁夏中部干旱补灌区水资源与限额供水的特点,集成覆盖保墒技术、大田微集水技术、限额补充灌溉技术、抑制蒸腾技术,提出多因素组合的玉米、马铃薯降水资源高效利用集成模式,开展多因素正交组合模式试验研究。在试验监测的基础上,综合分析作物玉米、马铃薯的需水关键期,将多年平均降水量与各作物需水过程进行比较,分析作物的缺水期和缺水程度;在充分利用降水资源的前提下,采用限额灌溉技术在作物需水关键期进行补充灌溉,分析土壤含水率、作物产量、水分利用效率,提出适宜宁夏中部干旱区限额补充灌溉的降水资源高效利用模式。
从建设模式,投资模式与产权界定、运行机构与机制、水价与运行成本、水质监测几个方面对不同供水模式下的农村饮水工程可持续性进行了评价分析。城市水厂管网延伸工程基本能可持续,乡镇集中供水工程可持续有一定困难,而以村为单位分散供水工程可持续性具有较大困难。
大王滩水库2008年列为南宁市水源地,2010年在6个监测断面的枯水期、平水期和丰水期进行水质监测,水库水中的总磷、总氮超标较为严重,主要是由于库区工业废水渗漏、生活污水直接排入库区和养殖污染、农业面源、旅游污染、库岸垃圾污染以及相关管理措施欠完善等原因导致的。为确保大王滩水库饮用水水质,提出做好水源地隔离防护和工业废水、生活污水处理措施,重点进行养殖污染、农业面源、旅游污染、库岸垃圾污染整治,以保护好大王滩水库饮用水水源地。
近年来党和政府高度重视解决农村饮用水安全问题,全国各地开展了规模空前的农村饮水安全工程建设。但如何进一步做好已建供水工程的运行管理工作,提高供水服务质量,满足群众生产、生活用水需求,长期、持续、充分发挥工程效益,就显得十分必要和重要。本文指出了目前农村饮水安全工程运行管理中存在的一些问题并简单分析了产生这些问题的原因;同时,对工程运行管理提出了一些合理性建议,希望对工程的运行管理有一定的指导作用。
辽河流域农村饮用水问题是我国农村饮水问题典型之一。辽河流域水资源量严重短缺,季节性变化大,农村饮用水供水量得不到保障;农村饮水水质污染问题严重,高氟水、高铁水、高砷水、低碘水、苦咸水、污染水(硝氮、总硬度、氨氮等超标)等普遍存在;供水设施落后、多数无净化设施。 本文在分析辽河流域农村饮用水现状的基础上提出了相应的对策和建议:提高水资源利用率、从源头控制污染物、采取适宜的水处理技术、完善供水设施,为改善农村饮水现状提供科学依据。
生态环境友好型水电站建设是水利工程落实生态环境保护的重要内容,是生态环境保护的具体工作举措。岷江上游水电开发引发了诸多生态环境问题,急需开展更加深入更加系统的研究。本文系统总结并分析了岷江上游水电建设中生态敏感因子的构成,建议了一套针对岷江上游生态环境友好型水电站建设内容及技术体系,包括理论研究、规划论证、工程技术体系和运行监管等四个方面。这将为岷江上游地区水电站建设更好地进行生态环境保护提供技术参考,同时对于类似流域亦具有借鉴意义。
对于中小型长引水式电站,为满足其调节保证的要求,结合某电站的输水系统布置特点,初步拟定多种调节保证措施的方案,通过调保计算对比提出采用调压阀作为调保措施,同时对选择合理的调压阀启闭规律进行计算分析,以确保电站的稳定运行,其结论对中小型电站有借鉴意义。
结合恩施地区电网的特点,从理论上分析了齐岳山风电场注入PCC点的谐波对周边小水电站的影响;并利用PSASP软件搭建了电网模型,采用仿真分析的方法,对风电场接入地区电网对小水电站的稳定性影响进行了分析研究。
简要介绍了变电站电气主接线可靠性评估的相关概念和方法,提出了适用于向电铁牵引站供电的变电站电气主接线可靠性的评估方法,即关联矩阵法和成本-效益分析法,给出了这两种可靠性评估方法的数学模型,并结合某变电站电气主接线进行计算,计算结果表明这两种方法的实用性。
泸定水电站大型长廊式调压井规模庞大、结构复杂、施工通风散烟难度大,传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,可能导致通风效果差、资源浪费。采用基于流体力学的三维数值模拟,研究其在不同通风方式下的通风流场形态,定量分析布帘设置、负压风机设置和最佳数量、完全负压风机方案等对改善其施工通风散烟效果的作用,为通风方案的优化设计提供理论依据和技术支持。
通过分析水轮发电机组在线监测系统在实现振动保护功能应用中的缺陷和不足,提出了独立开发一套振动保护装置的设想,初步探讨了实现其工程应用的技术方案。
依据IEC61970公共信息模型(CIM)定义的描述所有电力设备的模型和拓扑关系,提出了一种基于CIM模型的变电站一次主接线网络拓扑。通过提取节点-节点关联矩阵,采用简化和加速的关联矩阵改进方法,对电气连通性进行了分析,从而缩短网络拓扑分析时间,减小系统内存开销。实验结果表明,本文方法有效提高了变电站仿真系统设计的规范性和运行的实时性。
