摘要：跌坎型底流消能工冲击区对消力池的消能效率具有决定性的影响，而冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律及机理尚不明确。采用水工模型试验方法，开展了冲击区主流轴线最大流速与跌坎深度、入池流量之间相互关系的研究，结果表明，跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速的衰减遵循一般的射流衰减规律。今天小编为大家精心挑选了关于《南水北调与水利科技研究论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！
南水北调与水利科技研究论文 篇1：
《南水北调与水利科技》成为核心期刊等
《南水北调与水利科技》成为核心期刊
《南水北调与水利科技》期刊在创刊5年来各项评价指标逐年提高，2007年2月在中国科学引文数据库2007年的期刊评价中，经专家的严格审查，《南水北调与水利科技》期刊成为“中国科学引文数据库来源期刊”（CSCD）。
2007年6月，经国家科技部信息研究所信息分析研究中心对期刊多项学术计量指标进行综合评定，并经同行专家的严格评议，《南水北调与水利科技》被评定为“中国科技论文统计源期刊”（中国科技核心期刊）。
张基尧主任考察东线山东南四湖-东平湖段工程
2007年7月24-26日，国务院南水北调工程建设委员会办公室主任张基尧率队考察了南水北调东线一期山东境内南四湖-东平湖段工程。考察期间，山东省代省长姜大明等领导同志会见了张基尧一行并就进一步加快南水北调东线山东境内工程建设交换了意见。
张基尧在山东省副省长贾万志等有关领导的陪同下，先后考察了梁济运河入南四湖湖口、济宁西外环桥、长沟泵站、邓楼泵站、八里湾泵站和东平湖等，并与山东省有关方面进行了座谈。张基尧分析了当前南水北调工程建设面临的形势和任务，回答了山东省有关方面提出的问题。关于进一步做好今后的山东省南水北调工作，张基尧强调，一是切实加强前期工作，努力提高设计质量，尽快完成梁济运河项目可研报告审批，争取两湖段工程年内开工；二是抓好水污染治理，确保截污导流工程尽早建设；三是加大基金征收力度，确保工程建设资金需要；四是加快地方配套工程建设，争取与主体工程同步发挥效益。
国务院南水北调工程建设委员会办公室综合司、投资计划司、建设管理司和环境与移民司负责同志陪同考察。
南水北调与水利科技研究论文 篇2：
跌坎型消能工冲击区流速衰减规律研究
摘要：跌坎型底流消能工冲击区对消力池的消能效率具有决定性的影响，而冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律及机理尚不明确。采用水工模型试验方法，开展了冲击区主流轴线最大流速与跌坎深度、入池流量之间相互关系的研究，结果表明，跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速的衰减遵循一般的射流衰减规律。通过水工模型试验结果的无量纲化，给出了u（i）max/u0（入射主流轴线各特征断面点流速的无量纲值）- xi/L（入射主流轴线各特征断面点距离的无量纲值）的关系，研究结果表明：跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速衰减规律不受跌坎深度、入池流量的影响，具有相似的衰减趋势；入射主流轴线流速沿程衰减拟合曲线表明入射主流轴线流速沿程得到充分衰减。
关键词：跌坎型底流消能工；水工模型试验：冲击区；流速衰减规律；无量纲化；水力学指标
文献标志码：A
doi： 10.3969/j.issn.1000-1379.2018.06.027
