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2007年  第18卷  第1期

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无机水化学离子在实验流域降雨径流过程中的响应及其示踪意义
顾慰祖, 陆家驹, 赵霞, Norman E Peters
2007, 18(1): 1-7.
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为研究无机水化学离子在降雨径流示踪中的可能性,在实验流域实测降雨、地面径流、壤中流、地下水径流过程和流域内17个测孔的地下水过程中,施测了Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-+CO32-,NO3-,F-,NH4-,PO42-,SiO2和pH,EC,18O的同步过程,还施测了少数土壤水水样。结果是:①在Ca2+与Cl-/SO42-和EC与Na+/(Na++Ca2+)的关系中以及除NO3-,NH4-,PO42-外的所有离子,都可识别出上述各种径流组分;②径流离子过程均与降雨离子过程相仿,随径流组分从地面到地下而渐趋坦化;③除个例外,离子浓度过程均以降雨为最小并从地面径流到地下水径流渐次增大;④降雨和地下水离子过程表现为径流离子过程的两端元;⑤在降雨和各径流组分中,18O过程与大部分离子过程有一定的同步性。从以上结果认为,降雨并不是流域径流离子输出的主要来源,然而却是形成它的主要控制因素。此外,有关试验结果还对应用Cl-进行地下水补给的估算方法提出了问题。
1931年江淮异常梅雨
章淹
2007, 18(1): 8-16.
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1931年江淮流域的异常丰梅,造成了我国近代史上极为严重的一场洪涝灾害,其灾难之深重与死亡人数之众多,为近121年(1885-2005年)梅雨中之最,对该年梅雨及其有关大气和海洋影响因素及其变化特点进行了简要讨论,并认为1931年江淮异常梅雨有其特定的影响因素,这些影响因素有些在数月之前或前一年已有先兆,因而具有一定的长期预报意义。
新疆玛纳斯湖近50年来的变迁
姚永慧, 汪小钦, 周成虎, 徐美, 张百平, 励惠国
2007, 18(1): 17-23.
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利用近30年来共8期覆盖新疆玛纳斯湖地区的遥感影像(1972MSS、1976MSS、1989TM、1999ETM、2000CBERS、2001CBERS、2003CBERS和2004CBERS),最新实测的精度达到1 m分辨率的地形等高线数据、野外测量数据,结合20世纪50年代野外实地调查资料等前人研究成果,对玛纳斯湖及周围湖泊演化进行了分析。结果表明:①玛纳斯湖并非迁移湖泊而是古玛纳斯湖群的一部分;玛纳斯湖及周围湖泊自第四纪中期以来一直处于萎缩消亡状态,新构造运动使古玛纳斯湖群萎缩分裂后,残留的各小湖泊在近现代也相继萎缩、消亡;②近50年来湖泊演化可分为两个阶段:湖泊萎缩、干涸的逆向演化阶段(1949-1999/2001)和湖泊恢复的正向演化阶段(1999/2001-至今),人类活动与气候变化的叠加是湖泊演化的主要驱动力。
北极夏季海冰表面积雪层内水分含量的时空分布
李志军, 赵海清, 冯恩民, Bin Cheng, 卢鹏
2007, 18(1): 24-28.
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根据中国第二次北极科学考察实测雪冰温度剖面数据,用一维热传导方程描述雪层温度场,优化辨识了雪层有效热扩散系数和热源。将零热源项作为积雪层中含水和不含水雪层的边界,确定出相应含水和不含水雪层的有效热扩散系数。结合干雪、水物理参数建立雪层内含水量的评估方法并给出北极夏季雪冰温度测试期间雪层内水分含量与温度的关系以及水分变化的时空分布。
长江源区1956-2000年径流量变化分析
曹建廷, 秦大河, 罗勇, 赵建世
2007, 18(1): 29-33.
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利用Mann-Kendall趋势检验法对长江源区直门达水文站的资料进行分析,揭示长江源区年径流量在1956-2000年间呈微弱的减少趋势。结合流域气象资料分析,该时段流域内升温明显,最大可能蒸发量呈增加趋势,降水也呈微弱减少趋势。径流变化与降水变化基本一致,降雨-径流关系没有发生明显变化,表明1980-2000年降水量减少是该时段径流量减少的直接原因,温度升高有利于融冰融雪和降水形式的变化,但由于融冰融雪占径流补给的比率相对较小,该时段温度升高导致融冰融雪的增加不足以抵消降水量的减少对径流的影响。径流量季节变化分析,揭示长江源区春季径流呈增加的趋势,这可能与融雪过程提前以及融雪量增加有关。
岩土优势结构面的储运水效应
蒋建平, 李晓昭, 罗国煜
2007, 18(1): 34-38.
