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2003年  第14卷  第6期

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三峡区间入库洪水实时预报系统研究
王船海, 郭丽君, 芮孝芳, 孔凡哲
2003, 14(6): 677-381.
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三峡区间的数字流域水系模型采用基于格网型的数字高程模型坡面流模拟方法和处理"洼地"的最短流程法构建,并以新安江模型为基础建立具有诸多特点的三峡区间流域水文模型;以水动力学理论为基础建立考虑水利工程影响的河川型水库洪水演进模型,并实现这两者的有机耦合。在GIS平台上,将三峡区间流域水文模型、库区洪水演进模型和流域水系生成模型在底层集成,研制了功能先进和完善的三峡水库实时洪水预报系统。该系统已安装在三峡总公司梯级水库调度中心,投入试运行。
三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究
彭杨, 李义天, 张红武
2003, 14(6): 682-689.
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针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。
近50年来降水变化和人类活动对黄河入海径流通量的影响
许炯心, 孙季
2003, 14(6): 690-695.
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以黄河流域的降水、实测径流量、天然径流量、净引水量以及上中游流域的水土保持措施面积等资料为基础,运用经验统计分析法,研究了近50年来黄河入海径流通量的变化及其与降水和人类活动的关系。结果表明,不同的径流来源区降水的变化对入海径流通量的影响是不同的。引水所形成的侧支循环强度的急剧增大,使入海径流通量大幅度下降。上中游大规模水土保持生效后,这一地区的天然年径流有所减少,也导致入海径流通量的减少,入海径流通量与历年梯田、造林、种草面积之间具有一定的负相关。以入海径流通量作为因变量,以净引水量、流域年降水量和上中游梯田、林草面积作为自变量,建立了多元回归方程。
输沙能力模式在坡面非恒定输沙过程中的应用
陈界仁, 曹淼
2003, 14(6): 696-699.
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在坡面土壤侵蚀输沙计算中,可选用的输沙能力模式较多,但这些模式多运用于恒定输沙,在非恒定输沙中运用不多。建立了坡面土壤侵蚀非恒定输沙数学模型,模型中的输沙能力运用水流切应力、水流功率、单位水流功率3种模式,对模型过程采用有限差分格式离散求解。根据实测水沙资料进行模型参数率定,运用3种输沙能力模式于不同降雨强度、不同坡度的非恒定坡面输沙过程中。结果表明:在坡面非恒定输沙计算中,不同输沙能力模式对计算结果有明显影响,在降雨强度较小时,单位水流功率模式结果较其他两个模式为好,而在雨强较大时,切应力模式计算结果较好。
天然河道冰塞演变发展的数值模拟
茅泽育, 吴剑疆, 张磊, 张瑞廷
2003, 14(6): 700-705.
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应用河流动力学和热力学等原理,建立了冰塞形成及演变发展的冰水耦合的综合动态数学模型,并利用黄河河曲段原型实测资料进行了验证,同时对冰塞体厚度和水位的演变规律进行了研究分析。计算结果表明:提出的数值模型能较好地模拟河道封冻过程中冰塞体的发展演变过程。
湍流混合动力学机理研究
武道吉, 张永吉, 李圭白, 谭风训
2003, 14(6): 706-709.
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在分析传统混合动力学机理基础上,通过宏观混合与微观混合时间量级的对比,提出了湍流条件下,涡流扩散主导宏观混合,分子扩散主导微观混合,而混合过程由宏观混合主导,欧拉数Eu可作为混合效果的控制指标,并通过3种不同容积反应器的混合搅拌试验,进一步证实了该指标的实用性。
水体叶绿素二维生态动力学模型研究
饶群, 芮孝芳, 徐炎华, 张宇锋, 张雪英
2003, 14(6): 710-713.
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针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。
浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征
朱广伟, 高光, 秦伯强, 张路, 罗潋葱
2003, 14(6): 714-719.
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对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。
总磷作为饮用水生物稳定性控制指标的研究
桑军强, 张锡辉, 周浩晖, 王占生
2003, 14(6): 720-724.
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根据国内提出的控制饮用水生物稳定性的可同化有机碳(AOC)标准,通过配制水样研究了AOC及细菌再生长潜力(BRP)同水中磷含量的关系;同时针对净水工艺试验出水水样,考察了水中的磷同其生物稳定性的关系。结果表明,对于配水水样,在一定的磷浓度范围内,磷是水中细菌生长的限制因子;在净水试验工艺出水水样中添加50μg/L的PO43--P后,AOC增加了55%,BRP增加了123%,表明水中磷是其生物稳定性的限制因子。由于常规的净水工艺对水中的磷可以有效去除,把水中总磷(TP)控制在5μg/L内来提高饮用水生物稳定性具有一定的可能性和现实性。
长春市水环境系统的仿真模拟
高成康, 尚金城, 王瑞贤, 于相毅
2003, 14(6): 725-730.
