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2006年  第17卷  第1期

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含离子浓度参数的粘性泥沙沉速公式研究
王家生, 陈立, 王志国, 黄荣敏
2006, 17(1): 1-6.
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以长江为例分析了河流中的水化学特性,得出河流中影响粘性泥沙沉速的主要是Ca2+。阳离子影响泥沙沉速的主要原因是粘性沙的絮凝。对泥沙絮凝沉降过程进行理论分析,推导出絮凝沉速与离子浓度之间的关系式。并且根据试验结果确定以Ca2+浓度为参数时经验关系式中的系数值。用实测的沉速对絮凝沉速公式进行了初步的验证。验证结果表明,用张瑞瑾沉速公式计算结果与实测结果相差很大,而絮凝沉速公式计算结果与实测结果相符合。
两类ENSO事件赤道太平洋次表层海温异常的演变特征
赵永平, 陈永利, 张勐宁, 王凡, 吴爱明
2006, 17(1): 7-13.
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基于美国马里兰大学提供的海洋同化(SODA)月平均资料,用个例和合成分析方法,剖析了两类ENSO事件赤道太平洋海温异常演变特征。结果指出,东部型ENSO事件的初始海温异常源来自赤道西太平洋次表层,海温异常中心沿气候温跃层向东向上传送,至赤道东太平洋表层形成ENSO事件。东部型ENSO冷暖事件互为初始场,在形成某一位相的ENSO事件的过程中也同时为相反位相的ENSO事件准备条件。中部型ENSO事件的初始海温异常源出现在赤道中太平洋次表层,海温异常中心沿气候温跃层向东向上传送至赤道中东太平洋表层形成ENSO事件。中部型ENSO事件多在前次事件减弱中断后出现。
黄土丘陵小流域生态用水试验研究——气候和土地利用变化的影响
黄奕龙, 陈利顶, 傅伯杰, 王仰麟
2006, 17(1): 14-19.
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为探讨黄土高原地区的生态恢复,以半干旱黄土丘陵区安家沟小流域的气象、土壤水分、地形图和土地利用图(1982年和2002年)为源信息,分析了不同植被类型的蒸散量和生态用水量、流域生态用水量及其与气候和土地利用变化的关系。研究结果表明:(1)流域土地利用结构从1982-2002年间变化较大,农地(特别是梯田)增加较快,乔木林地急剧减少,主要表现为毁林、开荒和造田;(2)研究区内各种植被/土地利用类型的蒸散量和生态用水都极大地受控于气候(特别是降雨量)的影响,其年际差异较大;(3)不同植被/土地利用类型间的蒸散量和生态用水差异明显,在各个年份乔灌林的生态用水量均大于农作物和自然草地的蒸散量和生态用水量,但生态用水的差异程度小于蒸散量的差异程度;(4)以自然草地(即荒草地)为标准,农作物的蒸散量和自然草地接近,但乔灌林地的蒸散量和生态用水量均远高于自然草地,难于实现土壤水分平衡;(5)流域土地利用结构的变化(主要是强耗水植被的减少)减小了流域生态用水量,增强了流域的水分平衡能力。
中国东北松嫩平原地下水水化学特征与演变规律
章光新, 邓伟, 何岩, Ramsis Salama
2006, 17(1): 20-28.
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在全球气候变化和高强度人类活动的影响下,松嫩平原地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。选取具有典型代表意义的洮儿河流域作为研究区,对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三角图示法,全面系统地研究地下水水化学的时空变异特征与演变规律,揭示了风化溶滤、蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制地下水质演变的主要水文化学过程,从而为流域乃至松嫩平原盐渍土区水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。
渗透系数的空间变异性对污染物运移的影响研究
阎婷婷, 吴剑锋
2006, 17(1): 29-36.
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随机水文地质学方法,较传统的确定性方法而言,是解决非均质含水层中水流和溶质运移问题的一种更为合理的手段。据以往研究,假设渗透系数场遵循对数正态分布,利用直接傅立叶变换方法来生成渗透系数随机场。应用基于随机理论的蒙特卡罗方法,来研究渗透系数的空间变异性对污染物运移结果的影响。实例研究表明,污染物在含水层中运移过程中污染羽的展布范围(二阶矩)随着渗透系数空间变异方差的增大而扩大,而污染羽在空间上的质心位置(一阶矩)基本不受方差的影响,仅取决于渗透系数随机场的均值大小。另外还分析了污染羽在各点的浓度变化方差和变异系数分别随渗透系数变异方差的变化状况。
环境同位素和模糊聚类法研究堤坝渗漏
樊哲超, 陈建生, 李世兴
2006, 17(1): 37-42.
