水科学进展

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黄远东, 吴文权, 张红武, 王光谦

2002, 13(1): 1-8.

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构建起双向耦合的液固两相流动旋涡动力学模型与数值方法;应用离散涡方法,计算非定常不稳定水流场;采用Lagrange方法模拟颗粒运动,颗粒对流体的反作用通过修正涡泡运动速度来实现。利用所建模型,计算了两种St数的泥沙粒子在圆柱绕流场中的运动。结果证明了液固两相流动中颗粒运动与旋涡存在着明确的相关结构:(1)当水沙混合物中的泥沙颗粒碰上旋涡时,泥沙颗粒被卷入旋涡中,被卷入旋涡中的泥沙颗粒在运动过程中始终分布于旋涡区;(2)均匀水沙混合物绕圆柱流动,由于流体流过圆柱时产生剧烈分离流动,使得在尾迹流内中等St数 (St～o (1))的泥沙颗粒从均匀水沙混合物中分离出来而往旋涡区聚集。

基于组件的水力数值模拟可视化系统

周振红, 杨国录, 周洞汝

2002, 13(1): 9-13.

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传统的水力数值模拟方式难以直观、形象地展示数学模型的内在规律。本文旨在探索新的水力数值模拟方式,应用软件工程新出现的组件编程模型封装水力数学模型,以使其数值模拟过程实现可视化,并依据可视化反馈信息对数值计算实施驾驭。

水环境模型与水环境模型库管理

李本纲, 陶澍, 曹军

2002, 13(1): 14-20.

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以美国公开发表的92个水环境模型为例,对地表水质模型、地下水质模型和非点源模型的主要功能和使用范围进行了分析。针对水环境模型研究和应用中的问题,提出了利用地理信息系统进行水环境模型库管理的概念,并阐述了建立水环境模型库管理系统的基本思路和方法。

完全混合系统总磷随机模型研究

饶群, 芮孝芳

2002, 13(1): 21-25.

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在Vollenweider模型的基础上,建立一个完全混合系统的总磷浓度的随机微分方程模型。该模型将总磷浓度的变化过程当做一个随机过程,在获得初始条件的随机特性后可以得到模型的数值解和解析解,从而得到总磷浓度的一阶矩均值和二阶矩方差。模型被应用于隔河岩水库的总磷浓度的模拟,与实测资料吻合良好。

浅水环境中垂向圆形纯射流的试验研究

槐文信, 那宇彤, 黄纪忠, 童汉毅, 姜国强

2002, 13(1): 26-30.

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对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔射流进行了试验研究,试验是在实验室的自制恒定水流循环系统中进行的。得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系;验证了隆起高度分布具有自相似性,并给出其统一表达式;借助于三维测速仪,得到了射流流速的横断面分布、射流中线流速的衰减规律和流场的流函数等值线。

遗传算法在水环境灰色非线性规划中的应用

秦肖生, 曾光明

2002, 13(1): 31-36.

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利用常规最优化方法解水环境中的灰色非线性规划问题难度较大。尝试利用遗传算法与传统非线性规划解法相结合的混合数值算法对此类问题的求解进行了探索。在实例的应用中,该方法有效性得到了验证。

自适应BP算法及其在河道洪水预报上的应用

覃光华, 丁晶, 刘国东

2002, 13(1): 37-41.

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提出一种改进的BP算法,即自适应BP算法。该方法采用两种策略:一是在权重修改公式中加动量项;二是学习率随总误差的变化作自适应调整,亦即总误差增加时,学习率将减小,反之学习率增大。以上两种策略能有效的抑制网络陷于局部极小并缩短了学习时间。实例研究表明,该算法用于河道洪水的预报,能取得令人满意的结果。

水库洪水调度系统通用化模板设计与开发

周惠成, 梁国华, 王本德, 殷峻暹

2002, 13(1): 42-48.