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运用系统分析的方法和优势结构面理论,提出了岩土优势结构面的储运水效应的概念,并对它的几个应用方面进行了探讨,结果表明:①岩土体中存在各种类型的结构面,实际岩土工程中的稳定、渗透和突水问题一般是由优势结构面所引起;②在找出优势结构面即富水优势断裂的基础上,确定优势井位、优势井深,可确保缺水地区找水的成功;③地下突水与优势结构面关系密切,但只有具备了多种储运水优势指标的优势结构面才是富水的,才有可能导致突水事故;④在降水和其它地表水的作用下,水将优先向边坡中优势结构面发生渗漏,而水的浸入又加速了土体的软化及结构面的生成,水与结构面相互促进,形成了恶性循环,最后导致滑坡的产生;⑤堤、坝及其地基中的优势面和优势层的存在是内在因素,而水是外在因素。内外因素的联合作用下可能导致堤坝的渗透、变形和破坏。
基于尺度因素的地下水随机分析
史良胜, 杨金忠, 林琳, 李少龙
2007, 18(1): 39-43.
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针对小尺度的各态历经假设的失效,研究了小尺度上多孔介质特性参数统计特征。利用基于K-L(Karhunen-Loeve)展开和混沌展开的谱模型,分析了尺度大小对地下水流动的影响。结果表明,尺度大小导致了特征值系列和特征函数系列的变化,尺度的变化对水头、含水量、流速影响程度不同;水头和流速方差与尺度相关,尺度越大,水头和流速方差越大;研究尺度的变化对水头、含水量、流速均值产生的影响较小。
水库拦沙期黄河下游洪水冲刷效率调整分析
李小平, 李文学, 李勇, 尚红霞
2007, 18(1): 44-51.
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分析了三门峡水库和小浪底水库拦沙期黄河下游低含沙量洪水的冲刷效率,结果显示:水库拦沙期黄河下游洪水的全沙冲刷效率在平均流量小于4 000 m3/s时随着洪水平均流量的增大而增大,当流量达到4 000 m3/s以后,冲刷效率随着流量的增大不再显著增加,基本保持在20 kg/m3。通过研究分组泥沙的冲刷效率,发现全沙冲刷效率在流量大于4 000 m3/s后细颗粒泥沙冲刷效率降低的幅度大于粗颗粒泥沙冲刷效率增加的幅度,河床细颗粒泥沙的补给能力对全沙冲刷效率具有决定性作用。建议在小浪底水库拦沙期,调控下泄流量使进入下游河道的洪水平均流量在4 000 m3/s左右,使黄河下游洪水的冲刷效率最大,从而实现利用有限的水资源产生最大的冲刷效益,增大下游河道的排洪能力。
帕尔默旱度指数方法在全国实时旱情监视中的应用
杨扬, 安顺清, 刘巍巍, 徐胜, 周国良, 戚建国, 王琳, 郑文
2007, 18(1): 52-57.
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在进一步修正的帕尔默旱度指数月模式的基础上研制了帕尔默旱度指数日模型,同时采用了权重帕尔默旱度指数方法实现了逐日帕尔默旱度指数计算。经过对全国556个气象测站的参数调试,建立了全国范围帕尔默旱度指数实时业务应用系统,一年多的运行表明,帕尔默旱度指数确实能够较好地及时反映实时旱涝情况和变化过程。
河流流场数值模拟初始场误差发展研究
任华堂, 陈永灿, 冯卫兵
2007, 18(1): 58-62.
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为分析河流初始场误差对计算结果的影响,利用小扰动方法推导了流动模拟过程中初始场误差发展的控制方程,并依照湖泊假潮的形式得到了方程的分析解。理论结果表明,在通常的边界条件下,初始场误差相当于在流动中附加了一个虚拟的长波,这种波动以驻波的形式存在于河流中,波长是河段长度的4倍,波周期可用梅立恩公式近似估计。在底摩擦的作用下,误差波将会迅速衰减直至消失,充分显示了流场的强耗散特性。通过数值计算实例验证了理论分析的结果。
变态对河工模型中弯道水流相似性的影响
胡艳芬, 余明辉, 吴卫民
2007, 18(1): 63-67.
