摘要:竞争性用水现象普遍存在于水科学研究与治水实践的各个层面,系统认识并合理解决竞争性用水问题,对新时期国家水安全保障具有重要意义。基于竞争性用水相关研究积累,首次定义了竞争性用水的概念,从时间、空间、系统3个维度解读其内涵并进行类型划分,构建了包含12种类型竞争性用水的三维层级结构。逐一解析不同竞争性用水问题的本质,归纳了解决问题应遵循的基本原理。在此基础上进一步研判不同竞争性用水问题潜在的解决途径及方法,系统提出了竞争性用水一般性计算方法,对黄河分水问题进行实例分析,得到了370亿m³水量下的黄河综合分水方案。

摘要:为掌握变化环境下西江干流水文情势演变特征及主要驱动因素,通过识别径流序列突变点将径流序列划分为天然时期和变化时期,采用基于水文改变指标的变化范围法定量探究各水文指标改变度,借助水文变异程度和水文情势变化法(DHRAM)评估整体水文情势改变度,利用主成分分析法筛选最相关生态指标捕捉关键水文变量,并基于随机森林模型,结合残差分析法定量评估气候变化与人类活动对流域水文情势的影响。结果表明:西江干流4座水文站32个水文指标以中、低度改变为主,天峨、迁江、武宣、梧州站水文变异程度分别为64.70%、61.34%、51.70%、51.89%,基于DHRAM得到各站水文情势改变等级分别为3、3、2、3,综合判定4站整体水文情势改变度均为中度；中上游天峨、迁江站改变度比中下游武宣、梧州站高,应重点关注中上游生态保护；气候变化与人类活动均是西江干流水文情势变化的重要驱动因素,气候变化对天峨、迁江、武宣、梧州站水文情势变化的贡献率分别为25.65%、60.07%、50.29%、55.22%,气候变化对于西江流域中下游地区水文情势的影响大于上游地区。

摘要:为研究水网构建对汾河流域水资源系统韧性演变的影响,针对汾河流域水资源系统韧性在系统、空间、时间维度上的不断演化发展,考虑到水资源系统韧性对初始条件的敏感依赖性以及韧性的非线性和不可预测性等特征符合混沌理论的主要特征,基于混沌理论构建了水资源系统韧性评价模型,分析了2017—2021年汾河流域水资源系统韧性时空演变特征,分别以2020年、2035年为基准年和水平年,探究了2035年有、无水网情况下,汾河流域水资源系统韧性水平的变化情况。结果表明:2017—2020年汾河流域水资源系统韧性水平波动较小,总体呈现上升趋势,且表现为西部高于东部、北部高于南部的空间分布特征,2021年水资源系统韧性水平有所下降；相较于基准年,无水网情况下2035年流域和各地区水资源系统韧性水平均有不同程度的下降；有水网情况下2035年流域水资源系统韧性水平相较于无水网情况有大幅度提升,各地区消除了低韧性水平,水网构建对流域水资源系统韧性的提升效果显著。

摘要:为评估长江黄河跨流域水网运行的可靠性与整体韧性,构建了长江黄河跨流域水网结点概化图,基于复杂网络理论,采用度中心性、介数中心性和PageRank值作为评估指标,利用D-S证据理论融合多源信息的优势,对跨流域多线路水网结点的重要性进行了评估,并基于网络效率和最大连通子图构建了跨流域多线路水网韧性评估模型,对长江黄河跨流域水网韧性进行了评估。结果表明:长江黄河跨流域水网在结点“失效”数量增加时,出现了结点簇孤立和连通性下降的现象；当结点“失效”数量占比为6.5%时,水网韧性约为0.6,当结点“失效”数量占比为10.9%时,度中心性算法得到的水网韧性最低,不足0.4；维持47.8%重要结点正常运行,水网韧性将提高至0.83。