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采用水库调洪数值解法、多目标模糊优选决策模型、人机交互决策方法、面向对象技术和数据库技术,设计与开发了模块化、接口通用化和通用的水库洪水调度系统。在实际应用中,针对一个新水库,用户使用这一系统,输入水库防洪调度的基本资料,可实现水库调度方案的迅速生成、制定、仿真模拟、评价与选择等过程。

多目标多层次流域需水预测系统开发与应用

王大正, 赵建世, 蒋慕川, 翁文斌

2002, 13(1): 49-54.

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利用交互式递阶层次分解法构建流域需水预测系统,并在系统中纳入宏观经济水资源模型建立社会、经济、生态和水资源之间的相互作用关系,实现了需水预测的多目标、多层次的结构体系。系统已在2000年进行的海河流域水资源规划工作中应用。

土壤水分特性曲线的分形模拟

黄冠华, 詹卫华

2002, 13(1): 55-60.

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应用Menger海绵结构模型,推导出包含有分形维数的土壤水分特征曲线的解析模型,该模型与Brook Corey (1964)及Campbell (1974)经验模型的结构相似。通过对不同地区所采集的10种土壤样本利用压力薄膜仪实测得到水分特性曲线资料反求得到相应的分形维数,分析了分形维数与土壤质地、结构之间的关系,结果表明分形维数随土壤粘粒含量的增大而增大,随砂粒含量的增大而减小。同时对土壤水分特性曲线模型的分形维数与基于质量的土壤颗粒分布分形维数进行了比较,结果表明,两者十分接近,而且具有良好的线性相关关系。根据上述关系,利用易测得的土壤粒径分形维数结合所推导的解析模型,对土壤水分特性曲线进行了预测,预测值与实测值具有良好的一致性。

单裂隙面渗流特性及等效水力隙宽

王媛, 速宝玉

2002, 13(1): 61-68.

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首先讨论了描述单裂隙面几何特性的两个最基本参数——隙宽和粗糙性的确定方法,系统地总结和分析了现有有关单裂隙面渗流特性方面的研究成果,并对不同粗糙性描述下的裂隙等效水力隙宽的确定问题进行了探讨,提出了自已的看法,并指出进一步要解决的问题。

沟底膜孔灌水条件下土壤水入渗规律的数值模拟

虎胆·吐马尔白, 木拉提

2002, 13(1): 69-73.

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以土壤水动力学原理为基础,研究了沟底膜孔灌水条件下土壤水分运动规律,建立了二维入渗模型。对模型检验表明,试验实测数据与模型计算值吻合较好,说明所建立的模型是可行的。

芯吸效应与非饱和土柱试验

沈珍瑶, 杨志峰, 韩新生, 倪世伟, 姚兰根, 李伟娟, 蔡匀

2002, 13(1): 74-77.

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介绍了非饱和土柱试验构造技术,重点介绍了芯吸技术的应用,结合研究实际,给出了此方面的初步研究成果,研究显示芯吸技术是一种构造非饱和土柱试验的较好技术,但仍需进一步开展工作。

双时间尺度紊流模型的非线性修正与验证

袁新明, 唐锦春, 毛根海, 吴寿荣

2002, 13(1): 78-82.

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采用非线性雷诺应力模式对双时间尺度紊流模型进行了修正,并将修正后的模型应用于具有回流的突扩流的紊流模拟中,其计算结果比采用双时间尺度紊流模型有进一步的改进。

云的含水量及其水循环

张学文

2002, 13(1): 83-86.

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通过分析云的含水量表明:①全球的云中含水量约为90×10⁹t,与大气中气体状态的水汽比,不足其1%,在计算大气总含水量时可以忽略;②积雨云含水分丰富,但是计算显示它持有的水分也少于3mm。③由于云的含水量很小,而每年有1000mm的雨雪从云中降落,所以云中的水分循环很快,从成云到致雨(雪)不足2h。

应用GRNN神经网络模型计算西北干旱区内陆河流域出山径流

陈仁升, 康尔泗, 张济世

2002, 13(1): 87-92.

