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江淮系统治水的实践与探索——安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70周年成就回顾

水利学报 2022年第5期53卷 515-529页

作者：虞邦义袁先江蒋尚明孙小冉安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院水利水资源安徽省重点实验室安徽合肥233088

围绕淮河、巢湖及长江中下游水患治理中存在的关键科学问题,回顾了安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70年来的发展历程;从岩土力学与渗流计算理论、水工结构与力学性能、水文统计理论与水文实验学科、河湖演变与综合整治... 详细信息

围绕淮河、巢湖及长江中下游水患治理中存在的关键科学问题,回顾了安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70年来的发展历程;从岩土力学与渗流计算理论、水工结构与力学性能、水文统计理论与水文实验学科、河湖演变与综合整治、节水减排控污与农田水利综合治理、河湖监测预警与水利工程联合调度等6个方面系统回顾了该院70年来攻克的关键治水难题,以及在土体性能测定、渗流计算理论、水文统计理论、河湖演变机理、农田排水指标、河湖监测预警等方面取得的丰硕学术成就;展望了新形势与新要求下江淮治水所面临的机遇与挑战,为建设平安美丽安徽提供支撑。

关键词：渗流计算水文实验节水减排河湖治理水利工程调度水利科研

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安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响

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应用生态学报 2024年第4期35卷 1092-1100页

作者：龚志远王春林董丹丹张蕊张曦安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088

为了探究安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响,并且量化气候变化和人类活动对物候的贡献率,本研究基于2003—2020年安徽省归一化植被指数数据集提取草地物候——返青期(SOS)、枯黄期(EOS),采用slope趋势分析、Mann-Kendall非参数... 详细信息

为了探究安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响,并且量化气候变化和人类活动对物候的贡献率,本研究基于2003—2020年安徽省归一化植被指数数据集提取草地物候——返青期(SOS)、枯黄期(EOS),采用slope趋势分析、Mann-Kendall非参数检验与Hurst指数分析物候的时空变化特征及未来演变趋势,并结合年均气温、年降水量数据集,采用相关性分析和残差分析探讨气候变化和人类活动对物候的响应,并量化二者的贡献率。结果表明:2003—2020年,研究区SOS和EOS都表现为提前趋势,提前速率分别为0.8和0.7 d·a^(-1)。研究区南部SOS明显早于中部和北部地区;EOS从南向北逐渐提前。未来SOS和EOS都表现出提前趋势。SOS与年均气温主要表现为负相关性,与年降水量主要表现为正相关性;EOS与年均气温和年降水量都表现为负相关性。SOS由气候变化和人类活动共同驱动提前的区域面积占比为56.9%,EOS由气候变化和人类活动共同驱动提前的区域面积占比为48.3%,其中,人类活动是物候的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素。人类活动和气候变化对SOS的相对贡献率分别为66.4%和33.6%,对EOS的相对贡献率分别为61.2%和38.8%。人类活动对SOS和EOS的影响更强,主要导致SOS和EOS提前。

关键词：物候气候变化人类活动残差分析安徽省

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河道穿堤涵闸闸门溃损抢险堵漏稳定性分析

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水利学报 2023年第10期54卷 1188-1194页

作者：肖晨光张肖孙玉明曹秀清蒋尚明安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院安徽合肥230088 安徽省水利厅安徽合肥230022

河道堤防上的穿堤涵闸是重要水工建筑物之一,具有泄水排涝、引水灌溉、挡水防洪等功能。汛期涵闸溃损导致的洪水非预期外泄将带来灾难性后果,严重影响保护区人民生命财产安全。本研究以2020年7月淮河姜唐湖行洪区戴家湖涵闸溃损险情为例... 详细信息

