漫湾水库运行下库内洲滩潜流带夏季热传输特征

本文以澜沧江漫湾水库库内洲滩潜流带为研究对象,利用原位自动监测传感器连续49天监测了潜流带夏季水位及水温变化过程,分析潜流带与水库之间潜流交换与洲滩内部温度时空特征,核算潜流带热传输量,以助于揭示漫湾水库运行下库内洲滩潜流带夏季热传输特征与驱动机制。结果表明:水库运行下,水位频繁波动促进了水库与洲滩的潜流交换,单位宽度上潜流交换量为-0.12～0.06 m~2/d;在太阳辐射下,因洲滩沉积物比热容低于水体,其升温速度较快,与水库形成了0.26～4.80℃的温度差;在潜流交换驱动下,热量由洲滩向水库传输。洲滩表层热传输量最高,中层次之,底层最小,单位面积上分别为1635.21、730.68和104.49 MJ;敏感性分析表明,热传输受水位波动振幅影响最大,温差次之,周期影响最小。研究结果对于探究建库河流岸边潜流带水热交换过程具有借鉴意义。     

洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析

为了分析变化条件下洲滩内部土壤水分时空变化特征及不同深度土壤水分含量和湖水位的相关性,以洞庭湖典型洲滩断面为研究对象,利用原位监测装置连续2个月监测了湖水位、大气温度及土壤水分含量的动态变化过程。结果表明:洞庭湖洲滩水分场的分布在垂向上呈现明显的分层现象,同一位置的土壤水分含量的波动幅度随着深度的增加而逐渐减小,至深层处(大于50 cm)趋于稳定,同一深度的土壤水分含量的波动幅度随着与岸边距离的增加而逐渐减小。土壤水分含量与湖水位之间的相关性随着深度的增加呈先增强后减弱的趋势,浅层及深层的土壤水分含量和湖水位之间均呈无显著相关性,地表以下50~70 cm深度处土壤水分含量与湖水位相关性较高。研究结果有助于了解土壤水分在洲滩生态系统地下含水层-土壤-大气界面的相互作用机制,为洲滩水文过程及生态环境保护研究提供重要方法和理论参考。     

鄱阳湖湖流特征

基于2010—2014年湖流监测资料,分析了鄱阳湖湖流分布特征。结果表明:(1)鄱阳湖北部湖区流速最大,其次为主湖区、入江水道区,东部湖区最小;主槽流速大于洲滩和湖湾;枯水期流速大于平水期和丰水期。(2)相比于上世纪60~70年代,都昌站和康山站流速在同级水位情况下有所增大,棠荫站流速在同级水位落差下有所增大,星子站流速在同级水位落差下有所减少。     

三峡工程对长江中游及洞庭湖洲滩血吸虫的影响

三峡大坝2003,2006,2009年蓄水水位分别达到135.00,156.00,171.43 m。为研究三峡水库蓄水后长江中游干流洲滩和洞庭湖沿岸洲滩钉螺消长变化关系,2005～2010年在沿岸洲滩设置了20多处螺情变化跟综监测点。通过6 a的螺情跟综监测发现,长江中游干流沿岸洲滩和洞庭湖洲滩活螺密度下降或逐渐无螺的监测点达90％,上升的仅占10％。     

水库水温结构及其对库区水质影响研究

大型水库的建设在发挥巨大作用的同时,也带来了一些环境问题,引起人们广泛的关注,水温分层问题便是其中之一。针对水库水温分层问题,介绍了水库不同水温结构的类型及特点,总结了水库水温预测的最常用的方法:包括经验法和数学模型法,并分析了两种方法的适用条件及计算精度;探讨了水库蓄水后库区水动力特性的改变以及分层结构对库区水质的影响。研究结果表明:水库蓄水后,库区纵向流速分布自库尾至坝前段逐渐减小,水温分层会导致其它水质参数如溶解氧(DO)、pH值、化学需氧量(COD)等的分层,为水库的水温计算和库区生态环境影响评价提供依据。     

洲滩钉螺垂向迁徙对水位变化的滞后响应研究

河湖洲滩是血吸虫唯一中间宿主——钉螺的主要分布区域。洲滩钉螺垂向迁徙与水位密切相关,但一般滞后于水位变化,以往研究没有考虑这一滞后现象,难以准确把握钉螺垂向迁徙规律。为了准确预测洲滩生境条件变化后钉螺的垂向分布高程,对钉螺迁徙过程进行概化,推导了水位变化后钉螺理论分布高程的计算模型,揭示了钉螺随水位变化的迁徙规律。研究结果表明①钉螺分布高程随着水位增加而增加,随水位降低而降低;②水位上升时钉螺分布高程与水位之间距离有减小趋势,水位下降时钉螺分布高程与水位之间距离有增加趋势。利用洞庭湖区东口洲滩实测资料进行检验,结果表明基于滞后响应原理的钉螺垂向迁徙预测模型能够较准确地预测洲滩水位变化后密螺线的分布高程。     