底流消能作为主要的泄洪消能方式之一，具有流态稳定、消能效果好、对尾水水位变化适应性强、泄洪雾化轻微等优势[1]。跌坎型底流消能工[2]是在常规底流消能型式基础上发展而来的一种新型消能工，其体型为在消力池进口处，将消力池底板整体向下开挖，构成纵剖面上有一定垂直深度的跌坎型消力池[3]。跌坎型底流消能工消力池内的高速水流沿程得到扩散[4]，使得能量得以消散，进而达到降低临底流速、保护消力池底板的目的[5]。
跌坎型底流消能工内，淹没射流主流到达消力池底板并与底板相互作用的区域称为冲击区[6]。在冲击区，淹没射流主流冲击消力池底板，受到底板的约束[7]，临底区域流向发生改变[8]，入射主流的部分动能转化为底板上的压能[9]，大部分动能得到消散，使得主流流速迅速降低。冲击区是消力池内主要的消能区域[1O]，其水力特性对消力池的消能效率具有决定性的作用。
跌坎型底流消能工在入射主流进入消力池后，沿主流方向的流速随射程的增加而减小。但是，目前研究成果[11-13]只针对入射主流的沿程衰减规律，而很少涉及对其的定量描述。基于这种情况，本文从水T模型试验出发，着重对跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律与机理进行试验研究。
1 试验模型
选定3个跌坎深度（d=6、8、10 cm）、3个水流入池角度（θ= 15°、30°、45°）以及3个人池流量（Q1= 6.13x10-3、Q2= 8.03 x10-3、Q3=10.32×10-3 m3/s）为试验工况，试验装置如图1所示。通过对跌坎型底流消能工消力池内水流流态的观测，分析消力池内水流结构[14]，如图2所示。通过实测冲击区入射主流轴线各特征断面点的流速，分析消力池内冲击区流场结构[15]，并着重分析跌坎型底流消能工冲击区人射主流轴线流速沿程衰減规律与机理。
2 试验结果分析
2.1 冲击区主流轴线最大时均流速衰减机理
试验选择跌坎型底流消能工消力池冲击区入射主流轴线断面作为研究对象，研究冲击区入射主流轴线流速沿程分布与衰减情况。以泄槽末端入射断面的人池流速0为基准，对入射主流轴线各特征断面的最大时均流速u（i）max进行无量纲化处理，得到主流轴线流速无量纲值u（i）max/u0）与主流轴线各特征断面到入射断面的距离xi之间的关系曲线。水力学指标参数之间关系示意见图3，水力学指标参数见表l。
人池流量一定（以Q3= 10.32xl0-3m3/s为例），不同人池角度[16]对应的实测最大时均流速见表2，u（i）max/u0与xi之间的关系见图4。
由图4可知：①u（i）max/u0）与xi）成反比关系，即随着入射主流轴线各特征断面到入射断面之间距离的增大，主流轴线流速无量纲值逐渐减小：②人池流量一定、跌坎深度相同时，人池角度增大使得入射主流轴线流速沿程总衰减率减小。
为进一步研究跌坎深度变化对冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律的影响[17]，分析人池流量一定（以Q3= 10.32xl0 -3 m3/s为例）时，各人池角度下不同跌坎深度对应的u（i）max/u0）与xi之间的关系（见图5）。
由图5可知，在不同跌坎深度工况下，主流轴线流速的沿程衰减曲线具有相似的趋势。
跌坎深度一定（以d=8 cm为例）时，各人池流量下不同人池角度对应的实测最大时均流速见表3，Q3= 10.32xl0 -3 m3/s、d=8 cm时对应的最大时均流速见表2，u（i）max/u0与xi的关系见图6（Q3=10.32×l0 -3m3/s、d=8 cm时对应的曲线见图4（b））。
由图6、图4（b）可知：①主流轴线流速无量纲值u（i）max/u0与主流轴线各特征断面到入射断面距离xi成反比关系，即随着人射主流轴线各特征断面到入射断面之间距离的增大，主流轴线流速无量纲值逐渐减小：②在跌坎深度一定、人池流量相同的工况下，人池角度的增大使得入射主流轴线流速的沿程总衰减率减小。
为进一步研究人池流量变化对冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律的影响，分析跌坎深度一定（以d=8Cm为例）时，各人池角度下不同人池流量对应的u（i）max/u0与xi之间的关系（见图7）。