河道堤防上的穿堤涵闸是重要水工建筑物之一,具有泄水排涝、引水灌溉、挡水防洪等功能。汛期涵闸溃损导致的洪水非预期外泄将带来灾难性后果,严重影响保护区人民生命财产安全。本研究以2020年7月淮河姜唐湖行洪区戴家湖涵闸溃损险情为例,回溯了涵闸闸门断裂溃损过程及险情处置方案。对抛投堵漏材料进行了水下力学分析,经测算堵漏效果不佳的原因为,堤内外水头差过大导致堵漏石笼所受的水流冲力过大,无法稳定。通过堵漏稳定条件分析,得出戴家湖涵闸抢险的抛投堵漏临界稳定流速为2.76 m s,临界稳定水头差为3.01 m,矮粗型石笼具有更强的稳定性。本研究还对大型养水盆建造及涵闸闸门溃损抢险堵漏策略等进行了分析讨论。本文研究成果可为今后涵闸抢险方案的合理制定提供可借鉴的方法。

关键词：穿堤涵闸闸门溃损抢险堵漏稳定性分析戴家湖涵闸

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不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 383-391页

作者：张靖雨夏小林汪邦稳张世杰陈磊龙昶宇安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观... 详细信息

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

关键词：植被缓冲带农业面源污染径流泥沙氮磷流失

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洪洼洪泛区溃堤洪水与漫溢洪水联合演进数值模拟

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安全与环境学报 2024年第11期24卷 4401-4409页

作者：陈小凤胡勇章启兵安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230000 安徽省水科学与智慧水利重点实验室合肥230000

河道溃堤洪水与漫溢洪水是两种典型的洪水灾害,准确模拟这两类洪水的联合演进过程至关重要。为准确获取超标准洪水条件下溃堤洪水和漫溢洪水的联合演进情况,以淮河流域典型洪泛区为研究区域,结合河道形态、下垫面条件、工程调度等情况,... 详细信息

河道溃堤洪水与漫溢洪水是两种典型的洪水灾害,准确模拟这两类洪水的联合演进过程至关重要。为准确获取超标准洪水条件下溃堤洪水和漫溢洪水的联合演进情况,以淮河流域典型洪泛区为研究区域,结合河道形态、下垫面条件、工程调度等情况,综合确定网格大小、空间步长与时间步长等。采用MIKE11构建一维河网模型,采用MIKE21构建洪洼洪泛区二维水动力学模型,采用MIKE FLOOD构建一维、二维耦合模型,分别采用标准连接、侧向连接耦合溃堤洪水与漫溢洪水。采用2003年、2007年典型洪水过程对一维模型的参数进行率定和验证,模拟水位过程与实测水位过程拟合较好,纳什效率系数均大于0.80,水位峰值模拟值与实测值偏差小于5%,构建的模型能够同时模拟溃堤、漫溢洪水演进过程。在100 a一遇、300 a一遇超标准洪水与不同防洪薄弱堤段组合情景条件下,开展典型溃堤、漫溢场景的洪水联合演进过程模拟。模拟结果表明,100 a一遇、300 a一遇超标准洪水淹没范围分别为121.50 km^(2)、149.87 km^(2),平均最大淹没水深分别为2.33 m、2.90 m,洪水演进及淹没情况符合区域地形地物等实际情况。研究成果可为区域洪水预案编制、灾害预警、决策制定、避洪转移等提供依据,也可为同类型研究工作提供借鉴。

关键词：公共安全溃堤洪水漫溢洪水超标准洪水洪水演进模拟洪洼洪泛区

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不同地形区秸秆和粪尿的养分结构差异及替减化肥潜力分析:以安徽省为例

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生态与农村环境学报 2024年第8期40卷 1006-1016页

作者：陈磊夏小林张靖雨汪邦稳龙昶宇安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院安徽合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽合肥230088

在可持续发展共识前提下,提高作物秸秆和人-畜-禽粪尿的使用效率已成为客观要求。地形条件限制了农业生产生活方式,使得不同地形区域间秸秆和粪尿的组成、分布和环境效益存在显著差异,亟需开展针对性的分析,为制定有机废物可持续利用和... 详细信息

