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2004年  第15卷  第2期

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流域汇流的概率论体系探讨
芮孝芳
2004, 15(2): 135-139.
摘要
摘要:
基于统计物理学观点,给出了净雨过程和流域出口断面流量过程的概率论解释。在此基础上,应用概率论中随机变数函数分布的理论导出了卷积公式,获得了不同于Rodriguez-Iturbe等对流域瞬时单位线所作的概率解释,且前提条件更为明确。证明了流域瞬时单位线的一阶原点矩、流域滞时和平均流域汇流时间是完全等价的,从而为计算平均流域汇流时间提供了一个概念明晰、操作简便的计算方法。给出了两个应用概率论方法确定流域瞬时单位线的方法,其中之一是笔者提出的。
干旱区平原绿洲散耗型水文模型——Ⅰ模型结构
胡和平, 汤秋鸿, 雷志栋, 杨诗秀
2004, 15(2): 140-145.
摘要
摘要:
针对干旱地区平原绿洲水土资源利用的特点,建立了以农区土壤水为中心的干旱区平原绿洲散耗型水文模型。散耗型模型考虑了水在不同介质和不同形态之间的交换或转化,并重点考虑人类活动如引水灌溉、地下水的开采等对水平衡的影响。模型把研究区划分为河段、泉井、水库湖泊、农区和非农区五类水均衡模块,水均衡模块之间通过地表渠系、地下水侧渗进行水量交换。应用模型可以对研究区农区、非农区各自的蒸发量、农区向非农区地下水迁移量等干旱区主要水分散耗项进行分析。
干旱区平原绿洲散耗型水文模型——Ⅱ模型应用
汤秋鸿, 田富强, 胡和平
2004, 15(2): 146-150.
摘要
摘要:
以地处我国西北内陆的阿克苏河平原绿洲为研究对象,在所建立的干旱区平原绿洲散耗型水文模型的基础上,开展了对模型的实证研究,并对相关结果进行了分析。在阿克苏河流域平原区1980-1995年逐月水量平衡研究中,模拟结果比较符合研究区水盐监测的结果,模型效率系数超过90%,多年平均相对误差仅为36%,证明模型在干旱区具备很好的模拟精度,在我国西北内陆干旱区绿洲有进一步应用的前景。
水沙运动一、二维分区耦合虚拟点算法
张修忠, 王光谦, 金生
2004, 15(2): 151-155.
摘要
摘要:
建立了一种计算具有多空间尺度水沙运动的一、二维分区耦合虚拟点算法。该算法通过在一、二维区域的交界面定义虚拟点,并利用有限元的非结构化网格与单元叠加的特点,将所有一、二维区域连接点的影响系数集成到总体阵中虚拟点的元素上,实现不同分区之间的强耦合作用。同传统的使用简单匹配条件的一、二维分区弱耦合算法相比,该方法可以提高分区耦合计算的稳定性。对算法的正确性用一河口算例进行了检验。
黄河揭底冲刷现象的计算分析
缑元有
2004, 15(2): 156-159.
摘要
摘要:
黄河中游的高含沙洪水常常引起黄河的"揭河底"冲刷。通过对黄河"揭河底"现象的分析,建立了"揭河底"冲刷的物理模式,进而导出了"揭河底"冲刷的力学方程和临界水沙条件,其计算结果与实测"揭河底"冲刷的水沙条件相一致。通过该方程与水沙条件的分析,进一步验证了散粒体泥沙起动的流速公式。这两个公式的导出对研究高含沙洪水引起的河床演变以及泥沙起动规律具有重要的理论价值。
三门峡库区一维非恒定非均匀泥沙输移数学模型
陈前海, 方红卫, 王光谦
2004, 15(2): 160-164.
