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[硕士论文] 包文君
水利工程;水文学水资源 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:库区岸带覆盖护岸植物能够有效保护区域土壤,净化水体,美化库区环境,保证水库的正常运行。迄今未有关于三峡水库护岸植物对岸滩水-土-气系统影响的相关研究报导。为此,本文选择长江一级支流澎溪河-长江交汇处河岸带为研究区域,分析狗牙根覆盖区(同时以无任何植被覆盖的裸地为对照)上覆水体、土壤理化性质以土壤气体含量的情况,探讨了狗牙根对澎溪河水-土-气系统的影响规律。研究得出以下主要结论:
  (1)通过与无任何植被覆盖的裸地区域水体营养盐含量的比较发现,护岸植物狗牙根对上覆水体有一定的净化作用,其覆盖区上覆水体各水质指标平均值相比无狗牙根覆盖的区域分别减少了4.44mg SO42-/L、0.012mg NH3-N/L、0.02mgNO2-/L、0.02mg TN/L和0.07mg TP/L。运用水质综合污染指数法进行的计算发现,狗牙根覆盖区和非覆盖区上覆水体均达到合格标准,但前者水质更优于后者。
  (2)狗牙根覆盖区土壤理化性质具有较高的空间异质性:高程165~175m之间的土壤速效磷和有机碳含量最高,高程155~165m间的土壤pH和氨态氮含量最高,而高程147~155m间的土壤则以地表温度、土壤含水率和速效钾含量为最高。
  (3)与无狗牙根覆盖的裸地相比,狗牙根覆盖区地表温度较低,而土壤含水率和有机碳均较高。此外,土壤pH、铵态氮、速效磷、速效钾在狗牙根覆盖区土壤中的含量均低于无狗牙根覆盖的裸地。表明狗牙根具有降低地表温度,固结土壤,保持土壤水分、大量吸收土壤有效态养分物质的作用;同时,亦表明狗牙根对土壤酸碱性有一定程度的调节作用,能够对土壤进行改良。
  (4)狗牙根覆盖区土壤中CO2和CH4浓度具有明显的时空变化特征:土壤中CO2浓度在不同水位高程上有随着水位下降先增加后减小的趋势;而在月份(1-5月则)间则呈逐步增加的趋势。土壤中CH4浓度在时空序列上均呈单峰曲线,空间和时间对应的最大值分别是高程155~165rn区段的35.12mg·kg-1和2月份的49.15mg·kg-1。同时,与无狗牙根覆盖的裸地相比,狗牙根覆盖区CO2和CH4浓度值均较高,表明狗牙根的存在增加了土壤中CO2的来源以产CH4微生物的活性。
  (5)相关分析表明,土壤中CO2浓度与土壤温度的相关性更好,而CH4则与土壤含水率的相关性更好。狗牙根覆盖区土壤中CO2和CH4浓度受狗牙根的影响较高,且能够通过影响土壤中的含水率与温度而对CO2和CH4浓度产生间接影响。
[硕士论文] 张自航
水利工程;水文学水资源 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:英国山洪发生频繁,山洪的特点是流量大,历时短,破坏力强。山洪灾害在英国西南半岛每年都有发生;威尼斯(Valency)流域位于英格兰西南半岛,三面环海,出口断面为博斯卡斯尔(Boscastle)渔港,夏季多有特大暴雨,多发山洪灾害。山洪灾害的发生受水文和气象综合因素影响,成因较复杂,难以精确预报。采用陆气耦合模型进行山洪预报对山洪灾害防治与水资源合理调配均有非常重要的价值与意义。
  本文总结了威尼斯流域的洪灾成因灾后防洪工程措施;从陆气耦合的角度构建了威尼斯流域WRF-PDM耦合模型,再现了威尼斯流域Boscastle山洪过程;为威尼斯流域的山洪预警提供了依据,也为其它无资料小流域的山洪预报奠定了重要的理论与实践基础。获得的研究成果主要如下:
  (1)威尼斯流域山洪灾害成因主要有:1)气候变化(海平面上升);2)天气(中尺度对流系统)和暴雨(强对流降雨,暴雨频率高,强度大);3)陆面条件(植被多为草本植物,截留能力低,土壤多为耕作土,自然肥力低,透水性差);4)流域特性(狭长型流域,流域面积小,河网密度大,河道比降大,地势变化快,产汇流迅速);5)人为因素(防洪工程措施不完善等)。
  (2)在威尼斯流域Boscastle山洪爆发后,水沙流体大量倾泻,伴随有滑坡和泥石流,原有的河道和坡面遭到毁坏,下垫面的地质地貌发生了很大的变化。主要干支流受到的影响是河岸的侵蚀,河床的切割,横向运动和撕裂。灾后该流域具体的防洪工程措施有:加宽加深河道,边坡加固,增加防洪涵洞数量,安装地下排水管道,增高路基等。
  (3)在降雨模拟方面,WRF对威尼斯流域暴雨的时空分布有较好的模拟能力,模拟结果与观测值一致性较好,峰值有一定差异,总量略有偏小,总体上Grell-Freitas方案不管是在降雨的时间分布上还是累积雨量上都要比Zhang-McFarlane方案模拟效果好,Grell-Freitas方案比Zhang-McFarlane方案更适合威尼斯流域的降雨模拟。
  (4)在PDM模型参数率定和参数验证方面,参数率定纳什效率高达0.88,参数验证的纳什效率系数高达0.9。表明参数率定和参数验证的结果比较理想,邻站肯恩流域的流域特性参数可移用于无资料的威尼斯流域。
  (5)使用WRF的模拟结果输入PDM进行单向耦合;不同积云对流方案中,Grell-Freitas参数化方案能很好模拟洪峰流量。利用WRF-PDM耦合模型可以实现威尼斯流域的山洪预报。
[硕士论文] 梅应春
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:水文地质条件复杂的大水矿山,矿区地下水动态监测工作既是保障矿山安全生产的重要基础工作、也是矿山水资源综合利用与水环境保护设计的基础数据来源。根据矿床水文地质条件、结合矿床开发利用方案,建立地下水动态监测系统;依据地下水动态监测系统所获得的动态信息,实时应用于矿坑涌水量预测的数值模拟模型;根据矿坑涌水量实时预测结果,为矿山井下排水方案矿山生产给排水方案的适时调整提供技术支撑。龙塘沿铁矿建立地下水动态监测与实时预报系统,在研究中得到如下结论:
  (1)在类似实例水文地质条件偏复杂的大水矿山,矿床地质与水文地质勘查阶段,工作量投入较多;在进行矿坑涌水量预测时,资料丰富程度既满足解析法的要求、一般也满足数值法的要求。
  (2)在矿山建设期间以后期矿床开采期间,勘查阶段所获得的矿床水文地质信息,将会被持续地验证、补充或更正;应依据上述验证、补充或更正的信息,对基于勘查成果所建立的矿坑涌水量预测模型,进行验证、补充与完善,并进行适时预测,以更加精准地指导矿山生产。
  (3)根据矿床水文地质条件、结合矿床开发利用方案,建立地下水动态(重点是地面监测井中的水位、井下监测点的水压)监测系统,依据矿区地下水动态进行实时监测,可不断完善矿坑涌水量预测模型;根据矿坑涌水量实时预报,可精准支持矿山安全和经济合理的生产安排。
[硕士论文] 王恺祯
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:高纬度寒冷地区往往会存在冰凌问题,冰盖的存在使得渠道流动断面的湿周增加,水力半径减小,冰盖下表面的阻力增加。水流条件的改变往往会引发冰凌洪水,危桥梁、涵洞、河道工程和其他水工建筑物的安全。研究冰期冰情要素、槽蓄水量以冰下洪水波坦化程度的变化规律,对宏观掌握冰期洪水的发展规律具有重要的理论意义,对防凌减灾具有重要的现实意义。