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摘要:
区域水环境的主要问题是水环境容量,且对其计算涉及到整个区域的经济、社会以及环境的综合因子,并关系到整个区域是否能实现可持续发展。采用系统动力学模型,运用DYNAMO语言对长春市水环境容量进行仿真模拟,通过调控参数提出多种替代方案。在调控科技投资、公众节水意识以及水价等政策参数的基础上,结合长春市的实际情况,提出了合理利用长春市水环境容量的理想方案,为长春市实现可持续发展提供必要的科学依据。
中国水系的盒维数及其关系
朱晓华, 蔡运龙
2003, 14(6): 731-735.
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应用分形理论,系统地探讨了整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征。通过研究,得出主要结论如下:(1)整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征是客观存在的;(2)应用网格法系统地计算出了中国各流域水系的盒维数值:整个中国水系的盒维数值为1.4189,中国外流区水系的盒维数值为1.4305;(3)中国平原地区水系的盒维数值一般较大;(4)整个中国水系盒维数值与组成它的各个层次流域水系的盒维数值的平均值并不相等,一般而言,不同层次流域水系盒维数值的平均值小于整个水系盒维数值。
黄河流域主要水文参数遥感反演
江东, 王建华, 杨小唤, 王乃斌, Rosema A
2003, 14(6): 736-739.
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以土壤、大气和植被系统(SPAC)能量流动与物质转换机理为指导,建立了黄河流域主要水文参数的遥感反演模型,利用静止气象卫星GMS-5和风云2号数据,对黄河流域的降水量、蒸散量进行了反演,利用地面资料对降水量反演结果进行了校验;利用大孔径闪烁仪对蒸散量反演结果进行了多方位的验证。
生态需水的概念及其计算方法
粟晓玲, 康绍忠
2003, 14(6): 740-744.
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论述了生态需水的概念,从生态需水量的基本原理出发,探讨了各类生态需水量计算的框架。以渭河为例,估算其多年平均河道内生态需水为3980亿m3。并对未来生态需水研究趋势进行了展望。
干旱区天然植被生态需水量计算方法
张丽, 董增川, 赵斌
2003, 14(6): 745-748.
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依据生态适宜性理论,建立了植物生长与地下水位关系的对数正态分布模型;基于此模型,结合遥感技术进行的生态分区和植物生理需水的现场实验数据,提出了干旱区天然植被生态需水量计算方法;应用此方法计算了黑河流域额济纳旗天然植被生态需水量,计算成果与其他成果比较相差较小。结果表明,该计算方法是合理的,可以推广应用于干旱区其他地区。
微灌精确控制模式研究
李凯, 毛罕平
2003, 14(6): 749-753.
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对土壤湿度监测法和计算法在微灌控制中的应用进行了分析,提出一种综合上述2种方法、具有一定自学习功能的全新微灌控制模式。该模式提高了计算精度,解决了计算法的开环误差问题,排除了降雨和计划湿润层水分流失带来的计算困难,保证了作物系数的可求性,对于温室灌溉量计算还引入了温室状态系数的概念;尽管采用了土壤湿度传感器,但其分布密度可以很低,并防止了测量滞后性带来控制失败问题的出现。该模式具有大规模推广应用前景。
非保守示踪剂条件下的河流水质参数的确定
郭建青, 李彦, 马健, 王洪胜
2003, 14(6): 754-758.
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摘要:
将描述示踪剂为非保守、瞬时投源条件下的一维河流水团示踪试验的解析表达式进行2次适当的变形,分别得到一个二元和一元线性方程。对二元线性方程应用相关系数极值法,可以推导出计算河流横断面平均流速的公式;利用直线图解法或一元线性回归法能够计算出一元线性方程中的2个常数值,据此可以计算河流的纵向离散系数DL与示踪剂的一级反应速率常数k。与现有的数据分析方法相比较,该方法具有:(1)适用于示踪剂为非保守的情况;(2)利用一组野外试验数据可以同时计算河流离散系数DL、河流横断面平均流速V与示踪剂的一级反应速率k常数3个参数值;(3)全部数据分析过程可以程序化,由计算机完成等特点。
确定含水层渗透系数的冲击试验方法
独仲德, 马炳辉, 姚来根, 王志明
2003, 14(6): 759-762.
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摘要:
运用Hvorslevr冲击试验方法测定CIRP试验场地下研究设施(URF)试验含水层的渗透系数。由于含水层厚度小、富水性差,正在进行核素迁移试验,以及操作空间有限,因此不能进行抽水或注水试验,同时考虑到试验范围较小,故采取冲击试验求含水层的渗透系数。含水层介质为亚粘土,隔水底板距URF底板面约6m。试验的冲击量小,可以忽略URF内南部含水层对试验结果的影响。试验钻孔的孔径和井管内径相近,减小了钻孔结构对试验结果的影响。试验结果(472×10-4、658×10-4cm/s)与采用自URF内试验含水层的未扰动土柱所作的室内渗透试验结果(41×10-4～82×10-4cm/s)在同一数量级。
吸、喷水法减小丁坝下游回流尺度的试验研究
马永军, 陈稚聪, 丁翔
2003, 14(6): 763-768.