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根据全球变化对2030年降水量和气温的预测结果,设置不同的气候变化情景,应用GRNN模型对黑河出山径流进行了预测。结果表明,到2030年,黑河出山径流将有小幅度的增加。随着气温的不断上升,出山年径流量最终将减少。

水文科学研究的世纪回眸与展望

叶守泽, 夏军

2002, 13(1): 93-104.

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对20世纪国内外水文科学发展历程进行了回顾,涉及到水文学的变革、水文测验、水文分析计算、水文模拟与预报和主要水文分支学科的兴起。对当今水文学术界的争论问题阐明了笔者的观点,其中涉及到科学与技术的关系、科学研究与生产应用的关系,数学方法与水文物理基础的关系。指出了我国水文学术界存在的若干问题。对21世纪水文科学的发展进行了展望。

非点源污染研究的进展与展望

郑一, 王学军

2002, 13(1): 105-110.

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简述了非点源污染的基本特征,并从模型化研究、土地利用方式剖析、径流研究、新技术应用和管理等角度对国内外非点源污染的研究进展和存在的问题做了分析。展望了我国未来非点源污染的研究和控制。

区域水资源承载力的研究进展及其理论探析

姚治君, 王建华, 江东, 陈传友

2002, 13(1): 111-115.

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在总结区域水资源承载力研究历史和现状的基础上,定义了水资源承载力的概念,并阐述了水资源承载力的内涵与特性。在分析区域水资源承载力影响因子之后,研究了区域水资源承载力的理论研究层次,对水资源承载力的理论体系的建立作了较为深入的探析。

地下水多组分反应溶质迁移模型的研究进展

钱天伟, 李书绅, 武贵宾

2002, 13(1): 116-121.

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描述多孔介质中地下水中溶质迁移行为的模型有两类:一为溶质的多组分水化学平衡模式;二为溶质的水动力迁移模式(对流-弥散模式)。对这两类模型进行了回顾,着重介绍了近年来两者耦合模型的发展,提出了尚需解决的问题。

常规饮用水净化技术面临的挑战及对策

白晓慧, 贺兰喜, 王宝贞

2002, 13(1): 122-127.

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分析了我国饮用水水源的污染现状,指出我国一直沿用至今的常规饮用水处理技术所面临的巨大挑战,以及对人们健康造成的潜在影响。结合优质饮用水的概念,提出饮用水水质指标体系的发展方向。根据世界各国饮用水深度净化技术的研究现状,认为吸附、氧化和膜技术及其结合是当前较有前途的饮用水深度净化技术。

对“黄河下游窄河段挖河固堤启动工程减淤效果研究”一文的讨论

王士强

2002, 13(1): 128-129.

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该文提出“根据利津-清6河段多年冲淤量与利津相应来水量的关系推得,对于汛期,在不挖河条件下,相应于1998年来水量9327×10⁴m³的河道淤积量约为600×10⁴m³”,图1即为该文所列参考文献[3]中给出的关系,图中虚线A为笔者根据此图各点据群绘出的冲淤量与利津水量的平均关系,据A线,1998年汛期此河段冲淤量平均为零左右,与600万m³相去甚远。

关于黄河下游挖河减淤效果的质疑

费祥俊

2002, 13(1): 130-132.

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本刊2001年第四期刊出了“黄河下游窄河段挖河固堤启动工程减淤效果研究”[1]一文引起了国内泥沙和治河工作者的兴趣和关注。目前对黄河中下游挖河减淤的研究,虽然分析方法及所用资料有所不同,但都认为每减淤1m³泥沙,只需挖沙0.74～0.66m³,即挖沙减淤效率为η=135%～150%这一结论是值得商讨的。据笔者理解,挖沙减淤和水库拦沙减淤相似,其效率不可能大于百分之百。就水库拦沙来说,李保如以前统计黄河下游减淤1m³,水库拦沙需15～16m³,即拦沙减淤效率为η=0.65～0.63。

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