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2005年  第16卷  第5期

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动水中含污染物冲击射流横向高浓度聚集区的形成机理和特性分析
樊靖郁, 张燕, 王道增
2005, 16(5): 623-627.
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采用RNG湍流模型对动水中含污染物冲击射流滞止点下游区域的横向浓度分布特征进行了详细的数值研究,并与相应的实验结果进行了比较。分析了下游过渡区内横向高浓度聚集区的形成机理和扩散特性。计算结果表明,冲击效应和横流绕流对冲击射流下游过渡区内的横向浓度分布具有重要的影响。当流速比相对较小时,在靠近对称面以及底层壁射流与环境横流的横向边界附近出现较为明显的横向高浓度聚集区,计算结果表明,冲击效应产生的横向逆压梯度以及横流绕流导致的Scarf涡结构对横向高浓度聚集区的形成起主导作用。
应用PIV系统研究横流中近壁水平圆柱绕流旋涡特性
吴剑, 齐鄂荣, 李炜, 黄明海, 李国亚
2005, 16(5): 628-633.
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应用粒子图像测速(PIV)系统对横流中近壁水平圆柱绕流进行了试验研究。介绍了试验原理及装置,讨论了试验参数的选取和粒子的跟随性问题。分析了上游来流的流动特性,显示了亚临界雷诺数下间隙比为0.5时圆柱后尾流区旋涡产生、发展和消亡的动态过程,比较了时均流场和瞬时流场旋涡结构。对圆柱尾迹的旋涡脱落特性进行了分析,得出在试验条件下斯特劳哈尔数保持为常数0.2的结论。
斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析
李付军, 张佰战, 林桂宾
2005, 16(5): 634-637.
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我国现有铁路桥渡水文设计规范有关斜交桥的水力计算没有考虑桥下流向偏转的影响,从而影响计算精度。将流体力学中圆柱绕流经典理论的成果推广应用于双圆柱桥墩的情况,假设单桥墩的绕流流场可以按照一定的规律叠加,推导出圆柱形墩斜交桥梁桥下水流流向偏转角度的计算公式。分析表明,斜交桥下的水流流向偏转角度随斜交角度的增大先增大后减小,其极大值随压缩比的减小而增大。公式经与前人的试验资料验证,一定范围内吻合良好,并依据公式更正了此前流向偏转角度随斜交角度的增大而增大的错误认识。
内陆盆地的盐分布与平衡分析研究
董新光, 姜卉芳, 邓铭江, 周金龙
2005, 16(5): 638-642.
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在总结已有研究成果和系统分析水文、土壤、灌溉、水盐监测资料的基础上,应用系统分析方法、水盐运移理论和水盐平衡原理,通过对盆地、流域、灌区、农田和土壤剖面等不同层次盐分分布与盐平衡分析计算,分析了内陆盆地不同层次的“干排盐”形成与特征,认为干排盐是必不可少的,必须系统地考虑不同层次干排盐出路与动力条件,才能有效地治理灌区盐渍化问题。
石羊河流域中下游绿洲土地利用变化与水资源动态研究
李小玉, 肖笃宁
2005, 16(5): 643-648.
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根据1986年和2000年的TM影像数据,利用地理信息系统(GIS)技术通过景观斑块的转移矩阵计算,分析了石羊河流域凉州区和民勤两个典型绿洲近15年来的土地利用变化;并利用不同时期中下游绿洲水资源量和开发利用程度,结合种植业结构,分析了该区域水资源利用动态变化。结果表明,耕地大量增加,凉州区和民勤绿洲分别增加了6302 hm2和36434 hm2,民勤绿洲林地大面积减少,2000年林地面积仅为1986年的55%,绿洲面积减少了23365 hm2;而中游凉州区绿洲面积却增加了8167 hm2;上下游用水量之比从20世纪50年代的1.612急剧增大到90年代的8.33,用水矛盾日益突出,下游水库来水量40年来下降达63.1%;地下水开采强度日益增加,机井分布密集,地下水位大幅度下降;种植业结构不合理,耗水量较大的粮食作物所占的比例过大。
海河流域生态环境承载能力计算
朱永华, 夏军, 刘苏峡, 贾绍凤, 丰华丽
2005, 16(5): 649-654.
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利用多目标多阶段互动优化模型计算了海河流域生态环境承载力,确定了海河流域在南水北调、经济常规发展、生态环境逐步改善情况下的承载能力过程变化,结果表明:①海河流域现状处于严重的生态环境不可承载状态;②到2033年海河流域生态环境恢复到生态环境社会经济复合系统的良好状态;③海河流域生态环境临界可承载年2033年,可承载人口为15 730万,比自然预测人口15 100万多630万,工业、农业、生态及生活用水量占总用水量的比例将分别是28%、43%、18%、11%。
西江流域硝酸盐氮输出规律研究
刘凌, 贺国庆
2005, 16(5): 655-660.