摘要:我国治水实践中已形成“四横三纵”天然水系与人工调水耦合互联的主骨架和大动脉,水网工程转入高质量发展阶段。在此背景和《国家水网建设规划纲要》框架下,考虑现阶段水网工程发展状况及其基本构成,提出了水网工程应立足于综合立体调控的建设定位,深入剖析了其高质量发展进程中蕴含的多重特性,并分析了现阶段水网工程规划设计和建设运行中存在的问题。针对“系统完备、安全可靠,集约高效、绿色智能,循环通畅、调控有序”的建设目标,进一步提出水网工程高质量发展思路,即尊重自然、师法自然,多效融合、重在能力,系统谋划、多级协同,先建机制、后建工程,前瞻部署、梯次推进,永续利用,自流当先。

摘要:为研究南水北调东线工程调水潜力,分析了南水北调东线工程水源之间的源汇关系、水源与用户之间的供需关系、水源与计算单元之间的隶属关系以及输水通道上下游、左右岸之间的水量交换关系,建立了南水北调东线工程优化调度模型,综合考虑东线工程在变化环境和极端水文事件不确定性增加情况下的调水潜力。设置了3种调水潜力分析情景,分别为沿线湖泊丰枯互补优化调度、抽江水优化调度、沿线湖泊丰枯互补与抽江水联合优化调度,分析东线工程调水潜力。结果表明:3种模式调水潜力不同,联合优化调度模式下多年平均调水潜力最大、抽江水优化调度次之、湖泊丰枯互补优化调度最小；3种模式在极端情况下调水潜力均较小,最大年调水潜力仅为0.2亿m³。

摘要:为辨析南水北调中线工程渠道过流能力变化,基于2019—2023年总干渠水位、流量等观测资料,构建了渠道综合糙率率定模型,分析了渠道综合糙率的总体规律及其对总干渠过流能力的影响。结果表明:总干渠沿线各段渠道的综合糙率存在差异,总体呈现上游大于下游的规律,上游段和下游段渠道综合糙率均值分别为0.0168和0.0157；渠道综合糙率可能随运行时间增加而逐渐增大,采取适当的工程维护或改造措施可降低渠道综合糙率；当总干渠输水流量为设计流量时,渠道综合糙率变化导致中线工程漳河倒虹吸上游约456km范围渠道超设计水位。为保障工程输水安全,提出了系统开展总干渠过流能力制约机理及挖潜措施研究、适时开展总干渠全线加大流量输水试验、建立渠道综合糙率实时预测系统等应对策略。

摘要:为提高城市内涝模拟计算效率,满足城市内涝预警时效性的要求,利用深度学习方法优势,基于传统水文水动力学模型的模拟结果,以坡度、高程、降水量等城市暴雨内涝致灾链条发展的关键驱动因子作为输入,结合卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM),引入注意力机制(ATT),并使用麻雀搜索优化算法进行超参数优选,构建了城市内涝积水水深预测的CNN-LSTM-ATT模型。利用该模型对深圳市大空港新城区内涝积水水深进行预测,结果表明:CNN-LSTM-ATT模型能有效预测暴雨引起的城市内涝积水水深,其在未来30min内的预测水深与水文水动力学模型模拟结果相近,模型精度在延长预见期后略有下降；与水文水动力学模型相比,CNN-LSTM-ATT模型模拟效率提高近200倍。

摘要:针对雨洪模型结构应与实际物理现象较好吻合,以保障内涝防治规划中雨洪模拟结果的准确性,提出了一套提升复杂联围雨洪模拟精度的方法。通过剖析复杂联围的排涝模式,揭示复杂联围的排涝特点及联围内部片区涝水排除特点,分析片区不同地形的产汇流特性及其适宜的模拟方法,并提出了复杂联围的雨洪模型构建方法和建模步骤。以粤港澳大湾区的中(山)珠(海)联围为例,开展复杂联围雨洪模型构建的实证研究。结果表明:构建的模型结构与实际雨洪过程相吻合,模型精度较高,并在率定测试中表现稳定,平均纳什 效率系数比其他未遵循联围排涝过程的模型结构高出0.05~0.61。