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河工模型采用变态模型,其相似性会受到影响。采用平面二维模型,在数学模型的基础上,计算变率使河工模型弯道水流在相似性上产生的影响。在河工模型的条件下,选取不同变态模型,对环流进行了计算,研究了变率对弯道水流的相似的影响,并给出了初步分析。最后得出结论为在变态的河工模型中,弯道的水流动力轴线在弯顶附近会变缓,而且横向水面比降会减小。
浙东沿海城镇化对河网水系的影响
陈云霞, 许有鹏, 付维军
2007, 18(1): 68-73.
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我国东南沿海地区,近年来由于城镇化的快速发展,河网水系结构遭到了较大破坏,导致了洪涝、干旱和水质恶化等一系列生态环境问题。为此以浙东沿海鄞东南平原区为例,以GIS技术作支撑,利用航空遥感图像作为信息源,采用河网水系分级量算统计和图形叠加对比等方法,通过城镇化过程中河网形态结构的变化,分析了鄞东南地区河网水系的变化情况,揭示了城镇化的发展与河网演化之间的联系,并定量预测了研究区在目前城镇化速度下的河网结构变化趋势;在此基础上探讨了遏制这种发展趋势的措施,即在城镇化过程中应多保留现有的河道水系,尤其是村镇级中小河道,重视河网结构与功能的恢复,才能改善河网水质和水生态环境。
淮河(江苏段)水体SVOC浓度水平及经济损失评估
郁亚娟, 王连生, 郭怀成, 王斌
2007, 18(1): 74-78.
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为评价淮河水体有机污染物对流域人民健康和经济发展的影响,建立了一套有机化合物浓度分析、有机物导致人体健康损失的评估以及相应的经济损失计算的方法。首先建立了表面水体中半挥发性有机化合物(SVOC)浓度水平的分析方法,对淮河(江苏段)进行采样分析。结果表明,该河段水体共检出33种半挥发性有机化合物(SVOC),部分多环芳烃、取代苯等具有较高浓度,所有检出化合物均属于美国环境保护局(US EPA)的优先控制污染物。为讨论水体有毒化合物对人体健康损害的经济损失,提出一种判断此类物质导致人体重大疾病发生概率的方法,并估算了检测河段范围内典型区域相应的健康损失及其占GDP的比例。结果显示,SVOC导致的2002和2003年的经济损失分别占当地当年GDP的0.876‰~2.22‰和0.684‰~2.25‰。最后,提出了减少水体优先控制污染物导致经济损失的相应建议。
城市湖泊水华预警模型研究——以北京“六海”为例
曾勇, 杨志峰, 刘静玲
2007, 18(1): 79-85.
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采用决策树方法和非线性回归方法建立湖泊水华预警模型。决策树方法预测水华爆发时机,非线性回归方法预测水华爆发强度,并运用信号灯显示方法,划分出水华爆发的预警区间。以北京六海为例,模型结果表明来水水量Q,温度T和总磷浓度是影响“六海”湖泊水华爆发的主要影响因子,选择叶绿素a(Chl-a)<30 μg/L的预警信号为绿色,30 μg/L60 μg/L为红色。当每月来水量Q>79.0万m3或来水量Q<79.0万m3,水温<13.4℃,预警指标为绿色;Q<79.0万m3,水温T>13.4℃,水华预警为黄色;Q<38.7万m3时,T>23.25℃,TP>0.13 mg/L,水华预警为红色。对模型结果分类进行了验证。结果表明:模型对于限制因素发生变化时的水华预测结果更为准确,并且结构简单,输入输出关系明显,结果易于解释。
五里湖南岸生态示范工程对水下光场的改善效果研究
张运林, 陈开宁, 秦伯强
2007, 18(1): 86-94.