在可持续发展共识前提下,提高作物秸秆和人-畜-禽粪尿的使用效率已成为客观要求。地形条件限制了农业生产生活方式,使得不同地形区域间秸秆和粪尿的组成、分布和环境效益存在显著差异,亟需开展针对性的分析,为制定有机废物可持续利用和管理战略奠定基础。以安徽省为典型研究案例,基于结构差异指数等方法评估了安徽省平原、丘陵和山区3类地形区秸秆和粪尿在生产规模和结构组成上的差异,然后通过对比养分供求关系分析了其对化肥替减的潜在贡献。结果表明,从区域间养分结构差异指数来看,平原区-山区对比组的N、P_(2)O_(5)、K_(2)O养分结构差异指数最高,分别为0.86、0.84、1.13,丘陵区-山区对比组最低,分别为0.26、0.25、0.25。从区域看,仅有丘陵区可以通过回用秸秆和粪尿完全取代化肥,为作物生长提供必要的营养,平原区回用秸秆和粪尿不能提供足量的N和P_(2)O_(5),山区回用秸秆和粪尿不能提供足量的P_(2)O_(5)。从养分种类看,尽管作物生长对K_(2)O的需求量远大于N和P_(2)O_(5),但K_(2)O也是仅有的可以通过回用秸秆和粪尿完全满足所有地形区养分需求的养分种类。丘陵区和山区的养分结构组成相对接近,且与平原区差别明显,不同地形区养分K_(2)O的来源组成差异最大。总体而言,秸秆和粪尿的回用可以补充农田养分,但除丘陵区外,其余地区不能完全取代化肥的使用,丘陵区的种植业和养殖业结构可为未来各区域的产业调整提供较大的参考价值。

关键词：结构差异利用潜力作物秸秆人畜禽粪结构差异指数不同地形区域

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预湿生物炭对超高性能混凝土自收缩和抗压强度的影响

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硅酸盐通报 2025年

作者：黄从斌邰洪生罗居刚安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院

为解决内养护超高性能混凝土(UHPC)抗压强度降低的问题,本文使用生物炭取代粉煤灰,研究了不同粒径预湿生物炭对UHPC新拌性能、自收缩、抗压强度、孔结构和微观结构等性能的影响。结果表明,预湿生物炭的加入显著提高了UHPC的内部湿度,并... 详细信息

为解决内养护超高性能混凝土(UHPC)抗压强度降低的问题,本文使用生物炭取代粉煤灰,研究了不同粒径预湿生物炭对UHPC新拌性能、自收缩、抗压强度、孔结构和微观结构等性能的影响。结果表明,预湿生物炭的加入显著提高了UHPC的内部湿度,并有效降低了其自收缩,与不添加预湿生物炭的UHPC相比,降低幅度为28%～55%,其中粒径较小的生物炭表现出更好的内养护效果。此外,预湿生物炭所释放的内养护水,提升了水泥水化程度,促使更多水化产物形成,不但增强了UHPC的密实性,还使7和28 d抗压强度小幅提升,有效解决了传统内养护UHPC抗压强度降低的突出问题。

关键词：超高性能混凝土生物炭自收缩抗压强度内部相对湿度

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干旱条件下淮北平原夏玉米根系水分来源研究

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节水灌溉 2024年第4期 114-119页

作者：董国强胡勇陈小凤司巧灵王敏杰阮宏威安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各... 详细信息

为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各水体的同位素分布特征,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水分的主要吸水深度及贡献率,进而研究其水分来源。结果表明,五道沟实验站夏季大气降水线方程为δD=7.26×δ^(18)O+3.11(R^(2)=0.98),其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。土壤水氢氧同位素在垂直方向剖面呈现明显的梯度分布。干旱胁迫条件下,夏玉米拔节-抽雄期主要吸收0~20、20~40、40~60 cm处的土壤水,贡献率分别为21.8±13.6%、25.5±20%和25.1±18.2%;抽雄-灌浆期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为68.6±3.6%;灌浆-成熟期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为72.0±0.9%。夏玉米根系优先利用浅层土壤水,土壤水主要来自大气降水。地下水埋深较浅地区,干旱条件下夏玉米在整个生长期内根系吸水深度较浅,由此考虑生长期改变灌溉方式来提高灌溉水利用率。