摘要
摘要:
黄河是高含沙河流,含沙量季节差异显著。因此研究黄河干流的非恒定水沙输移规律以及库区泥沙的淤积问题极为重要。应用圣维南方程组以及非恒定泥沙连续方程建立了非恒定非均匀泥沙含沙量计算公式,并根据沙量平衡方程推求出三门峡库区河底高程的变化规律。使用已有的资料对模型进行的验证表明:模型计算与实测资料符合良好,该模型具有较好的应用前景。
河网非恒定水沙数学模型研究
孙昭华, 李义天, 曹志芳
2004, 15(2): 165-172.
摘要
摘要:
建立了能够适用于多种情况的河网非恒定流水沙数学模型。推导提出了河网泥沙方程组的分级解法,提出了适用于河网计算的汊点分沙模式,分析和对比了多种分沙模式的适用性,对河网区域中可蓄水汊点也提出了相应的处理办法。采用汉江杜家台分蓄洪区的资料作了模型的验证和应用。
表面驻波作用下紊动射流运动特性的试验研究
陈兴伟, C. T. Hsu
2004, 15(2): 173-177.
摘要
摘要:
对表面驻波作用下紊动射流运动进行了试验研究。应用多普勒激光测速仪(LDV)进行流速场量测,应用电容式波高仪测量表面波动特性。结果表明,在表面驻波作用下,紊动射流动量主导远区流速的横向变化仍然可以用高斯分布表达,横剖面上流速的等值线图由原来对称于轴心的圆形变形为椭圆形;表面波动增强了紊动射流的扩散能力。
浅水非线性长波的数值模拟与实验研究
王大国, 邹志利
2004, 15(2): 178-183.
摘要
摘要:
从数值与实验两方面研究了非线性长周期水波———椭圆余弦波在浅水中的传播。根据造波板作椭圆余弦波运动速度,推导出数值模拟波浪水槽时固定入射边界上的二阶入射边界条件,计算结果表明,二阶入射边界条件对波浪的预报结果比一阶入射边界条件对波浪的预报结果更为精确。对二阶入射边界条件计算结果和实验结果的波面升高时间历程进行傅里叶分析表明,各次谐波幅值沿波浪传播方向作周期性变化,只是变化程度较小;但入射边界条件为一阶时则没有这种现象。
淹没水跃的数值模拟
戴会超, 王玲玲
2004, 15(2): 184-188.
摘要
摘要:
利用标准双方程紊流模型数值模拟了进口Fr1为819、淹没度为024、闸下出流形成的淹没水跃。详细介绍了数值离散格式特别是用VOF方法跟踪非恒定自由表面的数值方法。将淹没水跃的数值模拟结果包括自由表面位置、平均流速、雷诺应力分量的分布与物模试验结果进行了对比,表明该数学模型及数值方法能够较为准确地模拟淹没水跃的大尺度紊流结构及其微观结构。
湖水-沉积物界面内源物质交换动态复水模拟研究
薛联青, 吕锡武, 吴磊
2004, 15(2): 189-192.
摘要
摘要:
分布式采集了玄武湖底长期暴露的底泥,分析了底泥营养物的分层分布及其理化特性对湖泊水质的影响强度。通过动态换水试验,研究了复水过程中暴露底泥营养盐的释放过程和上覆水总磷、总氮浓度变化对水土界面物质交换的作用关系以及对水体富营养化程度的影响机制。实验及模拟表明:由于湖泥表层长期暴露,有机及结合态营养盐降解为无机态营养盐,即使复水过程中使用清水,但由于干涸湖床沉积物总磷T-P、总氮T-N的垂直分布,也将严重导致内源营养盐释放总量持续增加,在相对长时间内,上覆水总磷浓度仍维持在较高(01mg/L)水平。研究成果为实施生态修复,治理复水后湖体富营养化提供了理论和实验依据。
环状河网水质模型在水污染控制规划中的应用
曾思育, 徐一剑, 张天柱
2004, 15(2): 193-196.
