针对寒冷地区封冻河道与明渠在流动结构上的差异,提出一种冰盖下水流综合糙率的定量计算方法。基于封冻河道的边界条件,推导了综合糙率的解析公式,并给出了求解步骤。采用41组实验室和野外测量的数据资料验证,并与 Sabaneev、Larsen、Pavlovskiy 等经典公式进行对比。结果表明:1)所提计算方法得到的结果与实测值最为接近,平均误差为3.94%;2)在宽深比小的河道中,Larsen公式误差会增大;3)在缺乏现场参数且需快速估算时,可优先采用误差相对较小的 Sabaneev 公式。研究成果可为封冻河道水力计算及工程设计提供新的计算方法。
融合国土空间系统规划思想及科学治水理念,开展基于当地水、过境水、再生水三重支撑,资源、生态、安全三重约束的潜力分析,综合人口、经济、社会三个维度,生活、生产、生态三大领域以及用水高、中、低3种增长模式的计算,构建基于潜力分析-用水解译的山地城市水资源承载力评价和预警方法。实证研究表明:山地城市水资源承载能力和预警级别与当地水资源禀赋、过境水资源条件、水资源配置能力、水生态保护水平、水安全保障要求、经济社会发展水平以及用水增长模式密切相关,时间上波动起伏,空间上差异显著;沿江河且生产力水平高的河谷区域水资源承载力高、预警等级低,远离江河且城镇化进程过快的丘陵山地区域水资源承载力低、预警等级高;用水高速增长模式下的水资源承载力显著低于中、低速增长模式的,极易导致缺水区域突破水资源预警警戒线。须基于“四水四定”原则,科学开展水资源承载评价和预警,有序推进国土空间规划“以水定需,量水而行”“节水优先,空间均衡”,科学论证毗邻地区水资源优势互补及区域调配的可行性,合理划定水资源联合承载区,合力构建联载联调、集约高效、人水和谐的水安全格局。
低影响开发(LID)设施作为一种可持续雨洪管理手段,在缓解内涝、削减径流峰值和改善水质方面具有显著作用,但科学优化LID设施的布局和规模,既实现径流削减,又确保经济可行,仍面临挑战。本研究以江苏省连云港市海州区为研究区,结合城市功能区特征,提出了一种基于双向动态剪枝的全局穷举法,依据差异化的径流控制率,确保LID设施类型和规模的精准匹配。通过耦合SWMM水文模型与LISFLOOD-FP水动力模型,构建了地表径流和地表淹没跨尺度耦合模型。研究结果表明:在2 a重现期降雨下,径流控制率从31.9%提高至64.1%,径流峰值降低63.5%,积水总量减少89%,淹没面积减少73.6%,深度淹没区(淹没深度大于0.5 m)基本消除;基于异质性约束的双向动态剪枝穷举法能够兼顾空间适配性与全局经济性,动态剪枝策略通过剔除无效LID组合,计算量减少了58.7%,验证了该算法在低维非线性优化问题求解中的实用性。
黄河下游堤防作为守护亿万人民生命财产安全的重要工程措施,其现代化运行管理是保障黄河安澜与支撑流域高质量发展的关键。面对极端气候事件频发、悬河特性突出、传统管理模式效能瓶颈等挑战,亟须推动管理范式向智慧化、韧性化、协同化转型。系统剖析了当前黄河下游堤防管理在信息感知、风险预判、应急协同、工程韧性和体制机制等方面面临的瓶颈问题,提出了以全域智能感知-数字孪生赋能-韧性工程筑基-智慧协同治理为核心的现代化管理框架。重点阐述了构建“天空地水工”一体化监测网、打造高保真数字孪生堤防决策中枢、融合生态与工程韧性提升技术、构建跨部门扁平化应急指挥体系等核心举措,并提出了分阶段实施路径。旨在为构筑更安全、智能、韧性的“数字孪生堤防”提供系统性解决方案,护航黄河长久安澜。