黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究
基于数值模拟的湖库型景观水体生态设计方法研究——以MIKE 21模型在大官塘水库规划方案中的应用为例
基于数值模拟的湖库型景观水体生态设计方法研究——以MIKE 21模型在大官塘水库规划方案中的应用为例周燕;冉玲于;苟翡翠;余洋【摘要】以大官塘水库为例,应用MIKE 21水环境模拟软件,建立水体二维水动力和水质模型,模拟库区水流及水质条件,将数值分析结果转译为水环境景观设计的科学基础,提出强化库区水动力、提升水质的水域空间设计总体策略,并对规划方案进行定量评估.研究发现,通过调整水域空间形态、布设水工设施,可有效提升整体水动力水平;通过合理配置挺水、浮水和沉水植物,构建高效植物生态系统,可有效提升湖区水质,降低大官塘水库局部区域水质恶化的风险,从而实现水生态环境质量改善和景观效果提升的耦合统一.此次研究探索了水动力、水质数值模拟指导下集咸水景观空间规划与水生态修复技术的湖库型水体景观综合生态规划方法,可为今后类似的项目实践提供建设思路与经验参考.%This study took the Daguantang Reservoir as an example,two-dimensional hydrodynamic and water quality models were established by using MIKE 21 water environment simulation software to simulate the water flow and water quality conditions in the reservoir area.The numerical analysis results will be translated into the scientific basis of water environment landscape design,the overall strategy of water space design for strengthening the hydrodynamic and enhancing water quality was proposed,and the planning scheme was quantitatively evaluated.It is found that the water dynamics can be improved effectively by adjusting the water space form,and the layout of the hydraulic facilities.By rational allocation of water,floating water and submerged plants,an efficient plant ecosystem can be constructed,the water quality ofartificial lake were effectively enhanced,and the risk of water quality deterioration of partial area was basically eliminated,so as to achieve the coupling unity of water ecological environment quality and the landscape effect improvement.This study explored the integrated ecological planning method of integrated lake water landscape planning and aquatic ecological restoration technology under the guidance of hydrodynamic and water quality simulation,which can provide reference for the construction of similar project practice in the future.【期刊名称】《中国园林》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】6页(P123-128)【关键词】风景园林;水体景观规划;数值模拟;湖库型水体;生态设计方法【作者】周燕;冉玲于;苟翡翠;余洋【作者单位】武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072;武汉大学城市设计学院武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU986湖库型景观水体主要是指一些具有景观效益的湖泊或水库水体，该类水体相较于流动性强的江河溪流来说大多保持相对静止的状态，受到补水条件单一、封闭缓流和自净能力弱等水环境的约束，其生态状况愈发脆弱，难以抵制水体污染进而导致水质恶化，给水生动植物造成不可估量的损害，同时也严重削弱了水体功能和景观效果，对人体健康和生活环境带来了影响。