摘要
摘要:
结合一维圣维南方程及CSTR水质概念模型的机理,开发了平原环状河网非稳态水质模型,并用于温州市温瑞塘河水污染控制规划的编制中。模型由水文子模型和水质子模型两部分构成,描述了水体中COD、氨氮和DO浓度随时间、空间的动态变化。利用新开发的模型,采用试错法,估算了河网的水环境容量,并以此为基础确定了远、近期污染物排放控制目标;通过研究水质恢复的滞后性,提出可以采取引水冲污、人工曝气复氧等非常规措施来改善河网水质;并且利用情景分析方法,分别设定不同流量与不同开闸方式相组合的9种冲污情景,定量化探讨了引水冲污方案;根据曝气复氧对河网水质改善的作用特征,筛选出需要曝气复氧的重点河段和次重点河段。
利用REE示踪法研究坡面侵蚀过程
宋炜, 刘普灵, 杨明义
2004, 15(2): 197-201.
摘要
摘要:
次降雨条件下坡面侵蚀形态的演变过程和细沟的发生发展过程是土壤侵蚀规律研究中的重点和难点。利用REE示踪法,采取沿坡面垂直分层布设的新的试验方法,通过室内模拟降雨试验,对坡面侵蚀演变过程进行了探索性研究。结果表明:降雨初期坡面侵蚀以面蚀为主,细沟出现后,坡面侵蚀加剧;随着降雨时间的延续,累积面蚀量和细沟侵蚀量逐渐增加,但后者的增加速率大于前者,面蚀占总侵蚀量的比率随降雨时间呈曲线形式逐渐递减,细沟侵蚀则逐渐增加;试验结束时细沟侵蚀量为面蚀量的2～4倍。本研究为定量区分和研究坡面侵蚀过程中面蚀和细沟侵蚀量,面蚀向细沟侵蚀的转变以及细沟侵蚀发生、发育提供了新的思路和解决途径。
水环境质量综合评价的多目标决策-理想区间法
杨晓华, 杨志峰, 郦建强, 张纪昌
2004, 15(2): 202-205.
摘要
摘要:
对水环境质量综合评价中应用的多目标决策-理想点法进行了分析,认为实际上水环境质量评价标准是区间概念而非点的概念,因而传统的多目标决策-理想点法把评价标准处理成理想点存在一定缺陷。为了克服这种缺陷,提出了一种多目标决策-理想区间法(MODMIIM)。介绍了MODMIIM的原理,给出了它的构成方法,并把它应用到水环境质量综合评价中。MODMIIM与PP模型和神经网络法相比,简单、有效;与多目标决策理想点法相比,具有更大的适用性。MODMIIM可广泛应用于各种环境质量综合评价中。
基于连续分形理论的土壤非饱和水力传导度的研究
王康, 张仁铎, 王富庆
2004, 15(2): 206-210.
摘要
摘要:
土壤的孔隙是具有连续分形性质的物理结构,根据土壤孔隙分形结构建立了非饱和水力传导度模型。模型包括综合系数、分形维数和临界体积比3个参数,综合系数为不同土壤基质势对应的非饱和水力传导度与饱和传导度之间的水力联系,与土壤质地有关;分形维数反映土壤孔隙结构对于非饱和水力传导度的作用,土壤不同尺寸孔隙之间的连通性则通过临界体积加以描述。模型具有较为明确的物理解释。将模型应用于5种不同土壤的结果表明,所提出的非饱和水力传导度模型具有较好的模拟效果。
水-岩作用系统的随机水文地球化学模拟
童海涛, 宋汉周
2004, 15(2): 211-215.
摘要
摘要:
水-岩作用过程是一个随机过程。依据化学热力学的基本原理,建立了描述水岩系列间相互作用的数学模型,并采用Monte-Carlo随机分析方法进行求解。在实例研究中,以若干特征值(如均值、方差以及变异系数等)作为计算结果,来反映水-岩系列间相互作用的状态及其变化。由计算结果知,研究区系统内有关水-岩作用反应均可自发进行;因其方差较大,体系自由能接近零或处于平衡状态的机会较大;区内地下水的酸化主要源于页岩中有机质的氧化,由此导致地下水具有酸性及碳酸性侵蚀作用。
草原化荒漠带人工固沙植丛区土壤水分动态
王新平, 康尔泗, 张景光, 李新荣
2004, 15(2): 216-222.