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由于流动边界出现凸出障碍物引起边界层分离,导致回流发展、水流流态恶化等一系列问题,在水利、航道及电站等工程中是一种普遍存在的现象。从控制边界层的思路出发,采用"吸、喷"水方案,即在凸出障碍物与水流平行的边界略上部位将一部分边界层水流吸走,并在其下游喷出增加边界层的动量,可以减小障碍物下游的回流尺度。在50cm宽水槽中进行的试验表明,采用这种方法是非常有效的。
多孔介质渗透率的分形描述
刘晓丽, 梁冰, 薛强
2003, 14(6): 769-773.
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摘要:
针对土壤、岩石等多孔介质结构的复杂性,从其结构形成的物理机制和达西定律出发,利用分形几何理论,将土壤等作为在统计意义上具有分形特征的多孔介质来研究其水力参数与结构之间的关系,建立了饱和多孔介质渗透率与其分维数之间的定量化的函数式。试验应用扫描电镜法研究了多孔介质断面微结构并算出分维数。试验结果表明:利用该模型预测的多孔介质渗透率与实测值基本吻合,能够比较精确地预测多孔介质水力参数。
跨地区调水对水成本的影响分析:一个类比
杨彦明, 董锁成
2003, 14(6): 774-780.
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就跨区域调水引起的水价问题按照全成本定价的划分项目进行定性分析,通过将跨区域调水和排污权交易中的泡泡法进行类比,为详细考察提供了一个经济分析方面具有一般性的框架。分析表明,跨区域调水对相关区域的每项水资源成本都发生影响,在合适的调水量之下,两地水资源成本互相趋近而总成本减少,与排污权交易导致的污染治理成本变化类似。跨地区调水建立的地区水资源联系打破了原来水资源成本项目的划分,使调出区原来过剩的水因为存在与调入区交易的可能而产生机会成本,并因调水后水供给与两地水需求更一致而提高了水资源的周转率,等同于增加了可用水资源量并因此降低了水成本。在此显示了水资源价值中时间因素的影响。分析证明水资源潜在的产权因为跨地区调水工程而变成可交易更完整的产权之后,提高了水资源配置效率,这与科斯定理完全一致。调入区的获益在短期和长期内有所不同。
薄层水流速度测量系统的研究
夏卫生, 雷廷武, 赵军, 张晴雯, 高佩玲
2003, 14(6): 781-784.
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根据水流影响电解质扩散和其导电特性的分析,结合电解质脉冲在水流中迁移的数学模型,设计了薄层水流速度测试系统。用Visual Basic语言编写了操作系统,实现了数据采集、参数计算和分析自动化。实验和模拟结果表明,模拟水槽实验中用流量法测量的流速和电解质扩散法测量的水流速度误差很小,说明用此系统测量浅层水流的流速是可行的。
湖泊及水库富营养化模型研究综述
韩菲, 陈永灿, 刘昭伟
2003, 14(6): 785-791.
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摘要:
以湖泊及水库的富营养化研究的发展为主线,着重介绍了三类富营养化模型,即:单一营养物质负荷模型,浮游植物与营养盐相关模型,生态动力学模型。通过对目前国内外常用富营养化模型的建立思路和应用实例进行概括和描述。对不同模型的优缺点和适用范围进行了分析比较,对水体富营养化研究的最新发展趋势进行了预测和展望,为湖泊水库综合管理提供了有效工具。
湖泊富营养化模型的研究现状与发展趋势
卢小燕, 徐福留, 詹巍, 赵臻彦, 陶澍
2003, 14(6): 792-798.
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摘要:
生态模型是湖泊富营养化研究和湖泊生态系统管理的重要手段。20世纪60年代起,湖泊富营养化模型的发展经历了从单层、单室、单成分、零维的简单模型到多层、多室、多成分、三维的复杂模型。根据复杂性特征将湖泊富营养化模型分为:简单的回归模型、简单的营养物平衡模型、复杂的水质、生态、水动力综合模型和生态结构动力学模型,总结了其发展历史和主要特征;在此基础上,讨论了湖泊富营养化模型的存在问题和发展趋势。
中国古代对水文循环和水沙关系的认识
王维第
2003, 14(6): 799-802.
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中国古代在水文科学的许多领域,包括水文循环、水位、径流、泥沙和水少关系等内容,以及其观测、记载和推理,都有独特的成就和贡献。2000多年以前,中国人民就用"圜道"概念描述了水文循环,与当代对科学水文循环的定义完全吻合。关于历史水文记载,包括对河流两岸和河床上的非常洪枯水位的刻记和有关文献,不仅对历史洪水和枯水提供了见证,而且对中国的水利水电工程的规划设计,提供了特别重要的依据。
它山之石,可以攻玉——评《国外调水工程》
胡四一
2003, 14(6): 802-802.
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摘要:
友人送来一本新书《国外调水工程》,杨立信等编译,中国水利电力出版社2003年8月出版,称写得不错并推荐我一读。我近来正在准备关于中国南水北调工程的博导讲座,恰可用作参考,便通读了一遍,觉得果然是一本好书。

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