湘江干流四大家鱼产卵期生态水文情势变化分析

产卵期是鱼类生命周期最重要的环节,对生态水文、水力条件有着特殊的要求。以湘江常宁张河铺至衡阳云集四大家鱼产卵场为研究区域,以涉及研究区域的近尾洲和大源渡日调节型电站蓄水时间作为时间节点,采用IHA-RVA法(生态水文指标变动范围法)对归阳(1961～2015年)、衡阳(1959～2015年)两水文站四大家鱼产卵期(4～7月)水文序列进行分析,得出日调节型电站蓄水前后四大家鱼产卵期生态水文指标变异度。结果表明:(1)通过Mann-Kendall趋势检验法得出产卵场4月流量呈下降趋势;(2)日调节电站蓄水使得库区产卵期(4～7月)月均流速整体降低,库区中部月均流速高度改变,库区尾部月均流速低度改变;(3)产卵期库区中部1,3,7,30 d及90 d最小流速值,30,90 d最大流速值减少且高度改变,库区尾部30,90 d最大流速值减少且高度改变;(4)库区中部流速低脉冲次数升高,改变度为74.79%;库区尾部产卵期水位的低脉冲特征已基本消失。     

水库运行对下游河岸潜流带水位-温度影响研究

选取浙江省新安江大坝下游尾水至富春江水库某一河段作为试验场地,实时监测同一河流剖面的河道水位、温度以及河岸水位与温度分布。通过分析侧向潜流交换流量,定量描述侧向潜流交换的空间非均质性和动态特征,刻画河岸潜流带与河道水体水位、温度之间的响应关系。结果表明:本次试验剖面上的侧向潜流交换流量变化范围为-8.36~3.87 m2/s,监测时间段内单位长度上的潜流交换量可达2.49 m2;河岸带侧向潜流区同一剖面不同观测井处的潜流流量呈线性相关,且离河道越远,潜流区水位波动振幅消减越多,响应越滞后,潜流交换流量越小;受水库下泄水流影响,河道水温日波幅很小,河岸含水层具有显著的垂向温度分层。在垂直方向上,冬季浅层河岸温度较低,深层河岸温度较高,夏季则相反,同时浅层温度梯度较大,尤以地面以下0.8~1.7 m范围内温度梯度最大,深层温度梯度小;在水平方向上,离河道越远,受河道入渗水影响越小,温度越高。揭示了水库运行对下游河岸潜流带的影响规律,为河流潜流带生态影响评估提供参考。     

鄱阳湖河湖两相下湖流和水质变化特征研究

鄱阳湖是一个过水性通江湖泊,具有独特的河湖两相性,河湖相之间湖流和水质差异较大.本文基于2010～2016年湖流与水质同步监测资料,应用数理统计方法研究鄱阳湖河相、湖相不同情况下湖流和水质变化特征.研究结果表明:鄱阳湖北部湖区流速大于南部湖区大于东部湖区,主槽流速大于洲滩流速;湖相平均流速低于河相,河相下流速随着水位的升高而增大,湖相下流速随着水位的升高而减小;河相下各水质要素空间分布差异性较湖相小;湖区内TN、TP一般以团状或斑状形式出现、转移,且TN、TP超标水域重叠度较小,水华风险较高区域位于赣江南支及抚河入湖口区、松门山南部环流区、青岚湖、撮箕湖内湖区.     