黄河上游水沙变化及宁蒙河段冲淤分析
年平均：龙刘两库联调后，兰州站年平均流量较天然减少 108m3/s，河口镇较天然减少 202m3/s，而利津站较天然减少 844m3/s，为兰州站水量减少的 7.8 倍。1952～1960 年（天然 情况下）河口镇～利津区间来水 236.8 亿 m3，而 1986～1997 年河口镇年平均水量 168 亿 m3， 利津年平均水量为 160 亿 m3，说明中、下游不但用去本区产流，而且多用了上游来水 8 亿 m3。
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水电 2006 国际研讨会
2 流域概况
黄河流域以河口镇（头道拐站）、桃花峪（花园口站）分为上、中、下游，黄河内蒙古托 克托县河口镇以上为黄河上游，河段长 3472km，流域面积 42.8 万 km2，上游段水量丰沛， 落差集中，是黄河水资源最丰富的河段，也是全国水能资源的富矿之一；下河沿至河口镇， 黄河流经宁蒙平原，河道展宽，比降平缓，两岸分布着大面积的引黄灌区。
非汛期：龙刘两库联调后，非汛期下泄水量增加，平均每年非汛期增加水量约 34 亿 m3 （相当于平均流量 162m3/s）。兰州站非汛期平均流量较天然增加 162m3/s，河口镇较天然增加 54 m3/s，而利津站较天然减少 408 m3/s。1952～1960 年非汛期河～利区间来水约 58.5 亿 m3， 而 1986～1997 年相应区间损失水量达 39.6 亿 m3。
（2） 龙、刘水库蓄水与区间用水比较分析 刘家峡水库为年调节型，库容 57 亿 m3，1968 年 10 月 15 日二次蓄水运用，龙羊峡水库
为多年调节型，库容 247 亿 m3，1986 年 10 月 15 日蓄水运用。为了满足上游梯级电站发电和 其下游河道的防洪、灌溉、防凌等综合要求，使河道径流年内分配有所变化，汛期水量占年 比例减少，非汛期水量比例增加。
国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南
国家自然科学基金黄河水科学研究联合基金2021年度项目指南1.黄河源区陆地植被变化碳水耦合特征及生态水文响应机制(申请代码1选择D01的下属代码)构建黄河源区植被碳水通量耦合特征与潜在水分利用效率模型，研究源区植被变化特征及生态水文效应、黄河源区碳水耦合驱动的生态植被响应特征、黄河源区径流对气候和植被变化响应的量化分离与预测方法，揭示黄河源区陆地植被的碳水耦合循环机制、气候变化条件下黄河源区植被生理与物候特征变化规律。
2.黄河上游典型湖泊湿地演变机理及调控对策(申请代码1选择D01或D07的下属代码)研究黄河上游典型湖泊湿地生态演变规律，明晰关键驱动因子，分析湖泊湿地生态演变态势，提出适宜性保护对策。
3.黄河源区水源涵养变化机理(申请代码1选择E09的下属代码)分析黄河源区不同水源涵养单元演变特征，阐明冻土等对黄河源区水源涵养能力的影响机制，揭示源区水源涵养演变机理，提出基于生态保护和黄河源区水源涵养能力提升的综合修复措施与对策。
4.黄河宁蒙河段悬河演化动力学机制与水沙调控(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河上游内蒙古河段悬河演化的动力学驱动机制；研究宽级配沙质河床冲刷自调节响应及枢纽工程坝下含沙量恢复规律，分析生态环境要素对水沙调控的约束条件；构建黄河上游非均匀沙不平衡输沙水动力数学模型，提出上游水库群水沙调控方法。
5.黄河源区高分辨率降水数据融合和多尺度水文预报方法(申请代码1选择E09的下属代码)研究黄河源区高原复杂气候系统演变过程的非线性和降水的不确定性特征，揭示不同尺度降水多影响系统相互作用机理；构建多时效嵌套高分辨率降水预报模型；研究不同尺度径流预报耦合及水资源调度需求的水文预报方法，为黄河水资源调度及水旱灾害防御提供支撑。
6.黄河上游关键鱼类栖息地地貌异质性影响及恢复机制(申请代码1选择E09的下属代码)以河流关键鱼类栖息地恢复为目标，分析黄河上游关键河段地貌异质性特征及影响因素，揭示河流地貌异质性-生境特征-关键鱼类生态响应机理，阐明关键鱼类栖息地地貌异质性恢复机制。
