南水北调与水利科技（中英文）
2023年第3期文章目次
2023(3):417-426.
摘要:
为探究流域长时序高空间分辨率蒸散发量计算对区域水资源开发利用、水利工程规划设计及农业可持续发 展的重要意义，以河北省邢台市柳林流域为研究对象，基于 Penman-Monteith 模型和蒸渗仪实测蒸散发数据计算 不同时期的流域作物系数（Kc），并建立 Kc与归一化植被指数（normalized?difference?vegetation?index，NDVI）的关系， 利用 250?m 分辨率 NDVI 产品将蒸渗仪测算的蒸散发量升尺度到柳林流域，计算流域各网格 2000—2021 年的蒸 散发量，分析蒸散发量的时空变化规律。结果表明：柳林流域多年平均潜在蒸散发量为 1?135.6mm，呈下降趋势； 多年平均蒸散发量为 591.4mm，呈上升趋势。蒸散发量在空间上西北高东南低，四季蒸散发量空间分布特征与多 年平均蒸散发量一致，且季节上分配不均。基于 NDVI 估算的蒸散发量与水量平衡法计算的蒸散发量 2000—2020 年多年平均相对误差为 7.9%，说明利用 Kc与 NDVI 关系可以较精确地对蒸散发量进行空间尺度提升。
为探究流域长时序高空间分辨率蒸散发量计算对区域水资源开发利用、水利工程规划设计及农业可持续发 展的重要意义，以河北省邢台市柳林流域为研究对象，基于 Penman-Monteith 模型和蒸渗仪实测蒸散发数据计算 不同时期的流域作物系数（Kc），并建立 Kc与归一化植被指数（normalized?difference?vegetation?index，NDVI）的关系， 利用 250?m 分辨率 NDVI 产品将蒸渗仪测算的蒸散发量升尺度到柳林流域，计算流域各网格 2000—2021 年的蒸 散发量，分析蒸散发量的时空变化规律。结果表明：柳林流域多年平均潜在蒸散发量为 1?135.6mm，呈下降趋势； 多年平均蒸散发量为 591.4mm，呈上升趋势。蒸散发量在空间上西北高东南低，四季蒸散发量空间分布特征与多 年平均蒸散发量一致，且季节上分配不均。基于 NDVI 估算的蒸散发量与水量平衡法计算的蒸散发量 2000—2020 年多年平均相对误差为 7.9%，说明利用 Kc与 NDVI 关系可以较精确地对蒸散发量进行空间尺度提升。
2023(3):427-434.
摘要:
为直观反映工业生产中水资源消耗情况，基于工业用水和排水数据，探析 2001—2020 年北京市工业分行业 的耗水演变特征，选取影响工业耗水的相关指标构建工业耗水计算模型并率定模型参数。结果表明：随着产业结 构调整和高耗水行业的逐步退出，北京市工业总耗水量呈现下降趋势，由 2001 年的 7.10 亿 m 3/a 减少到 2020 年的 2.24 亿 m 3/a。基于所率定参数，工业分行业耗水多元回归结果 R 2均大于 0.75，利用 2020 年数据对模型进行验证， 可知模型对各行业耗水的计算误差均小于 10%，表明所建立的模型能较好地反映了北京市工业耗水情况。
为直观反映工业生产中水资源消耗情况，基于工业用水和排水数据，探析 2001—2020 年北京市工业分行业 的耗水演变特征，选取影响工业耗水的相关指标构建工业耗水计算模型并率定模型参数。结果表明：随着产业结 构调整和高耗水行业的逐步退出，北京市工业总耗水量呈现下降趋势，由 2001 年的 7.10 亿 m 3/a 减少到 2020 年的 2.24 亿 m 3/a。基于所率定参数，工业分行业耗水多元回归结果 R 2均大于 0.75，利用 2020 年数据对模型进行验证， 可知模型对各行业耗水的计算误差均小于 10%，表明所建立的模型能较好地反映了北京市工业耗水情况。
2023(3):435-446.
摘要:
系统梳理地表、地下各水文过程中常见的控制方程以及数值求解方法，指出单一地下水模型和单一地表水 模型在解决耦合问题中的短板。回顾近年来的相关研究，归纳出 11 种常见的耦合模型。从模型原理和适用方向 2 个方面对已有研究概括总结，将耦合方法划分为松散耦合型、半松散耦合型和紧密耦合型，分析耦合模型在变 化环境下的地下水-地表水转化关系、河道生态流量以及地表水-地下水联合调度方面的应用。未来可以重点关注 耦合模型在复杂地貌、多样化参数、模型识别验证方法、运算效率以及多学科交叉等方面的研究。
系统梳理地表、地下各水文过程中常见的控制方程以及数值求解方法，指出单一地下水模型和单一地表水 模型在解决耦合问题中的短板。回顾近年来的相关研究，归纳出 11 种常见的耦合模型。从模型原理和适用方向 2 个方面对已有研究概括总结，将耦合方法划分为松散耦合型、半松散耦合型和紧密耦合型，分析耦合模型在变 化环境下的地下水-地表水转化关系、河道生态流量以及地表水-地下水联合调度方面的应用。未来可以重点关注 耦合模型在复杂地貌、多样化参数、模型识别验证方法、运算效率以及多学科交叉等方面的研究。
2023(3):447-456,479.
