南水北调与水利科技
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    2017(6):1-10, DOI:
    摘要:
    蒸散发是流域能量循环和水文循环的重要变量,准确估算蒸散发具有重要的现实意义。FAO56 Penman-Monteith方法计算潜在蒸散发量时气象资料往往不易满足,同时,在提出形式简单且满足精度要求的其它估算方法时,缺乏足够全面的适用性分析。针对上述问题,本文基于汉江流域中上游地区12个气象站点1961-2013年的逐日气象资料,以FAO56 Penman-Monteith 方法估算的潜在蒸散发量作为参考标准,分别从不同的时间尺度和空间尺度对比分析了1种综合类方法、2种辐射类方法和3种温度类方法在汉江流域的适用性。结果表明,辐射类方法适用性最好,综合类方法次之,温度类方法适用性较差。其中Makkink方法和Priestley-Taylor方法在研究区的适用性最好,计算精度高,McCloud方法在研究区的适用性最差,误差较大。
    2017(6):11-16, DOI:
    摘要:
    根据1960—2012年海河流域45个站点平均气温、日照时数、相对湿度、风速等气象资料,选取了4个潜在蒸散发计算模型,以Penman—Monteith模型计算结果为依据,采用平均绝对误差和平均相对误差评估模型精确程度,并在此基础上研究海河流域潜在蒸散发的时空变异规律。结果表明:基于能量的模型最适用于估算海河流域的潜在蒸散发;从时间变化来看,海河流域1960—2012年潜在蒸散发总体上呈显著下降趋势,平均下降速率为2.04 mm?a-1,说明海河流域存在蒸发悖论的现象;潜在蒸散发在4个季节均呈现显著减少趋势,其中夏季减少幅度较大,冬季减少幅度最小。从空间分布来看,海河流域潜在蒸散发呈现从西北地区到东南地区阶梯式上升趋势,但大部分地区在1960—2012年时间范围发生潜在蒸散发减少现象,其中山前平原区减少趋势最为明显(<-1 mm/a),可能主要受太阳辐射减少(即全球变暗)的影响;而太行山区北部高海拔地区潜在蒸散发呈现增加的趋势,可能主要受气温升高(即全球变暖)的影响。
    2017(6):17-25, DOI:
    摘要:
    预见期长达14天的中期降水预报对于旱涝预测与水资源调度管理等具有重要的意义,全球多模式集合预报(TIGGE)资料为区域中期降水预报提供了新基础。基于2008年-2013年江苏省实测降水数据,采用TS 、BS评分、平均偏差和均方根误差等评估指标,重点评估了CMA、CMC、ECMWF、JMA和NCEP这五个TIGGE代表模式在江苏省的中期预报效果。结果表明:整个预见期内各模式对于中小雨的预报评分都较高,小雨的TS评分值最高多在0.5左右,中雨以上等级降水存在较明显的漏报。预见期长达15天的日累积降水量预报只存在三天的衰减期,之后各项误差指标值能维持稳定,3天以上预见期的误差主要为预报值偏大。同时,5天以上累积降水量预报也较实际偏大,且冬季预报效果最好夏季最差,苏北地区好于苏南地区。就各代表模式而言,ECMWF与JMA模式分别在降水分级预报和日累积降水量预报中表现最好。
    2017(6):26-32, DOI:
    摘要:
    针对传统马尔可夫链及其改进的预测方法只能进行状态预测的局限,根据相依随机变量的特点,在以传统马尔可夫链预测方法求得的各状态的预测概率的基础上,进一步以状态预测概率为权重与状态平均值加权求和,实现了马尔可夫链预测方法从状态预测到数值预测的关键性改进。利用我国西南国际大河怒江干流道街坝水文站1957~2010年径流和1964~2010年悬移质输沙序列为分析期,2011~2015年径流和悬移质输沙为验证期,对所建立的复权马尔可夫链预测方法步骤进行验证表明,复权马尔可夫链预测方法具有较高的数值预测精度,能够满足随机时间序列短期数值预测的需要。
    2017(6):33-38, DOI:
    摘要:
    为揭示淮河上中游流域日照时数时空变化特征及突变情况,基于1960~2014年日照时数资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势与突变检验、滑动t检验、克里金插值等方法,对流域日照时数的时空变化特征进行剖析。结果表明,淮河上中游流域近55年来日照时数以20世纪80年代为界由多变少,其中年日照时数大约每10 a减少102.2 h,四季日照时数的气候倾向率排序为夏(-48.8 h/10a)、冬(-29.3 h/10a)、秋(-19.7 h/10a)、春(-5.4 h/10a)。流域日照时数的减小趋势除春季不显著外,年与夏、秋、冬三季的日照时数均呈现出显著的减少趋势。空间上,流域北部的中间地带(商丘站附近)与西北部(宝丰、郑州站附近)的日照时数减小趋势较明显(Z<-2),减少幅度较大,而东部(盱眙站除外)减少幅度则偏小。年与夏季日照时数的极显著突变年份为1980年,年日照时数的弱显著突变年为1984年。秋季、冬季的突变年份分别为1999年、1983年,春季的突变年份在20世纪70年代内。研究成果可为淮河上中游流域的气候研究、农业生产等提供科学研究依据。
    2017(6):39-44, DOI:
    摘要:
    针对城市需水预测模型中需水量影响因子多、影响因子之间普遍存在多重共线问题,以及BP神经网络收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点,提出一种由主成分分析、遗传算法及BP神经网络三者相结合的改进预测模型。以泰州市为实例,建立以主成分分析筛选需水量主要影响因子,遗传算法优化BP网络连接权值和阈值的需水预测模型,预测结果与BP神经网络预测模型预测结果做对比。结果表明:改进预测模型对泰州市2003-2014年需水量预测的平均相对误差为0.564%,最大相对误差为1.681%,精度优于BP神经网络预测模型;改进预测模型预测值与实际泰州市需水量吻合良好且训练速度更快、预测精度更高,可作为需水预测的一种有效方法。
    2017(6):45-50, DOI:
    摘要:
    针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960~2013年54年的径流资料,采用Mann-Kendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:①汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;②流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;③人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。
    2017(6):51-58, DOI:
    摘要:
    基于淮河上中游流域19个站点1960年-2014年的月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势分析、变差系数、年内不均匀系数、小波分析、Kriging空间插值等方法,对年降水和主汛期降水的统计特征、趋势和周期性等时间特征及空间分布特征进行研究。结果表明:流域主汛期降水占到年降水的50%以上,地域分布上以东南部和西南部雨量较多。年降水和主汛期降水在年际上分别呈现21-32a、8-19a、3-7a和24-32a、8-21a、3-7a三个时间尺度的丰枯演变特征,同一时间尺度的丰枯变化基本相同。主汛期降水年际Cv普遍大于年降水,但空间分布不一致;年降水Cv较大值分布于流域西部和北部,较小值分布于流域东部和东南部;主汛期降水年际Cv较大值分布于流域西部,较小值分布于流域东北部及蚌埠一带;北部降水的年内分配不均性略大于南部。年降水和主汛期降水的变化趋势均不显著,没有通过95%的置信度检验,但主汛期降水略呈增加趋势而年降水呈微弱下降趋势;年降水在流域北、西和西南部表现为减少趋势,尤以西、西南部较为明显,而流域中、南和东南部主要表现为增加趋势;主汛期降水则从北向南以条带状表现为增加趋势。
    2017(6):59-65, DOI:
    摘要:
    根据2003-2013年淮河流域五省的降水量、径流系数、人均水资源量、人均GDP、人口密度等相关数据,构建水资源短缺风险评价体系,用熵权法对指标赋值,运用可变模糊模型对淮河流域及各省的水资源短缺风险进行评估和时空差异分析。结果表明:2003年-2013年间淮河流域水资源短缺风险值总体较高,且呈缓慢的增长趋势,2004年降水较少,风险值达到最高;十年间河南省风险增加最为明显,而山东省较为稳定,风险增加也最低;在淮河流域五个区域中,河南省的风险程度最高,达到3.52;江苏省、山东省次之;安徽省和湖北省相对较低,达到2.86和2.51。水资源短缺风险二级指标分析发现,危险性最强的是河南省,安徽省最小;水资源短缺易损性最强的是山东省,湖北省最小;水资源短缺暴露性最强的是江苏省,山东省最小;水资源短缺可恢复性最好的是湖北省,河南省最差。同时,所有评价指标中人口密度、人均GDP、降水量对水资源短缺风险的影响较大。
    2017(6):66-73, DOI:
    摘要:
    关键功能组对于维持生态系统结构完整、功能完善具有重要意义。为此,本研究引入国际惯用的营养通道模型—Ecopath,定量分析计算了水生态系统结构组成及营养关系,并通过生态系统内物质、能量流动的方向与数量确定了水生生态系统关键种,提出了一套关键功能组构建的方法。将该方法应用于小清河流域,结果显示小清河流域关键功能组成员随季节有很大变动:春季包括青鳉、鲫、水丝蚓、原生动物、隐藻;夏季变为青鳉、泥鳅(包括大鳞副泥鳅)、水丝蚓、原生动物、黄藻;秋季则为泥鳅(包括大鳞副泥鳅)、餐、秀丽白虾、轮虫、裸藻)。本方法可为水生态文明建设提供明确的水生态系统保护重点物种,为流域生态需水计算、水生态健康修复及水生态文明建设提供管理和决策依据。
    2017(6):74-80, DOI:
    摘要:
    :为了解北京市中心城河流表层沉积物中重金属污染现状,采用地累积指数法、主成分分析法、潜在生态风险指数法评价和分析了沉积物中汞、砷、铅、铬、镉、锰、铜7种重金属的污染程度、污染来源及潜在生态风险。结果表明,重金属平均含量为Hg 0.670 mg?kg-1,As 6.01 mg?kg-1,Pb 31.1 mg?kg-1,Cr 63 mg?kg-1,Cd 0.29 mg?kg-1,Mn 277 mg?kg-1,Cu 45 mg?kg-1;平均地累积指数排序为Hg(1.49) > Cr(0.34) > Cu(0.24) > Cd(0.14) > Pb(-0.77) > As(-1.41) > Mn(-2.30),沉积物主要受Hg、Cr、Cu、Cd的污染,Hg处于中等污染程度,Cr、Cu、Cd处于轻度-中等污染程度,污染主要来源于三方面:交通、汽配(修)及供暖燃煤。重金属平均潜在生态风险系数排序为Hg(357) > Cd(80) > Cu(13) > As(9) > Pb(7) > Cr(4) > Mn(2),中心城沉积物潜在生态风险指数平均值为472,总体上具有较强生态危害。
    2017(6):81-87, DOI:
    摘要:
    针对平原地区城市河网中存在的补水效果差、水质不达标等水环境问题,采取问题解析-方法优化的思路开展河网水环境改善的补水调度策略研究,提出了融合现状模拟和成因分析、补水调度策略验证、补水调度实施方案的研究思路。以天津市中心城区环城河网进行实例应用,基于现状问题解析揭示了河网水质不达标原因,按照保持现有工程措施及增设工程措施的顺序提出了适用的推荐补水调度策略,并基于推荐补水调度策略提出了年度整体实施方案及实际实施方案,其中年度整体实施方案对应的年度补水调度总需水量为3.19亿m3。研究表明本文提出的补水调度策略研究方法可利用有限的补水资源有效地改善水环境,可在其他平原地区城市河网中进行推广。
    2017(6):88-95, DOI:
    摘要:
    文章在梳理现有流域生态补偿标准核算方法的基础上,运用鲁宾斯坦恩—斯塔尔讨价还价模型,构建了有限期博弈和无限期博弈的跨省水源地保护生态补偿标准讨价还价博弈模型;并以于桥水库为例,按照不同补偿区域分析了天津市对河北省的生态补偿标准,探讨了出价次序变化和贴现因子变化对补偿标准的影响。结果表明:以于桥水库流域、潘家口—大黑汀水库及引滦入津沿线区域、和主要水源区承德市为补偿对象的生态补偿标准分别在1.67~15.96亿元、0.30~11.49亿元和8.49~85.37亿元之间。影响因子分析显示,在有限期讨价还价博弈中,跨省水源地保护生态补偿标准与贴现因子?的大小、博弈时期T的长短及谁在最后出价有关;在无限期讨价还价博弈中,跨省水源地保护保护生态补偿标准与贴现因子?的大小以及谁最先出价有关。
    2017(6):96-100, DOI:
    摘要:
    为了查明制革污泥对包气带土壤的污染状况,以某制革污泥堆存场地内典型土壤剖面为研究对象,研究污泥渗滤液中特征污染物在包气带土壤埋深0~200 cm内的垂向分布特征,探讨不同形态氮及铬的分布规律,并采用高通量测序对土壤中的菌群组成进行了初步分析。结果表明:制革污泥成分复杂、浓度高,高浓度的含盐量(99000 mg/kg)、氮素(30900 mg/kg)及铬(30970 mg/kg)已对埋深20 cm以上的浅层土壤造成严重污染,污泥中大量有机质及酸性物质导致浅层土壤pH降低和总有机碳(TOC)增大。随着土壤埋深增加,各污染物浓度呈明显下降趋势,但在埋深200 cm处土壤中仍有一定浓度的有机氮(723 mg/kg)及含盐量(7070 mg/kg)检出。研究区呈碱性的壤土对铬迁移具有明显的阻滞作用,当土壤埋深大于40 cm,Cr(Ⅲ)浓度即下降至200 mg/kg,Cr(Ⅵ)浓度下降至小于2 mg/kg。高盐度、高铬污染对土壤中部分微生物生长具有抑制作用,变形杆菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)及拟杆菌门(Bacteroidetes)成为受污染土壤中的优势种群。
    2017(6):101-107, DOI:
    摘要:
    预测未来年度湿地面积,对研究湿地生境变化趋势、保护湿地有重要作用。建立灰度GM(0,N)模型旨在提供一种简便的方法,预测湿地水面面积大小。首先应用灰色关联度分析模型,量化确定了对湿地面积影响程度较大的相关因素,分别是:莫莫格湿地年降水量、嫩江径流量、洮儿河径流量。利用这三个相关因素建立了GM(0,N)预测模型,对莫莫格湿地面积进行了模拟预测。为了提高精度,对GM(0,N)模型进行了修正。利用残差和后验差检验方法对模型作了可靠度分析,检测结果显示:修正的GM(0,N)模型平均相对误差9.1%,后验差检验等级为1级,多元线性回归模型平均相对误差15.5%,说明灰度预测模型对于莫莫格湿地水面面积预测具有一定优势。
    2017(6):108-114, DOI:
    摘要:
    由于地下水的超采,已在沧县地区引发一系列环境地质问题。通过确定地下水控制性管理水位,来控制地下水的开采量,实现沧县地区浅层地下水资源的可持续利用。根据沧县地区浅层水位观测井的观测资料,分析了沧县地区浅层地下水位动态特征,发现地下水位呈周期性变化。在充分了解沧县地区水文地质条件的基础上,利用GMS软件建立沧县地区地下水水流模型。在现有的开采基础上,预测不同频率降水量情景下沧县地区浅层地下水控制性管理水位,并确定其阈值。四种情景下沧县地区浅层地下水控制性管理水位阈值分别为:-6.40~7.00 m、-4.30~7.30 m、-4.70~7.10 m、-4.50~7.00 m。最终确定沧县地区浅层地下水控制性管理水位阈值为-6.40~7.30 m。
