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继续教育2010年第二次水利工程思考题


第一次 一、请结合水资源的分布及运移特征,思考一下气候变化条件是如何 水资源分布影响的? 答: 气候变化下,水资源系统的承载力将发生变化,其中最主要的是 可供水量。未来气候条件下,社会经济活动也将影响水资源需求量。 气候变化对水资源的影响通过两个途径,即自然转变和人为干扰。自 然转变过程是通过气候因子的变化, 引起水文循环中各个要素和区域 自然条件的转变,影响水资源质量和时空分布

特征;人为干扰过程则 是人类对水资源开发利用导致区域水资源中各要素的再分配, 及水资 源演变规律的变化。 (1)供水影响 气候变化对未来供水的影响十分复杂, 不仅包括气候变化对水资源质、 量以及分布的影响,还涉及区域水资源的开发利用规划等问题,存在 很大的不确定性。 对于干旱区即使是小的径流变化也将影响供水总径 流量的减少和干旱发生频率的增加将明显降低蓄水水库 (2)需水影响 气候变化下水资源需求变化,由于其复杂性和不确定性,至今对其研 究很少,大多集中在作物水分需求。 的有效性和可靠性。

二.污染物在水体中的迁移转化过程按形态特征如何划分类型? 答: 1. 物理过程 物理过程作用主要指的是污染物在水体中的混合稀释和 自然沉淀过程。 沉淀作用指排入水体的污染物中含有的微小的悬浮颗 粒,如颗粒态的重金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。污染物 沉淀对水质来说是净化,但对底泥来说污染物则反而增加。混合稀释 作用只能降低水中污染物的浓度,不能减少其总量。水体的混合稀释 作用主要由下面三部分作用所致: (1)紊动扩散。由水流的紊动特 性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移的紊动扩散。 (2) 移流。 由于水流的推动使污染物的迁移随水流输移。 (3)离散。由于水流 方向横断面上流速分布的不均匀(由河岸及河底阻力所致)而引起分

散。 2. 化学过程 化学过程主要指污染物在水体中发生的理化性质变化等 化学反应。氧化-还原反应对水体化学净化起重要作用。流动的水流 通过水面波浪不断将大气中的氧气溶入, 这些溶解氧与水中的污染物 将发生氧化反应,如某些重金属离子可因氧化生成难溶物(如铁、锰 等)而沉降析出;硫化物可氧化为硫代硫酸盐或硫而被净化。还原作 用对水体净化也有作用,但这类反应多在微生物作用下进行。天然水 体接近中性,酸碱反应在水体中的作用不大。天然水体中含有各种各 样的胶体,如硅、铝、铁等的氢氧化物,黏土颗粒和腐殖质等,由于 有些微粒具有较大的表面积,另有一些物质本身就是凝聚剂,这就是 天然水体所具有的混凝沉淀作用和吸附作用, 从而使有些污染物随着 这些作用从水中去除。 3.生物过程 生物自净的基本过程是水中微生物(尤其是细菌)在溶 解氧充分的情况下,将一部分有机污染物当作食饵消耗掉,将另一部 分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物。 影响生物自净作用的关 键是:溶解氧的含量,有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、 数量等。 生物自净的快慢与有机污染物的数量和性质有关。 生活污水、 食品工业废水中的蛋白质、脂肪类等极易分解,但大多数有机物分解 缓慢,更有少数有机物难分解,如造纸废水中的木质素、纤维素等, 需经数月才能分解,另有不少人工合成的有机物极难分解并有剧毒, 如滴滴涕、六六六等有机氯农药和用做热传导体的多氯联苯等。水生 物的状况与生物自净有密切关系, 它们担负着分解绝大多数有机物的 任务。蠕虫能分解河底有机污泥,并以之为食饵。原生动物除了因以 有机物为食饵对自净有作用外,还和轮虫、甲壳虫等一起维持着河道 的生态平衡。藻类虽不能分解有机物,但与其他绿色植物一起在阳光 下进行光合作用,将空气中的二氧化碳转化为氧,从而成为水中氧气 的重要补给源。其他如水体温度、水流状态、天气、风力等物理和水 文条件以及水面有无影响复氧作用的油膜、 泡沫等均对生物白净有影 响。

