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2005年  第16卷  第3期

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含水层和土壤的随机特征对水分运动的影响
蔡树英, 林琳, 杨金忠, 刘金峰
2005, 16(3): 313-320.
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将土壤或含水层的介质参数视为随机分布,建立了饱和非饱和水流运动的随机微分方程,利用随机数值求解方法,得到各种随机参数对水头分布和含水量空间变异性的影响。分析结果表明,随着渗透系数空间变异性和相关尺度的增大,含水层水头分布的变异性增大;对于区域内有抽水井分布的问题,在井点附近区域,z向水流速度空间变异性大,而在井点处变异性较小。当采用Gardner-Russo模型描述非饱和水分特征时,其非饱和土壤介质参数α的变异性对土壤负压和含水量变异性的影响大于饱和渗透系数,土壤含水量越小,含水量的空间变异性越大。初步讨论了根据随机数值方法研究地下水运动问题的可靠性分析方法。
西北内陆盆地冻结-冻融期的地下水补给与损耗
郭占荣, 韩双平, 荆恩春
2005, 16(3): 321-325.
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天山北麓平原区,每年冻结过程的时间远大于融化过程。在昌吉地下水均衡试验场,选择该平原的3种代表性土壤(粉质轻粘土、细砂、砂砾石),利用地中渗透仪观测冻结冻融期的地下水补给与损耗。根据不同岩性的地下水蒸发极限深度,设计了不同的地下水埋深。在冻结期,砂砾石、细砂岩性分布地区有利于浅埋型地下水资源的保护。在冻融期,无论何种地下水埋深水平,3种岩性的地下水都获得冻融水的补给,但细颗粒岩性的补给量相对较少且存在滞后效应,相反,粗颗粒岩性更有利于地下水资源的形成。冻结期一个月的地下水最大损耗量不超过253mm(砂砾石),而冻融期一个月的地下水最大补给量高达1133mm(细砂),冻融期是年内地下水的重要补给时期。
水库汛限水位调整与运用
高波, 王银堂, 胡四一
2005, 16(3): 326-333.
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基于对水库汛限水位主要影响因素的系统分析,从洪水资源安全利用的角度出发,阐明了水库汛限水位调整综合分析论证所应遵循的原则,提出了风险设计分析论证的框架、定量分析方法和汛限水位合理调整的论证。最后以海河流域潘家口水库为分析实例,从设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的风险和效益等多个方面分析论证了水库汛限水位的合理调整方案。
颗粒态氮磷负荷模型研究
薛金凤, 夏军, 梁涛, 张秀梅
2005, 16(3): 334-337.
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为研究妫水河流域的颗粒态氮磷非点源污染来源,以控制非点源污染,在官厅水库周围进行了野外人工降雨试验。试验数据表明,氮磷输移率与产沙率具有很好的相关性,颗粒态氮、磷的平均相关系数分别为0.9594和0.9772。建立了新的颗粒态氮磷负荷模型,其中富集系数等于泥沙中总氮总磷百分含量与土壤中百分含量之比。根据妫水河流域的土壤图、土地利用图及数字高程模型,应用新的模型研究了妫水河流域颗粒态氮磷污染负荷的空间分布。结果表明,颗粒态氮磷主要来自地表植被覆盖差的丘陵和山地。
洱海沉积物间隙水中溶解有机质的地球化学特性
傅平青, 吴丰昌, 刘丛强
2005, 16(3): 338-344.
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对洱海沉积物间隙水中溶解有机质(DOM)含量、紫外可见吸收、荧光以及分子量等的垂直分布特征进行了研究。结果表明,DOC含量在沉积物水界面明显富集,随后急剧下降,6cm处达到最小值,随后呈上升趋势。DOC与吸光度值、荧光发射光谱强度之间具有一定的线性相关关系。DOM的E3/E4值范围在1～6之间,绝大多数在1～35之间。表征DOM中腐殖质来源的指标荧光指数值处于148～159之间,说明DOM以陆源输入为主。此外,洱海沉积物间隙水DOM分子量分布呈多峰分布模式,重均分子量(Mw)值在1462～1953Da之间,数均分子量(Mn)值在547～900Da之间,多分散性系数ρ值在202～305之间。随着沉积深度增大,Mw和Mn有略微的增大趋势,但变化不大。沉积物的氧化还原条件、微生物活动以及铁、锰氧化物等在沉积剖面的差异是控制间隙水中DOM各种地球化学特性的主要因素。
河岸带生态系统综合评价指标体系研究
夏继红, 严忠民, 蒋传丰
2005, 16(3): 345-348.