摘要:
基于 33 个水文改变指标，分别采用变化范围法、直方图匹配法、直方图比较法和修正变化范围法 4 种方法， 计算汉江中下游黄家港水文站的水文变异性，并对比分析各方法的优缺点。变化范围法忽略了水文指标在极值 和目标范围的具体变化；直方图匹配法和比较法考虑了水文指标在各范围的分布；修正变化范围法涵盖了形态变 化的概念。通过主客观组合赋权，融合直方图比较法和修正变化范围法的结果，提出一种新的综合估算法，既保 留水文情势的分布、频率和时空变化信息，又避免数据冗余。综合估算法结果表明：各月月均流量和极端流量大 小的改变度均为中度改变，分别为 41.28% 和 64.83%；流量增减变化率的改变度为高度改变（80.53%）；汉江中下游 水文情势的整体改变度为中度改变（55.70%）。该法可降低计算结果的不确定性，避免水文变异性结果出现异常， 从而更加合理可靠。
基于 33 个水文改变指标，分别采用变化范围法、直方图匹配法、直方图比较法和修正变化范围法 4 种方法， 计算汉江中下游黄家港水文站的水文变异性，并对比分析各方法的优缺点。变化范围法忽略了水文指标在极值 和目标范围的具体变化；直方图匹配法和比较法考虑了水文指标在各范围的分布；修正变化范围法涵盖了形态变 化的概念。通过主客观组合赋权，融合直方图比较法和修正变化范围法的结果，提出一种新的综合估算法，既保 留水文情势的分布、频率和时空变化信息，又避免数据冗余。综合估算法结果表明：各月月均流量和极端流量大 小的改变度均为中度改变，分别为 41.28% 和 64.83%；流量增减变化率的改变度为高度改变（80.53%）；汉江中下游 水文情势的整体改变度为中度改变（55.70%）。该法可降低计算结果的不确定性，避免水文变异性结果出现异常， 从而更加合理可靠。
2023(3):457-469.
摘要:
为探究 SWAT 模型参数优化过程与方法，降低参数估计不确定性，采用敏感性分析方法遴选关键参数，针对 关键参数采用拉丁超立方抽样构建参数样本集，进而结合各组关键参数组合下的模拟精度指标构建聚类指标集， 采用 SOM 聚类算法进行聚类，并基于模拟精度较高且波动较小类别识别各关键参数取值范围，形成一种 SWAT 模型关键参数优化系统方法。以石头口门水库流域为例，选取 1980—2016 年（1980—1986 年为预热期，1987— 2009 年为率定期，2010—2016 年为验证期）的月径流实测资料，建立流域 SWAT 模型，引入 SOM 聚类算法进行参 数优化，不断缩小模型关键参数合理取值区间，并应用 SUFI-2 算法进行模拟结果对比。结果表明：SWAT 模型适 用于石头口门水库流域，且参数优化前验证期的决定系数 R2为 0.79，纳什效率系数 ENS为 0.74，P-factor 为 0.65，R-factor 为 0.56；参数优化后验证期 R 2为 0.88，ENS为 0.83，P-factor 为 0.70，R-factor 为 0.50，模拟效果较好。故 应用 SOM 算法进行 SWAT 模型参数优化可以降低模型不确定性，提高径流模拟精度，为水文模型参数优化算法 的选择提供思路，对水资源管理政策制定与水库优化调度具有重要意义。
为探究 SWAT 模型参数优化过程与方法，降低参数估计不确定性，采用敏感性分析方法遴选关键参数，针对 关键参数采用拉丁超立方抽样构建参数样本集，进而结合各组关键参数组合下的模拟精度指标构建聚类指标集， 采用 SOM 聚类算法进行聚类，并基于模拟精度较高且波动较小类别识别各关键参数取值范围，形成一种 SWAT 模型关键参数优化系统方法。以石头口门水库流域为例，选取 1980—2016 年（1980—1986 年为预热期，1987— 2009 年为率定期，2010—2016 年为验证期）的月径流实测资料，建立流域 SWAT 模型，引入 SOM 聚类算法进行参 数优化，不断缩小模型关键参数合理取值区间，并应用 SUFI-2 算法进行模拟结果对比。结果表明：SWAT 模型适 用于石头口门水库流域，且参数优化前验证期的决定系数 R2为 0.79，纳什效率系数 ENS为 0.74，P-factor 为 0.65，R-factor 为 0.56；参数优化后验证期 R 2为 0.88，ENS为 0.83，P-factor 为 0.70，R-factor 为 0.50，模拟效果较好。故 应用 SOM 算法进行 SWAT 模型参数优化可以降低模型不确定性，提高径流模拟精度，为水文模型参数优化算法 的选择提供思路，对水资源管理政策制定与水库优化调度具有重要意义。
2023(3):470-479.
