摘要：长江中游城市群是位于我国中部的特大型城市群,在经济社会发展中发挥着重要作用。为探究变化环境下中游城市群的降雨特征和风险,对CMFD、MSWEP和CN05.1这3种降雨数据在中游城市群的适用性进行了评估,选择中国区域地面气象要素驱动数据集CMFD进行降雨特征分析,同时考虑强降雨量、暴雨日数、高程、坡度、人口、土地利用对区域城市化快速发展前后暴雨灾害风险进行分析。结果表明:包括省会城市在内的高度城市化区域在过去的40 a短历时暴雨发生频率和强度增加,城市群南部强降雨量、暴雨日数存在显著增长趋势,包括江西省新余、抚州、南昌、九江等区域;随着城市化的进程,人口向中心城市聚焦,中高暴雨风险区域增加,环鄱阳湖都市圈中高风险区占比明显增加。为应对区域暴雨风险,需集成多学科多部门城市监测数据,推进高精度多尺度监测-预报-预警系统研发与应用,加强城市化对局地气候和极端降雨影响的机理研究,协调灰-绿-蓝措施以增强城市气候适应性和韧性。

摘要：以深圳市某典型区域为研究对象,基于暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和二维水动力模型LISFLOOD-FP构建了研究区水文水动力耦合模型,模拟了典型暴雨下研究区的内涝时空演进过程,结合设计暴雨和设计低影响开发(low impact development,LID)情景,探讨了不同重现期设计暴雨情景下研究区内涝积水分布,分析了不同LID布设措施对内涝积水深度的削减效果。结果表明:典型暴雨情况下研究区最大模拟积水深度为0.57 m,与实测内涝验证数据基本相符,模型能较好地适应研究区的内涝模拟。随着设计降雨重现期的增大,研究区的最大内涝积水深度和积水范围也逐渐增大,不同LID设施对内涝积水的削减效果都逐渐减弱,在100 a重现期时仅有约10%的削减率,且组合式LID和绿色屋顶的内涝积水深度削减率大于透水道路和下沉式绿地。

摘要：高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型,并验证其在隧洞工程数值模拟分析中的正确性和有效性;其次,建立了考虑防渗排水措施的围岩-衬砌三维有限元模型,研究多种防渗排水措施下的隧洞渗流场及衬砌外水压力分布规律;最后,探讨了防渗灌浆圈与排水孔设计参数对外水压力分布的影响,提出了防渗灌浆圈与排水孔间隔布置的原则。研究结果表明:所开发的两节点排水孔线单元具有较高的精度,在排水孔数目繁多的模型中具有极高效率;排水孔数目越多、深度越大、排距越小,衬砌外水压力越低;排水孔能够有效降低衬砌的外水压力,而防渗灌浆圈降外压能力有限;在排水孔末端间隔一定厚度围岩后再施作防渗灌浆圈,可更有效发挥两者的降压作用。

摘要：优化调度图是水库优化调度的重要工具,余留效益是制约水库中长期优化调度效果的关键因素。本文基于水库坝址历史流量信息,计算水库年末蓄水的长期余留效益;然后根据各时段的来水流量量级及频率,应用动态规划方法,从年末逐时段逆序计算各时段初不同水位的最优期望效益;再建立各时段在时段初水库所处不同水位时,多种典型来水情况下的最优决策图,构成水库长期发电优化调度图集。老挝南欧江七级水电站实例研究结果表明,利用本方法开展水库长期优化调度,原理清晰,操作简单,效益比常规调度和调度函数分别提高了1.03%和0.87%。本方法充分利用水库历史径流信息和预报流量信息,考虑了水库决策对余留效益的影响,为水库长期优化调度决策提供了新的途径。

摘要：径流系数是表征流域的产水能力、反映自然地理因素对降水形成径流过程影响程度的重要参数。针对快速城市化背景下的海绵城市规划建设需求,为了寻求具有一定物理基础且较简捷快速的方法来确定区域产流,以武汉市后湖流域为研究对象,采用基于降雨径流试验的拟合函数、面积加权法和水量平衡法3种方法计算综合径流系数,并分析比较各个方法的优缺点。结果表明:①后湖流域3种方法计算的综合径流系数值分别为0.49,0.49和0.58;基于试验的拟合函数法计算简便,面积加权法各土地利用类型的径流系数取值主观性较大,水量平衡法具有水文学原理,适用于监测资料较充足区域。②降雨过程水量平衡法计算结果表明,前期影响雨量对场次径流系数有较大影响,在规划设计中应结合设计工况对应的成灾雨型、雨量、设计重现期等影响因素,优选水量平衡计算法。③当实测资料较为缺乏时,综合考虑排水规范中面积加权法和降雨径流试验方法可以快速得到区域综合径流系数的参考值。研究成果可为城市水资源利用和海绵城市建设提供参考。

