长江中下游洲滩民垸是长江防洪减灾体系的重要组成,发挥扩大河道行蓄洪能力、保障重点地区防洪安全的重要作用。当前洲滩民垸在调度运用中面临启用决策难、运用时机难把握等突出问题,已成为流域防洪体系中的短板。为实现洲滩民垸的精细化调度,以长江中下游干流洲滩民垸为研究对象,构建了一个包含防洪能力、规划属性、经济社会影响3个维度的递阶层次分类指标体系,涵盖堤防欠高、城市总体规划关系、平垸行洪规划关系、常住人口、重点保护区域、耕地面积和GDP等,分河段对洲滩民垸进行运用分类,细化各河段洲滩民垸启用次序。分类结果显示:长江中下游干流洲滩民垸分为4类,其中第一类洲滩民垸人口和GDP均较低,最先启用;第二类数量最多,可提供较大的蓄洪容积;第三类蓄洪容积最大,人口最多;第四类GDP总量较高,最后启用。以城陵矶河段洲滩民垸为例,分析了该分类指标体系的合理性及分类运用的防洪效果,其分类结果与实际防洪需求和经济社会特征高度吻合,且分类调度方案整体防洪效果提升显著。结果表明,提出的洲滩民垸运用分类指标体系具有较强的科学性与实用性,创新之处在于将规划属性、经济社会影响与防洪能力系统整合,实现了从“单一防洪导向”向“防洪-发展协同”的调度理念转变,可为洪水调度方案的编制与实际防汛会商决策提供支撑。
发展水利新质生产力是现阶段推动水利高质量发展的必然要求,如何因地制宜发展水利新质生产力成为摆在理论和实践部门面前的重大战略课题。基于资源禀赋、比较优势和新结构经济学等理论,论证因地制宜发展水利新质生产力的理论逻辑,发现涉水要素的创新性配置、涉水产业深度开发与转型升级、涉水科技创新与人才培养是因地制宜发展水利新质生产力的关键动能。同时,从水要素多重价值角度,系统梳理水利新质生产力的多重维度和多种形态。在此基础上,围绕水科技、资源配置、生态价值、产业升级和灾害防控5个维度匹配地区提出最具特征的差异化路径体系,为各地形成因地制宜、优势导向与内生驱动的差异化路径提供决策参考。
实现水资源的科学管理和高效利用,是长江流域可持续发展的关键问题之一。以长江流域涉及的9个省(市)为研究区,根据《中国水资源公报》《长江流域及西南诸河水资源公报》《国民经济和社会发展统计公报》等权威资料,收集2014—2023年全国、长江流域及样本省(市)的部分农业、工业用水效率指标数据。采用描述性统计、比较分析等方法,探讨长江流域农业、工业用水效率区域性差异及影响因素。研究发现,近10 a来长江流域农业、工业用水效率逐步提升,但仍落后于全国平均水平;区域间农业用水效率表现为下游地区>中游地区>上游地区,与地区经济发展状况和地形地貌显著相关;工业用水效率表现为上游地区>中游地区>下游地区,与地区产业结构布局显著相关;耕地实际灌溉亩均用水量影响因素过多,不适用于评价地区间农业用水效率差异性。根据研究结果,提出了一些启示与建议,可为地区水资源管理政策制定提供参考。
为提高地下水水位时间序列预测精度,同时探讨经验模态分解(EMD)、集合经验模态分解(EEMD)、完整集合经验模态分解(CEEMD)、改进完整集合经验模态分解(ICEEMD)、局部均值分解(LMD)、鲁棒局部均值分解(RLMD)、固有时间尺度分解(ITD)、极点对称模态分解(ESMD)、小波变换(WT)、小波包变换(WPT)、经验小波变换(EWT)、变分模态分解(VMD)、奇异谱分析(SSA)、时变滤波经验模态分解(TVF-EMD)、傅里叶分解(FDM)、辛几何模态分解(SGMD)、逐次变分模态分解(SVMD)17种分解技术在地下水水位时序数据分解中的应用效果,提出基于17种分解技术的爱情进化算法(LEA)-快速学习网(FLN)预测模型。