大样本数据模型方法在中小河流流量测验中的应用

目前大部分中小河流采用传统流量测验方法,如流速仪法、浮标测流法、指标流速法、比降面积法等,这些方法存在投入大、测量过程耗时的问题。结合传统断面流量计算理论和最新表面流速测验技术,提出了通过表面流速、断面水位大样本数据输入,确立河道断面水位-流量关系曲线的方法。该方法可以通过少量实测中高水位、流量数据,基于大样本数据输入模型计算流量,从而快速分析河道水位-流量关系特性,拟合出水位-流量关系曲线。与传统方法相比,该方法减少了拟合水位-流量关系曲线需进行的流量测量工作量,减少了测量过程带来的误差,从而提高了测量精度。该方法的优势体现为操作简单、精度高、成本低。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

Optimal early refill rules for Danjiangkou Reservoir

Water levels in reservoirs are generally not allowed to exceed the flood-limited water level during the flood season, which means that huge amounts of water spill in order to provide adequate storage for flood prevention and that it is difficult to fill the reservoir fully at the end of year. Early reservoir refill is an effective method for addressing the contradiction between the needs of flood control and of comprehensive utilization. This study selected the Danjiangkou Reservoir, which is the water source for the middle route of the South-North Water Diversion Project(SNWDP) in China, as a case study, and analyzed the necessity and operational feasibility of early reservoir refill. An early reservoir refill model is proposed based on the maximum average storage ratio, optimized by the progressive optimality algorithm, and the optimal scheduling schemes were obtained. Results show that the best time of refill operation for the Danjiangkou Reservoir is September 15, and the upper limit water level during September is 166 m. The proposed early refill scheme, in stages, can increase the annual average storage ratio from 77.51% to 81.99%, and decrease spilled water from 2.439 × 109 m3 to 1.692 × 109 m3, in comparison to the original design scheme. The suggested early reservoir refill scheme can be easily operated with significant comprehensive benefits, which may provide a good reference for scheduling decision-making.     

石川河地下水库建库条件分析及地下水位动态预测

通过分析富平县石川河河谷阶地区的自然地理、气象、水文、地质等条件以及地下水资源开发利用情况,建立了水文地质结构三维模型,论证了建立石川河地下水库的可行性,初步计算了地下水库库容约为4.95亿m~3。利用Visual MODFLOW软件建立了地下水库库区的地下水数值模型,预测了不同降水和开采条件下,进行人工回灌0.52亿m~3/a、10年后地下水库库区的地下水位变化情况。结果表明,库区内的地下水位将大范围的抬升,大部分地区与1959年的水位相近,可基本满足当地的用水需求。     

三峡库区梅溪河河口干支流界面水流特征

通过对三峡库区中部典型支流梅溪河库湾水动力参数及水体温度、浊度数据进行分析,研究水库运行各时期梅溪河河口干支流界面水流特性,探讨其影响因素以及水交换对库湾的影响。结果表明:梅溪河河口双向水流特征明显,在温差异重流、干流惯性作用以及库区水位变动等因素影响下,干支流界面水流强度、进出水体间界面结构及形态在不同运行期有显著差异;由于双向水流结构的存在,尽管梅溪河河口干支流界面净流量较小(多小于100 m~3/s),但是干支流水体的交换量相对显著,介于314.17~535.26 m~3/s之间,可达净流量的4~40倍;在净流量最小的低水位运行期,干流倒灌水体基本能到达支流库湾常年回水区的末端。     

厄立特里亚Zara地区Koka金矿开采的地下水资源可持续性分析

在非洲干旱性气候条件下,水资源的补给量稀缺,做到地下水资源的有效平衡极其重要。在分析Zara科卡金矿水文地质条件的基础上,建立了准三维有限差分地下水流模型,模拟预测了科卡金矿开采期间和封场后,在丰水、枯水和平水3种气候条件下矿山供水对地下水水位降深的影响,并对有、无矿山供水条件下的地下水水位降深进行了对比分析。模拟结果表明:前1~3 a,日供水量约0.97×10~4m~3/a,在4~7 a,日供水量约在1.01×10~4m~3/a,矿山供水开采不会引起当地地下水资源枯竭,且矿山关闭后,含水层水位会很快恢复;即使在增加矿山供水和枯水气候同时出现的最不利条件下,井场中心出现最大地下水位降深为1.0~1.2 m,且距离井场中心距离约2km的边缘区域,地下水位降深仅为0.2 m。模拟结果可为高温干旱地区矿山的供水开采提供科学依据。     

基于地下水回灌试验及数值模拟的秦岭山前洪积扇地下水库调蓄功能研究

实施秦岭山前截洪引渗工程,充分利用地下水库调蓄能力,对于解决水资源时空分布不均、改善关中地区水资源短缺、提高水资源利用率有重要意义。为进一步研究秦岭山前洪积扇地下水库调蓄功能,选取太平河洪积扇进行地下水回灌试验,并使用Visual MODFLOW软件对调蓄功能进行数值模拟。结果表明:在所设计的4种调蓄方式下,平均调蓄深度约为10 m,太平河、秦岭山前洪积扇调蓄估算量分别为3374.8万m3、27.04亿m3,如适度加强补采,可激发更大调蓄潜力。     

