黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

针对宁蒙河段近期水沙问题,以水力学及河流泥沙动力学为基础,研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标.利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料,系统分析了河段水沙变化特性,点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系,计算了不同河段河道临界冲淤条件.结果表明:宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡,青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势,石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大,内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点;当平均流量小于1 000 m3/s时,宁蒙河道发生淤积,随着流量的增大,宁蒙河道处于冲刷的状态;当进口站含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段基本表现为冲刷状态,当含沙量大于7 kg/m3时,宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.003 4 kg·s/m~6,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.004 5 kg·s/m~6,内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道.     

基于InVEST模型的北三河流域土壤保持功能研究

基于2000—2017年北三河流域的气象和遥感资料,采用InVEST模型定量分析了流域内生态系统的土壤侵蚀和保持状况,同时对不同土地利用类型的土壤保持功能进行了动态评估。结果表明：2000—2017年研究区土壤保持量整体上呈微弱减少的趋势,减少率为0.03×10⁸ t·a^-1。多年平均土壤保持量为5.90×10⁸ t,而实际土壤侵蚀量与潜在土壤侵蚀量的平均值分别为0.07×10⁸ t和5.04×10⁸ t,实际土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主。流域土壤保持强度大致呈现北高南低的分布格局,北部植被覆盖度高的山区平均土壤保持量高达493.30 t·hm^-2·a^-1,且土壤保持量变化较大,减少量普遍超过30 t·hm^-2·a^-1,而南部耕地及居民区平均土壤保持量仅为1.87 t·hm^-2·a^-1,土壤保持量变化较小(±10 t·hm^-2...     

基于水资源通用配置与模拟模型的邯郸市水资源优化配置

为实现区域水资源的动态调控,立足河北邯郸市水资源本底条件差且管理需求高的现状,利用水资源通用配置与模拟(general water allocation and simulation, GWAS)模型构建了基于自然-社会二元水循环的动态邯郸市水资源配置模型,在选用1980—2016年和2020年相关数据分别对模型水循环模块和配置模块开展参数率定和验证的基础上,对区域2025年和2035年平水年(保证率P=50%)、枯水年(P=75%)的水资源分别进行配置。结果表明：邯郸市2025年平水年和枯水年的配置水量分别为22.43×10⁸ m³和21.53×10⁸ m³,缺水率分别为11.70%和22.13%,缺水口主要在农业;2035年平水年和枯水年的配置水量分别为25.02×10⁸ m³和23.31×10⁸ m³,缺水率分别为4.53%和21.81%,其缺水情况较2025年明显改善;受邯郸市天然水资源匮乏和西高东...     

扎龙湿地生态环境需水量研究

通过对湿地不同类型生态环境需水量的探讨, 核算了扎龙湿地湖泡、 植物、 土壤以及野生生物栖息地等生态环境需水量, 得出扎龙湿地生态环境需水量为5.09× 10⁸ m³, 其中核心区（最小生态环境需水量）为2.00×10⁸ m³．     

基于趋势检验与经验正交的滦河山区流域水文过程分析

以滦河山区流域为研究对象，运用趋势检验、经验正交、Budyko敏感性系数等方法，对流域气象和水文要素及土地利用数据进行分析，探讨了变化环境下滦河山区流域水文响应过程。结果表明：(1)1961—2018年滦河山区流域降水呈不显著下降趋势(-3.4 mm/10 a),潜在蒸散发呈显著下降趋势(-7.5 mm/10 a),且二者空间变化方向具有一致性；径流呈显著下降趋势(-4.1×10⁸ m³/10 a),并呈现出干湿交替的周期变化特征；(2)在人类活动影响下，整个变化期(1980—2018年)径流量减少11.8×10⁸ m³;(3)归因分析表明，气候在径流变化的贡献中占比27.2%,人类活动的贡献度达69.6%,是引起滦河山区径流量减少的主要因素。     