摘要:
在充分考虑水资源系统中供需水不确定性的基础上，基于多目标规划、模糊规划和区间规划原理，以经济效 益、社会效益和环境效益最大为目标，以需水量、可供水量和不同子区用水部门间的用水公平性为主要约束，构 建一种适用于多水源、多子区、多用户的考虑供需水不确定性的多目标模糊规划模型，以期通过平衡水资源配置 系统中用户配置水量、缺水风险与系统收益三者的关系，实现系统综合效益最大。模型以衡水市历年供水、用水 及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数，采用区间参数反映系统中的不确定性，通过引入模糊隶 属度函数，利用两步交互式算法，将多目标规划转化为单目标规划进行求解，以 2025 年为衡水市规划水平年，得 到规划水平年下的 11 个子区、4 种水源、4 个用水行业的最优配水方案。结果表明：本研究制定的水资源优化配 置方案可实现“外调水优先利用、地下水控制利用”，同时考虑用水的公平性约束后，在缺水条件下可有效控制水 资源向每立方米水效益高的区域和部门流动，有利于多区域、多部门共担缺水风险；该水资源优化配置方案可有 效缓解衡水市水资源供需矛盾，实现多水源和多目标之间的协同互补。研究成果可为河北省其他县域的水资源 优化配置提供技术参考。
在充分考虑水资源系统中供需水不确定性的基础上，基于多目标规划、模糊规划和区间规划原理，以经济效 益、社会效益和环境效益最大为目标，以需水量、可供水量和不同子区用水部门间的用水公平性为主要约束，构 建一种适用于多水源、多子区、多用户的考虑供需水不确定性的多目标模糊规划模型，以期通过平衡水资源配置 系统中用户配置水量、缺水风险与系统收益三者的关系，实现系统综合效益最大。模型以衡水市历年供水、用水 及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数，采用区间参数反映系统中的不确定性，通过引入模糊隶 属度函数，利用两步交互式算法，将多目标规划转化为单目标规划进行求解，以 2025 年为衡水市规划水平年，得 到规划水平年下的 11 个子区、4 种水源、4 个用水行业的最优配水方案。结果表明：本研究制定的水资源优化配 置方案可实现“外调水优先利用、地下水控制利用”，同时考虑用水的公平性约束后，在缺水条件下可有效控制水 资源向每立方米水效益高的区域和部门流动，有利于多区域、多部门共担缺水风险；该水资源优化配置方案可有 效缓解衡水市水资源供需矛盾，实现多水源和多目标之间的协同互补。研究成果可为河北省其他县域的水资源 优化配置提供技术参考。
2023(3):480-490.
摘要:
以布哈河流域为研究对象，采用 Mann-Kendall?趋势检验法和 Pettitt 检验法分析各水文气象要素的趋势变化 并识别其突变特征，基于 Budyko 假设的水热耦合平衡 Choudhury-Yang 公式，分析量化不同因素对流域径流变化 的贡献。结果表明：1958—2016 年研究区年径流深呈显著增加趋势，增加速率为 0.536?mm/a；通过突变检验识别 在 2001 年存在突变点，据此径流序列划分为基准期(1958—2001 年)?和变化期(2002—2018 年)；与基准期相比， 变化期径流增加了 32.7?mm，其主要影响因素为气候变化，贡献率为 86.27%，?气候变化中降水量变化的贡献率占 97.12%，潜在蒸散发量变化起到负贡献作用，贡献率为?10.85%，而下垫面变化的贡献率为 13.73%。可知，降水量 的变化是影响布哈河流域径流增加的主要因素。
以布哈河流域为研究对象，采用 Mann-Kendall?趋势检验法和 Pettitt 检验法分析各水文气象要素的趋势变化 并识别其突变特征，基于 Budyko 假设的水热耦合平衡 Choudhury-Yang 公式，分析量化不同因素对流域径流变化 的贡献。结果表明：1958—2016 年研究区年径流深呈显著增加趋势，增加速率为 0.536?mm/a；通过突变检验识别 在 2001 年存在突变点，据此径流序列划分为基准期(1958—2001 年)?和变化期(2002—2018 年)；与基准期相比， 变化期径流增加了 32.7?mm，其主要影响因素为气候变化，贡献率为 86.27%，?气候变化中降水量变化的贡献率占 97.12%，潜在蒸散发量变化起到负贡献作用，贡献率为?10.85%，而下垫面变化的贡献率为 13.73%。可知，降水量 的变化是影响布哈河流域径流增加的主要因素。
2023(3):491-500.
摘要:
为实现石川河地下水位的有效回升进而维持采补平衡，需在该区实施地下水人工补给工程，并确定合理的 补给位置及有效的补给方式。选取地下水埋深、坡度、含水层厚度、含水层渗透系数、与环境敏感区距离和给水 度 6 个指标，运用空间分析技术对人工补给地下水地点适宜性进行评价；在此基础上建立三维地质模型分析典型 人工补给潜力区的地层结构，探索可行的地下水人工补给方式。结果表明：适宜进行人工补给的高潜力和较高潜 力区域主要分布在研究区中部及东南部，面积达 48.01?km2，占研究区总面积的 32.0%。建议：在石川河河道中上 游高潜力和较高潜力区域的北部修建地表入渗池或渗坑；在河道中上游高潜力和较高潜力区域南部和河道中下 游的较高潜力区域布设反滤回灌井群；可沿石川河河道中上游高潜力与较高潜力区域之间布置一条长约 4.5?km 的渗渠，利用河道进行入渗补给。研究结果可为地下水库的修建提供参考。
为实现石川河地下水位的有效回升进而维持采补平衡，需在该区实施地下水人工补给工程，并确定合理的 补给位置及有效的补给方式。选取地下水埋深、坡度、含水层厚度、含水层渗透系数、与环境敏感区距离和给水 度 6 个指标，运用空间分析技术对人工补给地下水地点适宜性进行评价；在此基础上建立三维地质模型分析典型 人工补给潜力区的地层结构，探索可行的地下水人工补给方式。结果表明：适宜进行人工补给的高潜力和较高潜 力区域主要分布在研究区中部及东南部，面积达 48.01?km2，占研究区总面积的 32.0%。建议：在石川河河道中上 游高潜力和较高潜力区域的北部修建地表入渗池或渗坑；在河道中上游高潜力和较高潜力区域南部和河道中下 游的较高潜力区域布设反滤回灌井群；可沿石川河河道中上游高潜力与较高潜力区域之间布置一条长约 4.5?km 的渗渠，利用河道进行入渗补给。研究结果可为地下水库的修建提供参考。
2023(3):501-511.
