SWAT模型的大伙房水库汇水区径流与泥沙模拟

基于营养盐-浮游植物-碎屑(npd)结构的生态系统模型,结合表征水体中有机物质浓度的生物化学碳化氧需求(cbod)变化过程和溶解氧(do)变化过程,建立了二维生态水质动力学模型[1][2]。该模型包括了两个子模型,即水动力学子模型和生态系统动力学子模型。生态水质动力学模型的主体部分为有源项的对流扩散方程,生态系统动力学子模型即为该对流扩散方程的生态源项,为了求解生态水质动力学模型中的水动力因素,该模型耦合了二维水动力学子模型,应用有限差分法进行同步求解。

为探索人类活动对汇水区水质的影响,以重庆市渝北区50个水库汇水区为研究地点,应用景观生态学的原理与技术,从汇水区的角度探讨了土地利用类型的景观组成与景观格局特点对水库水质的影响.结果显示:1)建设用地比例对nh_3-n质量浓度变化的影响最大,其相关系数值最高(r=0.494,p10%时,水库中含氮污染物质量浓度上升幅度明显增加,而当林地比例>20%时,水库水质的综合评价指数降低幅度明显增加.2)水库汇水区中,建设用地斑块最大斑块指数、聚集度、连通性指数与tn,nh_3-n之间表现出极有统计学意义的正相关关系(p<0.01),林地斑块间的几何平均临近距离与tp、综合评价指数之间表现出了极具有统计学意义的正相关关系(p<0.01).

采用人工模拟降雨的试验手段,设定6个降雨强度(31.8～114.0mm·h-1),通过测试径流量、泥沙量、径流中总氮(tn)和总磷(tp)浓度,研究了浙江省2种不同经营方式竹林(用材竹林和笋竹林)坡地(坡度20°)径流的载荷特征及机理.结果表明:用材竹林地的总径流量和径流系数均高于笋竹林地;笋竹林地的径流含沙量和总产沙量远大于用材竹林地;相同雨强下,笋竹林地降雨径流中的tn浓度为用材竹林地的5～6倍,笋竹林坡地径流中tn浓度随雨强增大而减小;用材竹林地降雨径流中tp浓度高于笋竹林地,笋竹林地泥沙中tp流失量是用材竹林地的数百倍;在tn和tp随径流泥沙的流失过程中,产流前期浓度起主要作用,后期径流量和产沙量起决定作用.

以辽宁省大伙房水库输水工程为例,初步探讨输水工程水资源如何实施优化配置,通过数学表达式和系统框图来描述供水系统规划模型,直观、定性、定量地对整个系统进行分析、把握。

文章分析了现有的水质评价方法的不足,运用基于相对隶属度的模糊模式识别模型对大伙房水库的水质动态进行综合评价,得到了比较满意的结果。

依据三峡蓄水后变动回水区的实测资料,初步分析了三峡水库175m正常蓄水下变动回水区输沙过程及该河段冲淤特性,揭示了航道调整的内在机理,总结了水沙条件变化和河段冲淤规律。结果可为减少变动回水区的泥沙淤积及淤沙浅滩的治理提供科学依据。

本文以恒河华洲水库工程长系列的水沙资料进行分析，由于沙量资料仅有1958年-1992年共35年系列，为此，水沙系列采用1958年1月～1992年12月的水沙系列进行分析计算，计算表明：恒河华洲水库淤积形态为三角洲淤积，并得出该水库不同运行年限的淤积量、淤积库容曲线以及坝前淤积高程。为确定供水建筑物进水口最低高程提供基础参数，以便更合理的确定水工枢纽工程的总体布置。

大伙房水库输水隧洞长度大、支洞多,tbm安装洞室断面大、形状复杂。施工过程要求tbm安装洞室稳定时间长。通过有限元计算,对tbm安装洞室的稳定性进行了分析,并对施工过程进行了三维动态模拟。

为了评价大伙房水库水源地的安全状态,结合水源地自身特性,分析了对其安全造成影响的因素,建立了水库型水源地安全的压力-状态-响应模型。运用此模型构建了3个层次的水源地安全评价体系,采用层次分析法确定指标权重。提出5级评价标准,根据评价指标的选择原则,选取了14个指标,确定各指标在各等级的取值范围,运用模糊综合评价法对各准则层及总体安全等级进行评价。评价结果表明:压力指标安全等级为ⅲ,2012年大伙房水库供水的7座城市人口为负增长,且经济发展水平较高,但其流域所处的三县内,大量施用化肥、农药等,营养元素及污染源直接流入河中。状态指标安全等级为ⅱ,库区水质满足ⅱ级标准,富营养化等级为ⅰ级,水体贫营养,但氮素含量高,依然有富营养的危险。响应指标安全等级为ⅲ,其中废水排放达标率为95%,安全等级“高”,但流域内水土流失严重,水土流治理率极低,且相关管理部门的监控及管理机制还不健全。大伙房水库水源地安全综合指数为2.4834,在2与3之间,更接近于2。总体安全等级为“高”级,但非常接近于“中”级。对水源地安全造成威胁的因素主要为非点源污染、水量不足、流域内大面积的水土流失及监控、管理的疏忽。对水源地保护提出了相应的措施,有利于水源地管理工作的顺利开展。