由图7可知：①在不同人池流量工况下，主流轴线流速的沿程衰减曲线具有相似的衰减趋势：②随着人池流量的增大，冲击区入射主流轴线流速的沿程总衰减程度有所降低，即冲击区入射主流轴线流速沿程总衰减率减小。
因此，在人池流量和跌坎深度一定的工况下[18]，冲击区主流轴线流速无量纲值u（i）max/u0。与主流轴线各特征断面到入射断面距离xi成反比关系，即随着主流轴线各特征断面到入射断面之间距离的增大，主流轴线流速无量纲值逐渐减小：同时，在人池流量一定的工况下，随着跌坎深度的改变，冲击区入射主流轴线流速的沿程衰减曲线具有相似的衰减趋势：在跌坎深度一定的工况下，随着人池流量的改变，冲击区入射主流轴线流速的沿程衰减曲线亦具有相似的衰减趋势。从而可知，跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速的沿程衰减遵循一般的射流衰减规律，即在自由紊动射流沿程扩展的过程中，其纵向时均速度是沿程衰变的[19]。但是，在跌坎深度和人池流量相同的工况下，人池角度的增大使得入射主流轴线流速的沿程总衰减率减小，即消力池消能率的提高不能一味地追求人池角度的增大。
2.2 冲击区主流流速衰减机理
為进一步分析跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律，以泄槽末端断面人池流速u0为基准，对入射主流轴线各特征断面的u（i）max进行无量纲化处理：以消力池冲击区入射主流轴线长度为基准，对主流轴线各特征断面到入射断面距离xi进行无量纲化处理。从而得到相同人池角度、不同跌坎深度工况下（u（i）max/u0）-（xi/L）的关系曲线（L为消力池冲击区入射主流轴线长度）。
人池角度为15°时，不同人池流量[20]对应的实测最大时均流速见表4，（u（i）max/u0）-（xi/L）关系见图8。
由图8可知：①当人池角度为150时，在不同跌坎深度工况下，冲击区入射主流轴线流速沿程分布具有相似的衰减趋势，拟合线均为斜率为负值的直线，并且拟合曲线的斜率随着跌坎深度的增大而增大：②跌坎深度较大时冲击区入射主流轴线流速沿程总衰减率大于跌坎深度较小时的沿程总衰减率。
人池角度为300时，不同人池流量对应的（u（i）max/u0）-（xi/L）关系见图9。
由图9可知：①当人池角度为300时，在不同跌坎深度工况下，冲击区入射主流轴线流速沿程分布与人池角度为15°时衰减趋势相似，拟合线的斜率随着跌坎深度的增大而增大：②跌坎深度较大时冲击区入射主流轴线流速沿程总衰减率大于跌坎深度较小时沿程总衰减率。原因是随着跌坎深度的增大，冲击区入射主流轴线长度增长，入射主流得到充分发展，使得冲击区入射主流轴线流速沿程得到充分衰减。
人池角度为45°时，不同人池流量对应的u（i）max/u0）-（xi/L））关系见图10。
由图10可知：①当人池角度为450时，在不同跌坎深度的工况下，冲击区入射主流轴线流速沿程分布与人池角度为15°、30°时衰减趋势相似，拟合曲线的斜率随着跌坎深度的增大而增大：②随着跌坎深度的增大，冲击区入射主流轴线流速沿程总衰减率有所增大：③当跌坎深度为6、8 cm时，冲击区入射主流轴线流速沿程衰减趋势近乎相同：当跌坎深度为10 cm时，各特征值分布较分散，说明冲击区人射主流轴线流速沿程得到充分衰减，主流轴线流速沿程总衰减率较高。
3 结论
（1）在人池流量和跌坎深度一定的工况下，冲击区入射主流轴线流速无量纲值u（i）max/u0与主流轴线各特征断面到入射断面距离xsub>i成反比关系。
（2）随着人池流量的增加，冲击区入射主流轴线流速的沿程总衰减率减小。
（3）在跌坎深度和人池流量相同的工况下，人池角度的增大使得冲击区入射主流轴线流速的沿程总衰减率减小。
（4）在人池角度一定、不同跌坎深度工况下，冲击区入射主流轴线流速沿程分布具有相似的衰减趋势，拟合线均为斜率为负值的直线。