摘要
摘要:
研究土壤水分动态有助于在水文过程与生态格局之间建立定量的联系。以大型自动称重式蒸渗仪为试验设施,对草原化荒漠带固沙植丛区与无植被沙区土壤水分动态及蒸散发进行对比研究。结果表明,观测期内植丛区及无植被沙区土壤水分变化均与降水过程高度相关,油蒿与柠条植丛区总蒸散量大体相当,平均蒸散速率分别为1.31mm/d,1.22mm/d。受固沙植物种生育期差异与降水年内分配变化的综合影响,当经历连续30多天无雨期时,柠条植丛区土壤水分骤降,根系密集区土壤体积含水率降低至0.5%以下,平均蒸散速率由前期的2.2mm/d降至0.6mm/d。油蒿植丛区土壤体积含水率在1%左右变化,平均蒸散速率由1.8mm/d降为0.9mm/d,仍高于柠条植丛区达50%。无植被沙区土壤体积含水率保持在大于2%的水平,平均蒸发速率由1.1mm/d减小至0.4mm/d,平均为0.78mm/d,约为植丛区平均蒸散速率的60%。土壤深层渗漏量达113.4mm,占降水量的40.5%,渗漏速率平均为0.63mm/d。人工固沙植被有效地利用了这部分降水资源,使得植丛区土壤水分无深层渗漏。
塔里木河下游生态输水后地下水变化规律研究
徐海量, 宋郁东, 陈亚宁
2004, 15(2): 223-226.
摘要
摘要:
为准确反映塔里木河下游生态输水工程后地下水的动态变化,实现为本地区开展大规模的生态恢复和重建工作提供科学依据,在塔里木河下游沿321km河道上布设了9个监测断面和39口监测井,采用电导法定期监测地下水位近3年。结果显示:输水后地下水位在河道纵向、横向上有各自的变化规律,说明生态输水的效益是逐步显现的。因此,对本地区生态输水的综合评价应该放在几年以后再开展。同时,通过对生态输水后地下水位变化的分析,提出了调整输水规模和方式的建议。
水资源可持续利用评价的改进层次分析法
金菊良, 张礼兵, 魏一鸣
2004, 15(2): 227-232.
摘要
摘要:
区域水资源可持续利用系统评价是区域可持续发展战略研究中的核心问题之一,它是由人口、资源、环境、经济和社会众多指标组成的复杂系统,其关键是如何合理确定各评价指标的权重。为此,探讨了把层次分析法(AHP)作为确定指标权重的实现过程,并提出用加速遗传算法(AGA)修正判断矩阵的一致性,同时计算判断矩阵各要素排序权值的新方法(AGA-CAHP)。理论分析和应用实例的研究结果表明,AGA-CAHP方法直观、简便,计算结果稳定、精度高,在各种实际系统评价中具有应用价值。
水库洪水调度系统的模糊循环迭代模型及应用
王本德, 于义彬, 刘金禄, 王淑英
2004, 15(2): 233-237.
摘要
摘要:
多目标水库洪水调度目标的权重确定一直是实际防洪调度中的难点,针对过去单一考虑主观权重或客观权重的多目标决策模式的缺陷,通过引入权重折衷系数的概念,提出了兼顾主观决策与客观决策统一的模糊循环迭代模型,可以同时得到方案优属度和目标权重。由于模型同时考虑了决策者意图和方案本身属性,使方案排序结果更为合理适用,将其应用于水库洪水调度方案的评价中,实例表明,该模型科学、实用。
输水系统可视化动态仿真研究
钟登华, 熊开智, 戚蓝
2004, 15(2): 238-242.