新场JS2致密砂岩气藏开发中后期加密界限研究

加密调整作为开发中后期气藏提高采收率的主要手段之一,但目前加密调整界限模糊,调整效果不尽理想。以典型致密砂岩气藏新场JS₂气藏为例,以经济评价为依据,利用动态分析及数值模拟技术,研究不同储量区加密调整经济技术界限,提出针对性的技术对策。研究结果表明:1)Ⅰ类储量区加密调整界限:地层压力大于原始地层压力的59%,直井和水平井均可;当储量丰度大于4.96×10⁸ m³/km²,水平井更优;地层压力仅为原始地层压力的47%～59%只适用于直井。2)Ⅱ类储量区:地层压力大于原始地层压力的67%且储量丰度大于2.03×10⁸ m³/km²直井及水平井均可,储量丰度小于2.20×10⁸ m³/km²适用于直井,储量丰度大于2.34×10⁸ m³/km²水平井更优;地层压力为原始地层压力的51%～67%,只适用于直井。...     

粤港澳大湾区红树林湿地鸟类承载力评估与提升对策——以深圳湾福田红树林为例

针对湿地生态健康评价中的鸟类承载力评估问题,建立底栖动物去灰分干重(AFDW)的换算方法, 优化湿地鸟类体型分类标准。以深圳湾福田红树林湿地为例, 通过计算底栖动物总资源量、可支持水鸟总热值和水鸟种群的野外代谢率, 评估福田红树林湿地的水鸟承载力。结果表明: 1) 福田红树林湿地底栖动物的总资源量具有明显的季节特征, 冬季(4.67×10⁴kg)<春季(6.08×10⁴ kg)<夏季(8.00×10⁴ kg)<秋季(1.23×10⁵ kg), 以秋季为例, 不同生境的单位面积资源量为红树林植被区(89.22 g/m²)>滩涂区(3.58 g/m²)>基围鱼塘区(0.22 g/m²); 2) 湿地不同季节可支持水鸟的总热值为冬季(1.03×10⁸ kJ)<春季(1.36×10⁸ kJ)<夏季(1.76×10⁸ kJ)<秋季(2.70×10⁸ kJ); 3) 福田红树林湿地水鸟种群野外代谢率为467.27 kJ/d; 4) 秋季、冬季和春季是候鸟迁徙期, 福田红树林湿地对水鸟的承载力分别为6431, 2438和3235只, 而实际观测数据高于研究结果, 说明当前福田红树林湿地对水鸟的承载力不足, 不能满足候鸟迁徙季节的鸟类食物需求, 湿地水鸟可能存在数量下降的风险。建议从加强红树林的保护与恢复重建、开展基围鱼塘生态修复和功能提升工程、强化鸟类和底栖动物的动态监测3个方面, 继续加大对福田红树林湿地的生态保护力度, 以期提高底栖动物总资源量, 进而提升红树林湿地的鸟类承载力。     

榆神矿区导水裂隙带高度多因素影响规律及保水采煤分区

通过融合数理统计、多元回归与空间分析方法，分析了导水裂隙带发育高度受多种因素影响规律，构建了综采导水裂隙带高度与煤层采高、采深、开采推进速度多因素之间的非线性统计关系式；基于导水裂隙带经验公式及保水采煤阈值，将榆神矿区划分为五类，工况一条件下矿区内基于水资源保护的安全开采区域(WRSE)面积为4.24×10⁹ m²,占比为82%;基于水资源保护的非安全开采区域(Non-WRSE)的面积为920 835 911.3 m²,占比为18%;工况二条件下矿区内WRSE的面积为3.87×10⁹ m²,占比为77%;Non-WRSE的面积为1.14×10⁹ m²,占比为23%;工况三条件下矿区内WRSE的面积为3.78×10⁹ m²,占比为73%;Non-WRSE的面积为1.38×10⁹ m²,占比为27%;对比研究3种工况预测的保水采煤分区数据，以保水采煤分...     