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以西江流域为研究对象,研究流域出口断面硝酸盐氮浓度时间变化规律,采用非平稳时间序列分析方法,分析流域系统行为对氮输出的影响,结果发现:西江硝酸盐氮浓度存在线性增加的确定性趋势,其季节增加量最大值出现在每年5月,与降雨季节增加量最大值时间基本一致,表明降雨造成的地表冲刷、土壤侵蚀以及5月施加的氮肥量大,是造成流域硝酸盐氮输出增大的主要原因。对西江高要断面输出的硝酸盐氮浓度建立了非平稳自回归-滑动平均混合模型,即ARIMA(1,0,1)(2,1,1)12模型,模型通过了高要站硝酸盐氮浓度实测数据的验证,利用模型,预测了西江硝酸盐氮输出的时间变化规律。
随机输入情况下汇流计算方法的探讨
孙颖娜, 芮孝芳
2005, 16(5): 661-665.
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大量的实测资料表明,在汇流过程中存在着许多难以预料和控制的不确定性因素。为了更合理的描述汇流过程,建模时应用随机微分方程替代确定性常微分方程。初步探讨了有白噪声输入情况下的线性随机汇流系统,在获得初始条件的随机特性后可以得到汇流模型的解析解和数值解,计算实例表明,在汇流模型建模中引进随机微分方程理论值得深入研究。
黄淮海流域蒸发量的变化及其原因分析
郭军, 任国玉
2005, 16(5): 666-672.
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利用研究区1956-2000年117个气象台站的小型蒸发皿观测资料,分析了黄淮海流域蒸发量的变化趋势及其可能原因。结果表明,近50年来本区蒸发量减少十分显著,其变化速率一般在-50 mm/10a,平原地区最大变化速率达到-80mm/10a以上。蒸发量下降最明显的季节是春季和夏季,其中春季减少最大区域主要在海河流域的东南部和黄河下游,而夏季的减少主要在淮河流域。造成蒸发量减少的直接气候原因可能是日照时数及太阳辐射的减少,平均风速和气温日较差的降低可能也起着重要的作用。
黑河流域走廊平原地下水补给源组成及其变化
张光辉, 聂振龙, 刘少玉, 陈宗宇, 张翠云, 申建梅, 王金哲, 程旭学, 张荷生
2005, 16(5): 673-678.
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通过环境同位素、水文分割法和相关分析研究表明,祁连山区降水、冰川雪融水和基岩裂隙水通过出山口地表径流补给构成黑河流域走廊平原地下水主要补给源,具有年际和年内丰枯动态变化规律,与祁连山区降水量和气温的关联度分别为0.97和0.79,与平原张掖站降水量和气温的关联度分别为0.43和0.60。在自然径流条件下,祁连山区降水量变化是改变走廊平原地下水补给的主导因素,约占91%权重;气温变化是重要影响因素,约占9%权重。20世纪80年代以来祁连山区各补给源处于偏丰期。因此,近年来走廊平原地下水补给量相对50年代减少27.1%,人类活动是重要影响因素,急需加强科学调控。
含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响
施小清, 吴吉春, 袁永生, 姜蓓蕾
2005, 16(5): 679-684.
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针对目前渗透系数实测样本假定满足各向同性的局限,以Borden含水层试验场实测数据为例,通过反证法进行相关数据分析,总结了含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响,并指明渗透系数各向同性假设的适用条件以及不合理之处。同时相应地给出了研究尺度下渗透系数场能否采用平稳随机场描述的判定依据。最后为今后进一步开展渗透系数空间变异性研究提出几点建议。
河道采沙对珠江三角洲水情及水环境影响分析
韩龙喜, 计红, 陆永军, 莫诗平
2005, 16(5): 685-690.
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珠江三角洲水系属于典型的潮汐河网,水流同时受到地表径流及沿海潮位的双重影响。自20世纪80年代以来,该水系大规模的人工挖沙导致了水文条件、河床演变自然进程的较大变化。根据潮汐河网的水力特性,建立了用于模拟水位、流量时空变化的一维河网水动力数学模型,并根据由灰色模型预测的因挖沙引起的未来年份的河床演变情况,分别预测分析了不同水平年在丰水期、枯水期两种代表水情下的水系水位、流量变化情况。并对由此可能产生的对环境的影响进行了初步分析。
葛洲坝水利枢纽运行后泥沙冲淤变化分析
戴会超, 何文社, 袁杰, 曹叔尤
2005, 16(5): 691-695.