  我国黄河宁蒙河段每年都会发生不同程度的凌情,本文以黄河宁蒙河段为研究背景,依据2006~2017年的原型观测资料,研究内容主要概括为以下几点:
  (1)以巴彦高勒、三湖河口、头道拐三个水文测站为研究对象,整理和计算黄河宁蒙河段流凌期、封冻期、开河期三个时期的冰情要素特征值,统计分析冰情要素间的函数关系;并对比分析三个水文测站间冰情要素的差异,计算各冰情要素的年际变化。
  (2)以巴彦高勒—三湖河口三湖河口—头道拐这两条河段作为研究河段,计算不同时期的槽蓄水量变化,统计分析槽蓄水增量与冰情要素间的函数关系,并对比两条河段冰期槽蓄水增量的差异。
  (3)从水量平衡方程和槽蓄方程两方面,探讨马斯京根法应用于冰期的适用性,并分析马斯京根法参数与糙率之间的关系;基于最小二乘法原理,使用MATLAB软件计算拟合,得到各河段不同时期的马斯京根法参数值;对计算出的参数的可靠性进行验证,结果表明计算值与实测值的数值与趋势皆比较接近,整体误差很低,将马斯京根法应用于冰期是可行的。
  (4)将冰盖发展分为冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄两个过程,计算不同冰盖发展过程下的马斯京根法参数值,建立冰厚值与马斯京根法参数的联系,分析两种冰盖发展过程下洪水波传播坦化的规律,研究表明冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄过程对洪水波的传播坦化存在差异。
[硕士论文] 王亚莉
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:在水文地质条件复杂的金属矿山,矿坑涌水量预测是安全生产所面临的主要问题之一,也是矿井排水、矿山给排水合理设计的依据;受限于矿床水文地质条件的复杂性和涌水量预测方法的适用性等,矿坑涌水量预测一直是矿床水文地质领域中的研究热点与难点之一。
  黄屯硫铁矿为大型隐伏硫铁矿床,属水文地质条件复杂的大水矿山;以其为例,根据矿体赋存的空间特征、帷幕注浆工程,结合抽水条件下的水文地质条件的变化,采用解析法和数值法,对-240m、-290m、-340m三个开采水平进行涌水量预测研究。
  研究表明:
  (1)环绕矿床的注浆帷幕,是一“相对隔水边界”,这相当于在区域地下水流场中,人工形成是一个内置边界;经抽水试验验证,该边界内外水头差大;在地下水流场数值模拟中,在较大的范围控制区域流场,以避免帷幕体附近水位大幅度、快速变动对流场影响难以准确刻画的问题;在此基础上,再对帷幕边界内流场进行精准模拟;
  (2)在矿床勘查、矿区水文地质勘查成果的基础上,结合矿床开采需要,进行了“地面帷幕注浆”防治水工程;在工程实施前后,连续进行了长历程(7个月)、大降深(最大点降深120m)、大流量群孔抽水(2.4~3.0万m3/d);抽水导致幕内直接充水含水层的水力性质发生变化..承压转为无压、且在矿床开采条件下也将保持无压状态;上述变化,对矿坑涌水量影响明显。
  (3)根据帷幕工程前后的抽水试验成果,预测工程后的矿坑涌水量,评价帷幕工程效果、预测未来矿床涌水量主要来源。实例中,帷幕比较有效地拦截了侧向径流,矿区矿坑涌水主要来源为帷幕内矿床充水地层的垂向补给,侧向进水量相对较小。
[硕士论文] 李倩玉
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着矿山开采方法机械技术的进步,废弃矿山量逐年增加,矿井废弃后,地表水、地下不同含水层以废弃矿井中的含水空间将构成复杂的交替模式和补排关系,同时废弃矿渣、矿井所特有的酸性环境等使地下水受到严重污染。本文以庐江废弃矾矿为例,主要研究矿区地下水污染的水文过程,在野外调查数据水文地质资料的基础上,分析其水量演变路径,研究所得结论如下:
  (1)矿区与自然状况下的含水介质具有不同的水动力学特征,其含水空隙可分为三类:孔隙、裂隙和管道。矿区内平硐出水主要有三种入渗补给来源:宕口直接补给、塌陷区渗漏补给、区域渗流补给。三种补给方式具有不同的运动路径水力特征。
  (2)对大矾山西山矿段+85m平硐出水开展野外调查,并对矿区内原状土和矿渣进行降雨产汇流实验,结果表明:西山平硐出水量1263m3/d~2326m3/d,随季节变化明显,水质明显酸化,pH均小于4;矿区地下水径流对降雨存在一定滞后性,且矿区内固体废弃物地(矿渣堆弃地、塌陷区),在降水淋浴作用下,将会入渗污染地下水,使地下水水质发生酸化。
  (3)采用直接分割法、水量平衡法、数值模拟法对平硐出水水量加以分解,主要研究地下水动态稳定的区域渗流补给。三种方法均能求出区域渗流补给量,且结果相近,直接分割法求得的量最大(4.91×105m3/a),数值模拟法次之(4.7×105m3/a),水量平衡法最小(3.5×105m3/a),占平硐出水量的百分比分别为83%、59%、80%。数值模拟法能反应出区域地下水长时间相对稳定状态,计算出的区域渗流补给量数值较稳定,故推荐数值模拟法计算出的区域渗流补给量作为酸水量控制的依据。
  (4)矿区酸水量的来源主要是大气降水,对矿区内采场、弃渣场地等进行整理修复,做好拦截地表水减少入渗量工作是控制酸性水排放量的一种有效措施。酸水控制措施的最终效果,应以矿区平硐出水量减少到所计算出的区域渗流补给量为标准。
[硕士论文] 王晨晨
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:庐江矾矿资源的开采活动自唐朝起就未停止过,现开采状态减弱,遗留下来的废弃矿渣、尾矿等经降水淋滤形成酸水。酸水在向西山平硐、东山平硐的汇集过程中,与渗流入平硐的地下水混合,以较强的酸性水从洞口流出地表,最终流入下游的矾山河,对区域地表水形成了极为严重的污染。
  现如今要对该地区进行矿山治理,但矿山范围内缺少勘探孔水文观测孔,无法观测到水质酸化的过程变化规律。本文根据现有野外地质勘探资料,进行野外调查,推测矿区内水文过程水质酸化过程。
  根据现有资料确定研究区范围内造成水质酸化的水岩反应,确认致使水质酸化的目标化学因子。做矿渣淋溶实验,进一步确认水质酸化过程中,各项离子的变化规律,并根据实验结果,确认代表性离子。
  根据实验结果代表性离子随时间的变化规律,建立水质模型。并通过野外实测水质变化数据,调整模型参数,确认贴近现实的水质模型。根据模型,预测未来水质酸化的变化规律,为之后的矿山治理提供科学依据。
[硕士论文] 董涛
水文学水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:水资源承载力是重要的资源环境承载力之一,也是水科学研究领域重要的课题。随着经济的不断发展,水资源已经成为制约区域经济发展、维护生态平衡的重要因素之一,水资源承载力研究意义重大。基于此,论文探讨了水资源承载力的基本概念、水资源承载力评价的基础理论,提出用水资源承载力的承载支撑力、承载压力和承载调控力三个子系统其相互作用,分析水资源承载力的承载过程,从承载过程角度对陕西省、安徽省、安徽省淮河流域进行评价,取得了如下主要成果:
  (1)从水资源承载力三个系统选取指标,考虑承载主体的不确定性和承载客体的水平情况,建立了基于承载标准的区域水资源承载力评价模型,并应用于陕西省水资源承载力评价中。结果表明:采用承载标准的水资源承载力评价方法,有效地将承载主客体结合到了一起,考虑了水资源可利用量的不确定性这一特征,还可将不确定的量转换成确定的量,简化了承载力的计算。
