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2005年  第16卷  第1期

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不同含沙量水流对河床形态调整影响的实验研究
张欧阳, 马怀宝, 张红武, 董占地, 徐向舟
2005, 16(1): 1-6.
摘要:
水沙条件变化后河床形态的调整是河流地貌学中一个极为重要的问题.但国内外学者基于不同的含沙量变化范围得出的结论刚好相反.采用过程响应模型实验方法,研究和验证了河床形态调整对于不同含沙量水流过程的复杂响应现象,从实验的角度部分地修正了Schumm关于水沙条件变化后河床形态调整方向的定性预测关系.
明渠交汇口水流分离区研究
茅泽育, 赵升伟, 罗昇, 张磊
2005, 16(1): 7-12.
摘要:
支流汇入主流后,在明渠交汇口下游附近形成分离区,造成过流断面束窄.采用水力学基本理论及试验手段,对等宽明渠交汇口水流分离区的形状及尺寸进行了理论分析和试验研究,提出了分离区收缩系数及能量损失系数的理论表达式并与试验结果进行了比较.研究结果表明,随交汇角或主支流流量相对大小不同,分离区尺寸发生变化;对于给定交汇口几何形状及尺寸,分离区形状基本保持不变,但分离区尺寸随流量比变化并具有较好的相关关系,并随交汇角增大呈有规律增加.
明渠剪切分层流垂向扩散特性试验研究
褚克坚, 华祖林, 王惠民, 邢领航, 张鸿星
2005, 16(1): 13-17.
摘要:
对直段水槽明渠剪切分层流的掺混扩散特性进行了物理模型试验研究.试验测得的断面流速、温度、紊动动能、雷诺应力等物理量,分析了分层流掺混强度和出水口附近交界面垂向热扩散系数的变化规律.结果表明掺混强度的变化规律随流态和相对位置的不同均有明显差异;出水口附近交界面垂向热扩散系数Ez与掺混强度E成正比关系,而与出水密度弗劳德数Fd0成指数递增关系;提出了EzEFd0的经验函数表达式.
水平多股淹没射流水力特性及消能分析
张建民, 王玉蓉, 杨永全, 许唯临, 李艳玲, 曾雄辉, 程浩
2005, 16(1): 18-22.
摘要:
针对不能采用挑流消能型式的大型水电工程,提出了多股多层水平淹没射流新型消能型式.它是利用与下游消力池底板具有一定高差且基本平行的多股射流进入消能水体的中间,在每一股射流的四周形成强剪切并各有一个较为稳定的三元紊动旋滚的水平多股淹没射流进行消能.对该消能方式的水力特性和消能特性进行理论分析,推导出三元水平多股淹没射流水力参数计算公式,计算结果表明它是一种流态稳定、适应性强、低雾化、高消能率,有利于降低临底流速的新型消能方式.
复式河槽阻力系数及过流能力计算
杨克君, 曹叔尤, 刘兴年
2005, 16(1): 23-27.
摘要:
水位流量关系在流域管理中占有十分重要的地位.而对于复式河槽,水位流量关系的推求是十分困难的.无论采用单一河槽法还是传统的断面分割法,都将带来很大的误差.将复式河槽分为滩地边坡区、滩地区、主槽边坡区和主槽区,并运用英国科学工程研究协会洪水水槽设施(SERC-FCF)的大量的系列水槽实验资料,分析了各区Darcy-Weisbach阻力系数之间的关系.SERC-FCF的实验资料表明主槽区的阻力系数与相对水深有关,滩地区和主槽区阻力系数之比随相对水深成指数关系,滩地边坡区、主槽边坡区阻力系数可用主槽区和滩地区阻力系数表示.利用这些阻力系数关系分别推求各区的流量及总流量.实验资料验证表明:计算流量与实测流量基本吻合.
封冻河道下流速分布和阻力问题探讨
王军
2005, 16(1): 28-31.
摘要:
封冻河道的水流阻力计算和水流速度重分布问题一直是河冰研究的重要问题之一,多年来,很多学者进行了相关研究,然而研究大多采用了冰盖区、河床区及过流断面水流平均速度相等的假定.依据Prandtal半经验紊流理论,采用目前普遍使用的对数流速分布公式,对上述假定进行了研究分析,由分析来看,这种假定的正确性需要探讨;分析也表明,阻力计算时若假定冰盖区和床面区的能坡相等,对宽浅式河道也将导出谬误.依据分析,就如何解决相应的问题提出了思路和建议.
人工神经网络在海浪数值预报中的应用
齐义泉, 张志旭, 李志伟, 李毓湘, 施平
2005, 16(1): 32-35.