摘要:为探究海绵措施对洪涝的治理效果,解析暴雨洪涝下海绵城市地表淹没要素的关联性,以山西省晋城市西河排水片区为例,综合考虑海绵措施的径流削减效益与建设成本效益,基于多目标方法优化海绵措施布设方案,采用水文水动力耦合模型模拟地表淹没特征,构建适用于不同场景的洪涝多特征多元联合概率分布。研究结果表明:海绵措施对径流的削减效果随降雨重现期的增大而逐渐减弱,当海绵措施建设成本为4.11亿元,降雨重现期为10、20、50、100a时,径流削减率分别为0.34、0.33、0.31、0.30；同一降雨重现期下水深流速的联合风险率随着水深和流速的增大呈现出明显的非线性下降趋势,水深为0.4m,降雨重现期为10、20、50、100a,对应流速分别小于0.36、0.39、0.46、0.49m/s时的联合风险率大于0.8；水深流速协同风险率与联合风险率相比整体较低,且高风险区域更加集中于低水深和低流速区域,水深为0.4 m时,水深流速的协同风险率随流速变化的取值范围为0～0.34。

摘要:基于新发展理念,对水利新质生产力的内涵进行了剖析,提出了新发展理念下构建水利新质生产力评价指标体系的基本原则。从创新、协调、绿色、开放、共享5个维度构建了水利新质生产力评价指标体系,共包含30个评价指标。其中,创新维度包括水利行业研发经费、水利类专利授权量等9个指标；协调维度包括水环境协同治理力度、城乡居民人均生活用水量之比等5个指标；绿色维度包括再生水利用率、水环境功能区水质达标率等5个指标；开放维度包括国际合作项目数量、水利技术标准国际认可度等5个指标；共享维度包括农村自来水普及率、水资源共享政策完善度等6个指标。

摘要:为定量衡量区域的水利新质生产力发展水平,在梳理其概念内涵的基础上,提出了以科技生产力、数字生产力、绿色生产力为准则的评价方法,建立了基于层次分析熵权-TOPSIS的评价模型,并量化了区域水利新质生产力发展水平及等级。利用评价模型对长江经济带及其11个省市开展了水利新质生产力评价,结果表明:2018—2022年,长江经济带水利新质生产力的发展水平逐步从中等提升至中高等；东部地区的水利新质生产力总体高于中西部地区,科技生产力、数字生产力和绿色生产力的发展水平与东、中、西部11个省市的政策导向、经济规模、资源配置等实际情况相符。

摘要:全面分析了水利新质生产力及耐心资本的概念,系统剖析了当前我国水资源管理现状及存在问题,进而提出了耐心资本推动水利新质生产力的逻辑机理,其中主要包括水利基础设施完善、水资源技术创新与应用、产业结构优化与能级提升、生产要素质量提升及形态变革、水资源管理创新与制度建设、市场协同与风险管理、国际合作与技术转移以及水生态环境可持续发展等8个核心维度；指出耐心资本推动水利新质生产力发展的协同路径包括完善水资源法律法规和制度设计、提升水利产业的“含新量”、健全水利基础设施投融资长效机制、拓宽多元化投资和融资渠道及强化水利项目的监测和环境评估机制等方面。

摘要:为深入探究京津冀地区水资源空间均衡及其分布动态演进特征,将京津冀地区划分为4个子区域:中部核心功能区、东部滨海发展区、南部功能拓展区和西北部生态涵养区。基于“四水四定”方针,从水资源与建设用地、耕地、人口和第二产业增加值之间的4组匹配关系出发,采用Dagum基尼系数和Kernel密度估计方法,探讨了京津冀地区水资源空间均衡及其分布动态演进过程。结果表明:2007—2022年京津冀地区水资源基本处在临界均衡状态,主要差异来自子区域间,多年平均贡献率达67.4%；京津冀地区的水资源匹配关系有所优化,但地区差距仍然存在并有持续扩大的趋势。

摘要:针对京津冀地区水资源矛盾突出、水生态系统受损严重的问题,依据水资源协同保护的内涵,构建了基于“量质域流生”的水资源协同保护状态综合评价指标体系,对京津冀水资源协同保护状态进行了综合评价。结果表明:2018年京津冀地区的水资源协同保护状态得分分别为59.6、46.1和56.8,均低于全国水平的64.8,水资源保护工作仍有较大的提升空间；根据评价结果识别了京津冀水资源协同保护现状中的薄弱环节,发现各维度的评价结果较全国水平均存在一定差距,其中水量维度评价得分差距较大,水资源短缺矛盾最突出；有效解决生态基流被挤占、地下水采补不平衡等问题是实现区域水资源协同保护的关键。

