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2005年  第16卷  第2期

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黄河下游河道悬移质泥沙与床沙交换计算研究
赵连军, 谈广鸣, 韦直林, 张红武, 江恩惠
2005, 16(2): 155-163.
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在前人研究成果的基础上,根据挟沙水流任一粒径组泥沙在输移过程中质量守恒原理,建立了一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换基本方程;通过引入平衡冲淤物粒径的概念,建立了河床处于淤积与冲刷时冲淤物粒径的计算公式,并提出了一套完整的一维非恒定挟沙水流悬移质泥沙和床沙交换计算方法。将该成果引入黄河下游一维扩展泥沙数学模型中,采用黄河下游1977年高含沙洪水与1999年汛后至2002年汛前冲刷系列进行了验证。结果表明,该方法能较好地模拟悬沙与床沙的交换过程,克服分组挟沙力方法的缺陷,使得非均匀沙计算理论上更加完善,应用上更加方便。
黄河泥沙对硝基氯苯的吸附机理研究
尹艳华, 徐文国
2005, 16(2): 164-168.
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通过静态吸附实验,研究了黄河底泥对硝基氯苯的吸附机理,并在此基础上研究了影响吸附的不同条件。实验结果表明,最佳平衡吸附时间为2h;吸附量随着平衡浓度的增加而增加,随着含沙量的增加而降低;温度对吸附的影响随含沙量不同而不同,含沙量较高时,温度对吸附影响不大,含沙量较低时,吸附量随温度的升高呈先下降后增加的趋势;在本实验条件下,吸附量随着pH值的增加而下降,随离子强度增加而增加。
阳离子浓度对泥沙沉速影响实验研究
王家生, 陈立, 刘林, 邓晓丽
2005, 16(2): 169-173.
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应用了静态沉降实验方法中的移液管法,初步研究了水中常见阳离子对河流中细颗粒泥沙沉速的影响,这些阳离子包括Na+、Ca2+、Mg2+和Al3+等。实验结果表明,阳离子浓度对泥沙沉速的影响可以分为两个阶段:①随着阳离子浓度的增加泥沙沉速也增大;②当离子浓度大于某值时,离子浓度对泥沙沉速的影响不大。在同样离子浓度条件下,离子价态高者影响较大。同时分析了长江和黄河干流中下游河段的水化学特性;分析结果表明,在一般的河水水质的情况下,有必要考虑水中阳离子(主要是Ca2+、Mg2+)对细颗粒泥沙沉速的影响。
黄土坡面侵蚀产沙时空演变的REE示踪技术研究
薛亚洲, 刘普灵, 杨明义, 琚彤军
2005, 16(2): 174-180.
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室内交叉布设不同的稀土氧化物,通过人工模拟次降雨,在同一试验条件下,对坡面侵蚀沿顺坡方向和深度方向的演变过程同时展开研究。结果表明:REE示踪技术对定量研究土壤侵蚀具有较高的精度;降雨前期,片蚀与细沟侵蚀发育程度基本相当;后期细沟侵蚀占据坡面侵蚀的主导地位,其侵蚀平均加速度和平均侵蚀率分别是片蚀的15倍、9倍;试验结束,细沟侵蚀占据坡面总侵蚀的90%;本试验条件下,坡面下1/3区域为侵蚀活跃带。
长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程三维可视化实现及分析
杜国明, 陈晓翔, 吴超羽, 刘秋海, 任杰
2005, 16(2): 181-184.
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阐述了长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程中的三维可视化实现过程及空间分析方法,进一步揭示了珠江口河网水下地形演变机理。将收集的地形图进行数字化,建立不规则三角网,实现三维可视化,并在此基础上进行剖面分析,为不同年份的地形比较从而揭示珠江河网水下地形演化过程奠定基础。针对遇到的高程值转换问题,介绍了零值线法,采用点射线法作为判断依据达到高程转换的目的,同时针对该方法工作量大等不足,提出了字段标识法这一行之有效的方法。
高拱坝宽尾墩三维流场数值模拟
李福田, 刘沛清, 马宝峰
2005, 16(2): 185-188.
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高拱坝表孔宽尾墩收缩射流水舌的扩散特性与其出口流速分布密切相关,为了求得收缩射流的水力特性,应用RNGk ε双方程湍流模型对高拱坝表孔不同体型及过流量条件下可能出现的降水曲线流态、急流冲击波流态、水跃壅水流态、缓流流态4种流态进行了数值模拟计算,水流自由表面的模拟采用VOF法,得到了溢流水面及流速分布。结果表明,无论在何种流态下,计算所得的水面曲线均与物理模型试验值吻合良好,所得的出口流速分布结构也验证了高拱坝宽尾墩收缩射流水舌不同流态下分散的机理。
复式河槽正常水深计算方法比较
杨克君, 曹叔尤, 刘兴年
2005, 16(2): 189-195.
