水科学进展

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张红武, 黄远东, 赵连军, 江恩惠

2002, 13(3): 265-270.

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构建起具有通用性的黄河下游一维非恒定输沙数学模型.该模型建立了新的泥沙连续性方程与河床变形方程,克服了以往数学模型计算中取饱和恢复系数小于1等缺陷,引入了符合黄河下游河道水沙特点的水流挟沙力和河床糙率计算等公式,给出了悬移质含沙量以及悬移质泥沙平均粒径沿横向分布的计算方法,以及阐明了河槽在冲淤过程中河宽变化规律的模拟技术.运用Preissmann四点差分格式离散水流方程,并与泥沙连续性方程进行非耦合求解.

黄河下游非恒定输沙数学模型——Ⅱ模型验证

张红武, 黄远东, 赵连军, 江恩惠

2002, 13(3): 271-277.

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利用所构建的非恒定输沙数学模型,对黄河下游铁谢至孙口河段内的1977年高含沙洪水、1982年大水少沙型洪水以及1996年典型洪水进行了数值模拟.模拟结果证明了数学模型的可靠性,表明该模型不仅能模拟黄河下游河道一般洪水和高含沙洪水的水沙传播、水位变化及河床变形等,而且对模拟现行严重萎缩河道内的洪水演进及河床冲淤特性也有较好的适应性.

长江中下游河湖洪水演进的数值模拟

胡四一, 施勇, 王银堂, 吴永祥

2002, 13(3): 278-286.

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以长江中下游(宜昌-大通)防洪系统为对象,在水文、河道及湖盆地形现状条件下,建立了一个能适应各种复杂条件的一二维非恒定流模型,来进行长江干流、河网、湖泊、分蓄洪区垸及水库的洪水演进和调度仿真.所建模型的洞庭湖部分采用无结构网格二维非恒定有限体积格式,以适应湖区复杂的边界形状和保持水量平衡.河网区部分采用一维非恒定流显隐结合的分块三级算法,以准确实现河网汊点流量的自动分配和往复流动.为了提高模拟精度和扩展模拟功能,在水流数值模拟的范围内侧重讨论了内外动边界处理、分蓄洪运用及阻力项计算等环节,提出了合理可行的数值处理方法.采用20世纪80年代至90年代共6年汛期洪水资料对所建模型进行了严格的率定和检验,高精度的模拟结果证实了模型的合理性和有效性.

水气二相流方程的一种离散数值解法

奚成刚, 陈家军, 许兆义

2002, 13(3): 287-291.

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提出了水气二相流方程的一种数值解法.在利用有限元方法求解水气二相流方程时,引入了离散Newton迭代方法,用于非线性有限元方程组的线性化处理,将这一步计算的收敛阶由原有研究的线性收敛提高到平方收敛,并避免了直接应用Newton迭代方法给编程带来的不便.同时在求解两相的有限元方程组时,采用两相方程组并行迭代的方法,与联立计算相比节省了大量的内存空间.

DUT-1合成模型冰的弯曲强度和弹性模量实验分析

李志军, 王永学, 李广伟

2002, 13(3): 292-297.

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依据渤海海冰物理和力学特征值和国内水池实验室能力,以1:10～1:30比尺要求,发展了DUT-1合成模型冰.文中简介该模型冰的理想参数、成分和制备过程.就其弯曲强度和弹性模量进行系统的实验分析.通过500多次弯曲实验,获得该模型冰在不同加载速度下的破坏方式,各向同性证据和弯曲强度为35～65kPa和弹性模量平均53MPa的结果.并且得到弯曲强度和弹性模量在实测湿密度范围内呈递增关系,浸水模型冰性能稳定时间超过4h,弹性模量与弯曲强度之比82%超过2000.

冻结期和冻融期土壤水分运移特征分析

郭占荣, 荆恩春, 聂振龙, 焦鹏程, 董华

2002, 13(3): 298-302.

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西北内陆盆地冻结期和冻融期几乎占全年时间的1/2,该时期土壤水分运移特点与非冻结期存在较大差异.本文根据北疆昌吉平原区土壤水分运移观测试验,分析了冻结期和冻融期土壤水势分布和土壤含水量变化规律及其与潜水的转化关系,并阐述了冻融水的生态环境意义.

参考作物蒸散量的分布式模型

牛振国, 李保国, 张凤荣, 陈焕伟

2002, 13(3): 303-307.