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河岸带是水陆交错带,其生态状况对河流生态系统有着很大的影响。河岸带生态系统综合评价包括:结构稳定性评价、景观适宜性评价、生态健康评价、生态安全性评价等。建立合理有效的河岸带生态系统综合评价指标体系是河岸带生态系统综合评价的基础。河岸带生态系统综合评价指标体系分为4个层次:总目标层、子目标层、准则层和指标层。
城市河流生态系统健康评价初探
赵彦伟, 杨志峰
2005, 16(3): 349-355.
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健康的河流生态系统已经成为公认的河流管理目标,采用河流生态系统健康理论来研究城市河流问题,具有较强的理论与现实意义。在城市河流生态系统健康概念内涵剖析的基础上,提出了包含水量、水质、水生生物、物理结构与河岸带5大要素的指标体系及其"很健康、健康、亚健康、不健康、病态"5级评价标准,建立了模糊层次综合评价程序与模型。并以宁波市河流为例进行实证研究,明确各河流的健康状况及限制因子,为其保护、维育与修复提供了决策依据。
水库下游河流再造床过程中的河岸侵蚀
张春燕, 陈立, 张俊勇, 王志国
2005, 16(3): 356-360.
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根据实测河道地形资料,分析了水库下游河床演变中的河岸侵蚀现象,包括不同横向边界约束条件、不同床沙组成和不同河型河段的河岸侵蚀的特征及规律。结果表明:①水库下游均会有河岸侵蚀发生,但初期一般以下切为主,后期以展宽为主。②对于横向边界约束较强的河段,河岸侵蚀相对较弱;相反,则河岸坍塌严重,河岸侵蚀强烈;③对不同的河床组成和边滩组成的河段:河床较粗特别是形成抗冲粗化层,且边滩组成较细的河段,河岸侵蚀现象非常剧烈;河床组成较细的河段,如果边滩抗冲性较强,则河岸侵蚀现象相对较弱,如果滩地组成较细、容易坍塌,河岸侵蚀也会较强;④不同的河型有着不同的河岸侵蚀现象。分汊河段以主汊为主;游荡段的游荡特性在初期受到抑制;弯曲河段的撇弯切滩现象较普遍。
生态工法评估指标的建立
李锦育
2005, 16(3): 361-367.
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基于集水区的尺度下,利用几种相关指标,以生物性与非生物性作一区隔,并进一步与生态工法施工准则加以结合,建立了一评估的方法论,探讨了工法施工之成效性。建立长期的河川水质监测计划,以了解在施工前、中及施工后的水质变动情形,避免工程对河川生态环境造成破坏。生态工法在指标的选择上应包含不同尺度的考量,以河川流域管理之完整性为主,藉由多样化的评估指标,提供决策者在拟定计划时能参考运用;另一方面也需运用生物指标的监测,提供具生态考量之工程规划参数,使工程施工能兼顾生态环境。
无螺灌溉取水技术中压力水槽内的流场分析
付小莉, 李大美
2005, 16(3): 368-372.
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血吸虫病是流行于我国长江流域的寄生虫病,钉螺是血吸虫的中间宿主,控制钉螺是控制血吸虫病扩散的最直接有效的方法。利用k-ε双方程模型、封闭的紊流Navier-stokes方程组和有限体积法建立的数学模型对压力水槽中的射流流场结构进行计算并得出其流场特性,同时采用PIV技术对流场结构进行了测量。基于无螺灌溉取水装置中的钉螺沉降水力特性,分析了钉螺在压力水槽中沉降机理而不能随水流进入灌区的原因。
带源项浅水方程的通量平衡离散
王志力, 耿艳芬, 金生
2005, 16(3): 373-379.