从黄河治理到生态保护和高质量发展——访中国科学院院士王光谦

 黄河是世界上输沙量最大、含沙量最高的河流。20世纪普遍采用的数据为：黄河多年平均天然径流量580亿m³,多年平均输沙量16亿t,平均含沙量为35 kg/m³。新世纪以来,黄河流域的水沙条件发生了显著变化,但水沙关系不协调、水资源短缺、地上悬河严重、水沙调控体系不完善等根本问题仍是黄河生态保护与高质量发展面临的主要挑战。完善水沙调控体系,继续确保堤防不决口、河道不断流、河床不抬高、污染不超标是新时代保障黄河生态保护和高质量发展的基础。为了解王光谦院士团队的研究成果为黄河治理发挥的重要作用,针对黄河生态保护和高质量地发展、中西部地区科技创新水平的提升,《科技导报》采访了王光谦院士。     

数字流域模型淤地坝模块改进及减水减沙效益评估

淤地坝具有重要的水土保持作用,但其减水减沙效益的科学评估仍存在困难.一方面,淤地坝减水减沙的物理机制仍难以刻画;另一方面,观测资料有限且难以获取.以概化淤地坝卧管及溢洪道等部分的泄流机制及整体水沙调控机制为基础,改进和检验了数字流域模型的淤地坝模块,应用改进后的模型模拟皇甫川流域水沙过程并评估淤地坝减水减沙效益.研究结果表明：不考虑淤地坝的情况下,模型对淤地坝数量较少的近似自然状态期(1979～1986年)适用性较好,而对淤地坝数量较多的受扰状态期(2007～2012年)适用性较差,水沙模拟值明显高于实测值.考虑淤地坝的物理机制后,与原模型相比,除个别年份外,改进后的模型对受扰状态期水沙过程的模拟精度具有明显的提高,其逐日流量NSE(Nash-Sutcliffe效率系数)从-51.085～0.450提高到0.134～0.802,逐日输沙率NSE从-56.740～0.390提高到0.066～0.857.使用改进后的模型计算得受扰状态期淤地坝平均拦水量为0.142×10⁸m³,减水效益为40.9%;平均拦沙量为0.050×10⁸     

中国冰箱行业淘汰CFCs 的环境效益分析

以无《蒙特利尔议定书》的情景为基线情景, 从消耗臭氧层物质排放、温室气体排放及冰箱耗电量角度分析中国冰箱行业履约淘汰 CFCs 产生的环境效益。结果表明,截至2008年底,中国冰箱行业淘汰 CFCs已实现减排 273.5 MtCO₂-eq 和 4.7×10⁴t ODP; 2008 年后还将减排 619.8 MtCO₂-eq 和 1.0×10⁵t ODP;通过采用更加节能的制冷剂,截至 2008 年底累计节电 2.8×10¹⁰ kWh, 折合减排 24.2MtCO₂-eq,对中国节约资源和节能减排具有十分重要的现实意义。     

河南新乡合河水文站径流量时序特征分析及预测研究

为有效掌握合河水文站径流量时序特征及其后续变化规律，以合河水文站1958—2021年径流量数据为基础，先统计分析合河水文站的径流量时序特征，再利用所构建的ISFLA-RVM-Arima模型对合河水文站开展径流量预测研究.分析结果表明：1958—2021年合河水文站的年径流量波动特征明显，其年径流量最大值为36.47亿m³，年径流量最小值为0.94亿m³，年径流量平均值为5.73亿m³.通过对比分析验证了所构建的ISFLA-RVM-Arima模型具有较优的径流量预测精度，在径流量预测中具有适用性.利用所构建的ISFLA-RVM-Arima模型对2022—2024年合河水文站的年径流量进行了外推预测，该水文站2022年的年径流量预测值为1.023×10⁸m³,2023年的年径流量预测值为2.781×10⁸m³,2024年的年径流量预测值为2.477×10⁸m³.本研究可为合河水文站的防汛防灾提供...     