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在对参考作物蒸散量计算模型的参数(气压、辐射)进行地形(坡度、坡向和高度)校正的基础上,利用GIS的空间分析功能,建立了基于数字高程模型(DEM)的区域参考作物蒸散量的分布式模型.并以内蒙古半干旱鄂尔多斯高原沙地区(面积为114km²)的考考赖沟流域为例,计算了该区参考作物蒸散量的空间分布.参数校正前后的计算结果比较表明:参考作物蒸散量在受地形影响的情况下,具有较大的空间变异性,且这种变异程度随模型空间分辨率的降低而减小.模型的建立与实现提高了区域蒸散估算的精度,对于区域水分平衡研究和分布式地理模型以及沙质荒漠化防治模式研究具有重要意义.

作物水分与氮素生产函数的实验研究

王康, 沈荣开, 沈言俐, 许翠平, 覃奇志

2002, 13(3): 308-312.

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在田间水肥耦合试验的基础上,对水分生产函数的概念加以拓宽,提出了水分、氮素生产函数的概念,并建立了最终产量模型和动态产量模型,进行了参数求解,模型模拟结果和田间试验结果符合较好.

含氮污水灌溉实验研究及污染风险分析

刘凌, 陆桂华

2002, 13(3): 313-320.

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在野外实验基地进行的含氮污水灌溉实验工作基础上,分析了污灌过程中氮化合物在土壤及地下水中迁移转化规律.研究结果表明,污灌对下层土壤及地下水中NH₄⁺浓度影响较小,但对NO₃^-浓度影响较大,尤其是长期进行污灌的土壤,易造成地下水中NO₃^-污染.利用本文推导的数学模型,可以定量预测污水灌溉后土壤水及地下水中NH₄⁺、NO₃^-浓度的时空变化.采用Monte-Carlo法,进行含氮污水灌溉污染风险分析,结果表明,进入地下水的NO₃^--N最大浓度超过污灌水NO₃^--N浓度0.76倍的可能性为25%、超过污灌水NO₃^--N浓度0.43倍的可能性为75%,污灌造成的地下水NO₃^-污染风险必须引起注意.

轻非水相液体在地下环境中的运移特征与模拟预测研究

郑德凤, 赵勇胜, 王本德

2002, 13(3): 321-325.

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通过自行设计制备的二维砂箱模拟轻非水相液体(LNAPL)在湿润多孔介质中的渗漏,得出LNAPL在地下环境中的入渗、迁移及分布规律,并利用多相流体理论对其污染机理进行分析.在实验基础上建立模型来预测渗漏的基本特征,即渗流带中污染锋面扩展速度和透镜体的最终形状,预测结果与实测结果较为接近.这种预测模型对控制和治理地下水中LNAPL污染是至关重要的.

乌兰布和沙漠北部地下水资源的环境同位素探讨

顾慰祖, 陆家驹, 谢民, 张汝智

2002, 13(3): 326-332.

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工作范围在乌兰布和沙漠北部,面积共约4200km².年平均降水量85～140mm,由西南向东递增,降水同位素组成δD～δ¹⁸O恰与Craig线一致,并与阿拉善地区相同.测得地下水中同位素含量范围,δ¹⁸O为-74‰～121‰,氚为0～190TU,¹⁴C为17～97pMC.由地下水同位素组成区别出与降水线平行或相交的6种类型.从所有地下水水点,以及可能有补给关系的其它水点的各类同位素关系,包括δ¹⁸O,T,δ¹³C和pMC,识别出两类承压水的各3个补给源和潜水的3个补给源,并区别出一组氚含量极低的潜水,对不同位置的承压水和潜水,由其同位素关系估算出了各补给源的组成和变幅.

人类活动对河口咸水入侵的影响

韩曾萃, 潘存鸿, 史英标, 徐有成

2002, 13(3): 333-339.

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采用新安江水库建库前后及钱塘江河口治江缩窄前后的实测氯度资料分析了大型调节水库增加了枯水径流,治江缩窄改变了潮汐特性和进潮量这两类人类活动对咸水入侵的影响,又采用一维咸水入侵数学模型进行了上述影响的验证和计算分析,结论基本一致.

混合加速遗传算法在流域模型参数优化中的应用

杨晓华, 陆桂华, 郦建强

2002, 13(3): 340-344.

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在实编码遗传算法中加入单纯形搜索算子和加速搜索算子,提出了混合加速遗传算法.通过实例对该法与其它一些遗传算法进行了比较.并在大坳流域模型的参数优选中得到成功的应用.结果表明,混合加速遗传算法具有直观、简便、快速及适用性强等特点,是一种既可以较大概率搜索全局最优解,又能进行局部细致搜索的优秀非线性优化方法.