    2017(6):115-122, DOI:
    摘要:
    我国西藏地区冰湖分布十分广泛,随着时间的推移,气温逐渐升高,一些冰湖出现消融现象,部分冰湖溃决直接导致灾害级联效应产生,进一步诱发了洪水、泥石流等次生灾害,因此及时开展冰湖溃决机制及其危险性研究十分必要。为了更好地的详细分析冰湖溃决的机制及致灾危险性模式,本文重点选取西藏波密县米堆沟泥石流的源头光谢错为研究对象,开展了野外调查取样、室内物理实验及高精度遥感解译等一系列工作,分析结果表明光谢错溃决外因是由异常气候和水文条件诱发的,内因是在终碛堤溃决过程中存在溢流型和管涌型两种机制。光谢错溃决后逐步完成了由洪水向稀性泥石流的转变过程,泥石流的运移严重威胁到沟道两岸村庄、道路及耕地的安全。通过对光谢错溃决机制的研究能够为藏东南地区冰湖溃决的防治及预警提供科学的依据。
    2017(6):122-131, DOI:
    摘要:
    以古雷半岛为例,基于GMS地下水数值模型探索海砂填海(情景一)、海砂+黏土填海(情景二)、黏土填海(情景三)这三种填海情景对研究区地下水流场及污染物运移的影响。结果表明:(1)研究区在填海背景下地下水水位整体抬升,水位上升幅度由小到大依次为情景一、情景二、情景三,最高升幅达4.78 m。(2)不同填海情景下的地下水流场差异在填海区的黏土区域最为明显,情景二、情景三与情景一的地下水水位差最大值分别为4.44 m和8.20 m。(3)在仅考虑物理作用的情况下,三种填海情景下污染物运移均呈现以水平运移为主、垂向运移为辅的特点。(4)相较于污染物运移基本相同的情景一与情景二,预测时间30a时,水平方向上情景三污染物迁移面积、迁移速率分别下降23.07%、18.89%;垂向上污染物主要积聚于第一层含水层,情景三观测井在第一层含水层的污染物浓度为情景一(或情景二)的5.87倍。说明采用低渗透性黏土填海对于污染物运移具有一定的阻滞作用。
    2017(6):132-136, DOI:
    摘要:
    在现场调查和地下水样品检测分析的基础上,采用单指标评价和综合评价相结合的方法对南襄盆地浅层地下水质量进行评价:Ⅱ~Ⅲ类占26.27%,Ⅳ类43.22%,Ⅴ类30.51%;南襄盆地地下水质量受地质营力作用的原生指标和人类活动的次生指标共同影响,人类生活生产、采油采矿活动是影响该地区地下水质量的主要因素。本研究通过“单指标超Ⅲ类水贡献率”和“人类活动影响度”的计算,来识别影响地下水质量的主要因素。单指标超Ⅲ类水贡献率最大的为硝酸盐,达56.32%,其次为总硬度、铁、锰等指标。南襄盆地浅层地下水人类活动影响度为54.87%,主要影响指标为“三氮”。
    2017(6):137-143, DOI:
    摘要:
    引汉济渭工程是陕西省缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题,而提出的由汉江调水到渭河流域的大型水利工程。椒溪河段工程为穿河段,地形地质相对复杂,隧洞施工期的通风问题也相对比较严重。本文采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法对带有支洞隧洞的通风过程进行模拟,研究几种典型工况下隧洞内的流场和浓度场在施工期时随时间的变化规律,分析掌子面以及支洞内涡流对气流及有害气体分布的影响。在气流排散通道不顺畅时,掌子面附近的涡流区域内涡流的大小和位置呈现周期性的变化,并随通风时间的增加影响范围逐渐降低。隧道爆破产生的有害气体和烟尘会随着气流的流动发生移动和扩散过程,并逐渐排向洞外。通过对隧洞主洞与支洞内气流和有害气体排散过程的研究,得出隧洞爆破后在通风作用下隧洞的掌子面附近和支洞与主洞的交叉位置处形成涡流区,涡流的产生和变化不断的消耗通风的机械能,降低通风效率,对有害气体的排散造成一定的阻滞作用,隧洞内害气体的排散过程包括移动和扩散两方面,移动过程将CO排向洞外,扩散过程不断的降低洞内CO峰值,总结出了不同工况下隧洞内达到安全浓度的时间,对隧洞施工进度给出一定的参考意见。
    2017(6):144-150, DOI:
    摘要:
    针对某重塑粘土,通过常规固结仪,研究了恒压下初始孔隙比、应力及初始饱和度对湿化变形的影响。试验结果显示,应力和初始孔隙比e对湿化变形影响明显,低应力下,变形随e的提高逐渐由膨胀变为压缩;高应力下,试样均发生压缩,压缩量随e的增大而增大;定量分析了湿化变形与应力和e之间的关系。试样湿化稳定时间t0受应力和初始孔隙比e影响明显,t0随应力的增加而增大;低应力下,t0随e的增加而增大,高应力下,t0随e的增加先增大后减小。初始饱和度Sr对湿化变形也有较大影响,低压应力下,试样膨胀量随着Sr的增加先减小后增大,可能存在“最优初始饱和度”,使得变形量最小;高压应力下,试样压缩量随Sr的增加而减小,二者可近似用直线拟合。
    2017(6):151-156, DOI:
    摘要:
    边坡开挖与质量评价是水利工程建设中的关键环节,如何高效、全面、直观地对开挖工程质量进行评价是工程建设各方关注的问题。针对水利工程边坡开挖过程中数据采集、处理效率低及指标不完整的问题,本文结合规范中的质量评价指标,利用设计基准数据及三维激光扫描获取的开挖面点云数据,引入粗糙度的概念分别构建一维断面线比值、二维开挖面测点超欠挖值及方差、三维表面投影比等多维度的质量评价指标,同时开发了边坡质量评价系统,以对开挖边坡进行综合评价。最后,通过对某工程实例分析表明,上述多维度的指标能够全面直观地反映开挖质量情况,通过评价系统能为边坡开挖现场质量评价与控制提供实时、全面的信息支撑。
    2017(6):157-164, DOI:
    摘要:
    将两种或两种以上的支护结构组合成复合支护结构,应用于复杂软土地基深基坑工程已受到许多研究与设计人员的关注,以确保工程的安全、稳定及经济性。针对目前关于将地下连续墙与钻孔灌注桩及高压旋喷桩联合成新型双排复合支护结构的研究较少,本文以某软土深基坑工程为例,设计采用了该新型双排复合支护结构,基于三维弹塑性有限单元法对深基坑工程的分层土体开挖与降水展开数值模拟,通过分析该新型双排复合支护结构的结构性能及深基坑开挖对周围环境的影响,验证设计方案的有效性,为该类型的复合支护结构在深基坑工程中的应用和推广提供有益帮助。
    2017(6):165-171, DOI:
    摘要:
    针对涉水建筑物的调度运行影响河道行洪能力的现象,构建基于Saint-Venant方程组的一维水动力模型,并由Abbott六点隐式有限差分法近似求解方程组。利用实测断面数据对模型进行了等间距插值加密,根据建筑物实际属性结合模型计算要求,对阻水建筑物进行了概化处理。在河道工况复杂的清水河固原城区段的应用结果显示,该模型较为准确地模拟了橡胶坝及过水路面对河道洪水演进的影响,体现了挡水建筑物的过流阻水效果。模拟结果不仅可用于校核河道防洪设计标准,而且对相关部门采取防洪决策也具有一定参考价值。
    2017(6):172-178, DOI:
    摘要:
    为探讨改良剂(水泥、固化剂)对土壤渗透性及微观孔隙分布的影响机理,以平原水库粉质黏土为研究对象,采用渗透试验和压汞试验,对改良土的渗透系数及微观孔隙进行研究。结果表明:固化剂使孔隙体积变小,降低改良土的渗透系数,但并非呈线性减小关系;当掺量为2%时,水泥和固化剂之间产生较大的抑制作用。固化剂速凝,可明显缩短施工周期,为工程抢修提供新的发展方向。水泥对改良土渗透性影响最大,随着水泥掺量增加,土体内部由大孔隙向小孔隙过渡。当龄期超过7天,土体渗透性降幅较大,大孔、中孔含量减少,微孔、极微孔逐渐增多;该研究建立了渗透系数与大孔、中大孔孔隙率的函数关系,为改良土作为防渗材料的稳定性分析提供理论依据。
    2017(6):179-186, DOI:
    摘要:
    为了揭示黄土高原油松人工林径向生长与干旱之间的关系,以吴旗县、志丹县和延川县30个样地的油松为研究对象,获取黄土高原及周边72个气象站点1961年-2012年地面气象逐日降水观测资料,以连续无有效降雨日数作为干旱指标,分析不同干旱类型与不同径级油松人工林相关性,进而对黄土高原油松人工林干旱进行风险评价。结果表明:(1)当年春季轻度干旱和前一年夏季轻度干旱均抑制油松径向生长,且前一年夏季轻度干旱对油松径向生长的影响更大。(2)黄土高原油松人工林干旱风险最大的地区靠近研究区西北边界处,其油松人工林受到干旱胁迫最严重,因此最不稳定。沙区南缘黄土区与沙区的过渡地区,干旱风险评价指数次之。其它大部分地区干旱风险评价指数较小,油松人工林稳定性较高。
    2017(6):187-195, DOI:
    摘要:
    南水北调受水区是我国水资源最为短缺的地区之一。按照实行最严格水资源管理制度的要求,面向“节水优先”的国家水安全保障战略,开展受水区节水分析。基于对现有节水评价指标分析的基础上,构建了能够全面反映区域用水结构和全社会全过程用水效率的评价指标与评价标准。采用单一指标评价法,系统剖析受水区通水前后(2003年-2015年)综合节水情势和各行业节水变化趋势,并利用所构建的综合评价体系对2015年受水区县、市用水效率进行综合评价。评价结果显示近年来,受水区大力节水,用水效率大幅度提高,但与国际先进节水水平相比较,受水区节水工作还存在很多改进空间,节约用水仍有一定潜力。
    2017(6):196-202, DOI:
    摘要:
    全国山洪灾害调查评价成果数据类型多样、数据量大、数据结构关系复杂、专业性强。全国汇总数据量超过100TB,省级平均数据量达到TB级,数据有效管理难度大。本文基于行政区划隶属关系和小流域两条主线出发,设计全国山洪灾害调查评价数据模型,建立了对象实体模型、梳理了对象关系,利用ETL技术进行海量数据的多级综合与集成,形成多级数据综合成果。在此基础上,基于面向服务软件架构进行数据管理软件平台设计与开发,实现了不同管理层级差异化信息组织、多维信息关联分析、在线分析汇总统计等功能。解决了全国山洪灾害调查评价工作中海量多源数据管理、不同业务层级需求差异化等问题,可为各级山洪灾害调查评价数据管理与共享提供参考。
    2017(6):203-208, DOI:
    摘要:
    准经营性水利工程建设投资较大,政府和社会资本合作(PPP)模式能够有效缓解政府财政压力。PPP模式在准经营性水利工程应用过程中,政府部门和社会资本方的合作关系以及运作模式,特别是各利益主体之间的利益分配问题,是PPP模式成功实施的前提条件和关键因素。本文基于合作博弈理论,结合准经营性水利工程特点,以政府、社会资本方、特许经营单位3个核心利益相关者为分配对象,构建出PPP模式下准经营性水利工程动态利益分配模型。经实例验证,运用该模型得到的PPP模式下准经营性水利工程的收益分配结果更加合理,能充分调动利益相关方的积极性。
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      2017(2):1-8, DOI:
      摘要:
      南水北调中线工程具有输水线路长、涉及区域广、参与工程多、调水规模大、输水工况多变等特点,给工程的调度、控制和运行管理带来极大困难。工程上技术的难题在于其背后的科学机理性问题并没有完全揭示和解决,包括变化条件下多水源联合多维均衡调控机制、水量水质多过程耦合机理、多物质突发水污染应急调度模式、多闸门联合运用下的明渠水力学响应机理与控制等。为建立一套完备的技术体系来支撑其调度运行,围绕“预报-调度-模拟-控制-评价”这五个关键环节对现有研究进行分类总结;然后,在综述以往研究不足的基础上,对亟需攻关的关键技术进行了详细阐释,涵盖了水源区与受水区预报调度、总干渠冰水污染多相模拟、总干渠水量水质联合调度、中线全线自动化控制技术、调度评价技术与平台建设等多个方面;最后,文章讨论了实现中线智能调控和应急调度亟待解决的科学问题,并进行了研究总结。
      2014,12(2):107-110, DOI:
      摘要:
      在污染场地调查中,快速、准确地确定污染物的分布特征是调查工作的重点。作为新兴的污染场地调查技术,直接推进钻探技术可以用来进行包气带和含水层土壤样品采集、地层渗透系数探测,以及直接测定地层中污染物组成,具有快速、准确、不引起交叉污染的优点。该文对直接推进钻探当前研究进展进行介绍,并对技术改进方向进行叙述。
      2014,12(1):82-87, DOI:
      摘要:
      相对于传统的确定性水文预报,水文集合预报包含了水文预报各个环节的不确定性信息,因此在理论上更加科学,在生产实践中也提高了对暴雨、洪水、干旱等事件的认知和预报能力,为水资源管理和防洪抗旱提供了更精确的实用信息。水文集合预报当前研究的热点是前处理与后处理,以及如何给出业务化的预报。在回顾水文集合预报发展历程的基础上,总结了水文集合预报处理的方法及其应用研究,重点分析了水文集合预报系统中前处理、后处理两大模块,提出了水文集合预报发展面临的问题与挑战。
      2014,12(2):20-24, DOI:
      摘要:
      采用敏感性分析方法对复杂模型和系统的输入和输出进行定性和定量的分析,有利于模型结构的诊断、模型参数的识别和模型的应用。本文以桓仁水库流域为例,使用Sobol方法,以确定性系数、总水量误差系数、低水误差系数和高水误差系数作为敏感性分析模型的目标函数,分别对模型单参数和多参数的敏感性进行了评价。结果表明不同目标函数下参数的敏感性不同;Sobol能定量地给出参数的总敏感度和参数间相互作用的敏感度,适合于分析水文模型的参数敏感性。
      2013(5):121-123, DOI:
      摘要:
      “内河联网计划(NRLP)”是印度为解决水资源问题而建立的一项大型水利工程计划。本文现阐述了印度内河联网计划的目标规划及进展,介绍了该计划的管理体制与印度水政策。由于该计划规模庞大,涉及南亚半岛诸多河流的水资源调配和开发利用,因此其实施过程中将面临资金压力、国际跨界河流开发以及生态环境等方面问题。
      2015,13(5):980-984, DOI:
      摘要:
      以TOE 理论框架( T echnolog y2Org anization2Enviro nment) 为基础, 结合智慧水务建设的具体情况, 构建了影 响智慧水务建设的TOE 框架, 并分别分析技术维度、组织维度和环境维度下各因素对智慧水务的建设和发展的影 响, 其中技术维度因素包括技术的优越性、复杂性、兼容性、可察性; 组织维度因素包括建设的必要性、需求的迫切 性、建设的可行性; 环境维度因素包括支撑保障体系、标准规范体系、信息安全保障。在此基础上利用层次分析法 ( AHP) 对各影响因素的优先级进行研究, 结果显示: 组织维度因素和技术维度因素对智慧水务建设影响最大的两 个模块, 分别占指标体系49%和31%的权重; 各因素中, 智慧水务建设的必要性所占权重最大( 25%) , 其次是技术 优越性( 16%) 、需求的迫切性( 12%) 和建设的可行性( 12%) 。本研究为智慧水务建设影响因素的定量分析提供了 有效的新途径, 评价结果可为水务部门决策和水务业务发展提供重要参考。
      2013(6):144-147, DOI:
      摘要:
      环境库兹涅兹曲线(EKC)假说对于探讨环境保护与经济发展之间的关系,寻求经济与环境协调发展,具有指导意义。在分析EKC假说基本概念的基础上,阐述了EKC影响因素、理论发展及实证研究等各方面的研究进展,探讨了该假说存在的问题。最后提出,发展中国家应借助国际贸易的大环境,积极学习发达国家的清洁型技术、政策改革、公众教育和法律体系,力图降低环境拐点,压扁EKC曲线,建立经济、环境的双赢关系。
      2015,13(2):391-394, DOI:
      摘要:
      通过分析国外重大跨流域调水工程的管理与运营过程中涉及的技术、环境、法律以及经济等多学科的问题, 从 立法、水权、水价、水资源统一管理、工程建设的投资管理以及跨流域调水的运营管理模式等/ 软环境0 方面, 总结了 国外跨流域调水工程运营管理的成功经验, 为我国跨流域调水工程的实施提供参考。
      2015,13(6):1065-1068, DOI:
      摘要:
      利用海河流域 1960年- 2010年 25 个典型气象站点的逐月降雨量资料, 采用线性回归法、 累计距平法分析海 河流域年际降雨特征, 应用皮尔逊 III 型曲线法综合分析降雨量的概率分布, 运用空间插值法分析海河流域降雨的 空间变化特征。结果表明: 海河流域近 51 年来降雨量呈现微弱下降趋势, 且近年来下降趋势稳定。海河流域丰水 年较少, 枯水年较多, 且有加剧的趋势, 年内降雨极不均匀, 季节变化明显, 降雨量空间上由南向北逐渐递减。
      2013(4):128-133, DOI:
      摘要:
      干旱指数作为干旱程度的量化指标,在干旱监测、预测和水资源管理中起着重要作用,同时也是水文水资源研究领域的有效工具。近十几年来,对干旱指数的开发和改进取得了重要进展,包括将影响干旱的耗水指标--蒸散引入了指数计算、提高了模型模拟参数的精度、与水文过程模型算法相结合等方面。在干旱指数应用方面的研究,主要包括区域干旱反演与预测、作物产量预测、森林火险检测、古气候重建等。干旱指数的开发及应用为区域干旱监测和水资源管理提供了有效手段,但还需要把定量化和综合评估作为主要发展方向,提高模型监测的精确度和可靠性,从而为快速监测干旱提供新的选择和技术途径。
      2015,13(6):1025-1030, DOI:
      摘要:
      近几年中尺度数值大气模式WRF 迅速发展, 其应用越来越广。为阐释WRF 模式的机理, 揭示其发展方向, 为相关领域的研究人员提供参考, 介绍了WRF 模式系统构成, 探讨和总结了物理参数化方案、数据同化方法、以及 合理的空间尺度对WRF 模式在水文气象领域的模拟预报效果的影响。相关研究表明: ( 1) 针对不同区域、不同时 段的研究应选取不同的物理参数化方案组合; ( 2) 目前WRF 模式常用的数据同化方法是三维变分数据同化, 混合 数据同化方法是改进WRF 模式模拟预报效果的发展方向; ( 3) 并非水平分辨率越高, 模拟效果越好, 应依据实际情 况选用合理的空间尺度; ( 4)WRF 模式的模拟效果好、预报精度高, 未来有着更加广阔的应用前景。
      2013(4):124-127, DOI:
      摘要:
      通过对给水管网实测计量小区(DMA)的夜间流量数据进行解析, 可以及时获得近似的真实漏损数值。利用大频率、高精度的夜间实测流量数据进行分析,发现夜间不同时段DMA流量近似满足正态分布,其最小值近似接近真实漏损。根据某案例凌晨2:00-4:00夜间最小流量数据,采用置信水平95.5%、置信区间 进行了分析。结果表明,利用 表征剔除异常值后的DMA最小流量,可以消除实测数据的误差和干扰影响,来得出小区的真实漏损水量。这种方法可减少对用户夜间用水估计产生的误差,也可便利地通过流量设备进行现场计量,从而快速评估DMA的夜间漏失水平
      2014,12(1):1-6, DOI:
      摘要:
      以海河流域30个气象基准站1956年-2010年气温和降水日值资料为基础,选取12个表征极端气候变化指标,分析了海河该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明:海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势,;极端低温的强度、频度显著降低,反映出流域整体增温的气候变化背景。;海河流域短历时极端降水强度有增大趋势,年极端降水的发生频次降低,连续湿日表现出一定的减少趋势,而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势,区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看,20世纪90年代以来,年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁,而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势,将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响;,同时,短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。