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利用环境同位素方法对高水河堤防几个典型段进行了渗漏分析,查明了其地下水的渗漏来源,结果表明,江都船厂段T1#孔、小菜谭段T23#孔中的地下水为河水补给来源,T5#孔附近的黑鱼塘水为当地降雨补给,万寿宫段T7#孔中的地下水为河水和当地降雨的混合。由于环境同位素的分析方法只能定性的说明问题,笔者尝试应用模糊聚类方法,选取环境同位素和水化学值作为指标特征值,并赋与不同的权重,进行模糊聚类分析,分析结果与环境同位素、水化学分析结论一致。
华北平原农田区地下水开采量对降水变化响应
张光辉, 费宇红, 刘克岩, 王金哲
2006, 17(1): 43-48.
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通过区域农业开采量、区域平均年末浅层地下水位对区域年降水量变化的响应特征研究,结果表明:区域农业开采量与年降水量之间存在两极互逆效应,即在枯水年份,作物需耗水量和区域农业开采量增大;在丰水年份,作物需耗水量和区域农业开采量减小。上述规律,突现了在连续枯水年份地下水对农业安全保障的特殊作用。由此,提出了农业开采量的利用水平、合理性和节水潜力以及预测的新的评价方法。
过渡区动床明渠流的流速分布
刘春晶, 李丹勋, 曲兆松, 王兴奎
2006, 17(1): 49-54.
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利用激光流速仪测量了随水流强度加大松散床面,从定床到具有一定输沙强度的动床流动,试验水流条件均处于过渡区。试验资料分析表明,动床过渡区明渠流的卡门常数小于通常所采用的0.4;水流强度逐渐增大,随着推移质运动量增加,阻力系数有减小再增大的趋势;雷诺应力分布和紊动强度分布规律同光滑明渠流类似。
渠道非恒定流水力学响应研究
范杰, 王长德, 管光华, 崔巍
2006, 17(1): 55-60.
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输水渠道中的水位将随流量的改变而产生波动,且由一种恒定流状态过渡到另一种恒定流状态需要经过一段稳定的时间。这一水力变化过程与渠道自身的结构特性、渠道运行方式的选择和流量变化的幅度、速率有关。通过对渠道中的非恒定流进行数值模拟,对不同情况下渠道的水力学响应进行了研究。
弯道环流流速与泥沙横向输移研究
孙东坡, 朱岐武, 张耀先, 张晓松
2006, 17(1): 61-66.
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根据弯道水流特性,分析了断面环流的运动方程,采用普朗特紊流切应力构架建立了横向水流切应力的形式。通过对掺长形式的分析,给出了断面环流横向水流切应力沿垂线表达式,进一步建立了弯道恒定二元环流的横向流速分布公式。经对比分析与资料验证表明,导出的环流流速分布公式结构简单、合理,与资料有较好的拟合性。同时,利用导出的环流流速分布公式,还研究了弯道水流中泥沙的横向输移问题,建立了便于数值模拟的计算模式。
含沙量和悬沙粒径变化对长江宜昌-汉口河段年冲淤量的影响
许炯心
2006, 17(1): 67-73.
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依据三峡水库修建以前的资料,运用数理统计方法对含沙量和悬沙粒径变化对长江宜昌-汉口河段年冲淤量的影响进行研究,以期为三峡水库修建以后库下游河道冲淤特性的预测提供参考。建立了1980-1997年间宜昌-汉口#河段年冲淤量与宜昌站年均含沙量C宜昌之间的回归方程,据此估算出使宜昌-汉口#河段处于不冲不淤状态的宜昌站临界年均含沙量为0.734 kg/m3。以宜昌-汉口冲淤量作为因变量,以宜昌站的含沙量、悬沙中径D50、最大流量和三口分流比作为影响变量,建立了多元回归方程。基于1980-1997年资料的方程表明,宜昌站含沙量越高,悬沙中径越粗,宜昌站洪水流量越大,宜昌-汉口河段年淤积量越大;三口分流比越小,宜昌-汉口河段年淤积量越大。
黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异性研究
胡伟, 邵明安, 王全九
2006, 17(1): 74-81.