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明渠恒定均匀流正常水深在水力计算中十分重要。而对于复式河槽,当洪水漫滩后,直接运用曼宁方程推求正常水深,将带来很大误差。系统地总结了计算正常水深的各种方法,用二分法求解,并运用英国科学工程研究协会洪水水槽设施(SERC-FCF)的大量系列水槽实验成果加以比较。比较发现,精度由高到低依次为COHM方法、刘沛清法、断面倾斜分割法、动量传递法、谢汉祥法、断面叠加法。通过对各种方法详细分析,建议在计算天然复式河槽正常水深时,COHM方法是值得推广的一种好方法。
淮河临淮岗洪水控制工程洪水调度模型研究
吴时强, 吴修锋, 周辉, 童中山, 杨锋, 余松
2005, 16(2): 196-202.
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为了建立临淮岗工程洪水调度运行模型,建立了淮河中游润河集至鲁台子区段一维和二维嵌套式洪水演进模型,利用1982年和1991年实测洪水过程,验证所建立的数学模型。验证结果表明,所采用的数学模型能够较好地预报洪水演进过程,可为临淮岗工程运行调度方案确定提供科学依据。
强弯条件下分层流运动特性试验研究
华祖林, 褚克坚, 邢领航
2005, 16(2): 203-209.
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摘要:
采用物理模型试验对强弯明渠剪切分层流的运动特征机理进行了研究,试验中模型特别制作了直段、90°、180°强弯段3套试验水槽,模型配有上、下层两套不同的进水系统,以产生上下两层不同的流速和温度,形成剪切分层流,试验进行了直段、90°、180°强弯段多种不同流速工况组合,试验工况流态也从存在明显分层逐步过渡到强掺混状态。采用ADV、HR 2红外热像仪、电子式点温计等量测手段,较为系统地获得了沿程不同断面的流速、温度分布,以及湍流动能、雷诺应力等反映运动机制的物理量,揭示了在强弯曲条件下分层流运动沿程特征分布和断面环流结构,并与直道情形进行了比较。
渗透系数空间变异性研究
施小清, 吴吉春, 袁永生
2005, 16(2): 210-215.
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水文地质参数的空间变异性是随机理论研究的基础,而渗透系数是最为重要的水文地质参数。国外有关渗透参数空间变异性的研究工作已开展很多,但渗透系数究竟服从什么分布目前尚无确切答案。利用Borden含水层试验数据,对渗透系数的空间变异性进行探讨,结果表明若处理方法得当,渗透系数应服从对数正态分布。同时,还对今后野外开展含水层渗透系数空间变异性试验研究提出几点建议。
太行山区坡地水文地质特性与渗流集蓄技术研究
曹建生, 刘昌明, 张万军, 杨永辉
2005, 16(2): 216-221.
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太行山片麻岩区的浅层地下渗流是一种普遍现象,多以壤中流和裂隙潜流的形式出现在坡地的下部或流域的出口处,对这部分水资源进行合理收集是我国北方石质山地雨水利用的重要方面。以四水(降水、地表水、土壤水、裂隙水)转化为出发点,在分析太行山片麻岩区坡地水文地质结构的基础上,提出了"岩土二元结构体"的概念,并通过坡地岩土水分与水势的测定,得出了坡地岩土不同埋深处的水分特征曲线,同时,根据岩土水分特征曲线,对坡地介质的复杂性与空间变异性从机理上给出了进一步的解释。在此基础上,提出了一种对坡地渗流进行集蓄的新技术,该技术是对传统雨水集蓄形式的发展与创新,对北方土石山地雨水利用技术的发展具有重要贡献。
有效参数的幂平均算法对农田尺度阿特拉津淋溶动态数值模拟的影响
毛萌, 任理
2005, 16(2): 222-232.
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以模拟农田尺度降雨入渗—重分布条件下阿特拉津(atrazine)在非饱和土壤中的淋溶动态为数值算例,通过在北京东郊的一块27m×27m的农田采集100个土壤样品,测定其主要理化性质,间接计算获得各土壤样品的van Genuchten型水力学参数、溶质运移的弥散度及atrazine在土壤中吸附的分配系数,进而基于柱模型假设,运用HY DRUS 1D软件得到不同时刻采样区内土壤水负压和atrazine浓度的平均分布。在此基础上,重点探讨了应用幂平均算法计算不同的等价有效参数对农田尺度下土壤水负压和atrazine浓度平均分布的数值模拟精度的影响。就所设计的降雨入渗—重分布条件下atrazine淋溶的算例而言,土壤水力学参数、溶质运移参数和吸附特性参数取几何平均或调和平均作为有效参数值,空间平面上呈正态分布的土壤水负压的初值采用算术平均值作为流场模拟的初始条件,可以获得满意的数值模拟结果。
上方来水对坡面降雨入渗及土壤水分再分布的影响
陈洪松, 邵明安, 王克林
2005, 16(2): 233-237.