摘要：在气候变化背景下,海绵城市改造热岛效应减缓效果成为人们最为关注的焦点问题之一,准确获取海绵城市改造前、后温度数据是精准评价海绵城市改造对城市热岛减缓效果的重要前提,气象观测站点往往距离海绵改造区具有较远的空间距离,其数据的不适用性极大限制了评价的开展。以武汉市青山、四新示范区为研究区,基于遥感监测、红外热成像技术,采用设立对比区法、以空间换时间法分别从宏观和微观上估算海绵区改造前后的温度变化,评估海绵城市建设对城市热岛效应减缓的效果。结果表明:在宏观上,海绵城市改造对工业区(青山示范区)热岛效应减缓有一定效果,对原始开发程度较低地区(四新示范区)未体现出明显效果;在微观上,不同的改造方式、布设方式,甚至同一材料不同颜色等均对海绵改造热岛减缓效应有影响。设立对比区法、以空间换时间法能够为评价海绵城市改造对城市热岛减缓效果估算提供新的思路,具有很强的实用价值。

摘要：现有水利工程在运行多年的情况下面临结构老化、运行条件改变等问题,无法满足设计条件下的安全运行,引发了现有水利工程和续建新工程的协同调度问题。针对新旧水利工程的协同防洪调度问题,收集历史洪水数据,采用皮尔逊Ⅲ型分布和正态分布分别拟合洪峰流量分布,运用蒙特卡罗方法随机选取大于现状设计流量的伪随机数作为设计洪水的洪峰流量,再利用“峰比”同倍比放大法设计15d洪水过程线。选取新旧工程各自的特征流量进行组合,以构成不同的运行工况,并计算在各种工况下新旧工程协同防洪的风险值。以江西省赣抚平原的岗前渡槽(旧渡槽)及其续建工程岗前倒虹吸(新渡槽)为研究对象,分析工程特点后选取旧渡槽的现状防洪安全最小运行流量、设计流量以及新渡槽的设计流量、加大流量作为该工程的特征流量。结果表明:基于P-Ⅲ分布的洪水风险计算结果比正态分布的结果偏高约40%,说明洪峰分布采取P-Ⅲ分布可以模拟更加不利的洪水条件。用P-Ⅲ分布拟合洪峰流量,新渡槽按设计标准运行时,旧渡槽的防洪风险率为23%;而旧渡槽按设计标准运行时,新渡槽的防洪风险率为8%,说明渡槽协同防洪时,旧渡槽面临的防洪风险更大。研究成果可为新旧水利工程协同防洪调度规则的制定提供参考。

摘要：针对天门河-汉北河流域生活-生产-生态“三生”用水矛盾突出、水生态退化及经济社会发展受限等问题,基于水系统理论与系统动力学方法,构建“水-经济社会-生态环境”耦合模型,从系统层面研究河道内生态流量阈值的适宜性。应用情景模拟法,考虑高效节水、再生水利用率提高等调控措施及未来天然来水的不确定性,设置9种情景模拟2022—2035年研究区高、中、低3种生态流量阈值下的水资源供需及经济社会发展态势。结果表明:高效节水和再生水利用率提高均有利于缓解因生态流量阈值增大而引起的区域水资源用户间的冲突问题;从“水-经济社会-生态环境”协调发展的角度分析,建议研究区丰水年(P=25%)生态流量阈值设置为年径流量的30%~50%,平水年(P=50%)和枯水年(P=75%)生态流量阈值设置为年径流量的10%~30%;增大生态流量阈值的同时应采取提高水资源利用效率的调控措施。研究结果从“水-经济社会-生态环境”耦合系统的协同演化机制出发分析河流生态流量阈值的适宜性,为复杂水资源系统的优化运行与科学管理提供了理论基础。

摘要：在评价河流水文情势变化特征时,传统水文改变指标法(indicators of hydrologic alteration,IHA)存在的指标间相关性高和数据冗余问题会造成整体评价偏差。对汉江下游流域的河流水文情势评价时,考虑到汉江流域干支流日均流量及取水调水工程等的影响,分别选择汉江干流上的3个水文站及支流流域的3个水文站点,采用主成分分析法对6个水文站IHA指标进行优选,再利用相关性分析结果进一步筛选,优选出适用于评价汉江下游流域水文情势的13个代表性指标,分别为2月流量、4月流量、7月流量、10月流量、12月流量、基流指数、最低流量出现日期、最高流量出现日期、低流量脉冲次数、高流量持续时间、日均流量增加率、日平均流量减少率和日均流量反转数。结果表明:6个水文站的代表性指标间相关性均大幅降低,13个代表性指标间的相关系数不超过0.3的占比约70%;经变化范围评价法(range of variability approach,RVA)验证,IHA指标与优选出的代表性指标对汉江下游流域整体水文改变度评价结果的差值均小于7.5个百分点,表明其能够对汉江下游流域提供较为全面合理的水文情势变化评价。

摘要：明确了城市“自然-社会”二元水循环过程和基本要素,基于城市水系统5.0理论完善了以水循环过程为核心的城市水系统理论框架,构建了包含自然-社会水循环、社会水文、水生态模块的多尺度综合城市水系统模型(water system modeling and assessment tool-urban,WASMAT-URBAN),并应用于城市、小流域、汇水区尺度,模拟结果验证了模型的可用性和模拟精度。该理论框架和模型可为海绵城市建设的规划设计、建设改造、模拟评估提供理论基础和模拟方法。