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以神木生态观测站为例,利用经典统计学方法对黄土高原退耕坡地土壤水分在空间三维不同方向和不同位置的空间变异性进行了研究,并对空间变异的尺度和时间依赖性等问题进行了探讨,以便为坡地水分管理和植被恢复提供参考。研究结果表明土壤水分在垂直方向和水平方向(垂直于坡长方向)的平均变异程度为弱变异;而在东西方向(坡长方向)、二维平面和三维空间上为中等变异性;土壤水分沿坡长方向从坡顶到坡脚表现出先减小后增大的趋势,且在各坡位变异程度不一,呈现出变异程度为坡上>坡中>坡下的趋势;土壤水分沿南北方向表现为阴坡>山脊>阳坡的明显趋势,其变异程度为阳坡>阴坡;在40~200 cm土层深度内,土壤水分在垂直方向表现出先减小后增大的趋势,且在各土层的变异程度与各层平均土壤水分成明显的正相关。
珠江口磨刀门枯季水文特征及河口动力过程
贾良文, 吴超羽, 任杰, 雷亚平, 周水华
2006, 17(1): 82-88.
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根据磨刀门2003年12月9~15日的大、中潮同步水文观测资料,分析了磨刀门枯季的潮汐、潮流、余流、悬移质含沙量、盐度等水文特征,并对枯季河口动力过程,如咸淡水混合、河口射流等进行了初步研究。在枯季由于径流较弱,潮流成为主要动力。表层由于受径流和风的影响余流基本上沿河道走向向下游,中层以下有稳定的向上的余流存在。枯季磨刀门含沙量较小(<1 kg/m3),盐度在平面上和垂向上均有一定变化。磨刀门枯季咸淡水混合类型为缓混合型,各站盐度分层参数均在0.01~1.0。从实测流速的分布情况来看,河口下层有反向的水流,存在明显的因密度差而形成的密度环流。根据枯季实测资料计算所得的密度弗劳德数,磨刀门枯季以浮力射流为主。
20世纪暴雨和洪水极值的年代际变化
关铁生, 王家祁
2006, 17(1): 89-94.
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利用20世纪100年(特别是后50年)2万多个雨量站和175个大中河流水文站的实测和调查雨量和流量资料,分析了中国大陆(外流区)暴雨和洪水极值的年代际变化,其中包括长期站暴雨的年代均值变化、20世纪50年点雨量极值的前后期平均值对比、最大点雨量发生年代分布和特大洪峰流量的年代分布。分别就5种历时、不同地区的暴雨洪水极值随年代的变化作了分析,揭示了变化的事实,计算了多项年代比率,探讨了影响因子。
水资源及其开发利用综合评价指标体系
来海亮, 汪党献, 吴涤非
2006, 17(1): 95-101.
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深入分析了人工侧支水循环和天然水循环之间动态的依存关系,对照水资源的自然属性、社会属性、经济属性、生态属性和环境属性,把水资源划分为水资源系统、水资源开发利用系统、水生态系统、水环境系统、社会经济五大系统,结合这五大系统构建水资源及其开发利用系统描述指标体系。在描述指标集的基础上,构建属性衡量准则指标集,进行水资源及其开发利用属性的定量识别。进而,以问题为导向,针对水资源及其开发利用中的不同问题,分别提出不同的问题诊断指标,对具体问题进行识别和诊断。
虚拟水贸易在我国粮食安全问题中的应用
马静, 汪党献, A. Y. Hoekstra, 夏海霞
2006, 17(1): 102-107.
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借助虚拟水的概念,分析以粮食为载体的虚拟水国际、区际流量关系,以勾勒我国虚拟水贸易的基本格局。通过对未来我国在不同粮食发展战略下的粮食供需情况,确定我国粮食进口基本规模,对未来我国虚拟水贸易格局进行展望。分析结果表明,1999年我国北方通过粮食贸易向南方地区输出的虚拟水量达到184亿m3。我国北方地区以有限的水资源在支持其他区域发展、确保国家粮食安全方面发挥了不可替代的作用。未来30年中国将面临新增粮食需求1.4亿~2.0亿t的巨大压力,在保持较高自给水平的前提下,我国虚拟水贸易的格局不会发生重大变化。外流域调水工程是保障国家粮食安全,维护社会稳定,促进可持续发展和造福中国人民的重大举措。虚拟水战略可作为跨流域调水的补充,在保障缺水地区水安全方面发挥重要作用。
流域污染负荷模型的比较研究
曾思育, 杜鹏飞, 陈吉宁
2006, 17(1): 108-112.