摘要:针对区域多水源多用户水资源配置难点,提出了基于实际供、用水特征与行业用水动态需求的取用水时空适配改进算法(WISAA),用于改进水资源全过程模拟(WAS)模型的供水过程计算模块,并应用于湖北省鄂州市,验证WISAA的改进效果。结果表明:改进的WAS模型对不同水源、不同行业的供水量模拟相对误差均小于2%,WISAA可有效应对多水源时段来水变化和配水计算过程不稳定的难点,使年内供水过程愈加稳健；在行业分(配)水比系数小于0.6时,改进的WAS模型年内供水模拟结果平均绝对百分比误差小于5%, WISAA优化效果更为显著。

摘要:以甘肃黄河流域中洮河、祖厉河和泾河流域3个支流典型流域为研究区,基于SWAT模型对典型流域的水沙过程进行模拟。采用双累积曲线划分水沙变化特征时段,通过对比分析各特征时段SWAT模型的模拟结果,进行气候和下垫面因素对3个典型流域水沙过程影响的贡献分离。结果表明: SWAT模型对3个典型流域水沙模拟精度较好,不同典型流域径流深和输沙模数空间分异显著,洮河流域水多沙少,祖厉河和泾河流域水少沙多；3个典型流域降水径流和径流泥沙双累积曲线的斜率存在明显变化,以斜率表征的径流系数和输沙量均呈减小趋势；1980—2020年,3个典型流域水沙俱减,气候和下垫面因素对各特征时段水沙变化的贡献存在差异,前期气候因素影响显著,后期下垫面因素贡献有所提升；人类活动参与改造的下垫面因素是甘肃黄河流域水沙俱减的主要原因。

摘要:聚焦雨水调蓄设施在海绵城市建设中的应用,从多个角度系统梳理了雨水调蓄设施的分类。基于实践调查分析,提出了雨水调蓄设施的不同应用场景及流程。重点针对雨水调蓄设施的优化配置与运行调度,识别出设计标准确定、设施配置优化、调蓄容积计算、运行调度管理4个关键的应用环节,并归纳总结了设计降水量计算、设施配置优化、调蓄容积计算方法及设施运行方式与调度管理现状。未来研究应关注降雨的空间变化特征、差异以及场次降雨对雨水径流控制目标的影响,研发能够集成雨洪模型与优化算法耦合、嵌套应用的技术平台,支持设施配置的全过程模拟、在线评价与优化应用,探索雨水调蓄设施之间梯级滞渗、多级调蓄、联动运行的水量调控增效机制。

摘要:基于有限体积方法,结合实测咸水数据及气候模式数据,构建了感潮河段枯水期水动力盐度模型,并以受咸潮影响严重的闽江水口水库坝下至河口的感潮河段为例,探究了枯水期气候态条件下咸潮上溯特征及规律。结果表明:在枯水期,闽江感潮河段平均流量最小,气候态风场正值东北风向,综合作用下最易发生咸潮上溯；枯水期气候态大潮期间,河口水体混合强烈,闽江南港较北港上溯更强烈,上溯最严重时已危及城门水厂；枯水期气候态小潮期间,咸潮上溯程度整体强于大潮,南港的咸潮上溯界远于北港,落憩时水体分层明显,其余时刻水体混合强烈,上溯严重时马尾、炎山、城门水厂均于取用水高峰时段遭受影响。

摘要:为探究四川盆地农业水足迹演变特征及驱动因素,分析了2001—2021年四川盆地主要农作物蓝水、绿水、灰水和白水足迹时空演变特征。利用LMDI模型从技术、环境和社会维度识别了作物水足迹变化的驱动因素,并从全局与局部视角探讨了不同驱动因素的差异性。结果表明:2001—2021年四川盆地作物水足迹呈现先上升后下降的趋势；各市作物水足迹在空间上表现为北高南低的分布特征；从全局看,不同驱动因素对作物水足迹变化的影响程度由大到小依次为经济效应、人口变化效应、技术效应、水足迹强度效应、节水效应、生产效应,经济效应和人口变化效应是最强的促进和抑制因素,贡献值分别为82.90亿m³和-51.55亿m³；从局部看,技术效应与人口变化效应在空间上存在错位现象,生产效应、节水效应和水足迹强度效应在空间上表现为双向驱动作用。