摘要:
受流域洪水归槽造成水位抬升和区域河床下切引起水位下降影响，珠江三角洲泄洪情势发生了显著变化。 为探明这种影响和变化，利用洪水、地形实测资料，分析当前洪水归槽和地形下切态势，基于河网二维水动力学模 型，分别量化洪水归槽和地形下切对西、北江三角洲泄洪能力的作用大小，并在此基础上评估现状主干河道过流 能力。结果表明：洪水归槽导致珠江三角洲防洪压力陡增，相对 20 世纪 90 年代，防洪控制断面思贤滘 50 年一遇 设计洪峰流量增幅达 11.7%，西江、北江相应洪水位最大抬升幅度分别为 0.67、0.56?m；河道大规模下切增加了河 道泄洪能力，1999—2016 年西、北江主干河道平均下切幅度分别为 2.54、1.21?m，相应的洪水位普遍降低，50 年一 遇重现期洪水位最大降幅分别西江为 0.76?m、北江为 0.67?m；除三角洲上部局部河段外，洪水归槽对三角洲洪水 位抬升作用显著大于河道下切的水位降低作用。现状三角洲主干河道 50 年一遇洪水位有近 900?km 河段超堤防 设计水位，超出河段主要集中在天河、南华、三善滘附近的三角洲腹部。研究成果可为后续珠江三角洲防洪体系 整体安全评估和提升提供依据。
受流域洪水归槽造成水位抬升和区域河床下切引起水位下降影响，珠江三角洲泄洪情势发生了显著变化。 为探明这种影响和变化，利用洪水、地形实测资料，分析当前洪水归槽和地形下切态势，基于河网二维水动力学模 型，分别量化洪水归槽和地形下切对西、北江三角洲泄洪能力的作用大小，并在此基础上评估现状主干河道过流 能力。结果表明：洪水归槽导致珠江三角洲防洪压力陡增，相对 20 世纪 90 年代，防洪控制断面思贤滘 50 年一遇 设计洪峰流量增幅达 11.7%，西江、北江相应洪水位最大抬升幅度分别为 0.67、0.56?m；河道大规模下切增加了河 道泄洪能力，1999—2016 年西、北江主干河道平均下切幅度分别为 2.54、1.21?m，相应的洪水位普遍降低，50 年一 遇重现期洪水位最大降幅分别西江为 0.76?m、北江为 0.67?m；除三角洲上部局部河段外，洪水归槽对三角洲洪水 位抬升作用显著大于河道下切的水位降低作用。现状三角洲主干河道 50 年一遇洪水位有近 900?km 河段超堤防 设计水位，超出河段主要集中在天河、南华、三善滘附近的三角洲腹部。研究成果可为后续珠江三角洲防洪体系 整体安全评估和提升提供依据。
2023(3):512-521.
摘要:
以大兴机场海绵系统为例，根据降雨径流资料，建立暴雨雨水管理模型 (storm?water?management?model， SWMM)，模拟不同海绵设施组合情景下的水文过程。结果表明:在不同设计暴雨条件下，绿色基础设施、景观湖 以及组合方案均能削减洪峰流量、延迟洪峰时刻；组合方案的雨水控制效果最为显著，5a 重现期下，出口处洪峰 流量削减率和雨水总量控制率分别达 41.5% 和 79.9%；景观湖的蓄滞作用在不同的重现期下对出口流量的影响时 段不同，景观湖在低重现期下蓄积降雨过程中的雨水，削减降雨初期外排出口的流量，而在高重现期下蓄积空间 主要用于降雨后期的雨水汇流的收集，在出口段明渠退水过程中减少外排雨水；绿色基础设施在上游区域的溢流 量削减率达到 10.6%，在洪峰削减、延迟峰值时刻上表现明显；上游连接景观湖后造成的回流会导致退水时长增 加，在高重现期下回流雨水占用明渠蓄水空间，可能增加上游管网的溢流风险。
以大兴机场海绵系统为例，根据降雨径流资料，建立暴雨雨水管理模型 (storm?water?management?model， SWMM)，模拟不同海绵设施组合情景下的水文过程。结果表明:在不同设计暴雨条件下，绿色基础设施、景观湖 以及组合方案均能削减洪峰流量、延迟洪峰时刻；组合方案的雨水控制效果最为显著，5a 重现期下，出口处洪峰 流量削减率和雨水总量控制率分别达 41.5% 和 79.9%；景观湖的蓄滞作用在不同的重现期下对出口流量的影响时 段不同，景观湖在低重现期下蓄积降雨过程中的雨水，削减降雨初期外排出口的流量，而在高重现期下蓄积空间 主要用于降雨后期的雨水汇流的收集，在出口段明渠退水过程中减少外排雨水；绿色基础设施在上游区域的溢流 量削减率达到 10.6%，在洪峰削减、延迟峰值时刻上表现明显；上游连接景观湖后造成的回流会导致退水时长增 加，在高重现期下回流雨水占用明渠蓄水空间，可能增加上游管网的溢流风险。
2023(3):522-530.