三峡水库周期性库水位涨落是引起长江沿岸滑坡变形失稳的主要因素之一。以三峡库区奉节县鹤峰场镇滑坡为例,重点分析该滑坡变形对库水位变动的响应特征,结果表明鹤峰场镇滑坡发生明显变形对应水位下降阶段;结合滑体组构特征、动力成因、发育阶段等主控因素,建立典型堆积层滑坡的地质模型。该研究为滑坡的有效预测预报奠定了重要基础。
通过分析不同支座约束形式的有侧移刚架和无侧移刚架弹性屈曲荷载的理论公式,得出刚架弹性屈曲荷载Pcr的值最终反映到梁柱线刚度比K1这一参数上。对刚架临界屈曲荷载理论公式进行简化后,以计算长度系数μ为纽带,找到刚架弹性屈曲荷载Pcr与梁柱线刚度比K1之间的关系。针对不同支座约束形式以及有无侧移情况的刚架分别绘制了其Pcr-K1关系曲线,并且列出了使刚架Pcr上升较快的K1的取值区间。最终得出随着K1的增大,刚架的Pcr有提高的趋势之结论,且在K1较小时,Pcr提高幅度较大,随着K1的增加,Pcr提高幅度逐渐减小,最终趋于平缓。在相同K1水平下,无侧移刚架的弹性屈曲荷载Pcr要远大于有侧移的情况。
随着西部地区一些大型水利枢纽工程的兴建,需要在深水中填筑高土石围堰,其防渗墙的设计和施工对土石围堰安全运行至关重。采用非线性有限元法,基于邓肯?张E-?本构模型,结合乌东德水电站工程,分析其土石围堰应力变形规律,并根据施工过程和不同影响因素,进行多种方案比较,研究了塑性混凝土防渗墙在围堰施工运行过程中的工作性态变化,论证了围堰设计的合理性,为该围堰施工和安全运行提供了一定参考依据。
卡拉水电站大坝坝肩左岸为高陡的反倾向层状岩质高边坡,谷坡高度接近1000m,边坡的稳定性直接关系到坝址的选取和工程造价。本文利用有限元强度折减法和刚体极限平衡法,对左岸坝肩边坡在天然状态下和开挖成型条件下多种工况的坡体稳定性进行了研究,并利用有限单元法对边坡可能的施工方案进行了敏感性分析,得出如下结论:1)边坡天然状态下和开挖加固条件下开挖范围内坡体安全系数均大于1.0,但在暴雨工况下其坡顶开挖范围外的部分坡体安全系数为0.95,存在局部失稳的可能性;2)拟采取的开挖加固方案能有效的减小开挖坡体范围内屈服区,但是对坡顶开挖范围外的坡体无太大影响。本文的研究成果为实际工程提供了参考。
各向异性渗流渗流的数值计算时,当主渗透方向与坐标轴交叉时,系数矩阵的对角不占优往往使计算难以进行。本文从各向异性渗流控制方程本身出发,将由于主渗透方向与坐标轴不一致而产生的、易导致矩阵对角不占优的交叉项移至源汇项中,采用延迟迭代方法逐步逼近原方程的解,增强计算的稳定性,同时提高了求解结果的精度,较好的解决了带有交叉项的各向异性渗流数值求解问题。
针对沙寮口引水泵站的粉砂地基条件,进行分析比较,选用钢板桩连续墙的截渗方案。钢板桩连续墙满足了基坑整体稳定要求,结合排水布置,确保工程的顺利实施。实践证明该设计合理、经济,设计成果对其他工程具有一定的借鉴意义。
九峰水库采用在导流洞中心埋设钢管(园管、直径为2.0m)导流,对导流洞进口段进行突击封堵,在完成进口段临时封堵砼后,再采用拍门对临时导流钢管进行截流及砼回填封堵,然后进行导流洞永久封堵段封堵。
物理模型试验是研究导流洞水力特性最普遍的方法,但存在缩尺效应等缺点。为了探索采用数值模拟的方法来研究导流洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某工程的单条导流洞进行了数值计算,得出了压强沿程分布、流速和流态等水力特性,选取典型断面的计算结果与模型试验结果进行对比,两者符合较好,验证了数值计算方法的可行性。数值计算方法可作为模型试验的辅助手段,并为fluent软件在导流洞体型优化设计中的应用提供了参考依据。
基于圆形过水断面几何特征与棱柱体水平明渠的一般水跃方程,推导出无压圆管过流的水跃方程。利用本文提出的分界水深与分界圆心角的概念,确定了跃后水深与圆管直径的关系,通过数学变换,得到了圆心角的水跃方程,并用MATLAB语言对圆心角水跃方程的高次隐函数进行了编程求解。算例表明,本方法简单、可靠、结果精确,便于在实际工程中推广应用。
200 m级及其以上的高面板堆石坝的稳定分析是坝体安全的关键指标,而高面板坝的坝坡设计目前仍采用经验坡比,未考虑坝高与坝坡对面板堆石坝稳定性的影响。本文采用基于极限平衡法的STAB稳定分析软件,结合R.阿尔贝提出的堆石体边坡稳定性尺寸效应规律,就坝高和坝坡对高面板坝稳定性的影响进行分析研究,得出坝高和坝坡与稳定系数的关系表达式,为高面板堆石坝坡比的选择和稳定设计提供了简洁的理论方法。
碾压式沥青混凝土施工质量受工程所在地温度、气候等因素影响较大,对于极端寒冷地区施工在相应的规范中并没用特殊要求,施工组织难度较大,有冬季施工设备配套、温度控制、施工工艺参数、层面结合等问题需要解决。论文结合新疆库什塔依水电站碾压式沥青混凝土心墙坝施工环境及要求,通过现场沥青混凝土拌和、运输、摊铺及碾压温度控制试验研究及冬季施工实践。研究表明,该工程在室内配合比基础上根据现场调整的配合比是可行的,沥青混凝土拌和、运输、摊铺、碾压温度控制标准和措施科学合理,为心墙冬季施工温度控制提供了可靠的技术支撑,可供同类工程参考。