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对葛洲坝水利枢纽及其运行情况和河段特性进行了介绍。分析认为葛洲坝水利枢纽运行前后的入库水沙特性基本一致。探讨了库区冲淤变化特点、淤积量及其分布,冲淤过程及达到冲淤平衡的时间。对坝下游河床的冲淤过程、冲淤量、达到冲淤平衡的时间以及河床粗化,河底高程历年变化及同流量水位降低的原因、降低量及变化过程进行了分析总结。研究结果可为进一步探讨三峡水利枢纽与葛洲坝水利枢纽联合调度运用后水库泥沙淤积变化规律提供参考。
集成水文技术解读水基系统
刘宁, 杜国志
2005, 16(5): 696-699.
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摘要:
水基系统是复杂的巨系统和多维的开领域,具有基础性、动态性、包融性、交互性等特征,正确评价它的承载能力和运用状态,并预测、引导其演化趋势对研究水问题是至关重要的。现代水文技术的不断发展和进步为解读水基系统提供了必要的前提,水基系统的存在与演进及其解读,需要不断拓展水文领域研究范围、改进监测手段,集成水文技术。
中国农业抗旱能力综合评价
顾颖, 倪深海, 王会容
2005, 16(5): 700-704.
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农业抗旱能力综合反映了当地防旱减灾的实力。通过对我国现状条件下农业抗旱影响因素的分析,建立了农业抗旱能力综合评价指标体系,并针对我国地域广阔,农业抗旱能力受到自然条件、地域条件和人类活动等多方面因素影响的特点,应用数学模糊聚类方法对我国农业抗旱能力进行了评价分类,首次对全国31个省市的农业抗旱能力分区进行了等级评定,为我国抗旱战略的制定提供了背景资料。
中国农业干旱脆弱性分区研究
倪深海, 顾颖, 王会容
2005, 16(5): 705-709.
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根据各地水资源的特点、农业受旱成灾的情况及水利设施抗旱能力,确定农业干旱脆弱性分区的原则和指标,构造层次分析模型。应用MapInfo6.0软件绘制了中国农业干旱脆弱性分区图,结果表明:在全国340个农业干旱脆弱性分区中,极严重脆弱区47个,严重脆弱区104个,一般脆弱区175个,轻度脆弱区14个。
SWAN浅水波浪模式在渤海的应用研究——Phillips线性增长比例系数的改进
杨德周, 尹宝树, 徐艳青, 王津, 莎日娜
2005, 16(5): 710-714.
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摘要:
将国际上通用的SWAN波浪数值模式应用到渤海,以检验其适应性。通过对由风引起的波浪的增长和耗散作用源函数的实验研究,发现SWAN中所采用的Phillips线性增长部分的比例系数和波浪成长有较大的关系,此比例系数随摩擦速度变化(原模式取此系数为一常数)。基于模式试验,引入了一个新的Phillips线性增长项公式,并且利用3个风过程对模式的改进进行了验证。3个风过程的计算结果和实测值比较表明,计算结果在3个过程当中都得到了明显的改进。
三峡水库水环境承载能力的评价和分析
陈永灿, 刘昭伟
2005, 16(5): 715-719.
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摘要:
水环境承载能力是水环境保护的重要基础,是协调区域经济-社会-水环境可持续发展的科学依据。利用三峡水库水环境特性的研究成果,从水环境承载能力的概念及其特征出发,评价了三峡水库的水环境承载能力及其时空变化,并分析了三峡水库蓄水前和蓄水后水环境承载能力的变化。它不仅为三峡水库的水环境科学管理提供了技术支撑,而且为三峡水库水环境承载能力的深入研究打下基础。
地下水库调蓄能力综合评价的指标体系与模糊集方法
郑德凤, 王本德, 年廷凯
2005, 16(5): 720-725.
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从维护生态平衡与水资源可持续开发利用的角度定义了地下水库的调蓄能力,提出地下水库调蓄能力综合评价的指标体系。并在模糊模式识别理论与模型的基础上,去除指标间的相关性,建立一种适合于对多指标体系的地下水库调蓄能力进行综合评价的多层模糊模式识别交叉迭代模型。实例应用表明,该模型具有能同时考虑定性与定量指标,又能将迭代结果与决策者经验知识相结合来确定多指标权重的优点,便于推广应用。
基于模糊识别的水资源承载能力综合评价
李亚伟, 陈守煜, 傅铁
2005, 16(5): 726-729.
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摘要:
应用模糊识别模型解决水资源承载能力综合评价问题,根据水资源承载能力相关因子自身的数据结构特性,通过模糊识别模型得到样本的级别特征值,从而达到对待评价区域的识别、归类,同时可以得到各相关因子在评价过程中的贡献率,实例部分将模型应用于全国30个省市、自治区的水资源承载能力评价,结果表明该方法的实用性和客观性。
绕坝渗流地下水位的时空分布模型研究
郑东健, 王建
2005, 16(5): 730-734.