摘要:
城市内涝防治采用市政排水与水利排涝两级排涝模式，针对城市两级排水系统标准无法衔接的问题，以深 圳市大空港区为例，考虑城市两级排水系统可能遭遇的两类衔接风险，通过构建雨量结构关系分别得到以短历时 暴雨为主和以长历时暴雨为主的设计暴雨重现期衔接关系。同时利用芝加哥雨型和珠江三角洲雨型分别推求市 政排水与水利排涝设计暴雨过程，以探讨城市两级排水系统设计暴雨雨峰之间的衔接关系。最终通过 Spearman 相关系数评估截留河流域各条支流的衔接关系与地理参数之间的相关性。结果表明，水利排涝与市政排水设计 暴雨重现期的衔接关系受降雨强度和降雨历时共同作用，且设计暴雨雨峰衔接关系存在地区差异性。以德丰围 涌为例，在市政排水设计暴雨重现期为 X 年一遇时，水利排涝设计暴雨重现期应至少设计为（2~3）X 年一遇才能 实现城市两级排水系统的衔接。
城市内涝防治采用市政排水与水利排涝两级排涝模式，针对城市两级排水系统标准无法衔接的问题，以深 圳市大空港区为例，考虑城市两级排水系统可能遭遇的两类衔接风险，通过构建雨量结构关系分别得到以短历时 暴雨为主和以长历时暴雨为主的设计暴雨重现期衔接关系。同时利用芝加哥雨型和珠江三角洲雨型分别推求市 政排水与水利排涝设计暴雨过程，以探讨城市两级排水系统设计暴雨雨峰之间的衔接关系。最终通过 Spearman 相关系数评估截留河流域各条支流的衔接关系与地理参数之间的相关性。结果表明，水利排涝与市政排水设计 暴雨重现期的衔接关系受降雨强度和降雨历时共同作用，且设计暴雨雨峰衔接关系存在地区差异性。以德丰围 涌为例，在市政排水设计暴雨重现期为 X 年一遇时，水利排涝设计暴雨重现期应至少设计为（2~3）X 年一遇才能 实现城市两级排水系统的衔接。
2023(3):531-540.
摘要:
为定量描述内陆河下游河流水沙变化特征，基于额济纳河实测径流数据（1988—2020 年）和泥沙数据 （2006—2020 年），系统分析额济纳河多年水沙变化特征以及生态输水条件下流量变化对额济纳河含沙量输出特 征影响。结果表明：自 2000 年生态输水后，额济纳河输水期延长，且径流量由生态输水前的急剧下降转为显著上 升的态势；至 2020 年，额济纳东、西河的年均流量均已恢复至 20 世纪 80 年代末水平；2006—2020 年额济纳河年 输沙量呈现下降趋势（?0.3 万 t/a），其中东河多年平均输沙量约 37.6 万 t，为西河的 2.4 倍，且主要受径流量、输水 期及河水含沙量的影响。水沙变化特征分析表明，含沙量与流量呈显著正相关，河流泥沙在低流量时期（春、冬季） 沉积，等到高流量时期（夏、秋季）便引发强输沙（含沙量>?5?kg/m 3）或中输沙（含沙量>?1?kg/m 3）事件。含沙量不仅 会随流量增加而不断增大，且其增幅受流量增速与前期高流量输水事件影响显著。本研究结果可为额济纳河生 态输水管理和未来绿洲生态环境变化预测提供理论支撑。
为定量描述内陆河下游河流水沙变化特征，基于额济纳河实测径流数据（1988—2020 年）和泥沙数据 （2006—2020 年），系统分析额济纳河多年水沙变化特征以及生态输水条件下流量变化对额济纳河含沙量输出特 征影响。结果表明：自 2000 年生态输水后，额济纳河输水期延长，且径流量由生态输水前的急剧下降转为显著上 升的态势；至 2020 年，额济纳东、西河的年均流量均已恢复至 20 世纪 80 年代末水平；2006—2020 年额济纳河年 输沙量呈现下降趋势（?0.3 万 t/a），其中东河多年平均输沙量约 37.6 万 t，为西河的 2.4 倍，且主要受径流量、输水 期及河水含沙量的影响。水沙变化特征分析表明，含沙量与流量呈显著正相关，河流泥沙在低流量时期（春、冬季） 沉积，等到高流量时期（夏、秋季）便引发强输沙（含沙量>?5?kg/m 3）或中输沙（含沙量>?1?kg/m 3）事件。含沙量不仅 会随流量增加而不断增大，且其增幅受流量增速与前期高流量输水事件影响显著。本研究结果可为额济纳河生 态输水管理和未来绿洲生态环境变化预测提供理论支撑。
2023(3):541-549.
摘要:
为解决传统池塘养殖产生的环境污染问题，应用水生态模型对养殖池塘水生态环境进行模拟。以太湖流域 某养殖池塘为例，通过水量平衡分析得到具体补排水时间序列，输入 AQUATOX 水生态模型软件进行建模，经过 率定验证后进行控制模拟，针对投饵率对水质与养殖品之间的相互影响规律进行探讨。结果表明：基于降雨-水位 的补排水识别方法能弥补具体补排水量的测量空白；饵料对研究池塘水质影响较大，在 1%~7% 的投饵率梯度中， 随着投饵率的增加，TP、TN 和氨氮质量浓度整体上大幅增加；以养殖品安全质量浓度为界，在 1%~7% 的投饵率 梯度内养殖品产量随氨氮质量浓度的增加呈现先增后减的趋势。该研究建立的水生态系统模型模拟效果较好， 综合考虑保持良好的水生态环境与经济成本，该池塘养殖中的建议投饵率为 2.5%~3.0%。
为解决传统池塘养殖产生的环境污染问题，应用水生态模型对养殖池塘水生态环境进行模拟。以太湖流域 某养殖池塘为例，通过水量平衡分析得到具体补排水时间序列，输入 AQUATOX 水生态模型软件进行建模，经过 率定验证后进行控制模拟，针对投饵率对水质与养殖品之间的相互影响规律进行探讨。结果表明：基于降雨-水位 的补排水识别方法能弥补具体补排水量的测量空白；饵料对研究池塘水质影响较大，在 1%~7% 的投饵率梯度中， 随着投饵率的增加，TP、TN 和氨氮质量浓度整体上大幅增加；以养殖品安全质量浓度为界，在 1%~7% 的投饵率 梯度内养殖品产量随氨氮质量浓度的增加呈现先增后减的趋势。该研究建立的水生态系统模型模拟效果较好， 综合考虑保持良好的水生态环境与经济成本，该池塘养殖中的建议投饵率为 2.5%~3.0%。
2023(3):550-558.