摘要:
探讨将人工神经网络技术和传统的数值模式相结合,以期得到一个更有效的海浪预报方法.以第3代海浪模式的模拟结果作为输入,浮标观测资料作为输出,采用人工神经网络进行训练,训练的初步结果显示,人工神经网络可以改进海浪数值模式的预报精度,但在波高比较大时,改进的效果并不令人满意.为此,对观测值大于1.5m时的有效波高进行再训练,从而结果有了进一步的改善.研究结果证明人工神经网络技术可以提高海浪数值预报的精度.
一种改进的近岸波浪破碎数值模型
李绍武, 李春颖, 谷汉斌, 时钟
2005, 16(1): 36-41.
摘要:
提出一种基于完全非线性Boussinesq方程的改进波浪破碎模型,用于模拟近岸浅水波浪破碎.模型借助水滚的概念,提出一种确定k方程紊动模式中紊动源项的计算公式,通过解k方程计算Boussinesq方程中的涡黏系数,实现对破碎波的模拟.岸边界采用窄缝法,使得模型可用于波浪爬坡的计算.用实验室实测波高和增减水资料对模型进行了验证,得到了一致的结果.紊动源、紊动动能以及紊动耗散率的计算结果表明:①在破波点处紊动源项值最大,随着波浪向岸边传播,逐渐减小;②破波点处,水平方向的对流和扩散在紊动能量输移中发挥重要作用;③岸边附近紊动源与紊动耗散接近平衡.
海岸地区致灾台风暴潮的长期分布模式
董胜, 郝小丽, 李锋, 刘德辅
2005, 16(1): 42-46.
摘要:
考虑台风导致的高水位和海浪波高对风暴潮灾害的贡献,对1949年以来影响青岛地区的台风暴潮进行了抽样统计.基于二维的泊松冈贝尔逻辑分布模式,对海岸地区的致灾风暴潮进行了长期的随机分析.与传统的警戒水位法不同,新模式能够反映多种环境荷载的综合作用,推算了青岛地区的特大台风暴潮灾害的重现期.计算结果显示,二维复合分布模式适合于描述台风暴潮过程中极值水位与相应波高的联合概率,所得结论对青岛地区的防潮减灾规划和工程建设具有指导意义.
基岩冲刷的数值模拟
邓军, 许唯临, 杨忠超, 曲景学
2005, 16(1): 47-51.
摘要:
为了探索采用数值模拟的方法来研究基岩冲刷的可行性,对二维散粒体河床的冲刷进行了试验研究,并采用二维k-ε模型,在贴体非正交曲线坐标系中用控制体积法对散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,计算的冲坑深度与试验结果符合很好,结果令人满意.选用相同的控制基岩冲刷的参数,对不同下游水垫深度、不同入射流速时基岩冲刷深度的正确模拟说明,在对基岩特性有了充分的了解后,用数值方法来模拟基岩的冲刷过程及估算冲刷深度是合理、可行的.
曹娥江出口江道的演变与整治
冯利华, 鲍毅新
2005, 16(1): 52-55.
摘要:
揭示了曹娥江出口江道演变的影响因子:既有自然的,也有人为的,主要包括地转偏向力、径流量、来沙量和人类活动等.认为曹娥江出口江道的频繁摆动在很大程度上受制于钱塘江主槽的变迁和南股槽的变化.从兼顾防洪排涝和两岸围涂造地考虑,曹娥江出口江道以出东北方案为佳.提出了"因势利导,围涂治江"的整治原则.堵截南股槽可以稳定钱塘江主槽走向,进而稳定曹娥江出东北的走向,同时也可增加围涂面积.
利用MODIS数据产品进行全国干旱监测的研究
齐述华, 李贵才, 王长耀, 牛铮
2005, 16(1): 56-61.
摘要:
利用MODIS植被指数和陆地表面温度产品建立全国3个农业气候区NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间,并由NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间分别建立温度植被干旱指数(TVDI)、温差植被干旱指数(DTVDI)和表观热惯量植被干旱指数(AVDI)3个干旱评价指标研究全国干旱分布,利用实测土壤含水量对3个干旱指标进行检验评价.NDVI-ΔT空间中的湿边基本与横坐标平行,表明当土壤水分处于饱和状态或植被完全无水分胁迫条件下,植被和土壤对缓冲环境温度变化的能力大体相当;由NDVI-ATI空间看出,随着植被覆盖增加,表观热惯量有增加的趋势.对比3个干旱评价指标表明:当监测范围较大,区域内地形复杂时,由NDVI-Ts空间计算的TVDI评价干旱最合理,由NDVI-ΔT空间计算的DTVDI在干旱监测中也具有一定的价值,而由NDVI-ATI空间计算的AVDI已经不能合理评价干旱.