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在防止土壤侵蚀和雨后抑制蒸发的条件下,利用室内模拟降雨试验,研究了上方来水对坡面降雨入渗、湿润锋运移以及土壤水分再分布的影响。结果表明:对于初始含水量很低的土壤,与上方无来水相比,上方来水时降雨入渗过程中入渗率有一个上升的阶段,但平均入渗率反而降低;在降雨入渗初期,由于上方来水的沿程入渗,上方来水对坡面湿润锋运移的影响较大,但随后几乎没有影响,湿润锋的运移主要与基质势梯度有关;土壤水分沿坡面呈"波浪形"分布是坡面径流的波动性、上方来水(径流)的沿程入渗以及侧向沿坡向下流等综合作用的结果。
地下水资源管理预警系统的建立及应用研究——以长春城区为例
王凯军, 曹剑峰, 徐蕾, 孙涛
2005, 16(2): 238-243.
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由于长春城区地下水的超采产生了环境恶化,结合地下水预测模型和地质及水文地质条件,以长春城区为例建立了地下水资源管理预警模型。根据长春城区的地质及水文地质条件提出水位水质预警标准,并根据模型编制了地下水资源管理预警系统。利用所建立的预警系统,对现状和未来开采条件下水位水质进行预警,从而为水资源的科学管理和持续利用提供可靠依据和保障。
区域水资源可持续利用的综合评价方法
宋松柏, 蔡焕杰
2005, 16(2): 244-249.
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水资源可持续利用指标体系及评价方法是水资源可持续利用研究的核心问题之一。以复合系统理论为基础,将水资源、社会经济和环境组成的复合系统定义为水资源可持续利用系统(RSWRS系统)。应用Bossel可持续发展基本定向指标框架,建立了水资源可持续利用指标评价体系。应用系统综合评价法,权重采用基于Bossel评分标准,以参考状态的离差平方和最大法计算,建立了以RSWRS系统发展综合指数和发展态势度量模型。以陕西省为例,进行了水资源可持续利用的综合定量评价。
区域水资源承载能力资产负债分析方法
刘丙军, 邵东国
2005, 16(2): 250-254.
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水资源承载能力涉及到自然资源、社会经济、生态环境等众多方面,具有动态、综合、空间差异等复杂系统特征。结合区域水资源承载能力特点,提出了一种基于资产负债分析的水资源承载能力评判方法,应用于湖北省随州市曾都区,得到了该区水资源可持续利用的满意方案。
跨境水资源的分配模式、原则和指标体系研究
何大明, 冯彦, 陈丽晖, 甘淑, 苟俊华
2005, 16(2): 255-262.
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摘要:
综合研究了跨境水资源分配的特点、目标、模式、原则、指标体系和影响等因素:①对近10年来跨境水资源分配的研究进行了总结,归纳出新的发展趋势;②从自然和国际法两方面属性分析跨境水资源的特点,判识跨境水分配的核心问题和难点;③系统地分析了全局分配、项目分配和流域整体规划分配等分水模式;④在分析跨境水资源的分配原则基础上,提出了分水技术指标体系,并探讨了其影响因数和主要指标的确定;⑤结合这些研究,对我国的跨境水资源分配,提出了相关建议。
基于熵值法的BP网络输入变量加权分层方法研究
张小峰, 袁晶
2005, 16(2): 263-267.
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当BP网络模型的输入变量包括多个类别时,如果其中几类变量的个数远多于其它类别的变量,变量多的这几类会削弱其它类变量对输出变量的影响,导致模型预报误差增大。提出BP网络输入变量加权分层的改进方法。根据熵值法模型对每个类别包含的所有变量按其重要程度加权平均,得到代表各类的综合影响指标,将这些综合影响指标作为BP网络模型的输入变量得到模型预报结果。改进后的模型更全面合理地考虑了各类输入变量的变化对输出变量的影响,发展了神经网络的应用理论。实例计算表明,模型预报精度得到明显提高。
南极地区SSM/I微波辐射计亮温时间序列分析
程晓, 张艳梅, 李震, 邵芸
2005, 16(2): 268-273.
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简单介绍了微波辐射的原理与应用现状,利用美国国防气象卫星计划DMSP F系列卫星携带的SSM/I辐射计南极地区极投影网格亮温数据进行了分析与处理。结合微波亮温等温线图和南极等高线图分析了南极地区亮温分布的特点。选取8个特征区域,对1992-2000年的日亮温数据进行了时间序列分析,分析了冰盖和冰架的亮温特性、季节和年度变化、短期波动等特征。研究表明南极大陆外围冰架和南极半岛地区的亮温呈增高趋势,而内陆冰盖地区则保持相对稳定;揭示了近年来随全球气候的变暖,南极冰架和南极半岛的融化正在加剧的趋势。
运用高分辨率ETM+数据计算区域作物蒸散
姜杰, 张永强, 刘昌明
2005, 16(2): 274-279.