首先,利用EMD等17种分解技术对地下水水位时序数据进行分解处理,得到若干分解分量;其次,基于各分解分量训练集构建适应度函数,利用LEA优化适应度函数获得最佳FLN输入层权值和隐藏层阈值,建立EMD-LEV-FLN等17种模型对各分解分量进行预测和重构;最后,通过云南省草坝地下水监测井2019—2023年逐日水位时间序列预测实例对各模型进行验证。结果表明: ①WPT-LEV-FLN、EWT-LEV-FLN、FDM-LEV-FLN、TVF-EMD-LEV-FLN模型预测精度最高,预测的平均绝对百分比误差MAPE、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE分别在0.000%~0.001%、0.002~0.020 m、0.002~0.032 m之间,决定系数R2均为1.000 0;SSA-LEV-FLN、WT-LEV-FLN、VMD-LEV-FLN模型次之,预测的MAPE、MAE、RMSE、R2分别在0.003%~0.007%、0.041~0.087 m、0.063~0.131 m、0.999 5~0.999 9之间,其他模型预测精度相对较差,预测的MAPE、MAE、RMSE、R2分别在0.017%~0.033%、0.221~0.417 m、0.385~0.705 m、0.985 3~0.995 6之间。②WPT、EWT、FDM、TVF-EMD分解效果最好,其中WPT不但分解效果好,而且分解分量少,最具优势;SSA、WT、VMD分解效果较好,增加分解分量数可进一步提升分解效果;其他分解效果相对较差,其中SGMD、SVMD分解分量最少,最具潜力。③WPT-LEV-FLN模型预测精度高、计算规模小,最具实用价值和实用意义。
底栖动物处于河流生态系统食物链的中间环节,通过构建良好的栖息地来促进底栖动物群落恢复健康,是河流生态修复工作的关键基础。在凤凰溪生态修复工程中,设计出适宜多种底栖动物定殖的栖息地模块并开展应用试验,于工程施工前和工程实施1 a后,分别采集、鉴定底栖动物样品,并分析生态学指标。结果显示,工程实施后河道内底栖动物总分类单元数由9提升至10~11,敏感类群单元数由0提升至3~4,EPT分类单元数由0提升至1,Shannon-Wiener多样性指数由1.838提升至2.016~2.293,丰富度指数由2.824提升至3.004~3.509,均匀度指数由0.837提升至0.876~0.958,生物指数(BI)由7.171降至5.369~5.733,生物监测工作组记分(BMWP)由24提升至49。与敏感类群相关的指标在验证底栖动物群落恢复效果方面有较强的灵敏度和适用性,宜在类似研究或工程中应用。
鉴于南水北调中线工程总干渠受跨渠桥梁运输及汛期外洪入渠等影响,存在突发水污染风险,构建包括节制闸、分水口、倒虹吸、退水闸的渠道一维水动力模型,求解圣维南方程组模拟渠道水流运动特性;引入控制体,推导出一维对流-扩散方程的离散格式进行求解,模拟渠道污染输移过程。模型计算程序基于FORTRAN90语言开发,实现突发水污染扩散及多闸联控处置在线预演。模拟结果表明:关闭分水口、增加退水闸排水量可显著提高污染物排放效率,节制闸关闭速度决定污染控制效果。研究成果为南水北调中线工程突发水污染事件的防控提供了技术支持。
