多主体建模在水资源管理中的应用:进展与展望

多主体建模作为研究"人类与自然耦合系统"等复杂适应性系统的重要工具,已经被广泛地应用于水资源管理领域.在调研国内外重要研究的基础上,回顾了多主体建模的基础理论、建模工具和框架,并对多主体建模在城市水资源管理、农业水资源管理和流域水资源综合管理3个方面的研究和应用进行了阶段性总结.针对当前研究的不足和难点,结合我国水资源管理的研究现状,提出以下4个研究重点:①加强主体行为决策规则刻画;②加强模型验证和评估研究;③开展代表性流域多主体建模研究;④推动学科交叉和综合集成研究.多主体建模能够揭示人类活动—水文循环的互馈机制,为水资源及水环境的可持续利用和管理提供政策建议,加强多主体建模在水资源管理领域的研究可为水资源管理提供新的思路,推动我国水资源的可持续发展.     

焦作市矿产资源开发的环境地质问题

焦作市是在矿产资源开发基础上建立起来的新兴工业城市,随着社会经济的发展,环境地质问题日益突出。现有采空区149 km2,煤矸石堆存量1 180.77×104t,占地41.81×104m2,尾矿坝4座,方量已达2 660×104m3,矿坑突水700余次,经济损失达3亿多元,矿区水环境污染严重,大部分地下水为Ⅳ类、Ⅴ类水。每年投入治理与赔偿地面变形、塌陷损失金额达数百万元。本文分析认为矿产资源开发环境保护的法律法规不健全,环境保护意识淡薄,矿区环境恢复治理资金不畅,技术投入不足是造成矿区生态环境地质问题与影响矿区生态环境治理的主要因素。加强宣传教育,推广实用技术,从源头减少矿产资源开发诱发的环境地质问题,建立矿山生态环境保护与恢复治理相关制度,实施矿业权资产化管理,是有效预防因矿产资源开发诱发生态环境恶化及进行恢复治理的重要途径。     

榆神矿区小保当二号井2-2煤开采对风化基岩含水层的影响预测

榆神矿区地处毛乌素沙漠地带,生态环境脆弱,水资源短缺。煤炭开采时对水资源的保护备受关注。以榆神矿区小保当二号井田为研究区,采用物理相似材料模拟实验,确定了小保当二号井2^-2煤层开采导水裂隙带发育高度,在此基础上,通过对比煤层至风化基岩含水层之间的距离与导水裂隙带发育高度的差值,并结合保水采煤试验与采动损害监测结果,引入保护层厚度指标,预测2^-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度。研究结果表明：小保当二号井2^-2煤层开采后导水裂隙带发育带发育高度约为150m,裂采比约25倍。将2^-2煤层开采对风化基岩含水层的影响程度划分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响4种类型,研究区为无影响区和轻微影响区,其中,轻微影响区占全井田范围的0.03%。     

川东北地区不同构造带地层水化学特征与油气保存的关系

判断油气藏保存条件的优劣,除了盖层和断层封闭性之外,还有油气水的化学特征,如地层水的交替或油气散失。通过对川东北地区地层水的水型、矿化度、水性系数等参数的综合分析认为,川东北宣汉—达县地区与通江—南江—巴中地区的地层水具有矿化度高和氯镁系数越大,变质系数、脱硫系数和碳酸盐平衡系数就越小的特点。矿化度、水性系数及水型的变化具有很好的一致性,表明该区存在有利于油气保存的水文地质条件。     

特定地质水文下涌水对深大基坑稳定性的影响研究

深大涌水基坑具有特定的地质、水文和工程支护特征。以位于临湖泊滩涂场地深大涌水基坑工程为例,借助工程有限元模拟系统,对该深大基坑开挖过程中涌水对工程结构稳定性和安全性的影响问题进行研究,探讨涌水对大深基坑的工程结构稳定性影响状态,分析相应施工止控水措施。研究结果认为：深大基坑外土体形变不可避免地和水位有关,伴随水位减少,土体的降沉加速;涌水对围檩与立柱均有影响,涌水对现浇桩也有影响,但影响有限。为解决涌水破坏,可增加排水措施,适时选择双液注灌浆、沙袋背压等措施,能有效阻止渗水,避免损害继续扩大。研究结果可对同类基坑工程安全设计、施工提供技术参考价值。     

干湿循环作用下边坡动力稳定性的试验研究和数值模拟

利用试验和数值模拟工具,对干湿循环和地震荷载作用下的边坡力学特性和动力响应规律进行研究,建立有限元边坡模型并进行稳定性分析。结果表明：随着干湿循环次数的增加,土体有效粘聚力逐渐降低趋势,干湿循环过程使得土颗粒的胶结作用被降低。干湿循环作用下,会改变土体的动力特性参数,如最终动剪切应变、初始动剪切模量和阻尼比。在动荷载作用下,使得边坡地下水位线升高,导致孔隙水压力重分布,水压力增高。在干湿循环和动力荷载共同作用下,边坡稳定性系数发生改变。边坡稳定性系数与干湿循环次数呈负相关,最大安全系数降低20%左右。     

滦河潘家口水库控制流域水量与污染物负荷模型构建及率定

由于水质时空监测资料缺乏,采用水文水质模型模拟的方式揭示污染物负荷的主要贡献是流域管理的重要手段。本文以滦河潘家口水库控制流域为研究背景,根据水文气象、下垫面及水质监测等数据,构建了流域SWAT水文水质模拟模型,采用实测径流和水质监测资料对模型进行参数率定和验证,结果表明：径流模拟的R²和NSE均大于0.50,尤其是潘家口水库入库径流模拟的精度在0.79以上。各水质监测断面TP模拟的R²在0.57以上,TN模拟的R²在0.61以上,说明构建的SWAT水文水质模型能够反映流域水文过程及污染物迁移转化过程,研究结果可为潘家口水库污染物来源分析及水资源管理提供科学依据。     

Growth and feed efficiency of juvenile shrimp Litopenaeus vannamei fed formulated diets containing different levels of poultry by-product meal

This feeding trial was conducted to evaluate the potential of poultry by-product meal (PBM) as a protein source in the culture ofLitopenaeus vannamei. Seven isonitrogenous and isoenergetic diets were formulated to near to commercial diet with about 40% protein and 7.5% lipid. Fish meal was replaced by 0, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% and 100% of PBM (diets 1-7). The diet with 100% fish meal was used as a control (diet 1). Post-larvae were reared in an indoor semi-closed re-circulating system. Each dietary treatment was tested in 4 replicate tanks (260 L) of 40 shrimp, arranged in a completely randomized design. The shrimps were hand-fed for three times a day to near-satiation (0700, 1200 and 1800) for 60d. Percentage weight gain, survival, feed conversion ratio (FCR), protein efficiency ratio (PER) and body composition of shrimps were measured. There were no significant differences (P>0.05) in growth performance among shrimps fed diets 1-5 (0-60% fish meal replacement). However, shrimps fed diet 7 (100% fish meal replacement) had significantly lower (P<0.05) growth than those fed diets 1-5 (0-60% fish meal replacement). Shrimp fed diets 2-4 (30%-50% fish meal replacement) showed significantly higher growth than those fed diets 6 and 7 (70% and 100% fish meal replacement, respectively). Survival ranged from 94.7% to 100.0% and did not differ significantly (P>0.05) among different experimental diets. No differences in body composition were found among shrimps fed different diets. These results showed that up to 70% of fish meal protein can be replaced by PBM without adversely affecting the growth, survival, FCR, PER and body composition of Litopenaeus vannamei.