参考文献：
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作者：崔召 王海军 刘家伟
南水北调与水利科技研究论文 篇3：
河北省水文要素演变过程对水生态环境影响分析
摘要:根据水文观测资料对河北省降水、径流、水面蒸发等水文要素分析,降水、径流和水面蒸发均呈递减趋势。水文要素的变化,对水生态环境产生一定的影响。河流断流、平原湿地萎缩或消亡、滨海湿地也遭到破坏。水文要素的变化,导致水生态环境的恶化。通过对水环境现状分析,为修定水资源保护规划和水资源优化配置,提供参考依据。
关键词:水文要素;演变过程分析;水生态环境;河北省
The Impact Analysis to the Hydrological Elements Evolution on Water Eco-environment in Hebei Province
ZHANG Bing-wen
(Chengde Bureau for Hydrology and Water Resources Survey of Hebei Province, Chengde 067000, China)
Key words: hydrological elements; evolution process analysis; water eco-environment; Hebei province
1 水文要素变化特征分析
水文要素是构成某一地点或区域在某一时间的水文情势的主要因素。水文要素是描述水文情势的主要物理量,包括各种水文变量和水文现象。降水、蒸发和径流是水文循环的基本要素。通过对河北省基本水文要素演变过程分析,探讨水文要素对水生态环境影响,为制定水资源保护规划和水资源优化配置等规划提供科学依据。
1.1 降水变化特征分析[1]
利用河北省1956年-2000年降水资料系列,分别计算出不同年代的多年平均降水量。1956年-1959年平均降水量611.5 mm。不同年代降水量分别与50年代平均降水量进行比较,1960年-1969年平均降水量为553.0 mm,比50年代年代减少了9.6%;1970年-1979年平均降水量547.7 mm,比50年代减少了10.4%;1980年-1999年平均降水量478.5 mm,比50年代减少了21.7%;1990年-2000平均降水量515.7 mm,比50年代减少了15.7%。河北省不同年代降水量变化柱状图见图1。
由于降水高度集中,除7月、8月分发生大暴雨可能造成洪涝灾害外,又经常出现季节性干旱。冬春两季降水稀少,春季又长伴随着干热风,故春季干旱最为严重。在干旱年份,往往发生季节性连续干旱,春夏两季连旱和春夏秋三季连旱的出现机会都比较多。
1.2 径流变化特征分析
根据不同年代地表水资源量计算成果,1956年-1959年平均地表水资源量204.65亿m3。不同年代降水量分别与50年代平均地表水资源量进行比较,1960年-1969年平均资源量为136.03亿m3,比50年代年代减少了33.5%;1970年-1979年平均地表水资源量127.60亿m3,,比50年代减少了37.6%;1980年-1989年平均地表水资源量78.25亿m3,比50年代减少了61.8%;1990年-2000年地表水资源量107.14亿m3,比50年代减少了47.6%。河北省平均地表水资源量年代变化见图2。
1.3 蒸发量变化特征分析
采用衡水水文实验站水面蒸发场资料分析结果。20 m2蒸发池水面蒸发采用器测法,每日8时、20时观测两次。在封冻期间,将观测时间改为14时。在初冰期和解冻期,池面冰盖很薄,中午近池壁的部分融化,冰体呈自由漂浮的大圆片,可正常观测逐日蒸发量。在封冻期,冰盖加厚对冰下水挤压,为防止池壁变形或开裂,用连通管排水的原理来减压。池面形成坚实的冰盖,必须沿蒸发池壁用电钻打孔,使冰盖脱离池壁而浮起,再用测针观测连通管内的水位。