  (2)基于水资源承载力的承载过程,以全面小康为承载水平,建立了基于承载过程的安徽省承载力动态评价模型,对安徽省2005-2015年水资源承载力进行评价,结果表明:水资源承载支撑力大的地区人口多处于可载状态,重工业城市经济超载较严重。水资源可利用量、单位GDP综合用水量、承载水平人均GDP等指标是水资源承载力的重要影响因子。
  (3)从水资源承载力支撑力和压力系统选取相对应的指标,用短板法综合单要素各指标的评价结果,提出用风险矩阵方法综合水量、水质要素的单要素水资源承载力评价结果,构建了基于风险矩阵方法的区域水资源承载力评价模型(RMM-WCC),并应用于安徽省淮河流域。结果表明采用风险矩阵方法综合单要素的评价结果,避免出现类似水量承载良好而水质超载就判定区域水资源承载力超载这样的情况,使得评价结果更全面、更容易符合实际情况。
  综上所述,从承载过程的角度出发,可以计算得到区域水资源承载的经济、人口规模,采用风险矩阵方法可以更合理地评价承载状态。方法简单、可操作性强,可谓水资源管理提供科学依据、奠定理论和方法基础。
[硕士论文] 郭佳香
水文学水资源 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:随着城镇化的加速,城市下垫面不透水率变大,产汇流条件改变使下渗、洼蓄减少,同时坡面汇流或管道汇流速度加快,雨洪径流量增大;城市的热岛效应使得城市短历时降雨量增加,造成城市内涝频发。住房和城乡建设部2010年对351个城市进行调研结果显示,2008~2010年,全国62%的城市发生过城市内涝,其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个,2011年后情况更为严重,城市内涝已成为城市突出问题之一。传统工程设施已经不能从根本上解决城市内涝现状。探求新的解决内涝问题的方法势在必行,将海绵城市理念应用到内涝治理中,通过低影响开发设施改变不透水下垫面的条件,把雨水“留”下来,并实现雨水资源化。论文基于海绵城市理念,将低影响开发措施应用到城市除涝规划中,从源头上控制外排水量,来减轻除涝压力,为城市化快速发展背景下城市的排水除涝提供借鉴。
  论文总结了国内外海绵城市的研究现状、介绍了海绵城市的内涵和“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针对应的建设措施。明确指出低影响开发(LID)作为海绵城市建设的重要途径,可以大大减轻雨水排放对雨水管网的压力。通过对海绵城市构建技术框架以低影响开发技术进行梳理和总结,对传统的雨洪工程与LID对比分析,明确海绵城市理念在城市除涝规划中的应用方法。
  论文介绍了暴雨洪水管理模型SWMM模型基本原理与结构,因其对城市排水系统具有强大的模拟功能,并内置有LID模块,选用SWMM来构建研究区的降雨径流模型,计算低影响开发设施规模和分析不同规划方式对城市内涝的影响情况。
  论文选取常州经济开发区机厂河片为研究区域,采用传统除涝工程规划方案需新增排涝规模6m3/s,新建闸5座,排涝泵站1座。采用海绵城市理念指导下的规划方式即建设低影响开发设施,设施规模分别为雨水桶10.591hm2、雨水花园57.88hm2、透水铺装49.75hm2、植草浅沟75.853hm2、公园绿地123.3hm2与人工水面26.52hm2。低影响开发措施所得到结果与传统除涝工程规划相比:径流系数减小33.8%、洪峰推迟15分钟、洪峰流量消减率可达25.8%,积水节点减小到10个和超载管段减少到4段,平均积水时间减少0.42h,内涝情况得到较好的控制。
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