为评估四湖流域生态修复后水质的时空变化特征及污染源,基于2022—2023年水环境调查数据,结合水质环境质量指数(WQI)、相关性分析及主成分分析,对丰水期、平水期及枯水期水质指标进行了监测和分析。结果表明: ①四湖流域水质表现出明显的时空变化规律,丰水期水温(WT)、氨氮( -N)浓度、总磷(TP)浓度及高锰酸盐指数(CODMn)较平、枯水期明显升高,而溶解氧(DO)及总氮(TN)浓度的变化趋势则相反;平水期浊度(TUR)大于其他时期,化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD5)的变化差异不显著。空间分布上,下游水体的TUR、CODMn、COD和BOD5浓度明显高于中上游,中游水体的 -N浓度高于上、下游,上游水体的TP和TN浓度较低,且干流水质普遍较支流差。②WQI范围为15.61~32.88,整体水质为“差”“非常差”水平,且WQI呈现平水期 > 枯水期 > 丰水期的趋势,空间上为上游 > 中游 > 下游、支流 > 干流的变化特征。③主成分分析表明,污染源主要来自生活污水、工业废水、养殖及农业灌溉排水等外源污染,以及水体沉积物和动植物残体腐烂等内源污染。综上所述,尽管四湖流域已实施生态修复工程,但水质改善仍面临挑战,研究结果为区域污染防治与生态环境保护提供了科学依据。
河流河岸带的草本植物在冬季可能表现为碳源,对“碳中和”具有潜在的负面影响。传统研究主要针对单项温室气体,缺少对河岸带CO2、CH4、N2O等多种温室气体的综合评估。以雄溪河为例,选择南方河流河岸带3种常见的草本植物(麦冬、葱莲、狗牙根),采用LI-7810/7820温室气体通量分析仪,分析不同植物冬季的CO2、CH4、N2O通量特征,并基于全球变暖潜能值(GWP)模型,对不同植被的冬季温室气体排放状况进行综合评估。结果表明: ①综合考虑CO2、CH4、N2O这3种温室气体下,狗牙根区、麦冬区、葱莲区、裸地区的冬季GWP分别为3 817.77±249.24、3 963.31±265.66、6 876.89±536.17、8 653.71±756.08 mg/(m2∙d)。虽然4个区域均表现为碳源,但相比于裸地区,种植草本植物均有助于减少河岸带的冬季碳排放。②河岸带GWP的日变化规律为中午高、早晚低,主要影响因素为土壤温度。③使用GWP模型,能更好地评估不同温室气体的综合影响。从“碳中和”角度,建议选择狗牙根作为南方河流河岸带的主要草本植物。
明确天津市植被活动的动态变化及其对水热条件响应的时滞性,可为区域生态环境治理和持续发展提供科学依据。以2000—2022年的天津市MODIS13数据集、气温和降雨数据集为研究对象,采用Hurst指数、Theil-Sen趋势分析、M-K检验、地理信息系统(GIS)空间分析和时滞偏相关分析等方法,探究近23 a天津市植被动态变化特征及其水热效应。结果表明: ①天津市年归一化植被指数(NDVI)均值为0.782,年内波动趋势与气温、降雨的变化存在一定的正向联系;②全市Hurst指数均值为0.493,59.62%的区域NDVI向恶性发展;③天津市分别有10.943%和61.408%的区域与气温和降雨存在时滞效应,植被对气温的平均滞后时长为2.737个月,对降雨的平均滞后时间为1.016个月;④不同植被类型对气温和降雨的响应有所不同,阔叶林对降雨的响应时间最短,草本植物覆盖的响应时间最长;稀疏植被对气温的响应最快,阔叶林对其响应最慢。近23 a天津地区植被整体覆盖水平较好,呈现过去退化但未来改善的趋势。降雨与植被相关性更高,气温的滞后时间更长。
侧向来流易使前池内水体在变向的过程中产生脱流及回流现象,导致前池流态恶化、严重威胁泵站机组高效稳定运行。采用计算流体动力学(CFD)方法对大寨河泵站的进水建筑物进行了流场计算,并通过物理模型试验对数值计算方法的有效性加以验证,定量和定性对比分析了采取导流格栅、整流坎和各型式导流墙共5种流场调控措施时前池及开敞式进水池的流场特征。结果表明: 采用弧形导流墙和直线导流墙相结合的措施时流场调控效果最佳,该方案各潜水泵喇叭管进口面的轴向速度分布均匀度与初设方案相比平均提高了14.8%,速度加权平均角平均提高了9.2°,且采用弧形导流墙和直线导流墙相结合的措施时各机组间轴向速度分布均匀度的极差最小,优选的流场调控方案能为潜水泵站各机组提供较好的入流条件。研究成果可为本工程及类似侧向进水泵站工程提供重要参考。