三. 现阶段主要节水灌溉技术包括哪些?各有何特点? 答 现阶段主工节水灌溉技术包括:渠道防渗工程技术、低压管道输 水灌溉技术、喷灌技术、微灌技术及各种地面改进技术等。 渠道防渗技术:具有加大过水能力、减小过水断面、有利于农业 生产抢季节、节省土地等优点。 低压管道输水灌溉技术:具有节水节能、省地、省工、投资小、 效益高、适应性强等特点。 喷灌技术:具有灌水均匀,省水、适应性强,不受地形限制、省 地、省工、增产等优点。缺点是投资较高、能耗较大、操作麻烦,受 风的影响较大。 微灌技术:具有省水,节能,省工,增产,对土壤和地形的适应 性强,在一定条件下可以利用咸水资源,灌水均匀等优点。缺点是灌 水器容易堵塞,限制根系发展,会引起盐分积累等。 地面灌溉改进技术: 包括波涌灌溉、 地面浸润灌溉、 负压差灌溉、 膜上灌等技术。 四、 请思考自然界水循环对于气候的变化是如何响应的? 答: 气候变化对区域水文系统的影响主要通过温度和降水变化对各主要 水文要素产生直接或间接的影响。 (1)降水:降水是一切水资源的总来源。气温升高将使水文循环 更加激烈, 导致更多的蒸发和降水, 引起某些地区严重的干旱和暴雨。 (2)蒸发:一般认为,若假设其它条件没有太大的变化,气温升 高将导致区域潜在蒸发增加,而实际蒸发还受其它因素的影响。若气 温升幅越大,增幅越大。 (3) 径流:融雪地区或高纬度地区的冬季或春季的融雪径流将大 大增加,夏季径流减少;区域径流的响应程度大于降水变幅。由此说 明,在水文循环中,径流是一个十分活跃的因素,对气候变化的响应 十分敏感。 (4)土壤水分:土壤水分影响着区域蒸发和径流的形成,在气候 变化下,其含量也将受到影响而改变现有的时空分布规律。土壤水分 的响应程度低于径流的响应程度。在温带地区,降水变化只给土壤水

分带来轻微影响,而在干旱流域,土壤水分的变化百分率将大于降水 的变化百分率。

第二次

一、请思考我国西北内陆河流孔雀河、塔里木河、黑河、石羊河与中 亚的阿姆河相比较,在生态环境问题方面,有何共性? 答: 人类开渠引水,不合理灌溉,逐渐使河水流量减少,水域面积逐 渐缩小,河流两岸的荒漠化严重;河流源头的冰川减少;河水受到污 染;河流两岸生态破坏严重。 二、碾压混凝土坝和面板堆石坝在当今坝工建设中的优势所在 答: 混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的适应能力, 并且 施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好,因而其作为坝型 选择具有很大的优势。 碾压混凝土筑坝技术具有工艺简单、上坝强度高、工期短、造价 低、适应性强等特点,产生了巨大的经济和环境效益,已经成为最有 竞争力的坝型之一,在世界大坝建设中得到了大力发展和广泛应用。 混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的适应能力, 并且施工 方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好,因而其作为坝型选择 具有很大的优势。 三、简述 GNSS 技术在水利行业的应用 答: GNSS 主要作用是数据采集, 具体来说就是对关注目标的精确定位。 目前,没有任何一种传统的导航定位技术能够达到 GNSS 这样的高精 度、高速度、全天候和全球性的性能。水利信息 70%以上与空间地

理位置有关,以 GNSS 为代表的全新的卫星空间定位方法,是获取水 利信息空间位置的必不可少的手段。GNSS 在水利方面主要应用在防 汛减灾、水文自动化测报与水资源实时监控、河道整治与滩区开发、 水土保持监测与治理以及水利工程建设与安全监测等几个方面。 (1)防汛减灾。采用 GNSS 定位技术,可以精确地定位险情发生的 地点,在配置了无线通话功能后,还可同时具备双向通话功能,实现 现场和指挥中心的自由对话, 方便进一步沟通以便随时作出应急反应。 在洪水灾害分析中,对水体识别、云影消除、面积计算、淹没水深计 算、洪水进程分析、淹没损失评估及行洪障碍分析,蓄滞洪区的受灾 程度等方面均可利用附近 GNSS 网点进行精密定位。采集数据并进行 计算分析。 (2)水文自动测报与水资源信息实时监控。 在水文水资源测报上, 可以利用 GNSS 网点作为参考站,即时进行冲淤量、工程量、库容及 断面等各种计算, 对水文信息进行分析研究。 随着计算机、 通讯卫星、 GNSS、ADCP(声学多普勒流速剖面仪)、多波束测深系统、全站仪、河 道测绘自动成图系统等的开发应用, 使水文测报及河道观测不断向现 代化迈进。GNSS 结合 ADCP 和多波束测深系统等的应用,逐步实现水 文测报及河道观测的现代化进程。 (3)河道演变和滩区开发方面的应用。河道演变和河口区的演化 规律的分析研究,是流域治理规划的重要基础工作。利用传统测绘手 段耗资费力,GNSS 技术提供了快速、 高效的手段,可以取得高时效、 高精度的基础数据。