长江河口潮流界与径流量定量关系研究

长江河口是径流、潮流相互作用的潮汐河口,潮汐的变化导致河道水体流态发生改变.本文设计高分辨率数值模式,基于河道断面流量的计算,得出了枯季和洪季不同保证率径流量下的长江潮流界位置.枯季潮流界位于芜湖上游70 km附近的太阳洲和镇江水文站之间,洪季潮流界变化范围在江阴上游太平洲叉道中段至民主沙之间100 km范围内.对不同径流量下潮流界位置的计算结果作多次拟合,得出枯季潮流界y与径流量x的相关关系为y=-4×10^(-10)x(-10)x³+1×103+1×10^(-5)x(-5)x²-0.193 7x+1 232.9(R2-0.193 7x+1 232.9(R²=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×102=0.984 2),洪季潮流界y与径流量x的定量关系为y=2×10^(-13)x(-13)x³+3×103+3×10^(-8)x(-8)x²-0.007 4x+359.35(R2-0.007 4x+359.35(R²=0.996 9).本文结果可为长江潮流界的确定提供科学依据.     

三盛公水库运用对下游河道输沙的影响

通过建立一维水沙数学模型,分析了不同下泄流量与含沙量条件下三盛公水库下游河道的水沙输移规律,统计了河道的含沙量、累计冲淤量和河段沿程冲淤量,并计算了河道单位长度冲淤量,定量分析了不同河段的冲淤特点。结果表明：流量相同的条件下,进口含沙量越大,河道沿程淤积量和累计淤积量越大,但水库下游100km后水体含沙量逐渐趋于一致,与进口含沙量无关;水库的下泄流量和含沙量对下游河道的冲刷和淤积影响明显,下泄含沙量不大于3kg/m3时,下游河道以冲刷为主;水库至三湖河口河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响明显,该河段冲淤平衡来沙系数在0.004kg·s/m6附近。     

基于SWAT模型的璧南河流域径流模拟分析

【目的】将SWAT(soil and water assessment tool)模型运用于重庆三峡库区长江支流的流域径流过程研究,为流域水资源的合理调控提供理论依据。【方法】以位于重庆市西部的璧南河流域为研究对象,构建SWAT模型对该流域的径流过程进行模拟。【结果】1)率定期与验证期流域月均径流量模拟值与实测值吻合度较好,率定期和验证期的Nash-Suttcliffe效率系数、确定性系数和相对误差接近一致,表明SWAT模型在璧南河流域具有很好的适用性。2) 2013—2021年璧南河流域年平均径流总量为1.79×10⁸ m³,多年平均径流深为346.04 mm。各子流域产流主要集中在汛期(6—10月),非汛期产流量不足;季节产流量分配不均匀,夏秋季节产流量高,春冬季节产流量低;流域产流量整体呈下降趋势。3)流域径流深在空间上呈现东西两侧高、中间低的分布特征,多年径流深变化率呈现出高产流量区域的产流量变化率低、低产流量区域的产流量变化率高的空间分布规律;产流量高值区主要集中在吴滩、三合、广普、建龙等镇(街道),产流量低值区主要位于陈食、丁家、...     

考虑西线引水的黄河上游调水调沙潜力研究

针对黄河上游宁蒙河段泥沙淤积、河道萎缩等问题,在保障黄河上游发电、防洪、防凌、供水等目标的前提下,分析未来南水北调西线工程对梯级水库调水调沙潜力的影响.分析了龙、刘水库调水调沙的关键控制性指标,构建了调水调沙方案集,建立了调水调沙模型,并采用逐步优化嵌套动态规划逐次逼近算法求解.结果表明:(1)龙、刘水库在4月下泄调沙水量,可为汛期预腾防洪库容,既可缓解河道泥沙淤积,又可保障水库及下游河道的防洪安全;(2)各方案均能满足发电及供水的通量要求,但调沙对发电效益产生负面影响;(3)现状年调沙潜力为平均4年1次;远景年西线引水后,调沙潜力将有所提高,最大为平均2年1次.研究成果探明了黄河上游调水调沙的可行空间,阐明了西线引水对多目标的影响,为指导黄河上游水资源利用提供了理论依据.     