水面蒸发量的年际变化较大,变化幅度达317.8 mm,但总体呈递减趋势,见图3。月水面蒸发量越大,其年际变化也越大;7月份变幅最大达80.8 mm,1月份变幅最小为15.4 mm。水面蒸发逐渐减小的趋势在6月-7月表现得最为突出,6月蒸发量的递减率达1.75 mm/a。引起水面蒸发逐渐减小的主要原因认为是气温和相对湿度呈逐渐加大趋势[2-6]。
通过对彭曼公式中能量平衡项和空气动力项及各气象因子的趋势分析,造成水面蒸发量下降的主要原因是近地面平均风速和日照时数均呈较少趋势。这是由于风弱的时候,气流暖,蒸发面的水汽就不易被带到大气中;日照减少,蒸发面接受的能量少,水分子能量减弱,水汽散发缓慢,水面蒸发量就减小。
2 水文要素变化对水生态环境影响
2.1 河流演变过程分析
河流因为水而存在,河流生态也因水的存在而得以维系和发育。河流润泽万物并养育了人类生命,生物多样性丰富的河流湿地,也是有了河水的补给才使生物多样性的保护成为可能;河流的自净能力使人类的污染得到净化,有限的水资源得以恢复与再生。
人类为自身的安全和经济利益,在疏导河流、整治河道,筑坝壅水等方面,不仅明显地改变着地形地貌,影响着局部气候,同时也大幅度地改变着河流自身的形态,在不同程度上降低了河流形态多样性。
1960年-1969年,由于降水量减少和用水量增加,特别是在1965年大旱之后,这一水繁荣发生了改变。本次调查范围,河床平均宽度大于10 m,面积大于100 hm2的河流。在分析的16条主要河流中,均发生了不同程度的断流,60年代年平均干涸天数为28 d,到2000年平均干涸天数为212 d;60年代年平均河道干涸总长度为516 km,到2000年平均河道干涸总长度为1 733 km。表1为河北省平原主要河道干涸、断流情况[7]。
2.2 平原湖泊湿地演变过程分析
在20世纪50年代,天然湿地在平原广泛分布。包括白洋淀、千顷洼(衡水湖)、东淀、大陆泽、宁晋泊、永年洼等,湖泊密布,河北省平原湿地连片,洼淀状况基本上维持在自然水平上。
根据20世纪50年代调查资料[8],河北省平原区万亩以上大小洼淀144处,总面积6 640 km2(当时天津市属河北省,天津市所属各县的39处洼淀,总面积4 289 km2,统计总面积为10 929 km2)。洼淀格局基本上维持大陆泽至宁晋泊、白洋淀至文安洼、黄庄洼至七里海三大洼淀群。河北省20世纪50年代洼淀分布调查情况见表2。
20世纪60年代初至70年代末,是天然湿地逐步消亡的时期。随着水资源开发利用程度提高和降水量减少,湿地面积大幅度减少。
20世纪80年代初以后,伴随水资源过渡开发、不适当的土地开垦以及城市发展,建筑、生产等用地挤占了湿地面积,多个湿地名有实亡。白洋淀面积由360 km2萎缩至100 km2,衡水湖由75.0 km2萎缩至42.2 km2。为防止湿地进一步萎缩,采取了一系列补水措施。1981年-2002年,河北省从王快、西大洋、安各庄等水库陆续向白洋淀补水累计达4.12亿m3,对缓解干淀起到一定作用。引卫运河和黄河水进入衡水湖,维持了衡水湖一定的蓄水量。
永年洼面积达16 km2。洼淀陆面平均海拔41 m,比城南的滏阳河底还低2 m,依靠滏阳河供给以及雨季积存,这里长年积水,处于湿地状态,是继白洋淀、衡水湖之后的华北第三大洼淀。由于过度开垦等原因,自然风貌遭到破坏,面积日益缩小,野生鸟类减少。
历史上的大陆泽和宁晋泊是连在一起的一个大淀泊,统称大陆泽,常年积水,四周群众以打鱼为生。由于连年蓄洪蓄水,加之河道变迁,明朝时这块淀泊的中部已经脱水,形成两块互不连的洼淀,南部的一块仍叫大陆泽,靠北边的一块称宁晋泊。以后,由于淤积严重形成沼泽。到20世纪70年代后期,随着工农业发展,上游建设大量水利工程,河流只有汛期来水且水量减少,湿地功能基本丧失。到20世纪90年代,湿地上游几乎没有来水,湿地丧失殆尽。