三峡大坝泄水建筑物水力学原型观测与分析

三峡大坝泄水建筑物具有下泄流量大(102 500 m3/s)、泄洪落差大(97.3 m)、孔口数量多(22个表孔和23个深孔)、运行水头高(90 m)、库水位变幅大(135～180 m)等特点,其泄洪运行备受关注。采用现场原型观测手段,2003年以来历时十余年,系统观测了深孔135 m、156 m、172 m和表孔162 m、172 m特征库水位泄洪消能水动力特性,重点考察了水流流态、动水压强、水流流速、水流空化噪声、通气风速、水流掺气浓度、坝下冲刷等参数,获得了宝贵的原型系列观测数据,并与模型试验成果对比分析补充完善。观测显示,泄水建筑物过流面虽有初生空化信号但未见空蚀和泥沙磨损破坏,坝下消能区冲坑最深点高程20.8 m,折算其上游坡比1∶6,表明三峡大坝泄水建筑物布置总体是成功的。     

Microbial quality of water in Barekese reservoir and feeder streams in Ghana

Concern is growing in Ghana about the high incidence of water‐related diseases and deaths resulting from use of water contaminated with microorganisms. This water often remains unsafe for human consumption because of inadequate decontamination of microbially infected water. Data are presented in this study on the microbial quality of Barekese reservoir, which is the main drinking water reservoir for the city of Kumasi and its environs (population = 2, 5 million), and nine feeder streams in its catchment. Water samples were collected from 13 sampling sites and analysed for Escherichia coli, total and faecal coliforms. Furthermore, 18 faecal coliform isolates were randomly selected from all sampling sites and confirmed as E. coli using Analytical Profile Index 20E system. Escherichia coli, total and faecal coliforms were enumerated using the most probable number method. Mean bacterial indicator numbers from all sampling sites ranged from 1.45 × 10⁴ to 9.50 × 10⁷ 100 mL^?1 for total coliforms, 1.60 × 10³ to 9.00 × 10⁵ 100 mL^?1 for faecal coliforms and 1.50 × 10¹ to 9.50 × 10³ 100 mL^?1 for E. coli. Indicator numbers exceeded the World Health Organization (0.100 mL^?1) for E. coli and Ghana Water Resources Commission‐Target Water Quality Range of 5–100 100 mL^?1 for total coliforms and 0.100 mL^?1 for faecal coliforms in water used for domestic purposes. The identified isolates in Barekese Reservoir and its feeder streams belonged to Serratia, Enterobacter, Citrobacter, Salmonella and Klebsiella genera. Bacterial numbers were significantly (P < 0.05) higher in the feeder streams, compared with Barekese Reservoir water. This finding indicates the feeder streams pose health risks to local communities that withdraw water from them. The results of this study highlight the urgent need to raise public awareness on the adverse effects of water‐quality degradation through improper waste disposal methods in order to decrease the cost of treating the reservoir water.     

The Froude number stick,an evaluation

This paper examines whether horizontal free surface flow patterns can reveal bulk river flow characteristics, such as the Froude number. To do this, the Froude number was measured between 0.2 and 1.2 by visually observing the flow patterns around a wooden stick, the so‐called ‘Froude stick’ described in the literature. The stick has been hypothesized to estimate the Froude number at the transition between subcritical and supercritical flow based on free‐surface flow patterns. The study objective was twofold: to obtain (i) a measure of the Froude number independent of estimates of water velocity and stream depth; and (ii) a tool that would allow the field biologist to assess hydrodynamic properties of streams. The results show that the stick measures only water velocity. As water velocity increases from about 0.2 m s^?1, to 0.45 m s^?1, an obtuse V‐shaped flow pattern around the stick obtains a right‐angle that is easy to detect by the naked eye, and wavelets upstream of the stick are more than 1 cm wide. With increasing water velocities the V‐shaped flow pattern becomes pointed, and at velocities a little larger than 1.0 m s^?1 the upstream wavelets disappear. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于干旱河道生态修复的岳城水库生态调度

根据干旱风沙河道生态修复目标,结合水库的防洪、兴利、生态调度,建立了多目标水库生态调度模型,研究漳河岳城水库的生态调度。结果表明:枯水年岳城水库向下游河道生态供水0.277×10~8m~3,平水年岳城水库向下游河道生态供水0.327×10~8m~3,丰水年可以满足下游生态需水量2.66×10~8m~3。