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对美国目前常用的一些用于流域总量管理的数学模型进行了概括分类,把收集到47个模型划分为流域负荷模型、受纳水体模型和集成化模拟系统三类,并选择其中的19个流域污染负荷模型作为重点进行了比较研究。针对这19个模型,首先对各模型的主要输入数据、模型主要的输出信息、模型所能处理的土地利用类型、模型中水文侵蚀和沉积物的计算机理、污染负荷计算结果的基本形式、所能模拟的污染物类型、模型的时间尺度特征、模型软件的提供者等9个方面作了较为详细的介绍。在此基础上,结合文献调研和对部分模型实际使用的效果,从模型处理不同土地利用类型(包括对流域点源的识别和处理)的适用性、对不同时间尺度的适应性、水文过程的模拟能力、不同类型污染物负荷的计算能力、对污染物运移过程的描述、模型结果输出的友好性、输入数据的需求程度、评估和设计污染总量管理措施的支持能力、以及使用说明文档的完备性等9个方面,对模型性能进行了定性评估,分别用“高”、“中”、“低”来表示模型的优劣程度。
随机扩散水质模型研究
彭勤文
2006, 17(1): 113-115.
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考虑湖泊中影响总磷沉积过程的众多生态因子的变化过程,假定湖泊中总磷沉积过程由标准布朗运动驱动,建立了一个总磷浓度的随机扩散方程,推广确定性富营养化Vollenweider水质模型为随机扩散模型,获得了总磷浓度过程的解析解,进而求出了总磷浓度过程的均值和方差,指出了一种依据沉积系数调控湖泊中总磷浓度的方法。模型被应用于巢湖总磷浓度过程的模拟。
区域生态系统健康评价指标体系构架——以广东省生态系统健康评价为例
宋兰兰, 陆桂华, 刘凌, 贺瑞敏
2006, 17(1): 116-121.
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摘要:
探讨了区域生态系统健康指标选择原则。从区域的河流和陆地两方面确定指标体系,根据生态系统层次性,采用多目标多层次模糊优选模型。以广东省为例,在广东省分生态小区的基础上,对各区的生态环境进行了评价与比较排序,通过综合优属度给出了生态系统健康状态。
区域水污染控制系统规划辅助模型研究
龙瀛, 贾海峰, 何永
2006, 17(1): 122-128.
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在对区域水污染控制系统CAP模型进行需求分析的基础上,采用UML技术进行CAP模型的结构设计,提出了采用Geodatabase作为CAP模型的开发模式。以佛山市水污染控制系统规划为例,介绍了采用CAP模型进行辅助规划的具体步骤。实践证明,采用CAP模型辅助区域水污染控制系统规划,可以提高规划效率及数据完整性,是其便捷的CAP解决方案。
溃坝水流数值模拟研究进展
史宏达, 刘臻
2006, 17(1): 129-135.
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溃坝问题在水利工程的设计管理中具有重要地位,也是广大学者长期以来一直关注和研究的课题。回顾和总结了国内外对溃坝水流演进问题的研究进展:介绍了溃坝水流的数学模型及解析解法存在的困难,进而讨论了数值解法的最新进展;论述了求解溃坝水流一维问题的有限差分法、近似黎曼解的Godunov格式法、Boltzmann法、KFVS法和二维问题的TVD格式法、间断有限元法、有限体积法、特征线法,并分析了各种方法的适用范围和优缺点,及讨论了限制函数的使用;介绍了利用自由水面追踪方法计算溃坝水流的研究进展,并根据目前存在的不足和实际工程的需要,提出了进一步研究的方向和发展趋势。
洪水频率分析中PDS模型研究进展
戴昌军, 梁忠民, 栾承梅, 叶亚琦
2006, 17(1): 136-140.
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摘要:
为了从实测洪水资料中获取更多的信息,提出PDS(Partial duration series)洪水频率分析模型并得到发展。介绍了PDS模型及其导出的AMS(Annual Maximal Series)模型的基本理论,综述了两种模型之间的比较研究。总结了PDS模型应用的关键技术,包括独立性判别、阈值的选取、超定量次数概率分布的选择。描述了PDS模型在区域洪水频率分析、PDS模型与贝叶斯理论结合研究的新进展,展望了PDS模型进一步研究的前景。

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