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许多大坝的失事是由于高地下水位引起坝肩失稳所致。绕坝渗流是影响坝肩高地下水位的主要因素。为此通常将大坝基础防渗帷幕延伸到坝肩岸坡内一定距离,以减小绕坝渗流影响。而防渗帷幕运行性态随时间变化,为了评价坝肩防渗帷幕和地下水位的运行性态,首先分析了地下水位观测资料和水位、降水、温度、时效等时空影响因素及其表达式,随后基于岸坡地下水位观测资料,利用最小二乘法建立了大坝岸坡地下水位的时空分布模型。通过比较模型剩余标准差和测点的剩余标准差,可以确定坝肩地下水位的异常测点,分析岸坡防渗薄弱部位,掌握坝肩岸坡渗流场时空分布规律,监控绕坝渗流的性态。
黄河流域水资源调控方案评价与优选模型
吴泽宁, 左其亭, 丁大发, 崔萌, 曹茜, 邢端生
2005, 16(5): 735-740.
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摘要:
在明确黄河流域水资源调控目标的基础上,结合黄河流域的水资源利用特点,从水资源利用效果和可持续发展两个方面,提出了体现水资源调控目标的指标体系;将效用理论、人工神经网络理论和理想点技术结合,建立了调控方案水资源利用效果评价模型;从可持续发展的内涵和流域水资源利用的角度,提出了流域水资源调控方案可持续发展评价的准则和量化评价方法。用黄河流域水资源调控方案验证了模型和方法是合理可行的。
基于模糊模式识别的支持向量机的回归预测方法
李庆国, 陈守煜
2005, 16(5): 741-746.
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摘要:
尝试把最近发展起来的支持向量机引入水文预测中,建立了支持向量机水文回归预测模型,为小样本情况下水文预测提供一种行之有效的可选择的方法。在此基础上,为了更好地处理水文系统中广泛存在的不确定、模糊信息,进一步把模糊模式识别理论引入支持向量机,提出一种模糊模式识别核函数。该核函数具有更明确合理的物理意义。冰凌预测实例表明了SVM水文回归预测方法及模糊模式识别核函数的有效性和可行性。
生态水文过程对水环境影响研究述评
严登华, 何岩, 王浩, 秦大庸, 王建华
2005, 16(5): 747-752.
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当前生态水文过程对水环境影响的国内外研究主要包括生态水文过程的形成、基于生态水文格局分析的生态需水研究、流域尺度上生态水文过程对水文、水质和水生态的影响以及理论、方法与模型研究;但这些研究尚未过渡到生态水文过程的揭示上来,我国的生态水文学研究尤为薄弱。未来生态水文过程与水环境安全调控研究中的主要议题包括:①生态水文过程形成、演化及驱动机制分析;②基于生态水文过程的生态需水时空分异;③流域生态水文过程对地表水水质分异的影响;④流域生态水文过程与水的生态空间变化;⑤近海陆域生态水文过程与近海水质调控;⑥基于现代地理信息技术的生态水文模型研究;⑦基于水环境安全的生态水文决策与管理研究。
冰厚变化的现场监测现状和研究进展
李志军, 韩明, 秦建敏, 郗玉珠, 卢鹏
2005, 16(5): 753-757.
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摘要:
根据湖河海冰、冰川冰资源与环境中的自然科学问题及冬季冰区结构物安全运行管理中的工程科学问题对冰厚度时空变化资料的要求,总结了现行冰厚度变化过程监测方法的适用范围和优缺点。强调目前所获数据因连续监测时间短,精度达不到毫米级,对建立和检验冰物质平衡同环境条件的预报模式提供不了强有力的支持。为此发展了新的冰厚度变化过程监测方法,它们包括直接探测冰层界面位置的接触式和利用气、冰、水电导率差异的标尺式高精度冰、雪层生消过程自动监测设备。详细描述了它们的工作原理、研究进展、适用范围和在极地海冰以及国内河冰实践获得的初步结果。
河流不连续体概念及其在河流生态系统研究中的发展现状
张水龙, 冯平
2005, 16(5): 758-762.
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摘要:
系统地回顾了序列不连续体概念(SDC)产生与发展的过程以及应用的情况。河流连续体概念对SDC的产生及其最初的形式有着重要的影响。序列不连续体概念的发展经历了最初的形式和扩展形式。利用SDC的扩展形式可以在整个河道内预测由于河流调节所产生的各种不连续生态效应。作为模拟和分析河流再调节计划的理论基础,SDC可以为制订流域新的项目规划以及河流系统整治工作提供指导作用。

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