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以Roe的近似Riemann解为基础,将源项按特征方向进行特征分解,建立了带源项浅水方程的通量平衡Godunov求解格式。此格式具有迎风的性质并保证了变宽、非平底坡浅水方程计算的和谐性和存在底摩擦时的收敛性。通过实例验证了此法具有和谐、健全、通用性好、分辨率高等优点。
基于小波消噪和符号动力学的径流变化复杂性研究
王文圣, 黄伟军, 丁晶
2005, 16(3): 380-383.
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提出了基于小波消噪的符号动力学途径研究径流变化的复杂度。对径流序列进行小波消噪,运用Lempel-Ziv算法计算其复杂度,以长江、黄河流域为例定量分析年径流复杂性。为研究水文系统的复杂性提供了工具。研究表明:①黄河流域径流变化比长江流域复杂;②黄河流域年径流的平均复杂度为8.3,从上游到下游的复杂性变化趋势不明显;③从时间纵向看,黄河年径流变化的复杂性并未发生显著的变化。
城市暴雨内涝数学模型的研究与应用
解以扬, 李大鸣, 李培彦, 沈树勤, 殷剑敏, 韩素芹, 曾明剑, 辜晓青
2005, 16(3): 384-390.
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以城市地表与明渠、河道水流运动为主要模拟对象,研制了模拟城市暴雨内涝积水的数学模型。模型以平面二维非恒定流的基本方程和无结构不规则网格划分技术为骨架,同时,针对小于离散网格尺度的河道或明渠,应用了一维非恒定流方程的算法。采用分类简化处理的方法,将通道分为河道型、路面型、特殊通道型(城市内的二级河道),根据不同类型简化动量方程,求任意网格各个通道上的单宽流量。采用一维非恒定流方程模拟地下排水管网内的水流,并给出泵站、闸门、淹没出流管道等排水系统的处理方法。根据无结构不规则网格的设计思路,按照天津、南京、南昌三市的地形地貌特征分别设计多边形的计算网格。介绍了城市面雨量的计算方法以及数学模型在天津市、南京市、南昌市的应用情况和误差分析。
区域水规划方案多属性递阶群决策
王志良, 门宝辉, 邱林, 裴源生
2005, 16(3): 391-396.
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区域水资源规划方案的优选过程通常是一个多属性、群决策过程。在对该领域研究现状综述的基础上,提出了多属性递阶群决策的概念,建立了6类数据的灰类白化函数,构建了包括基层A、专家层B和高级管理层C的3层群决策模型,并给出了具体的算法步骤,在EXCEL上编制了通用程序。实例计算结果表明,该模型真实地反映了水资源规划方案优选的过程,结论合理,求解思路清晰。
蚁群算法在水库优化调度中的应用
徐刚, 马光文, 梁武湖, 陈建春, 吴世勇
2005, 16(3): 397-400.
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提出了一种新的随机启发式搜索算法——蚁群算法。算法利用蚂蚁群体相互协作机制寻找水库优化问题的最优解。算法中引入状态转移规则、信息素更新规则和领域搜索以获取最优解,所有蚂蚁个体完成单次寻优后,按照信息素更新规则更新信息素。该过程不断迭代,直到满足迭代终止条件。文中实例计算表明,相对于动态规划,该算法计算速度快、收敛性好,提高了计算效率,较好的解决了传统的动态规划方法求解水库(群)优化调度问题存在"维数灾"问题。
基于供水风险分析的汛限水位控制范围研究
殷峻暹, 曹永强
2005, 16(3): 401-405.
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以大连市碧流河水库为例,根据大连市供用水系统的风险及其变化过程,分析超蓄洪水资源的利用情况及其效益,并在对抬高水库汛限水位造成的淹没损失分析的基础上,利用边际成本分析方法确定控制的范围。计算结果表明,随着大连市用水量的增加,碧流河水库汛限水位可适当抬高。
水库汛限水位动态控制的实现途径
高波, 吴永祥, 沈福新, 胡四一
2005, 16(3): 406-411.