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在太行山山前平原典型农区,对区域地表能量平衡及日蒸散模型进行了实证研究,且通过中国科学院栾城农业生态试验站田间实测资料对模型估算结果进行了有效性的验证。结果显示,采用LANDSAT 7ETM+的高分辨率数据结合地面同步的观测数据作为模型的输入变量,可以很好地估算农田的日蒸散量及能量平衡各分量。在典型农区,日蒸散量、NDVI的频率分布随作物生长季节的变化表现出一定的差异性。
地理信息模型方法初探河流环境容量——以漓江桂林市区段为例
李永军, 陈余道, 孙涛
2005, 16(2): 280-283.
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摘要:
运用地理信息建模的方法,对复杂的岩溶山区河流——漓江桂林市区段的水环境容量进行了研究,探讨了地理信息建模方法在水环境容量计算方面的应用,建立了漓江桂林市区段水环境容量的地理信息模型,并对其进行了验证。结果表明:地理信息模型方法在计算较复杂河段水环境容量时,既简便又能取得较理想的计算结果。
灌区灌溉管理质量指标的综合因子分析
田娟, 郭宗楼, 姚水萍
2005, 16(2): 284-288.
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摘要:
针对全国大型灌区续建配套与节水改造项目,提出了用于评价灌区灌溉管理质量的8个指标,应用因子分析原理建立了灌区灌溉管理质量评价的综合指标——综合因子,对样本灌区灌溉管理质量的综合因子进行的正态性检验结果表明它服从正态分布,在此基础上提出了相应的评价标准。应用结果表明,灌区灌溉管理质量的综合因子及其评价标准能较全面地反映灌溉管理状况、较好地描述灌区灌溉管理水平,具有实用性、可操作性和推广价值。
水质模型研究进展与流域管理模型WARMF评述
罗定贵, 王学军, 孙莉宁
2005, 16(2): 289-294.
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分析了以地表水、地下水与非点源为代表的水质模型研究发展历程,揭示了水质模型由经验-机理、单要素(或无机、大量、无毒要素)-多要素(或有机、微量、有毒要素)、单介质-多介质、稳态-动态、点源-非点源-两者统一研究、饱水带-包气带-二者统一研究、小规模分散(河流、湖泊、地下水等)-大规模集成(整个流域)、理论研究-实际应用研究的发展特点。认为当前水质模型正处于由水质研究向以水质为中心的流域管理研究转变的关键时期,给出了一个流域管理新模型WARMF的介绍与特点分析。
国际河流开发给中国的启示
耿雷华, 陈霁巍, 刘恒, 钟华平
2005, 16(2): 295-299.
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通过分析亚洲的两河流域、北美洲的圣劳伦斯河、欧洲的多瑙河、非洲的尼罗河和南美洲的亚马逊河等国际河流的开发案例,借鉴成功与失败的开发经验和教训,得出加强合作、整体开发、全流域开放、协调生态环境等一些对我国合理、高效开发利用国际河流水资源的有益启示,并对我国国际河流开发管理提出了"与邻为善,以邻为伴"的建议。
美国坦帕湾地区供水策略介析
宿俊山, 高波, 许士国
2005, 16(2): 300-304.
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摘要:
世界范围内的水资源和水环境问题越来越突出。首先系统介绍了美国弗罗里达州坦帕湾地区的水资源利用现状和供水管理策略,对该地区的地表水、地下水、海水淡化和废水利用的情况作了详细分析。该地区从以地下水为主的供水方式,改变为地表水、地下水、海水淡化各占1/3的供水方式的规划思想、经济分析以及管理措施具有积极的参考意义。针对我国的客观背景,进一步探讨了城市供水的挖潜途径,雨水直接回收和中水利用是城市节水的两个有效方式,沿海地区则应对海水淡化予以重视;对于广大的农村乡镇,雨水集水塘和小型平原水库则是提高农村供水条件和改善水环境的一种有效措施。
区域水安全战略的研究进展
邱德华
2005, 16(2): 305-312.
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摘要:
分析了区域水安全所面临的问题及其挑战,总结了国内外区域水安全战略研究和实践的现状,阐述了研究的发展趋势以及需进一步解决的问题。研究指出:在21世纪,区域社会经济发展与水安全之间的互动影响将更加紧密,运用现代战略思维理论和系统动力学仿真方法,在对区域进行系统动态仿真分析和检验评价的基础上选择科学合理的水安全战略,是一个具有重要现实意义和重大理论价值的研究课题。

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