为研究地形岸线变化对潮流不对称性的影响,基于Delft3d-FM模型建立珠江口区域的二维水动力模型,其中潮位、流速模拟值与观测值吻合。对比在1970s和2010s地形岸线下,伶仃洋主要天文分潮O1、K1、M2、S2和浅水分潮M4、MS4振幅相位变化,引入偏度方法,揭示了潮流流速不对称(FVA)、潮流历时不对称(FDA)的分布规律以及不同主要分潮组合对FVA、FDA的贡献。结果表明: 伶仃洋区域地形岸线变化使主要浅水分潮的振幅增大、相位北移且湾口与湾顶相位差减小,落潮优势减弱,落憩历时缩短,整体使得伶仃洋区域潮流不对称性增强。对FVA而言,K1/O1/M2分潮和余流项贡献占主导,伶仃洋FVA的偏度仍呈现沿程减小的趋势。对FDA而言,M2/M4、M2/S2/MS4分潮组合贡献占主导,伶仃洋地形岸线变化使分潮组合的贡献增大。
玻璃钢(GFRP)螺旋锚作为一种新型支护锚杆,具有施工简单、轻质高强、耐腐经济等优点,但目前关于其抗拔性状及抗拔承载力的计算仍不明确。为分析GFRP螺旋锚在拉拔过程中的破坏形态并确定其抗拔承载力,首先采用有限元数值模拟方法,研究不同锚板埋深对锚固土体破坏面形态的影响及演化规律。在此基础上,提出了GFRP螺旋锚锚固土体的统一破坏面形态,进而分别推导了不同锚板埋深下抗拔承载力的计算公式,公式中的参数均有明确的物理意义,反映了GFRP螺旋锚的埋深比(H/D,H为锚板埋深、D为锚板直径)、土体的密实度、内摩擦角等因素的影响。结果表明: ①随着锚板埋深从浅埋逐渐增大到深埋,破坏面形态经历了从“喇叭口”状转向“高脚杯”状,最终形成封闭“灯泡”状的演化过程,但难以得到锚板“浅埋”与“深埋”的明确界限;②利用数值模拟数据和试验数据,验证了本文所提出的抗拔承载力计算公式的合理性和准确性。
为了探究冻融环境对瓜尔胶改良黄土强度的影响,通过开展直剪试验、无侧限抗压试验、巴西劈裂试验以及弯曲元小应变试验,探讨了瓜尔胶改良黄土在冻融前后的强度衰减和劣化规律。结果表明: 在经历冻融循环后,瓜尔胶改良黄土的抗拉强度、单轴抗压强度、抗剪强度均降低,但仍大于经历冻融循环后的素黄土;冻融循环后瓜尔胶改良黄土的强度衰减受含水率和瓜尔胶掺量两者耦合影响,两者相比,含水率的影响更显著;借助微观手段发现瓜尔胶通过与水分子结合形成丝状胶结物连接土颗粒,故推测在冻融循环中,上述胶结物与黄土颗粒同时损伤,是造成瓜尔胶改良黄土强度衰减比素黄土更明显的主要原因;采用弯曲元测试了冻融循环前后瓜尔胶改良黄土的剪切波速,分别建立了剪切波速与黄土抗压和抗拉强度的函数关系式,发现其与单轴抗压强度有良好的相关性。研究成果系统揭示了冻融作用对瓜尔胶固土技术的影响,提出了用波速评估改良黄土的强度劣化规律的新方法,为我国西北黄土地区固土技术的应用提供了参考依据。
在电渗排水过程中,黏土中的可溶性盐在电场作用下发生迁移。为研究电渗过程中可溶性盐的时空分布及其对排水效率的影响,开展了电导率试验,利用土体电导率建立了含盐量的计算公式。在一维电渗固结试验中,监测了分区电压、电导率、排水量和电流,反演了土体含盐量的变化及离子迁移趋势。试验结果表明,电导率受含盐量与含水量的共同影响,且含盐量的影响更为显著。电渗过程中,阳极区域含盐量变化较小,中间区域先上升后下降,阴极区域则快速下降,电渗结束时含盐量从阳极到阴极依次递减。电渗排水法不仅能加速黏土的排水固结,还能有效排除土中的可溶性盐,减少高含盐量对后续施工的影响,为处理高含盐土体提供了新思路。