洪水预报是一项重要的防洪非工程措施,精确的洪水预报对水库调度具有重要的指导意义。英那河水库目前没有可以利用的洪水预报方案,文章结合流域概况,采用大伙房模型研究水库洪水预报方案,并采用粒子群算法进行参数率定。计算结果表明:大伙房产汇流预报结果整体上较好,尤其对于降雨集中雨强中等的大洪水预报精度较高,可指导英那河水库的调度工作。

水库泥沙淤积引起库区水位抬高,侵占调节库容,造成库容损失,且有害粒径对水轮机造成磨损,从而引起水轮机运行效率下降、出力和年发电量减小、检修间隔缩短和费用增大。以云南某水电站水库为例,利用非恒定一维模型对库区泥沙淤积形态、泥沙冲淤、过机含沙量等变化进行数值模拟。结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积,泥沙淤积对调节库容的影响较大;通过水轮机水流的含沙量较小、粒径较细,泥沙对水轮机的影响较小;泥沙淤积数值模拟与实测资料相符,因此采用非恒定一维模型进行泥沙淤积数值模拟是可行的,可有效地解决云南地区泥沙淤积数值模拟的难题。

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游bd20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。

大伙房水库输水工程是大伙房水库输水一期工程,即将浑江流域调来的水由大伙房水库调节至辽宁省抚、沈、辽、鞍、营、盘等六城市输水的一项大型输水工程。本文研究输水隧洞在开挖中的问题,利用理论分析和对比分析等方法,对围岩等级、隧洞开挖等进行了重点说明;研究了正常地质段的施工以及不良地质段的施工措施,并对工程中遇到的问题进行了总结。

本文从水土保持的重要性与必要性出发,结合水土保持的实际需求与操作特点,将swat模型引入水土保持中,较为深入地探讨了swat模型背景下,实行水土保持措施能达到的减流减沙效益,并基于径流小区的水土保持措施进行减流减沙效益评价,希望能为相关部门进一步解决土壤侵蚀问题、确保水土结构稳固、实现可持续发展奠定坚实的基础。

水库坝前及泄水底孔内泥沙淤积形态断面模型试验——通过断面泥沙模型试验，对某水库泄水底孔压力段内泥沙淤积形态和坝前泥沙淤积高程进行了分析研究,试验结果表明，在泄水底孔关闭运用的前两个月（10月和11月）坝前泥沙淤积速率较高，这两个月的泥沙淤积厚度达...

针对实验观测黏性细颗粒泥沙絮凝沉降过程存在困难的问题,在考虑泥沙絮团分形特性和曲线轨迹碰撞的前提下,建立了静水絮凝-沉降模型,并验证了模型的正确性,最后根据模拟试验结果分析了絮团体积分布及絮团平均粒径的时空变化和絮团分形维数对模型的影响。研究结果表明:不同深度下,大粒径絮团的体积和絮团的平均粒径均随时间遵循先增后减的规律,但随着深度的增加,絮团体积分布变宽,大粒径絮团所占比重增加,絮团平均粒径的最大值增加且出现时间较早;分形维数越大,竖直方向的泥沙输移作用越强。

建立了基于不规则三角形网格的考虑波浪及其破碎作用的二维潮流场和泥沙场数学模型,对黄岛电厂取水海域的潮流场、泥沙场进行了数值模拟和分析,对电厂取水口的泥淤积强度进行了计算。计算结果表明,电厂取水口附近海区流弱水清,取水口泥沙淤积轻微,对电厂取水基本没有影响。

新疆南疆地区水库由于建库初期蓄水运行,库容快速淤损,虽然改变了运用方式,库区仍淤积严重。本文以水流运动方程及经过作者修正的泥沙运动方程为基础,同时引入与实测资料相符合的水流协沙力、动床阻力、泥沙级配等计算公式作为补充方程,构造出新疆卡拉贝利水库库区泥沙淤积一维数学模型。然后,采用清华大学一维悬移质不平衡输沙数学模型重新进行了模型分析验证计算。其结果表明,该模型能很好地模拟新疆南疆地区河道的输沙特性及河床变形规律。

通过对北盘江石板寨河段实际情况的勘察,结合历史流量和输沙率资料,采用准二维泥沙数学模型对石板寨水库有堰和无堰两种设计方案进行了计算比较.最后给出了无堰方案更有利于确保电站及水库的安全运行的结论.

针对二滩水电站的实际径流特性,提出了有、无时段径流预报相结合的马氏性径流描述模型;以兼顾保证出力要求的发电量最大为目标函数,建立了优化调度模型,并研究求解过程中的递推方程建立、保证出力约束的考虑、预报误差影响分析等相关问题;应用二滩电站的历史径流序列进行模拟优化调度,研究结果表明该模型比传统的有预报或无预报的马氏性随机径流描述方法能更好地描述径流,并且可作为进一步改进径流描述模型的比较基础。

通过丹江口水库36年实测资料的分析研究认为:变动回水区的泥沙冲淤具有两冲一淤的周期性特点,冲淤分布受坝前两个运用水位所控制;年内具有汛、枯期两大造床期,有两个对应造床期的纵剖面;变动回水区的淤积自上至下逐段发展。由于淤积,汉库回水区有效库容损失较大。

本文以防洪、灌溉、工业及城市生活用水、发电等方面,全面阐述了大伙房水库建成50多年来,充分地利用水库工程,科学调度,努力提高水库防洪与兴利等能力,取得了显著的经济效益与社会效益。