摘要:
结合洋河水库实测水质数据和 Sentinel-2（哨兵 2 号）卫星遥感影像数据，基于线性回归方法，建立遥感波段 反射率与水体总磷实测质量浓度之间的反演模型，反演洋河水库 2016—2019 年总磷质量浓度，并分析库区总磷 质量浓度时空变化特征。研究结果表明：线性回归遥感反演模型决定系数达到 0.818，相对误差平均值在 20% 以 内，计算结果较稳定，模型适用性较好。在时间分布上，洋河水库水质整体基本较好，2016—2018 年洋河水库水 质较好，达到Ⅲ类，部分月份水质较差，超过Ⅲ类，主要集中在秋季；2019 年洋河水库水质较差，整体达到Ⅳ类，部 分月份出现Ⅴ类，超标现象集中在夏秋季节。在空间分布上，非汛期洋河水库总磷质量浓度自东、西入口及取水 口向水库中心区逐渐升高，汛期靠近西入口的水域总磷质量浓度明显高于其他区域。利用哨兵 2 号卫星遥感影 像对总磷质量浓度进行反演，可为水库的水质监管提供技术支撑。
结合洋河水库实测水质数据和 Sentinel-2（哨兵 2 号）卫星遥感影像数据，基于线性回归方法，建立遥感波段 反射率与水体总磷实测质量浓度之间的反演模型，反演洋河水库 2016—2019 年总磷质量浓度，并分析库区总磷 质量浓度时空变化特征。研究结果表明：线性回归遥感反演模型决定系数达到 0.818，相对误差平均值在 20% 以 内，计算结果较稳定，模型适用性较好。在时间分布上，洋河水库水质整体基本较好，2016—2018 年洋河水库水 质较好，达到Ⅲ类，部分月份水质较差，超过Ⅲ类，主要集中在秋季；2019 年洋河水库水质较差，整体达到Ⅳ类，部 分月份出现Ⅴ类，超标现象集中在夏秋季节。在空间分布上，非汛期洋河水库总磷质量浓度自东、西入口及取水 口向水库中心区逐渐升高，汛期靠近西入口的水域总磷质量浓度明显高于其他区域。利用哨兵 2 号卫星遥感影 像对总磷质量浓度进行反演，可为水库的水质监管提供技术支撑。
2023(3):559-569.
摘要:
针对淮河干流污染团事件应急处置的需求，对污染团事件的水质水量联合调度措施进行研究。构建淮河干 流中游段的水动力水质模型，分析加大蚌埠闸流量、加大引江济淮流量、两者同时加大、背景调度（无引江济淮工 程）和常规调度（有引江济淮工程，但不加大流量）5 种调度方式对淮河干流污染团的应急处置效果。结果表明：从 污染团离开研究区域时间、峰值长度、峰值质量浓度等角度看，不同调度方式对污染团的处置效果有所不同；加 大蚌埠闸流量、加大引江济淮流量和两者同时加大对污染团的处置效果均比背景调度和常规调度更优。研究结 果可为淮河干流突发水污染事件应急处置提供参考。
针对淮河干流污染团事件应急处置的需求，对污染团事件的水质水量联合调度措施进行研究。构建淮河干 流中游段的水动力水质模型，分析加大蚌埠闸流量、加大引江济淮流量、两者同时加大、背景调度（无引江济淮工 程）和常规调度（有引江济淮工程，但不加大流量）5 种调度方式对淮河干流污染团的应急处置效果。结果表明：从 污染团离开研究区域时间、峰值长度、峰值质量浓度等角度看，不同调度方式对污染团的处置效果有所不同；加 大蚌埠闸流量、加大引江济淮流量和两者同时加大对污染团的处置效果均比背景调度和常规调度更优。研究结 果可为淮河干流突发水污染事件应急处置提供参考。
2023(3):570-580.
摘要:
为深入分析变化环境下小清河干流的河流健康状况，构建包含水量、水质、水生生物、河流生境、社会服务 和流域脆弱性 6 个准则层共 17 个评价指标的河流健康评价指标体系，采用层析分析法计算指标权重并进行健康 评价，以期为维持水生态平衡、实现流域生态保护和高质量发展提供参考。结果表明：小清河干流河流健康处于 亚健康状态，8 个评价点位健康指数位于 [61.82,69.73]，其中黄台桥得分最高、岔河得分最低，不同点位间差距不 大；准则层中水量得分最高，水生生物和流域脆弱性得分最低，水质和河流生境在不同点位之间差距较大；在气候 变化和人类活动等外部压力下，河流健康体现出较大的脆弱性，因此未来提升河流健康状况需重点提高水生生物 多样性水平和流域应对变化环境进行适应性恢复的能力。
为深入分析变化环境下小清河干流的河流健康状况，构建包含水量、水质、水生生物、河流生境、社会服务 和流域脆弱性 6 个准则层共 17 个评价指标的河流健康评价指标体系，采用层析分析法计算指标权重并进行健康 评价，以期为维持水生态平衡、实现流域生态保护和高质量发展提供参考。结果表明：小清河干流河流健康处于 亚健康状态，8 个评价点位健康指数位于 [61.82,69.73]，其中黄台桥得分最高、岔河得分最低，不同点位间差距不 大；准则层中水量得分最高，水生生物和流域脆弱性得分最低，水质和河流生境在不同点位之间差距较大；在气候 变化和人类活动等外部压力下，河流健康体现出较大的脆弱性，因此未来提升河流健康状况需重点提高水生生物 多样性水平和流域应对变化环境进行适应性恢复的能力。
2023(3):581-588.