西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究
西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究方神光;张文明;徐峰俊;张康;黄一国【摘要】西江中游是珠江流域梯级水库建设和开展防洪调度的重点区域,依托最新实测干支流河道水深地形资料,建立了将梯级水库调度模式和一维河网水动力模型融合为一体的西江中游河网整体水动力学模拟计算平台.提出了从河网、子河网、河道、节点4个层面建立模型的计算顺序,有效解决了水库大坝截断河道导致大坝上下游失去水力联系而使河网不能进行整体连贯计算的技术难题.采用大量实测资料对各河段糙率进行了率定,结果显示西江中游红水河、柳江、黔江、郁江和浔江率定后的综合糙率分别是0.056、0.033、0.055、0.035和0.036;同时对各河段的验证和对典型洪水的模拟计算显示该模型的精度总体上可满足解决工程研究的实际需要,还可为开展西江流域生态水利调度提供技术支撑.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2015(036)004【总页数】5页(P107-111)【关键词】河网;圣维南方程;梯级水库;数值模拟;西江中游【作者】方神光;张文明;徐峰俊;张康;黄一国【作者单位】珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611;珠江水利科学研究院水利部珠江河口海岸工程技术研究中心,广东广州510611【正文语种】中文【中图分类】TV131.2珠江主流为西江，发源于云南省曲靖市乌蒙山余脉的马雄山东麓，自西向东流经云南、贵州、广西、广东4省(自治区)，至广东省三水的思贤滘，全长2 075 km，集水面积35.31万km2；流域洪水威胁也主要来自西江，如“94·6”流域性大洪水、“96·7”柳江大洪水、“98·6”和“05·6”西江大洪水；其中“94·6”大水，广东、广西受灾人口近1 800万，直接经济损失高达280多亿元[1]。
2023年数学建模国赛e题
2023年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
E题黄河水沙监测数据分析
黄河是中华民族的母亲河。
研究黄河水沙通量的变化规律对沿黄流域的环境治理、气候变化和人民生活的影响，以及对优化黄河流域水资源分配、协调人地关系、调水调沙、防洪减灾等方面都具有重要的理论指导意义。
附件1给出了位于小浪底水库下游黄河某水文站近6年的水位、水流量与含沙量的实际监测数据，附件2给出了该水文站近6年黄河断面的测量数据，附件3给出了该水文站部分监测点的相关数据。
请建立数学模型研究以下问题：
问题1研究该水文站黄河水的含沙量与时间、水位、水流量的关系，并估算近6年该水文站的年总水流量和年总排沙量。
问题2分析近6年该水文站水沙通量的突变性、季节性和周期性等特性，研究水沙通量的变化规律。
问题3根据该水文站水沙通量的变化规律，预测分析该水文站未来两年水沙通量的变化趋势，并为该水文站制订未来两年最优的采样监测方案（采样监测次数和具体时间等），使其既能及时掌握水沙通量的动态变化情况，又能最大程度地减少监测成本资源。
问题4根据该水文站的水沙通量和河底高程的变化情况，分析每年6-7月小浪底水库进行“调水调沙”的实际效果。
如果不进行“调水调沙”，10年以后该水文站的河底高程会如何？
附件1 2016-2021年黄河水沙监测数据
附件2 黄河断面的测量数据
附件3 黄河部分监测点的监测数据
附录说明
(1)“水位”和“河底高程”均以“1985国家高程基准”（海拔72.26米）为基准面。
(2)附件中的“起点距离”以河岸边某定点作为起点。
(2007.02.01)饮用水水源保护区划分技术规范
饮用水水源保护区划分技术规范前言为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》和《中华人民共和国水污染防治法实施细则》，防治饮用水水源地污染，保证饮用水安全，制定本标准。
本标准规定了地表水饮用水水源保护区、地下水饮用水水源保护区划分的基本方法和饮用水水源保护区划分技术文件的编制要求。
本标准为首次发布。
本标准为指导性标准。
本标准由国家环境保护总局科技标准司提出。
本标准起草单位：中国环境科学研究院。
本标准国家环境保护总局2007 年1月9 日批准。
本标准自2007 年2 月1 日起实施。
本标准由国家环境保护总局解释。