河道开挖效果预测方法初步研究

杨国录, 吴虹娟, 余明辉, 李纪泽, 王昌慈

2002, 13(3): 345-350.

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针对河道开挖后挖河效果预测的重要性,初步提出了预测挖河效果的三个评判标准:挖沙减淤比、复原率和稳定坡.引用黄河山东河段“挖河固堤工程”资料,通过数学模型计算结果对挖河效果预测的三个评判标准进行了说明,并展示使用三个评判因子分析挖河效果的有效性和应用潜力.

系统动力学-多目标规划整合模型在秦皇岛市水资源规划中的应用

张雪花, 郭怀成, 张宝安

2002, 13(3): 351-357.

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应用系统动力学-多目标规划整合模型对秦皇岛市城市水资源利用结构进行了优化研究,首先预测秦皇岛市在以1999年为基准年,不进行结构调整状态下的总体发展趋势,从中获取有关水资源的供需信息,然后进行水资源利用结构分析,找出存在的问题,据此进行城市总体结构和水资源利用结构的优化研究,获得了秦皇岛市区水资源利用规划方案;将所得规划结果输入系统动力学模型,对规划方案实施后的社会、经济和环境后果进行了合理预测.

综合利用水库优化调度决策支持系统

宋松柏, 冯国章, 王双银, 周峰, 李毅, 王效文

2002, 13(3): 358-362.

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以石头河水库为例,应用决策支持系统原理,阐述了综合利用水库优化调度决策支持系统设计的原理和方法,并开发研制了石头河水库优化调度决策支持系统.该系统集成了数据采集与传输、数据库管理、水文预报、用水计划编制、兴利调度计划编制、度汛计划编制、实时兴利调度、实时防洪调度、水库优化调度和系统维护10个子系统.

石梁河水库消力池强紊动水流的数值模拟

王玲玲, 严忠民

2002, 13(3): 363-367.

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采用半隐式的控制体积法离散紊流控制方程,考虑曲率修正的双方程紊流模型封闭雷诺应力,引入通度和体积函数的概念,数值模拟了石梁河水库工程改建后两级消力池的泄流过程.计算结果给出了自由表面的演变过程及其相互碰撞、重叠的消力池水流特征,断面流速、压力分布及自由水面位置与物理模型试验结果吻合良好.

河流网络的分形与自组织及其物理机制

汪富泉, 曹叔尤, 丁晶

2002, 13(3): 368-376.

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扼要地评述近年来国内外在流域、水系等方面的分形及自组织研究的有关成果,指出其中存在的问题和可能的改进途径.从地球内外营力及河网系统的开放性、非线性、随机性、耗散性等角度探讨河网系统自组织及分形结构产生的物理机制.在流域侵蚀与生态环境恢复、流域产流与汇流、泥沙产生与输移、河床形态演变等方面提出了进一步的研究方向及有关课题.

对我国城市河流综合管理的思考

宋庆辉, 杨志峰

2002, 13(3): 377-382.

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简要介绍发达国家河流管理方面的若干进展,分析了我国城市河流管理、整治中存在的问题;指出转变城市河流管理观念、改革治河技术方法的必要性;认为我国城市河流综合管理的方向是:确保河流用地;引入以人为本的规划设计理念;恢复河流的生物多样性、景观多样性和环境自净能力;研究与应用多自然河流工法治理河道;建立城市河流的社会化管理机制.

城市缓流水体污染成因分析及维护对策

朱亮, 蔡金榜, 陈艳

2002, 13(3): 383-388.

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在讨论城市缓流水体的运移特征、水化学过程及污染源的基础上,提出了建立科学的城市水务管理体制,城市水利工程与生态工程建设相结合,充分发挥水系工程在城市水体环境保护中的作用,以及完善暴雨污水综合治理方法等保护城市缓流水体的对策.

土壤侵蚀模型研究现状与展望

张光辉

2002, 13(3): 389-396.

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土壤侵蚀已成为极为严峻的环境问题之一,对它进行准确的预报具有重要的实践意义.本文对国内外土壤侵蚀模型的研究现状进行了详细的回顾,并对我国土壤侵蚀模型研究中相对薄弱的环节进行了深入的分析.旨在借鉴国外研究经验,促进我国土壤侵蚀模型研究的进展.

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