摘要:
为探究黑龙江上游江段开江期流冰速度沿程变化规律和运移过程，通过抛投微型冰浮标定位器进行流冰追 踪试验，分析黑龙江干流开江期流冰速度分布特征及河道形态对流冰速度的影响规律。结果表明：2019 年开江期 距黑龙江干流源头 69~692?km 河段流冰速度分布为 0.79~3.56?m/s，平均速度为 1.65?m/s，流冰速度与河道宽度、河 道弯曲系数呈负相关关系；在弯曲河段、江心岛河段和弯曲分汊型河段流冰速度降低趋势明显，且河道特征对流 冰速度的影响依次减弱。流冰速度沿程分布规律可为冰坝预测及预防凌汛灾害提供数据支持，研究成果对寒区 河流治理具有十分重要的意义。
为探究黑龙江上游江段开江期流冰速度沿程变化规律和运移过程，通过抛投微型冰浮标定位器进行流冰追 踪试验，分析黑龙江干流开江期流冰速度分布特征及河道形态对流冰速度的影响规律。结果表明：2019 年开江期 距黑龙江干流源头 69~692?km 河段流冰速度分布为 0.79~3.56?m/s，平均速度为 1.65?m/s，流冰速度与河道宽度、河 道弯曲系数呈负相关关系；在弯曲河段、江心岛河段和弯曲分汊型河段流冰速度降低趋势明显，且河道特征对流 冰速度的影响依次减弱。流冰速度沿程分布规律可为冰坝预测及预防凌汛灾害提供数据支持，研究成果对寒区 河流治理具有十分重要的意义。
2023(3):589-596.
摘要:
为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能，采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进 行全流道计算，通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角 0°、双侧可调导叶的叶片 调节角 0°且灯泡体位于内河侧时，泵装置在排涝工况时最高效率为 59.29%，引水工况时泵装置最高效率为 58.41%；双向运行各流量工况时，叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好，叶轮出流侧的过流结构内部 流态相对紊乱；在双向运行时，直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于 92%，速度加权平均角均大于 89°， 直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布；在高效工况时，泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出 口；叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参 考价值。
为明晰双向运行时潜水贯流泵装置的内流特征及水力性能，采用数值模拟技术对双向潜水贯流泵装置进 行全流道计算，通过模型试验验证数值计算的有效性。结果表明：在叶轮的叶片安放角 0°、双侧可调导叶的叶片 调节角 0°且灯泡体位于内河侧时，泵装置在排涝工况时最高效率为 59.29%，引水工况时泵装置最高效率为 58.41%；双向运行各流量工况时，叶轮进水侧的过流结构内部流线均平顺流态较好，叶轮出流侧的过流结构内部 流态相对紊乱；在双向运行时，直管式流道的出口面轴向速度分布均匀度均大于 92%，速度加权平均角均大于 89°， 直管式进水流道为叶轮提供良好的入流速度分布；在高效工况时，泵装置出水流道进口的偏流角均低于导叶体出 口；叶轮所受的轴向力均随着流量的增大而减小。研究成果为双向潜水贯流泵装置的结构优化提供了一定的参 考价值。
2023(3):597-607.
摘要:
基于 2002—2017 年长江经济带各省（直辖市）水、能源、粮食相关数据，将 3 种资源与产业相关联，通过投 入产出法描述 3 种产业部门在研究期内生产中原材料投入来源和产出品使用方向，构建长江经济带水-能源-粮食 （Water-Energy-Food，WEF）产业投入产出模型，并结合结构分析法，对产业间关联效应及对地区经济的波及影响进 行研究。结果表明：水生产与供应业对 WEF 产业前、后向关联度均波动下降，对地区经济的影响力系数降低至 1 以下，感应度系数增长 0.5，增幅高达 44.2%，拉动作用趋于弱化而感应水平显著提升，其需求结构向中间产品型基 础产业转变。能源产业对 WEF 产业有较强的推动和制约作用，容易受经济波动影响，作为具有低附加值、高带动 性特征的中间产品型产业，2007 年后其影响力系数稳定在 1.2，感应度系数减少 10%，缺乏持续发展后劲。粮食产 业与自身关联紧密，与其他产业的直接联系较弱，2017 年其中间需求率和投入率仅有 0.554?4 和 0.386?2，对地区经 济的推动和拉动作用均不突出，属于带有迟钝关联特性的中间产品型基础产业，总体发展状态相对稳定。从经济 角度对不同发展阶段 WEF 产业的结构特征和关联、波及效应的演变情况进行分析，为支撑和保障长江经济带高 质量发展以及 WEF 产业可持续发展提供决策参考。
基于 2002—2017 年长江经济带各省（直辖市）水、能源、粮食相关数据，将 3 种资源与产业相关联，通过投 入产出法描述 3 种产业部门在研究期内生产中原材料投入来源和产出品使用方向，构建长江经济带水-能源-粮食 （Water-Energy-Food，WEF）产业投入产出模型，并结合结构分析法，对产业间关联效应及对地区经济的波及影响进 行研究。结果表明：水生产与供应业对 WEF 产业前、后向关联度均波动下降，对地区经济的影响力系数降低至 1 以下，感应度系数增长 0.5，增幅高达 44.2%，拉动作用趋于弱化而感应水平显著提升，其需求结构向中间产品型基 础产业转变。能源产业对 WEF 产业有较强的推动和制约作用，容易受经济波动影响，作为具有低附加值、高带动 性特征的中间产品型产业，2007 年后其影响力系数稳定在 1.2，感应度系数减少 10%，缺乏持续发展后劲。粮食产 业与自身关联紧密，与其他产业的直接联系较弱，2017 年其中间需求率和投入率仅有 0.554?4 和 0.386?2，对地区经 济的推动和拉动作用均不突出，属于带有迟钝关联特性的中间产品型基础产业，总体发展状态相对稳定。从经济 角度对不同发展阶段 WEF 产业的结构特征和关联、波及效应的演变情况进行分析，为支撑和保障长江经济带高 质量发展以及 WEF 产业可持续发展提供决策参考。
2023(3):608-616.