      2013(5):26-28, DOI:
      摘要:
      大型湿地和大气之间不断地进行着能量和物质交换,即湿地自由水面和茂密植被通过蒸发蒸腾使水汽进入大气,部分水分以降雨的形式返回地表,从而改善当地的湿度和降水量[1-2]。以衡水湖及周边24个雨量站1974~2010年年—2010年的降水资料为基础,分别计算了湖区、10 km半径影响区、10~20 km环形影响区、20~30 km环形影响区的平均降水量,据此对衡水湖湿地的降水影响规律进行了分析,并基于降水形成机理探寻其变化的主要原因。研究结果表明,衡水湖湿地由近及远降水量呈明显递减趋势,反映了衡水湖湿地对周边区域气候具有调节作用。
      2014,12(1):154-157, DOI:
      摘要:
      某拟建输水隧洞在III类围岩中采用开敞式TBM开挖,喷混凝土作为初期支护,钢筋混凝土管片作为衬砌,承担110 m水头的内水压力和200 m水头的外水压力,水荷载较大。在考虑管片之间及外包结构的接触关系、管片配筋和混凝土联合受力的条件下,采用有限元法模拟分析了管片衬砌在水荷载下的应力和变形特性,认为外水压力是管片衬砌设计的控制性荷载,从而提出了可供结构设计计算参考的管片模型简化处理方式。研究认为,在本文的围岩、支护、水荷载条件下,将钢筋混凝土管片作为隧洞衬砌是可行的。
      2014,12(1):26-31, DOI:
      摘要:
      洪涝灾害损失评估是我国洪涝灾害救助中非常重要的环节,对于灾害科学研究和救灾工作具有重要的理论和实践意义。根据洪涝灾害损失与气象水文要素之间的相关分析,建立了历史气象水文要素和受灾面积、财产之间的关系模型,利用财产损失率和固定资产本底数据,评估洪涝灾害造成的直接经济损失,用于灾前预评估和灾后快速评估。以淮河流域中游安徽段为例,选取2007年淮河洪水进行了分析,评估结果与实际上报数据进行了比对,表明该评估方法可行,评估结果可靠。
      2014,12(1):7-11, DOI:
      摘要:
      以渭河上游灞河流域为研究区域,构建了SWAT分布式水文模型并进行水文过程模拟,得到土壤含水量模拟数据,据此计算获取土壤相对湿度。将计算结果作为农业干旱评价指标,对该流域的旱情等级进行评价。结果显示,2001年和2002年灞河流域春旱严重,2003年伏旱明显,这与流域记载的实际旱情描述大致吻合。研究表明,SWAT模型对于土壤墒情资料缺乏地区的农业干旱评价工作,具有一定的适用性。
      2013(5):78-81, DOI:
      摘要:
      静力触探法是工程中广泛使用的一种原位测试方法。通过归纳分析国内外相关资料,概述了静力触探仪器设备发展历程,系统归纳了静力触探在锥头贯入阻力理论研究、模型试验、数值模拟、成果应用等方面的研究进展,总结了不同行业、不同地区利用静力触探成果估算土体参数的经验公式;提出由静力触探成果推求土体参数时,应充分考虑区域性土的工程特性;指出在超孔隙水压力理论分析、柱形孔空间问题解析解和以大变形分析理论为基础的数值模拟等方面需要进一步完善
      2014,12(1):69-72, DOI:
      摘要:
      通过对河北坝上围场御道口牧场剖面高分辨率孢粉分析,探讨了围场御道口地区6000年(底部15C测年为5.7ka B.P.)以来气候与环境变迁。区域孢粉组合综合反映了该地区6000年以来气候经历了凉略湿-凉干-温略湿-温湿-温略湿-温湿-凉略干七次明显变化,植被面貌为以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被,林中伴生少量桦、栎等阔叶树及灌木。研究区的总体气候变化规律可与全新世我国其他地区较好对应。
      2013(1):1-6, DOI:
      摘要:
      洪峰流量是水利工程规划设计、工程建设和运营管理的重要依据,对水利工程的投资规模和安全运行有着重要的意义。西藏地区主要水文测站实测洪峰流量(Instantaneous Peak Flow,简称:IPF)资料稀缺,而按水位计算整编的日径流资料(Mean Daily Flow,简称:MDF)相对较多。本文通过构建实测资料时段的洪峰流量与对应日平均流量间的函数关系,基于长序列的日径流资料估算洪峰流量,延长洪峰流量序列,为设计洪水提供数据支撑。研究结果表明:(1):西藏地区主要水文测站IPF~MDF函数关系稳定,利用这种函数关系由实测MDF推求的IPF误差均在10%以内,且延长后的IPF序列频率分析计算结果更加合理。(2)对于实测MDF序列缺乏的测站,通过气象资料驱动HIMS系统水文模块(Hydro Informatic Modeling Systerm)拓展MDF序列,在此基础上推求IPF序列。基于HIMS 系统水文模块对西藏三条典型河流(年楚河、拉萨河和尼洋河)的日径流序列进行了模拟,结果表明:模型对日径流整体过程与高流量值的模拟效果均良好。进而利用模型延长的MDF序列以及构建的IPF~MDF函数关系拓展了西藏三条典型河流2000~2010年间的IPF序列。

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