基于遥感的黄河三角洲农作物需水时空分析
潘志强, 刘高焕, 周成虎
2005, 16(1): 62-68.
摘要:
以黄河三角洲为研究区域,系统地提出了用多种分辨率遥感影像进行区域蒸散反演,结合气象数据,进行不同时空条件下农作物需水的分析.通过反演地表反照率、地表温度、地表比辐射系数等参数,进一步计算出地表净辐射通量、土壤热通量、显热通量,根据地表能量平衡方程进行了蒸散的遥感反演;利用5个时相的NOAAAVHRR数据和一个时相的TM数据反演了1999年7~9月的蒸散,并利用TM影像反演的蒸散结果,提高了NOAA气象卫星蒸散反演结果的空间分辨率,大大增加了遥感蒸散反演的实用性.利用6个时相的遥感数据反演的蒸散结果及计算的日潜在蒸散数据对1999年7~9月黄河三角洲各灌区农作物的需水总量进行了时空分析.
砂箱模型模拟休耕田区以砂桩补注地下水对溶质传输影响
叶一隆
2005, 16(1): 69-75.
摘要:
水田在休耕期间蓄水,除了可维持水田原有之生态机能外,亦可增加土壤水分涵养与补注地下水.利用砂箱来模拟休耕田区中打入砂桩以补注地下水时,砂桩存在对灌溉水中之溶质在土壤中传输之影响.由试验结果得知当砂桩贯穿牛踏层时可增加水分入渗速率约40倍,相对的,砂桩亦加速溶质在不同土壤层间之传输速率,尤其在牛踏层下方之土壤为砂层时,其影响更为显著.因此,蓄水过程中需注意水源之品质,以避免土壤与地下水受污染.
基于进化神经网络的参考作物腾发量预测
崔远来, 马承新, 沈细中, 马吉刚
2005, 16(1): 76-81.
摘要:
利用遗传算法的全局空间寻优功能和BP网络映射能力强的优点,建立了以遗传算法确定最优网络结构的进化神经网络(GA-ANN)模型,用来预测参考作物腾发量(ET0).设计多组数字实验处理,研究了输入因子间相关性对模型预测准确性的影响,并验证了最优网络模型结构,即预测ET0的理想GA-ANN模型中以日平均气温、日照时数及日序数为输入因子.实例分析表明,该模型克服了BP网络输入层、隐含层节点确定的盲目性,适应性强,精度高,可用于ET0预测.
节水及节水型社会的分析和对比评价研究
陈莹, 刘昌明, 赵勇
2005, 16(1): 82-87.
摘要:
对节水的内涵和节水型社会的发展进行了讨论,阐述了节水型社会的发展对水政策、水管理以及水工程的实践性的指导作用.基于节水型社会是水资源系统-生态系统-经济社会协调发展的认识,遵循科学、实用及简明的原则,构建了节水型社会评价指标体系,对我国各省(市、区)节水型社会相对水平进行量化评价.
基于模糊人工神经网络识别的水质评价模型
陈守煜, 李亚伟
2005, 16(1): 88-91.
摘要:
人工神经网络和模糊识别理论作为模拟生物体的信息处理系统,在实践中得到广泛的应用,且各有所长,将二者相结合,构造出模糊人工神经识别网络,从而使识别系统的柔性处理能力得到很大提高.阐述了模型和方法,将其用于长江支流沱江枯水期的水质综合评价,结果表明,模糊人工神经网络综合评价具有客观性和实用性.
水体扩散衍生公式在环境风险评价中的应用
石剑荣
2005, 16(1): 92-102.
摘要:
在多种水体扩散模型基础上,通过数学推导,得出一整套适用于鉴别与评估水环境突发事故危害后果的定量估算公式,内容包括:危险源鉴别、特征等浓度线确定、事故特征危害区与危害期估算、事故下游各处危害期估算等,也可用于直接求取事故危害任意浓度等值线精确的时、空位置及其特征点位置.作为各种水体扩散模型的衍生公式,使用条件与原模型相同,使用方便,结果精确,可广泛应用于风险工程设计、风险工程保险、环境风险评价、环境风险管理、环境影响评价与环境规划等领域.
城市水环境承载能力研究
左其亭, 马军霞, 高传昌
2005, 16(1): 103-108.
摘要:
针对人类高强度活动区——城市水资源系统特点和存在的水环境问题,探讨城市水环境承载能力和水资源承载能力的概念及内涵;提出了计算城市水环境承载能力的"控制目标反推模型"(COIM模型),该模型主要包括:城市污染物排放量计算、控制断面径流量计算、控制断面水质指标计算、控制目标方程和城市水环境承载能力计算;以郑州市为应用范例,介绍城市水环境承载能力计算模型应用及水环境调控对策制定.