关键词：夏玉米干旱胁迫土壤水氢氧同位素根系水分来源

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淮河中游典型分汊河道水沙特性及分水分沙规律

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长江科学院院报 2025年

作者：张辉倪晋贲鹏王久晟安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院安徽省水科学与智慧水利重点实验室

为明确淮河中游典型分汊河道水沙特性变化及分水分沙规律，采用累积距平、M-K分析法、R/S分析法和Morlet小波分析法等方法，研究了分汊河道濛洼段1985～2020年来水来沙特性，探讨了水沙条件突变及变化趋势的驱动因素，基于水沙关系曲线... 详细信息

为明确淮河中游典型分汊河道水沙特性变化及分水分沙规律，采用累积距平、M-K分析法、R/S分析法和Morlet小波分析法等方法，研究了分汊河道濛洼段1985～2020年来水来沙特性，探讨了水沙条件突变及变化趋势的驱动因素，基于水沙关系曲线分析了水沙协同关系与输沙能力的变化，定量给出了濛洼段各汊分流比和含沙量比。结果表明：王家坝站（总）年径流量总体未呈明显增减趋势，含沙量则表现出明显的减小趋势，未来一段时间继续呈减小趋势，在1995年左右发生突变，水库拦沙、农业种植改变下垫面及水土保持措施是含沙量减小的主要驱动因素；来沙系数呈减少趋势，外界影响系数a值逐渐减少，输沙特性拟合系数b值逐渐增大；濛河分流比与本段总来流基本呈正相关，随着流量增加，濛河分流的权重也逐渐升高，6000m3/s流量级以下分流能力略有萎缩，6000m3/s流量级可以与淮干平分上游来流，各汊点河道的含沙量比值近似等于各河道的水流挟沙力比值。以上结果为淮河中游水沙数值模拟中分汊河道含沙量计算模式提供理论支撑，为淮河中游河道整治采用长距离疏浚方案提供科学依据。

关键词：分汊河道水沙特征驱动因素水沙关系分水分沙规律

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基于水库旱限水位的大型灌区水资源空间均衡优化调控

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水利学报 2024年第10期55卷 1187-1198页

作者：张礼兵焦丽萍金菊良陈小凤章启兵康传宇合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学水资源与环境系统工程研究所安徽合肥230009 安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院安徽合肥230088

由于自然地理特征和经济社会活动的差异,大型灌区水资源分布和利用在时空上是不平衡的,尤其是受水文气象波动影响的农业灌溉供水,需要借助水利工程进行水资源空间均衡调控。目前按典型水平年制订的常规调配水方案无法展现水资源空间均... 详细信息

由于自然地理特征和经济社会活动的差异,大型灌区水资源分布和利用在时空上是不平衡的,尤其是受水文气象波动影响的农业灌溉供水,需要借助水利工程进行水资源空间均衡调控。目前按典型水平年制订的常规调配水方案无法展现水资源空间均衡状态在年内的变化响应过程,也无法考虑水资源在年际间调配的需求。鉴此,本文基于灌区水资源系统空间均衡评价模型和半分布式水资源系统模拟模型,以干旱年缺水时段平均水资源系统空间均衡度最大为目标,以骨干水库分期分级旱限水位和灌区分单元分用水户限供比例为调控变量,运用遗传算法开展大型灌区水资源系统空间均衡优化调控研究。淠河灌区应用结果显示:骨干水库的分级分期旱限水位能够实现水资源在年内和年际时间上的均衡调节,而分单元分用水户的限制供水措施能够使水资源在空间上得到合理配置。二者共同作用能更好地协调灌区供需水在时程分布和空间均衡间的关系,相较于运行现状能大幅提升水资源系统空间均衡度,增强灌区的可持续发展能力,为基于旱限水位的复杂水资源系统管理和应用提供新的思路。

关键词：水资源大型灌区空间均衡旱限水位限供比例优化调控

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