基于生态足迹法的徒骇河-马颊河流域水资源承载力动态分析与预测

为了解决徒骇河-马颊河流域面临的水资源紧缺问题,采用生态足迹法测算不同空间尺度时该流域2003—2019年的水资源生态足迹、承载力、集约利用度和压力指数,构建灰色拓扑模型预测流域水资源承载力变化趋势。结果表明：农业用水是该流域最主要的水资源消耗部门;德州市水资源承载力最高,聊城市次之;2003—2019年各城市水资源利用效率逐年升高,水资源消耗量远大于可供给量;2003—2019年流域平均水资源承载力约为1.10×10⁴ km²,水资源利用效率逐年提升,但流域水资源利用尚处于不可持续状态;预测2020—2030年流域水资源承载能力呈现好转趋势,2030年水资源承载能力为7.86×10³～2.10×10⁴ km²。     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴ t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2 606.67 m³/h,冷却风流量为2 203.34 m³/h,预热煅烧段长度为6.64 m,冷却段长度为11.70 m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

康滇隆起东缘上三叠统页岩气有利区优选

基于康滇隆起东缘西昌盆地上三叠统大量露头剖面、钻井和测试资料综合分析,评价了西昌盆地米市拗陷及周缘白果湾组富有机质页岩的主要指标,进行页岩气选区评价。西昌盆地白果湾组第一至第四段均发育湖相或沼泽相富有机质页岩,其中,果湾组二段下部厚度一般为40～89m,果湾组三段下部厚度最大可达251 m。白果湾组页岩平均有机碳为1.0%～1.6%,干酪根有机碳同位素为-26.2‰～-23.2‰,有机质类型为Ⅱ₂—Ⅲ型,米市拗陷东部R。为1.1%～3.0%,演化程度适中。通过对比不同地区陆相页岩的各项指标,发现有机质含量、热演化程度是研究区页岩气形成的重要因素。采用成因法估算白果组页岩含气量为1.0～1.5 m³/t,利用多因素叠合法分段优选了页岩气有利区,分区评价了页岩气资源量,西昌盆地白果湾组有利区页岩气资源量共7 106×10⁸ m³,其中,白果湾组三段最有利,资源量为3 094×10⁸ m³。米市拗陷东部的特尔果和七里坝等有利区有望实现新区新层系的页岩气发现。     

黄河中下游水库-河道-滩区水沙模拟系统的构建与应用

库区减淤和坝下游河道防洪是黄河中下游洪水管理需要统筹考虑的目标,为此建立了能够实现库区、下游河道和滩区联合模拟的水沙模拟系统.该系统由一维水库、一维河道、二维滩区3个子模型和水库调度模块组成.其中水库模型通过浑水明流与异重流控制方程的交替求解模拟异重流的形成、传播与出库过程.模拟系统中采用的控制方程充分考虑了水沙输移与河床变形之间的耦合作用,数值方法主要采用了具有激波捕捉能力的有限体积法,水库调度模块可以对多种调度模式自定义组合.模拟系统给出的2012年黄河调水调沙过程中小浪底库区水位变化,异重流演进,下游水文断面含沙量变化等计算结果与实测过程符合较好.通过坝下游一维河道模型和二维滩区模型的联合模拟,分析了兰考东明滩区漫滩洪水过程中植被阻力对演进速度和冲淤分布的影响.最后采用该系统模拟了小浪底水库运用条件下"1958"型洪水的演进过程,在防洪调度规则下小浪底水库最大下泄流量约9 000m~3/s,花园口洪峰流量削减了3 982m~3/s,库区及坝下游累计淤积量分别为3. 68×10~8t和1. 33×10~8t.因此该模拟系统可以为黄河中游水库优化调度,下游河道防洪工程建设以及蓄滞洪区运用提供科学依据.