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水库汛限水位动态控制是洪水资源利用的主要方式之一,提高水库洪水预报精度和延长有效预见期是实现水库汛限水位动态控制的关键所在。针对水库实时防洪调度的特点和流程,概述了新一代天气雷达、气象卫星及相关应用系统的技术进展,评价了这一技术进展在水库实时防洪调度中的重要作用,据此提出了综合应用新技术改进水库洪水预报、洪水量级判断和蓄水时机选择的技术途径。在此基础上,以海河流域潘家口水库为例,综合论证了水库汛限水位的动态控制范围,提出了汛期蓄水的控制策略与调控方法。
调水工程水价模式分析研究——以“引大济湟”工程为例
李云成, 刘昌明, 尹明万
2005, 16(3): 412-417.
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从保证调水工程可持续运行并尽可能发挥最大效益、促进节约用水的角度出发,提出了适合调水工程的一种新的水价模式,并根据可操作性强的要求进行了简化、改进。最后以青海省一号工程——"引大济湟"工程的水价研究为实例,对所提出的新的水价模式——两部制丰枯水价下的水价方案进行了设计。
甘肃省水资源足迹与消费模式分析
龙爱华, 张志强, 徐中民, 苏志勇
2005, 16(3): 418-425.
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阐述了水资源足迹的概念和计算方法,以甘肃省为例,运用产品虚拟水研究方法核算并分析了1989-2003年的水资源足迹及其变化。结果表明,1989年以来甘肃省全社会的水资源足迹总量基本稳定在220亿～240亿m3/a,总体上呈现微量的下降趋势,人口增加和消费水平提高并没有增加对水资源系统在数量上的压力。从消费模式分析看,随消费结构多样化的增加,人均虚拟水消费量呈现不断下降的趋势,因而,增加消费结构的多样性有利于减少对水资源系统的压力。讨论分析了水资源足迹核算的意义,指出了进一步研究需要注意的问题。
科尔沁沙地人工固沙林土壤水分与植被适宜度探讨
阿拉木萨, 裴铁璠, 蒋德明
2005, 16(3): 426-431.
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依据水量平衡原理,分析不同密度、不同树龄人工小叶锦鸡儿固沙植被区土壤水分及蒸散量变化特点。结果表明:人工固沙小叶锦鸡儿林地土壤水分状况随着树龄增大和栽植密度的加大而不断恶化,流动沙丘和天然植被区土壤水分状况优于人工植被区;蒸散量与同期降水量之间存在显著正相关。1m×1m密度4年生植被区和2m×2m密度成龄植被区土壤含水量高于凋萎湿度,生长末期土壤贮水量有较多节余,土壤水分能够满足植物生长需求,建议小叶锦鸡儿固沙林幼年期采用1m×1m密植,其后通过间伐,成龄期保持2m×2m密度,为科尔沁沙地人工固沙植被建设提供科学依据。
西风带与季风对中国西北地区的水汽输送
王可丽, 江灏, 赵红岩
2005, 16(3): 432-438.
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利用美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析气候资料,分析了西风带与季风对我国西北地区水汽输送的作用。分析表明,大气水汽输送在西北地区的3个分区特征非常明显:高原切变线以南,主要是来自西南季风的水汽输送;高原切变线以北,主要是来自西风带的水汽输送;高原切变线向东北方向的延长部位是一鞍型区,为西风带与西南季风的共同影响区。青藏高原东部的西南季风气流有绕行和向北翻越青藏高原的水汽输送;而在青藏高原中西部地区,主要是由青藏高原周边向主体的水汽输送,没有明显的翻越青藏高原的水汽输送。在青藏高原以北的大部分地区以对流层中层的水汽输送为主;在青藏高原南部以低层水汽输送为主。在青藏高原以北的大部分地区,水汽输送为辐散,即输入的水汽又被扩散出去了;在青藏高原主体和我国西北地区东部为水汽输送的辐合区。西风带的水汽输送为我国西北大部分地区提供了基本的水汽来源,西风变化对其水汽输送通量散度年际变化有直接的作用;南亚夏季风通过西南季风气流水汽输送直接影响我国西北地区南部和东部,并且,其变化通过环流结构调整影响西风带的波动,进而影响西风带对西北地区的水汽输送。
华北地区大气水汽含量特征及其变化趋势
曹丽青, 余锦华, 葛朝霞
2005, 16(3): 439-443.