摘要:为了研究铵化改性植物单宁在水华水体净化中的应用潜力,制备了铵化改性植物单宁絮凝剂(modified tannin,MT),研究其除藻性能,并对其进行了生态毒理学评估。结果表明,在30mg/L质量浓度下,MT对蓝藻的去除率达91.4%,对氨氮和总磷的去除率分别为65.35%和90.53%；斑马鱼在急性毒性试验中无死亡现象,96 h LC₅₀大于120mg/L,表明MT为低生物毒性；在亚慢性毒性试验中,暴露于MT的幼鱼生长发育指标(心率、孵化率、存活率、体长和畸形率)与对照组无显著差异；行为分析结果表明,暴露期及恢复期的幼鱼游泳能力和行为未发生改变,MT对斑马鱼幼鱼的神经系统没有造成不良影响；生物可降解性试验表明MT在28d 内降解率达到91%,远高于传统絮凝剂如聚丙烯酰胺(PAM)的35%,表现出更高的生物降解性。

摘要:为针对性地控制悬浮物及其浓度,提升水体透明度,改善水环境,基于上海骨干河湖1985—2023年20条河湖51个监测断面逐月悬浮物监测和历史数据,分析了上海平原感潮河湖的悬浮物空间分布和变化特征,探讨了感潮对悬浮物的影响和感潮河湖控制悬浮物的措施。结果表明:上海骨干河湖均为悬浮物高浓度水体,东部区域河湖悬浮物浓度整体高于西部,但全区域河湖悬浮物浓度总体呈下降趋势；开敞式大江大河大湖的悬浮物浓度季节性波动明显,而受控制的河湖悬浮物浓度季节性波动较小；感潮河网地区河湖的悬浮物受潮汐影响时常处于变化、输移状态,控制悬浮物需要依据悬浮物的感潮特征、输移特性及分布特征,并充分利用潮汐水动力特性,但需要考虑存在承纳水体悬浮物浓度增高的风险；建议悬浮泥沙为主的感潮河湖以减少外源输入作为控制悬浮物浓度的首要措施。

摘要:为客观评估太湖水补水对蠡湖透明度改善效果的影响,由实测资料分析得出了适用于蠡湖的水体透明度(SD)与悬浮物(SS)浓度、叶绿素a(Chla)浓度的相关关系,并利用MIKE 21构建了蠡湖水动力水质耦合模型,经验证模型精度良好,可用于模拟计算；以南部长广溪节制闸及西部五里湖节制闸进水两种典型补水方案为例,分析了蠡湖水体透明度的改善效果。计算结果表明:两种方案均可将蠡湖平均透明度提升至0.8m以上；南部补水方案使全湖平均透明度提高了0.5m,好于西部补水方案；适当加大东部出口的出流量可以提高水体透明度的改善效果；补水会导致局部区域悬浮物浓度增加,在补水总流量固定的条件下,适当调控出口流量分配可以有效改善蠡湖水体透明度。

摘要:针对利用有限传感器监测数据无法高效识别供水管网中污染事件的问题,提出一种基于多目标进化算法(MOEA)和逻辑回归模型(LRM)优化供水管网水质传感器布置的方法——MOEA-LRM算法,并通过Anytown和Fosspoly1管网系统对该算法进行了验证。MOEA-LRM算法以最小化传感器数量、平均和最坏情况冲击风险为主要目标构建MOEA算法的数学模型以实现Pareto均衡,从而降低对管网系统带来的风险；在此基础上,MOEA-LRM算法再利用LRM筛选出传感器的最优布局,进一步提高管网全域内污染源识别的准确性。验证结果表明,该方法确定的最佳传感器布置方案能够较准确地保证管网全域内识别污染源的准确性,降低外源性突发水污染事件对用户的影响。