颗粒形状对强度和变形具有显著的影响,但影响规律尚不清楚。利用高强度的α-半水石膏粉制备类岩石颗粒,采用中压三轴仪固结排水试验,结合布拉斯谢克形状参数,研究形状系数对土石混合料的力学特性的影响规律,揭示颗粒形状对土石混合料力学特性的影响机制。结果表明,随着颗粒形状系数Y的增大,试样的峰值偏应力逐渐增大,后趋于平稳。随着试样中颗粒形状系数Y的增大,内摩擦角和初始抗剪角φ0逐渐减小,黏聚力随之增大,抗剪角增量Δφ先减小后增大。形状系数通过改变骨架颗粒的应力传递路径,促使大粒径颗粒优先破碎。当Y从0.63增至0.73时,破坏模式由边缘破损向局部破裂、最终向完全碎裂转变。椭球状颗粒(Y≥0.69)因长轴端部应力集中,破碎集中于剪切带区域,形成局部断裂;而近球形颗粒因应力均匀分布,呈现表面剥落。揭示土石混合料形状对力学特性的影响机理,可为土石混合料路基沉降的预测与设计提供科学依据。
为了解决地下水模型反演的高耗时问题,提出了一种可快速识别非稳态渗透系数的耦合反演算法。该算法将参数反演过程与降阶模型训练相耦合,用降阶模型替代原始模型从而减少总反演耗时。为了使降阶模型能准确捕捉原始模型在时域上的响应特征,采用均匀策略法对时间步快照进行采集。基于耦合反演算法的特点,通过计算最优参数对应的降阶解在时域内各节点的相对误差,以最大误差值小于预设阈值为迭代终止条件。以一个二维抽水井模型为例,将该方法与基于原始模型的反演方法进行了对比。结果表明: 在取得相当的反演精度的前提下,该方法可节省约95.38%的计算耗时。此外,在不同观测误差、网格密度及反演维数条件下,该方法的反演结果与原始模型一致,而计算耗时均小于原始模型的5%,且对“维数诅咒”问题具有更强的鲁棒性。因此,该方法显著提升了参数反演的计算效率,具有良好的工程应用前景。
抽水蓄能电站机组在反复启停和变负荷运行状态下,钢蜗壳结构承受的静水压力会大幅度变化,长期作用下蜗壳可能发生低周疲劳破坏。以某抽水蓄能电站为例,在ABAQUS中完成了钢蜗壳结构的有限元仿真分析,再基于2016年全年水位监测数据编制不同时间长度的原型载荷谱,并在nCode Designlife平台利用雨流计数法对其处理计算,对比了原型载荷谱、处理后的载荷谱及几种极端情况下载荷谱计算得到的疲劳寿命。结果表明: ① 抽水蓄能电站充水保压蜗壳与混凝土间的间隙闭合存在一定的滞后性,与常规电站大直径充水保压蜗壳的间隙闭合规律相似,可能对抗疲劳性能不利。 ② 低周疲劳载荷谱可采用雨流计数或常幅值简化编制方式,但对水位消落深度较大的电站,还需要进一步探索可靠的输入方式。③ 在电站运行期内,钢蜗壳无低周疲劳失效风险。研究结果可对钢蜗壳抗疲劳设计载荷的选取提供帮助。
目前,传统、单一模型难以全面捕捉大坝变形数据的复杂性和多样性,导致其预测性能和解释能力受限。为解决上述问题,通过对多种预测模型的组合与优化,提出了一种高效且具备可解释性的大坝变形预测方法。首先,利用最小绝对值收缩和选择算子(LASSO)在众多环境变量中高效筛选,既简化模型输入,又解释了因子选择的可靠性。然后,采用长短期记忆(LSTM)网络对大坝变形进行预测,并引入注意力机制,增强对重要信息的提取。最后,通过Bagging算法集成多个模型预测结果,进一步提高整体预测的准确度、稳定性和泛化能力。以某碾压混凝土重力坝为例,所构建的模型具有较高的预测精度,各测点上平均MAE、MSE、RMSE依次为0.052、0.005、0.067 mm。将耦合模型与多种常用模型对比分析,结果表明耦合模型能够更准确地捕捉到大坝变形的动态变化,为预测模型研究提供了一种简洁高效的方法。