基于区域发展目标下的水资源承载能力研究
姚治君, 刘宝勤, 高迎春
2005, 16(1): 109-113.
摘要:
从承载力研究的根本性问题出发对水资源承载能力进行了探讨,认为水资源承载能力不再是一个客观内在的值,而是受区域发展目标所影响,随区域发展目标不同而变化,水资源承载能力研究必须置于具体的区域发展目标下进行.据此选取目标规划法作为水资源承载能力的量化方法,并以北京市为实例进行论证,分析了北京市在预定发展目标下水资源承载能力及目标实现状况.
防洪体系系统风险评估模型研究
程卫帅, 陈进
2005, 16(1): 114-120.
摘要:
防洪体系系统风险评估方法研究是当前几个难点和关键问题之一.根据系统可靠度理论,定义了防洪体系的失事序列,基于失事序列建立了防洪体系系统风险评估模型,以算法形式给出了主要失事序列的通用识别方法,建立防洪体系的主要失事树.并根据防洪体系系统风险评估模型的特点,采用有效的限界措施改进了识别算法,提高了识别过程的计算效率.通过算例研究表明,由于自然风险转移和人为风险转移的作用,重要工程对防洪体系系统风险的贡献远比单独评估工程自身得到的风险小.
新疆天山北坡四棵树河冰洪分析
贾兵, 刘志辉, 毛华生
2005, 16(1): 121-126.
摘要:
四棵树河是新疆天山北坡的一条灾害性较大的河流,除了夏季洪水致灾外,另一种更引人注目的是冬季冰洪突发成灾.从该河流的自然地理条件分析入手,阐述了该河独特的冰洪特征,结合气温、地形等影响因素分析了四棵树河的冰洪成因.冰洪形成往往与当时当地的气温和地形变化有关.因气温逐渐或突然升高,冰骨架结合力下降,当虚冰坝阻水形成的水压力超出了冰骨架支撑力时,上游某一虚冰坝破裂垮塌,冰水则迅猛下泄,致使下游虚冰坝连续垮溃形成河流冰洪.此外,对冰洪沿程变化、冰洪量差异显著、冰洪年际变化不均、稳定封冻期及解冻期不出现冰洪的原因也进行了分析.
中国西北内陆盆地水分垂直循环及其生态学意义
周爱国, 马瑞, 张晨
2005, 16(1): 127-133.
摘要:
中国西北内陆盆地中的地下水系统,对维系其浅表水分、热量、盐分均衡以及地表的生态平衡、土壤的资源属性和局部地域气候相对稳定性具有不可或缺的调节作用,这种调节作用是通过饱和带水、包气带水(土壤水)、近地表大汽水和植物体内水("四水")之间的垂直循环来实现的.目前的相关研究主要侧重于地下水与地表植被类型间对应关系的统计分析,较少涉及水分运移的机制;而以水分垂直循环的动力学机制为研究对象的SPAC系统(土壤-植物-大气连续体),则对地下水的重视程度不够,且存在着尺度转换的困难,更为完整的应该是GSPAC系统(地下水-土壤-植物-大气连续体).干旱区内陆盆地地下水生态效应的研究需要开展以下的工作:"四水"垂直循环的动力学过程与机制研究,尤其是饱水带-包气带界面水、汽、热转化过程的研究;人类活动影响下地下水系统演化特征的研究,它不仅是实现水分垂直循环研究的最终目的——水资源合理开发利用的中间环节,更是将"四水"垂直循环这一微观水文循环过程与区域水文循环过程相结合,实现尺度转化的关键所在.
筑坝对河流生态系统影响研究进展
毛战坡, 王雨春, 彭文启, 周怀东
2005, 16(1): 134-140.
摘要:
河流是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的通道,筑坝人为改变河流物理、化学、生物地球化学循环模式,影响河流生态系统的结构、功能.分析了筑坝对河流水文水力特性、生源要素(氮、磷、硅等)、水生态系统结构和功能的影响以及河流生态系统恢复等研究的进展.随着水库成为陆地水分循环的一个主要组成部分,对流域生态系统健康的影响日益显著,进而对大坝的生态效应、河流生态恢复等需要进行深入的研究,减轻大坝的负面效应.
分形理论在水文水资源中的应用
张少文, 王文圣, 丁晶, 常福宣
2005, 16(1): 141-146.
摘要:
较系统地论述了分形理论在水文水资源中的应用.主要包括:水系河网结构和流域地形地貌及其演变,河床表面形态,降水时空分布,洪水时空变化,径流过程和土壤水下渗等.概括了当前在应用中的特点:活跃思想和方法创新,同时指出值得注意的问题:在大量资料基础上进行深入分析和充分论证.