(4)水土保持和生态建设方面的应用。GNSS 在水土保持和生态建 设方面的应用发展很快,全国水土保持监测方案中明确要求,要在水 土流失监测中,尤其是对地面监测,要充分利用 GNSS 定位技术,实 现数据的实时采集和快速分析。目前,GNSS 在这方面的应用主要包 括:①水土生态工程规划设计;②水土保持工程施工放样;③水保生 态建设竣工验收;④水土流失动态监测;⑤用于地理信息系统的建设 和数据库更新。 (5)GNSS 技术在水利水电工程中的应用。GNSS 技术在我国水利水 电工程建设中已获得了一些应用,主要有以下几个方面:①水利工程 地质测绘:数字化地图野外测绘是 GIS 获取数据源的手段之一,也是 所有获取空间图形数据手段中相对精度较高的一种, 也是未来地图的 发展方向之一;②GNSS 施工实时测控系统;③大区域水电工程 GNSS 监 测网;④GNSS 大坝安全监测系统;。⑤水下 GNSS 测深等。

四、我国近期节水灌溉发展方向? 答: (1)以节水增产为目标对灌区进行技术改造 我国不少大中型灌区都是 50~60 年代修建的, 由于工程老化失修 或已到报废年限,使灌溉效益衰减,灌溉用水浪费严重。因此要根据 当地自然、水资源、农业生产和社会经济特点,以节水高效为目标, 对灌区实施技术改造。近期技术改造的重点是渠道防渗、灌区建筑物 的维修与更新及田间工程配套。 (2)加强用水管理推广节水灌溉制度 工程是基础,管理是关键。在加强工程管理的同时,积极研究和 推广节水灌溉制度,把有限的水量集中用于农作物需水的关键期,以 扩大灌溉面积,使灌溉总体效益最大。

(3)平田整地开展田间工程改造 地面灌溉是我国目前采用最多的一种灌水方式,预计在今后相当 长的一段时间内,仍将占主导地位,据调查分析,地面灌溉用水损失 中,因田间工程不配套,耕地不平整等引起的用水损失约占到 30%左 右,说明田间节水有较大潜力。因地制宜开展田间工程改造、平整土 地,减少深层渗漏,提高灌水均匀度,花钱少、见效快,近期将继续 推广。 (4)加速发展节水灌溉工程 统计资料表明,对大型灌区实施渠系防渗衬砌后,可使渠系水利 用系数提高 0.2~0.4,减少渠道输水渗漏损失 50%~90%。我国的渠 道防渗率仅为 l0%左右,发展潜力巨大。我国自 1980 年以来已取得 混凝土衬砌、塑料薄膜衬砌、现浇混凝土 U 型渠防渗和机械化施工等 成功经验,并提出复合防渗、季节性冻区采用梯形渠道坡角抛物线形 断面等措施,以改善渠道衬砌防渗性能。总之,此项技术已经成熟, 已具备大面积发展的条件。 低压管道输水灌溉目前在北方井灌区已累计发展约 300 余万 hm2, 发展势头方兴未艾。 “七五”期间水利部组织开展了薄壁 PVC 管,内 光外波纹双壁聚氯乙烯管、 内衬塑膜外护水泥等各种管材及相应的配 套管件、保护装置的研制,为这项技术的进一步发展提供了良好的技 术装备。 喷、微灌是当今最先进的节水灌溉技术,与传统地面灌溉方法相 比,一般可省水 30%~50%,增产 10%~30%。喷,微灌还具有省工、 节地、不受地形条件限制等许多优点,对无灌溉条件的丘陵、坡地尤 为适用。随着经济的发展和技术的进步,在水资源严重紧缺的地方, 喷、微灌技术将会有长足的发民用工业。在推广应用中,需要进一步 解决的问题,①如何解决喷、微灌系统能耗过高。②怎样利用灌溉系 统开展施肥、施药、调节田间小气侯。③如何实现产品的标准化、系 列化、国产化。 (5)重视节水农业技术的应用 各种节水工程技术只有与相应的节水农业技术相结合,才能发挥 综合优势,达到节水、高产、优质、高效的最终目标。节水型农业技 术措施包括抗旱节水品种、秸秆覆盖、少耕免耕、节水增产栽培、农 业结构调整等, 都具有投资少、 节水增产效果显著、 技术成熟等特点, 推广前景广阔,

(6)由单项技术向综合技术发展 目前我国节水灌溉技术的推广应用仍以单项技术为主,虽然已开 始重视研究节水综合技术,但应用尚不普遍。节水灌溉综合技术的目 标不但要提高灌溉水的利用率, 而且也要使灌溉水的利用效率得到提 高,真正起到节水增产的作用。因此节水灌溉技术今后发展的主要方 向是将工程技术、农业技术与管理技术,因地制宜进行有机组合,形 成节水高效的节水灌溉综合技术体系,并在大面积上推广应用。


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