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使用美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)1948-2003年再分析格点资料,研究了华北地区大气中水汽含量的时空分布特征、沿375°N不同经度和沿115°E不同纬度大气中水汽含量的年变化、大气中水汽含量的变化趋势。分析结果表明:①华北地区大气中水汽含量主要集中在东部和南部,西部和北部水汽含量较少;②华北地区大气中水汽含量夏季最多,冬季最少;③华北地区大气中水汽含量自20世纪50年代末至80年代中期呈持续下降趋势。大气水汽含量高值期出现在20世纪40年代末至70年代中期。70年代中期至21世纪初期,大气水汽含量距平基本处于0线以下,为低值期;④华北地区大气水汽含量的年际波动变化与厄尔尼诺(ElNino)与南方涛动(ENSO)事件有很好的相关性。
河渠渗漏量计算方法研究进展
罗玉峰, 崔远来, 郑祖金
2005, 16(3): 444-449.
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摘要:
河渠渗漏是水资源利用与水环境保护中重要环节之一,对它进行量化具有重要的实践意义。对国内外各种有关河渠渗漏量计算方法的研究成果进行了系统的总结,分别指出各种方法的适用范围和优缺点,并对如何改进现有方法进行了展望。
植物蒸散耗水量测定方法研究进展
司建华, 冯起, 张小由, 张艳武, 苏永红
2005, 16(3): 450-459.
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摘要:
对国内外蒸散发研究领域200多年的成就进行了简要的回顾。并对测定植物蒸散耗水量的各种方法的主要理论原理进行了总结,探讨了各种方法的适用性、优点及实际应用中存在的问题。比较蒸散的测定方法,水文学方法简便、不受气象条件的限制,适用性较强;微气象学法不破坏下垫面,适用于整齐均一的作物与林木蒸散的测定;植物生理学法适用于植物个体耗水量的测定;遥感法处于迅速发展阶段,尽管许多问题还有待于解决,但它用于估算区域蒸散量,实用性很大,应用前景广阔;SPAC水分传输模拟法适用于精确计算植被总蒸发。在此基础上预测了蒸散在未来研究的发展趋势。
卫星资料在暴雨数值模拟中的应用研究
徐枝芳, 党人庆, 葛文忠
2005, 16(3): 460-467.
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摘要:
分析研究了2001年5月15日～8月15日3个月GMS卫星资料在湖南资水流域实时数值预报中的应用以及将TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星上的TMI(Microwave Imager)雨水资料适时融入数值模式改变当时模式中雨水分布场,数值模拟还研究了发生在淮河流域的10次暴雨过程。结果表明:资水流域3个月的实时预报效果良好,准确预报出其中出现的3次致洪暴雨和1次特大暴雨;对淮河流域暴雨,由于TMI资料空间分辨率较高,能够很好地反映中小尺度系统的空间结构,加入模式后使得模拟出来的降雨强度,雨量中心时空分布更接近实际情况,10次暴雨过程的TS评分较不使用TMI资料更好。
卫星遥感监测ET方法及其在水管理方面的应用
孙敏章, 刘作新, 吴炳方, 刘钰
2005, 16(3): 468-474.
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摘要:
概述了利用遥感技术监测流域蒸发(ET)用于流域水管理的研究,利用卫星遥感监测ET比传统地面监测ET方法具有更高的经济合理性和实用性;通过遥感监测的ET,不仅可以对农业用水效率、灌溉系统性能作出更符合实际的评价,还可服务于流域水资源管理和区域水资源利用规划。随着信息技术的快速发展,卫星遥感监测ET的方法在水管理方面的应用前景广阔,我国应加强对该技术的研究和应用。

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