白洋淀位于海河流域大清河平原,由143个大小淀泊和3 700条壕沟组成,总面积362 km2。白洋淀具有沼泽和水域等生态系统,是珍稀鸟类在华北地区最理想的栖息地。白洋淀1950年常年水源丰沛,60年代干淀一年,1952年-1970年19年平均入淀水量17.26亿m3。70年代干淀时间增多,80年代连续干淀5年,从1971年-1988年间,平均入淀水量仅为7.06亿m3,特别是1984年、1985年、1986年连续3年没有入淀水量。90年代以来,1994年、1996年、2000年、2001年部分淀干。为防止白洋淀生态环境进一步恶化,近年来上游水库多次放水补淀,对控制干淀起到一定作用。2000年淀区水面面积为100 km2。
衡水湖位于衡水市的冀州和桃城区之间,原是一片自然缓洪沥涝洼地,成为千顷洼。20世纪50年代千顷洼面积120 km2。1958年,冀县对衡水湖重新治理,在洼内筑西围堤,搞东洼蓄水灌溉,但因工程不配套,提水能力差,长期高水位蓄水致使周围土质盐渍化,故于1962年放水还耕。1972年冀县修建东洼水库。1974年衡水地区又组织冀县、枣强、武邑、衡水四县重修东洼。1977年扩建西洼,到1978年为止,将衡水湖建成了一个能引、能蓄、能排的成套蓄水工程。1993年以后,衡水湖水源主要从卫运河和黄河调水[9]。
河北省主要湖泊湿地水面面积由20世纪50年代的144处,面积6 640 km2,下降到2000年的6处,面积158.8 km2,减少了97.6%。河北省平原主要湿地水面面积变化见表3。
2.3 河北沿海湿地现状评价
河北省海洋资源调查与评价结果显示,受人类开发活动影响,河北省滨海天然湿地急剧减少,生物多样性受损,生态功能衰退,湿地生态健康状况不容乐观。天然湿地面积急剧减少威胁着滨海湿地资源的永续利用。例如,因人类开发活动频繁,滦河口湿地芦苇群落、芦苇—盐碱地蓬群落、盐碱地蓬群落等典型湿地植被,被人工水面或人工植被取代,曾将此作为栖息、繁殖地的世界珍禽——黑嘴鸥数量显著减少。
河北省滨海湿地是我国最具代表性的沙质海岸湿地分布区,主要湿地类型为沙质海岸湿地、岩石性海岸湿地、河口湿地、湖湿地、浅海水域和人工湿地。受自然和人为因素的综合影响,滨海湿地生态系统具有明显的脆弱性,主要表现为湿地植被自然演变缓慢、淡水供给量严重不足、海岸侵蚀日趋严重、人工围垦导致大面积自然湿地消失以及环境污染等几个方面。
河北省有冀东沿海、滦河、海河及运东平原排沥河道4个入海河系,11个主要入海口。入海水量按照四个水系分别计算、汇总。河北省1956年-2000年平均入海水量42.7亿m3。其中以滦河为最大,平均入海水量28.2亿m3,占全省入海总量的66.1%;其次为海河各入海口年平均7.30亿m3,占17.1%;冀东沿海各河为5.30亿m3,占12.4%;运东平原各河年平均1.86亿m3,仅占4.4%。
入海水量的年代变化呈减少趋势,从20世纪50年代的平均入海量86.4亿m3,衰减到20世纪80年代的11.0亿m3,衰减幅度达87%。进入90年代,滦河水系1994年-1996年连续丰水年,三年入海总量131.9亿m3;1996年海河南系为丰水年,年入海水量为26.0亿m3。使20世纪90年代入海水量略有增加,其平均年入海水量为24.2亿m3。比80年代增加1.2倍。表4为河北省不同年代各水系平均入海水量[10]。
3 结论
受气候变化和人类活动共同作用的结果,河北省主要水文要素降水、径流、蒸发等均呈递减趋势。由于水文要素的这种变化,导致河北省水生态环境也发生相应的改变,河流断流、平原湿地萎缩或消亡,滨海湿地自然环境遭受破坏等,分析和研究这些水文要素的变化规律,为制定水资源保护规划,合理调配水资源提供参考依据。
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作者：张秉文
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