为解决细观力学模型的响应结果的离散分布问题,将水泥基材料划分为硅酸钙凝胶、水泥净浆、水泥砂浆和混凝土4个尺度,并考虑水泥的各相矿物组成、骨料和界面过渡区(ITZ),构建了多尺度下的水泥基材料细观力学模型。同时,将概率方法应用于模型的参数分析,通过全局敏感性分析来量化输入参数的不确定性对水泥基材料弹性模量的影响。研究结果表明细观力学模型响应结果的离散性主要来源于输入参数不确定性的跨尺度传播,总阶敏感性指数排序分别为:砂和粗骨料的弹性模量、砂和粗骨料的体积分数、水化产物的弹性模量、水泥熟料的体积分数、水泥熟料弹性模量。研究结果对于确定控制模型框架中的不确定性来源,以及提高模型响应的计算效率具有较好的实践意义。
低热硅酸盐水泥(简称低热水泥)复掺粉煤灰配制的混凝土具有放热慢、放热量低、后期强度较高的特性,为揭示其放热特性与水化机制,开展了胶凝材料的长期水化放热试验,获得了水化状态,借助吉布斯自由能最小化软件(GEMS)进行热力学计算,建立了水泥水化模型。结果表明: ①粉煤灰会显著降低低热水泥的水化热,水化稳定时水泥水化程度为86.0%、粉煤灰反应程度为53.3%;②建立的水化模型可以很好表征低热水泥水化过程,水泥以硅酸二钙(C2S)为主导矿物,相较于普硅水泥与中热水泥,可生成更多水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、更少Ca(OH)2,这是其后期强度较高的内在原因;③不同类型C-S-H的饱和指数不同,其与Ca(OH)2饱和指数、OH-与Si4+浓度呈线性正相关,与Ca2+浓度呈负相关;④掺入粉煤灰后Ca(OH)2被首先消耗殆尽,形成了钙硅摩尔比较高的C-S-H凝胶,钙矾石溶解形成单硫型水化硫铝酸钙,随掺量增加,C-S-H含量与钙硅摩尔比、pH值均显著降低,水化产物稳定状态在pH值上的拐点是12.86。研究成果可为研制掺粉煤灰的低热水泥混凝土提供理论依据。
南水北调中线工程水源区肩负着推动汉江流域高质量发展和“一泓清水永续北上”的重大责任。当前,水源区面临水质存在安全隐患、调度面临双重挑战、监测缺乏统筹协作等问题,其根本原因在于管理的碎片化与分散化。尽管水源区有零碎协同合作,但尚无专门机构专注于整体性协同管理。基于整体性治理理论,借鉴墨累-达令河与北美五大湖的协同管理经验,分析形势要求,构建南水北调中线工程水源区整体性协同管理机制模型,进而提出建立水源区统一管理机构、释放市场潜力促整体协同、健全协调机制与补偿机制、保障多种资源充足与稳定、完善水源区法律法规体系等5个方面的政策建议,旨在为水源区“四个统一”管理实践提供参考。
在深埋高应力背景下进行隧洞开挖支护等地下工程时,常伴随硬岩岩爆及软岩大变形等风险。白龙江引水工程六盘山隧洞沿线整体埋深较大,围岩岩性多以砾岩、灰岩等硬岩为主,有效预测岩爆灾害是该工程前期规划工程进度和保障施工安全的重要课题,对其地应力场的测试分析则是隧洞岩爆预测的重要环节。为探究白龙江引水工程六盘山隧洞沿线应力状态及岩爆发生概率,通过地质调查、深孔地应力测试、地应力场数值反演等方法对隧洞沿线应力特征进行分析,进而结合多种岩爆判据对隧洞沿线硬岩区域进行岩爆风险评估。研究结果表明:六盘山隧洞沿线以水平主应力为主,隧洞所选定的轴线方位合理,有利于隧洞围岩的稳定;但隧洞沿线应力量值受断层构造、地形地貌等影响较大,存在应力集中及分异现象,且大部分区域埋深较大,多属于中高地应力水平,具备岩爆发生条件。经多种岩爆判据计算分析可知,该隧洞硬岩高埋深区域存在较大的强岩爆风险,需要采用合适的岩爆防控措施。