摘要:
为系统分析、总结我国节水发展历程和各阶段的特征，利用 CiteSpace 软件对 1958—2021 年有关节水研究 的中文文献进行计量分析，构建研究主题、研究热点和发展演进的知识图谱，统计研究时段内节水相关政策文件， 与文献发文量、高频关键词、突现词进行对比分析。研究发现：政策文件的发布会影响科技论文的发表数量及研 究内容；农业是节水研究的重点领域，节水研究早期聚焦在灌溉技术方面，随着研究领域拓宽、研究对象增多，节 水技术的综合应用是目前的研究热点；节水研究形成了以水资源管理为核心，以高效节水为主要目标，以灌溉技 术、节水农业等为技术手段的结构。根据节水研究和工作发展的关键时间节点，将节水发展历程划分为 4 个阶段： 节水萌芽阶段（1949—1981 年）；节水起步阶段（1982—2001 年）；全面节水阶段（2002—2011 年）；深化节水阶段 （2012 年至今）。研究成果可为全面了解我国节水发展历程和进一步深化节水研究及技术研发提供科学参考。
为系统分析、总结我国节水发展历程和各阶段的特征，利用 CiteSpace 软件对 1958—2021 年有关节水研究 的中文文献进行计量分析，构建研究主题、研究热点和发展演进的知识图谱，统计研究时段内节水相关政策文件， 与文献发文量、高频关键词、突现词进行对比分析。研究发现：政策文件的发布会影响科技论文的发表数量及研 究内容；农业是节水研究的重点领域，节水研究早期聚焦在灌溉技术方面，随着研究领域拓宽、研究对象增多，节 水技术的综合应用是目前的研究热点；节水研究形成了以水资源管理为核心，以高效节水为主要目标，以灌溉技 术、节水农业等为技术手段的结构。根据节水研究和工作发展的关键时间节点，将节水发展历程划分为 4 个阶段： 节水萌芽阶段（1949—1981 年）；节水起步阶段（1982—2001 年）；全面节水阶段（2002—2011 年）；深化节水阶段 （2012 年至今）。研究成果可为全面了解我国节水发展历程和进一步深化节水研究及技术研发提供科学参考。
21 库岸崩滑机理研究方法综述
2023(3):617-624.
摘要:
述评库岸崩滑机理研究方法的研究现状、存在问题和发展方向。监测法具有速度快、自动化程度高等优势， 但易受到天气、环境等因素的影响。调查法具有灵活性强且适用范围广等特点，但调查法不能全面地获取研究区 灾害信息。监测法和调查法都能为模型试验和数值模拟提供校正数据，但是二者均难以观测库岸崩滑发生、发展 的过程。模型试验不仅能对下垫面形状进行情形假定，还能够在实验室条件下对崩滑过程进行精确观测，但模型 试验必须考虑模型与原型的相似问题。现场试验法不用重塑下垫面地形，易于对复杂的水土流失现场进行模拟， 但在野外往往难以进行精细的模拟和观测。数值法能对较大尺度的库岸崩滑进行统计分析或者预测，但其计算 结果须通过监测、调查或者试验的结果来验证。因此，应根据项目的研究目标和研究内容确定相应的研究方法。
述评库岸崩滑机理研究方法的研究现状、存在问题和发展方向。监测法具有速度快、自动化程度高等优势， 但易受到天气、环境等因素的影响。调查法具有灵活性强且适用范围广等特点，但调查法不能全面地获取研究区 灾害信息。监测法和调查法都能为模型试验和数值模拟提供校正数据，但是二者均难以观测库岸崩滑发生、发展 的过程。模型试验不仅能对下垫面形状进行情形假定，还能够在实验室条件下对崩滑过程进行精确观测，但模型 试验必须考虑模型与原型的相似问题。现场试验法不用重塑下垫面地形，易于对复杂的水土流失现场进行模拟， 但在野外往往难以进行精细的模拟和观测。数值法能对较大尺度的库岸崩滑进行统计分析或者预测，但其计算 结果须通过监测、调查或者试验的结果来验证。因此，应根据项目的研究目标和研究内容确定相应的研究方法。
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