饮用水水源保护区划分技术规范1 范围本标准适用于集中式地表水、地下水饮用水水源保护区（包括备用和规划水源地）的划分。
农村及分散式饮用水水源保护区的划分可参照本标准执行。
2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。
凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB 3838-2002 地表水环境质量标准GB 5749 生活饮用水卫生标准GB 15618 土壤环境质量标准GB/T14848地下水质量标准3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1 饮用水水源保护区指国家为防治饮用水水源地污染、保证水源地环境质量而划定，并要求加以特殊保护的一定面积的水域和陆域。
3.2 潮汐河段指河流中受潮汐影响明显的河段。
3.3 潜水指地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由水面的地下水。
3.4 承压水指充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。
3.5 孔隙水指赋存并运移于松散沉积物颗粒间孔隙中的地下水。
3.6 裂隙水指赋存并运移于岩石裂隙中的地下水。
3.7 岩溶水指赋存并运移于岩溶化岩层中的地下水。
4 总则4.1 水源保护区的设置与划分4.1.1饮用水水源保护区分为地表水饮用水源保护区和地下水饮用水源保护区。
地表水饮用水源保护区包括一定面积的水域和陆域。
地下水饮用水源保护区指地下水饮用水源地的地表区域。
4.1.2集中式饮用水水源地（包括备用的和规划的）都应设置饮用水水源保护区；饮用水水源保护区一般划分为一级保护区和二级保护区，必要时可增设准保护区。
聚力“三条黄河”夯实“四梁八柱”
聚力“三条黄河”夯实“四梁八柱”作者：余欣李军华来源：《黄河黄土黄种人》2024年第02期2023 年，黄河水利科学研究院（以下简称“黄科院”）坚定“四最四者”定位，锚定“五个一流”目标，聚力“六大集群”科技创新，强化人才培养，迈出全新步伐。
坚持“三条黄河”联动流域“四个统一”支撑能力稳步提升全力推进“三条黄河”建设。
黄科院持续开展黄河自然规律、关键技术和经济生态问题研究，推进黄河流域科学数据中心筹建，完成6 个野外观测站网建设、年度调水调沙河道生境与生态要素专题监测。
黄科院积极推进数字孪生黄河“两平台一中心”建设，加快黄河数学模拟系统扩能，河冰动力学模型嵌入国家防汛会商系统，填补了水利部冰凌动力学预报空白。
黄科院大力实施“模型黄河”3 年提升行动，全面开展黄河刁口河入海流路综合治理模型试验和地形制作机械化设备研发，推进下游河道模型提升、古贤模型建设、抗磨实验室和工程力学实验提档。
推进中国湖库清淤与泥沙利用协同创新平台、水利部堤防安全与病害防治工程中心运行，以及黄河保护法治与标准化研究中心建设。
科技助力流域治理管理。
黄科院向黄委党组提交年度咨询及跟踪研究成果并得到高度肯定，全年完成14 项水旱灾害防御重点任务，流域3 省（区）9 项重大工程和32 项水资源论证洪水影响评价项目技术审查，28 组次323 人次工程运管、农村饮水安全、应急抗旱、健康河湖、生态流量等监督检查。
2023 年，黄科院深入学习贯彻习近平总书记关于治水的重要论述，并在海河流域性特大洪水防御中表现突出，1 个集体、7 名职工得到水利部嘉奖。
坚持发挥流域发展战略专委会、黄河研究会等作用，提出的永定河流域系统治理建议被水利部、中国科协采纳，并上报中央相关部门。
坚持人才引领发展科研服务管理效能不断提高全面强化干部人才队伍建设。
2023 年，黄科院构建“1234”干部人才队伍布局，启动“新百名博士团队”建设，印发人才引培办法。
2 人次荣获国际水电杰出女工程师奖、第三届全国创新争先奖，1 个集体获得第21 届全国青年文明号和母亲河奖，9 人次当选水利部青年科技英才、共青团十九届中央委员会候补委员等。
2000—2020_年黄河源区水源涵养能力模拟与分析