识别封江口水库富营养化现象发生的主要区域及其驱动因子,可为湖北省鄂北地区水资源配置工程在线调节水库水质保护提供指导。以封江口水库为研究区域,开展水质监测和气象水文数据收集工作,采用综合营养状态指数法和偏最小二乘回归法,分析封江口水库营养状态时空变化特征及其影响因素。研究结果表明,高锰酸盐指数(CODMn),氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a浓度等指标存在明显时空差异,其中灌溉期高于其他时期,封江口河和沙河店河河口区域高于其他水域,是封江口水库污染物管控的重点时段和水域。灌溉期封江口河和沙河店河口区域的营养状态为轻度富营养化,贡献度分析结果表明:CODMn、TN浓度和氮磷比(TN/TP)是影响封江口河河口区域富营养化现象的主要水质指标,其贡献度分别为20.6%、11.0%、9.3%;TP浓度、NH3-N浓度、pH值和TN浓度是影响沙河店河河口区域富营养化现象的主要水质指标,其贡献度分别为15.6%、12.3%、10.1%、8.3%,基于此,提出了灌溉期流域面源污染削减、库湾藻类生物量调控、水环境监测与智慧化管理等建议。
香炉山隧洞是滇中引水工程的难点和控制性工程,位于大理州鹤庆县松桂镇境内,高外水压力是威胁其安全的一大因素。以香炉山隧洞典型洞段为研究对象,基于现场埋设监测仪器和数值分析发现:由于隧洞的排水作用,洞壁渗压较低可能仅有几米水头;隧洞外水压力和渗流量同时受地质条件和工程渗控措施的影响,岩体渗透性、隧洞与导水构造的距离、隔水衬砌和排水孔的设置都会影响隧洞外水压力和渗流量。在一定的地质结构和渗控措施条件下隧洞开挖排水可能仅仅引起隧洞局部的地下水疏干,而不影响地下水潜水位。研究结果可以为深埋高外水压力隧洞安全施工和运行提供参考。
水库连通工程取水口因水位变幅大、水流双向、运行方式受管道糙率影响导致取水口水力特性复杂。以公明—清林径水库连通工程为研究对象,采用水力学计算与物理模型试验方法对双向输水取水口和分层控流取水口的水力特性开展研究。研究结果表明:①糙率增大,工程输水能力降低、洞线水头损失增大,影响进水口的水流衔接方式与输水调度方案。②双向输水取水口在进流时流速较小,无不良流态产生,出流时出流顺畅;流道沿程压力分布正常。③分层控流取水口在闸门控泄时闸后自由射流冲击消能井壁,水流在下游隧洞平面转弯处产生封洞水跃,提出了可行的工程与运行调度措施加以避免。④水库连通工程运行条件复杂,工程运行后应根据监测资料反演主线隧洞的实际糙率,调整水力控制方式。研究成果可为类似调水工程取水口的设计和调度运行提供参考。
富水砂化白云岩隧洞施工过程中,突水涌砂灾害易发频发,严重影响工程进度与安全。基于此,以滇中引水工程扯那苴隧洞为研究对象,考虑影响突水涌砂处置方案适宜性的主要因素,结合砂化白云岩地层特性及其突水涌砂形成机理,从岩层特性、地下水条件、隧洞长度及埋深、突水涌砂的环境影响4个方面选取10个评价指标,将白云岩砂化等级、不良地质构造、外水压力、富水性等关键因素纳入评价体系,弥补现有评价体系对砂化白云岩特性关注的不足,构建了一种适用于砂化白云岩地层的突水涌砂处置方案适宜性评价体系。采用博弈论组合赋权法耦合AHP法与CRITIC法计算所得权重,提升评价指标权重分配的科学性。运用TOPSIS法对处置方案进行适宜性排序,将适宜性分为Ⅰ级(优)、Ⅱ级(中)、Ⅲ级(低)、Ⅳ级(差)共4个等级。结合障碍因子诊断,量化并识别制约适宜性的关键因素。研究结果表明,所建评价体系能够准确反映砂化白云岩地层的特殊性,评价结果与实际工程情况吻合。在特殊不良地质条件下,改线避让高风险区域的办法适宜性更优。