摘要
摘要:
传统的输水系统仿真通常采用面向微分方程组的仿真方法,该法难以直观、形象地展示出仿真建模及仿真过程,仿真程序的通用性差。探索一种新的输水系统仿真方法,将面向结构图的仿真应用于输水系统仿真中,以Simulink软件作为系统仿真平台,通过系统结构图来拼装系统的仿真模型,实现仿真计算的可视化,同时根据可视化反馈信息实时有效地控制仿真的进程,最后通过仿真实例验证了方法的可行性。
边际成本分析在水资源开发利用决策中的应用
方红远, 王银堂
2004, 15(2): 243-248.
摘要
摘要:
边际成本分析能对具有技术可行性的水资源开发利用方案作出经济合理性分析。对区域水资源开发利用中有关节水、治污及挖潜等措施的内涵作了界定,并对其边际成本函数特征进行了分析;依据边际成本均衡原理和多目标水资源系统规划理论,提出了区域水资源开发利用中用于节水、治污及挖潜等措施决策方案优选的边际成本分析比较法以及目标规划模型法。以实例计算验证了所提决策方法的可行性。
枯水研究进展
殷福才, 王在高, 梁虹
2004, 15(2): 249-254.
摘要
摘要:
枯水和洪水是水文学中极值范畴,自20世纪七八十年代以来,大规模地开展河流枯水研究工作,但枯水研究的深度远远低于洪水。总结前人研究的成果可以发现,人类对枯水研究的内容主要集中在以下3点:①对不同区域影响枯水的主要因素进行识别;②枯水频率分析以及有关枯水资料的处理方法;③分析枯水径流的计算方法及系统预测。从研究方法来看,过去,对于枯水研究中所采用的方法主要是以概率统计学和时间序列分析等为主的传统方法。随着信息时代的到来,一些新的技术、新的方法纷纷地应用于枯水研究,如"3S"技术(RS、GIS、GPS)。通过枯水研究综述,对我国进一步开展枯水研究以及合理利用枯水资源提供了科学依据,为我国开展系统综合分析应用研究,特别是对西部的干旱、半干旱地区具有深远的科学现实意义。
流域降雨径流时间序列的混沌识别及其预测研究进展
黄国如, 芮孝芳
2004, 15(2): 255-260.
摘要
摘要:
混沌和随机在本质上是两种不同的特征,对这两种特征的描述方法各不相同,确定流域降雨径流时间序列的混沌性和随机性是对其进行模拟和预测的重要基础。近10多年来,许多学者相继开展了流域降雨径流时间序列的混沌识别及其预测研究。着重回顾其中最为重要的相空间重构、混沌识别和混沌预测方法,对将混沌理论应用于降雨径流时间序列的限制条件(序列的数据量大小和数据噪声)也进行了探讨。
国外区域洪水频率分析方法研究进展
熊立华, 郭生练, 王才君
2004, 15(2): 261-267.
摘要
摘要:
总结了国际上区域洪水频率分析方法的最新研究进展。对经典的标度洪水法进行了评述,阐述了进行区域洪水频率分析时应该遵守的几个原则,总结了关于数据检查、水文分区识别及水文分区均匀性检验等几个关键问题的研究结果。
纪念叶守泽教授
刘国纬
2004, 15(2): 268-268.
摘要
摘要:
叶守泽教授逝世一周年了,我们怀着崇敬的心情纪念他。叶守泽教授于1920年7月11日生于广西省桂林市。1942年毕业于广西大学土木工程系并留校任教。1946-1948年赴美国留学,获密执安大学工学硕士学位,是年回国后任广西大学教授。1952年根据全国院系调整规划调任武汉大学教授、土木系主任,1954年调入原武汉水利电力学院任教授、副教务长、科研处处长、副院长。2000年原武汉水利电力学院与武汉大学合并,叶先生继续在武汉大学任教,直至2002年9月逝世。叶守泽教授从事水文高等教育50余年,桃李满天下,为我国水文高等教育作出了卓越的贡献。他是武汉水利电力学院水文专业的创建者之一。

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