第 6 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 6 2023 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2023 DOI:10.12170/20230509002叶立娟，刘翠善，王国庆，等. 2000—2020年黄河源区水源涵养能力模拟与分析[J]. 水利水运工程学报，2023（6）：46-56. （YE Lijuan, LIU Cuishan, WANG Guoqing, et al. Modeling and analysis of water conservation capacity in the source region of the Yellow River from 2000 to 2020[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（6）: 46-56. （in Chinese））2000—2020年黄河源区水源涵养能力模拟与分析叶立娟1，刘翠善2，王国庆2，赵天晴1，贾雨凡3，阮俞理2(1. 河海大学水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210098； 2. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室, 江苏南京 210029； 3. 河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098)摘要: 黄河源区是黄河流域的重要产水区和水源涵养区，其水源涵养能力对河流上中下游区域的社会经济发展影响重大。
基于InVEST模型计算了2000—2020年黄河源区的产水量和水源涵养量，结果表明，多年平均产水总量和水源涵养总量分别为198.8×108和35.3×108 m3。
产水量和水源涵养量空间分布基本一致，呈现自东向西、自南向北递减的特点。
在研究时段内，二者均呈显著上升趋势，整体上升速率分别为3.8和0.7 mm/a，自东南向西北依次表现为极显著上升、显著上升、轻微上升及没有明显变化。
各土地利用类型的水源涵养总量由高到低分别为草地、耕地、湿地、林地、未利用地及城镇用地。
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黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究
黄河宁夏典型河段及水库水动力与水质数值模拟研究
黄河是中国第二大河流，宁夏作为黄河上游的重要流域之一，在黄河上发挥着重要的作用。
黄河宁夏段的水动力与水质状况直接关系到该地区的水资源利用和环境保护。
因此，通过数值模拟研究黄河宁夏典型河段及水库的水动力与水质，对于更好地了解黄河的发展特点和生态环境状况具有重要意义。
本研究选取黄河流经宁夏段的典型河段进行研究，结合实地调查、数据采集和数值模拟方法，分析了该区域的水动力与水质情况。
首先，通过收集宁夏段的地理、气象、水文等基础数据，建立了数值模型。
然后，根据模型结果，对典型河段中的水流速度、水位、洪水演进等水动力特征进行了分析和模拟。
研究表明，黄河宁夏段的水动力特征主要受到河道形态、气候条件和降水等因素的影响。
由于宁夏地区地势平坦，河道断面较宽且不规则，水流呈现复杂的流动状态。
同时，降水较少、蒸发大，导致流量稀缺，水位变化较大。
模拟结果显示，黄河宁夏段的水流速度普遍较慢，流速分布不均匀，且在河道弯曲处有明显的剪切力集中现象。
除了水动力特征，本研究还对黄河宁夏段的水质情况进行了模拟和分析。
通过模型模拟，发现河水中的悬浮物浓度高，尤其是在洪水期间，悬浮物浓度会显著增加。
同时，水质还受到农业排污、工业废水、城市生活污水等人类活动的影响，导致水中氨氮、总磷、总氮等指标超过环境标准。
为了更好地控制水质污染和保护黄河生态环境，本研究提出了以下建议：1）加强农业面源污染治理，推广节水灌溉和
科学施肥技术，减少农药和化肥的使用；2）加大工业和城市
污水治理力度，推动生产过程的清洁化、循环化和节约化；3）加强水资源管理，合理规划黄河水资源的利用和保护，增加水量供应；4）加强生态修复，恢复湿地生态系统功能，促进生
物多样性的保护。
综上所述，通过数值模拟研究黄河宁夏典型河段及水库的水动力和水质情况，可以更好地认识黄河的发展规律和生态环境状况。
同时，也为黄河流域的水资源管理和环境保护提供了科学依据和参考。
希望通过各方的共同努力，能够保护好黄河这一宝贵的生态资源，为人民群众提供更好的生活环境
综合模拟结果显示，黄河宁夏段水流速度较慢且不均匀，在河道弯曲处存在明显的剪切力集中现象。
水质方面，悬浮物浓度高，尤其在洪水期间浓度显著增加，并且氨氮、总磷、总氮等指标超过环境标准，主要受到农业、工业和城市等人类活动的影响。
为了控制水质污染和保护黄河生态环境，建议加强农业面源污染治理、工业和城市污水治理，合理规划水资源利用和保护，以及加强生态修复。
通过数值模拟研究，可以更好地了解黄河的发展规律和环境状况，并为水资源管理和环境保护提供科学依据。
希望通过共同努力，保护好黄河这一宝贵的生态资源，为人民群众创造更好的生活环境。