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2004年7月20日在五里湖南岸生态示范工程区共布设9个采样点进行水下光场的测定,并采集水样分析悬浮物、叶绿素a、DOC浓度和各组分吸收系数。结果表明,3类主要光衰减物质总悬浮物、叶绿素a和DOC的浓度分别为5.1~38.7 mg/L、25.5~86.4μg/L和7.43~8.74 mg/L;生态示范工程能明显降低水体悬浮物和叶绿素a浓度,Ⅱ类区总悬浮物、叶绿素a浓度相对Ⅰ类区分别降低了53.4%、33.0%,而Ⅲ类区总悬浮物、叶绿素a浓度相对Ⅰ类区分别降低了77.4%、65.0%。光合有效辐射(PAR)衰减系数在1.81~4.93 m-1间变化,对应的真光层深度为0.93~2.54 m,Ⅱ、Ⅲ类区相对Ⅰ类区PAR衰减系数分别降低了42.2%、52.8%,对应的真光层深度则分别增加了73%、112%。ag(440)、ad(440)、aph(440)的变化范围分别为0.79~1.31 m-1、0.41~2.22 m-1、0.73~2.12 m-1。纯水对总吸收的贡献均在15%以下,有色可溶性有机物(CDOM)吸收对总吸收的贡献率在18.16%~40.28%间变化,非藻类颗粒物对总吸收的贡献率在14.40%~37.88%间变化,浮游藻类对总吸收系数的贡献率基本上是各组分贡献率中最高的,在31.05%~45.28%间变化。对PAR衰减系数、真光层深度、透明度等表观光学参数与主要水色因子进行相关分析发现,水体中浮游藻类和有机颗粒物对生态示范区内的水体光学性质影响最大,而围隔外围浮游藻类、非藻类颗粒物对光的衰减相当。
区域供水系统干旱历时特性综合分析
方红远, 甘升伟, 余莹莹
2007, 18(1): 95-101.
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根据区域供水系统中供水水库(群)的蓄水状态及其运行调度策略在满足区域供水目标方面的重要作用,提出了以水库(群)的时段初始蓄水量与时段内来水量之和,以及时段内供水系统的目标需水量作为主要控制参数,以两者的差值正、负来表达供水系统处于非干旱状态和干旱状态的区域干旱鉴别方法。为了多角度地分析干旱和非干旱历时分布、转移概率以及干旱重现期等干旱历时特性以较全面地掌握区域干旱事件特征,针对一具体区域供水系统,运用模拟统计法和概率解析法两种技术手段来研究区域干旱历时特性,同时针对两种方法的计算结果差异,指出了各种方法的特征以及产生差异的原因。
冰塞水位分析
王军, 付辉, 伊明昆, 尹运基, 高月霞
2007, 18(1): 102-107.
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高纬度地区河流冬季常形成冰塞,冰塞堵塞过流断面,使湿周增加,致上游水位升高,常因此产生凌洪灾害,冰塞的解体、溃决又常使下游产生灾害。冰期水位是冰塞演变和发展的重要结果之一,对于防灾减灾具有重要的参考价值。依据实验室资料和黄河河曲段的实测资料,针对直道和弯槽,对比分析了不同冰流量、不同初始水深和流速时模拟冰塞和天然河道冰期水位的变化规律。
景观空间结构分析在城市水系规划中的应用
徐慧, 徐向阳, 崔广柏
2007, 18(1): 108-113.
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作为城市重要的生态基础设施,河流与水系的功能正常发挥与否取决于其结构特征以及格局的完善程度,而水系规划对城市河流结构与水系格局的改善具有关键作用。运用景观生态学关于廊道与网络的分析方法,将河流与水系看作水景观元素中的廊道和网络,通过计算和比较水系规划前后河流廊道与水系网络的一些指标,反映河流结构和水系网络特征的变化情况,以此评价水系规划的科学性和合理性,揭示水系规划在改善城市河流廊道的空间结构和提高水系网络的连接度方面的景观生态学本质;并以太仓市水系规划为例进行了研究。结果表明,规划后全市水系网络的连结数与最大可能连结数之比(γ)和网络中实际环路数与最大可能出现环路的比值(α)指数值分别比现状提高了30%和119%,河流廊道的空间结构得到了明显改善。对四个水利片区的研究发现各区的γ和α值具有较为明显的空间差异,γ和α值表现为现状指标值越低、城市化影响越强烈的地区,规划后其值提高的幅度越大。
梯级-关联算法原理及其在月流量预报中的应用
张志果, 徐宗学, 巩同梁
2007, 18(1): 114-117.
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传统BP网络需要预先设定网络隐含层的层数和每层的节点数,使得在预测过程中难以确定网络的最优结构。与之相反,梯级-关联算法(CC)要求初始网络仅含有输入层和输出层,通过运算不断向网络增加隐含节点。在介绍梯级-关联算法原理的基础上,分别运用梯级-关联算法和BP算法对拉萨河拉萨站的月流量进行了预测,结果显示:在不损失预测精度的前提下,梯级-关联算法的运算次数仅为5次,而BP算法则需要运算70 000次,运算效率有很大的提高,同时网络的规模也有所减小。
不同污染水体的多角度偏振光谱研究
赵丽丽, 赵云升, 杜嘉, 王宁
2007, 18(1): 118-122.
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以长春市3个农业灌区水库的水体为实验样本,应用二向反射光度计实测了不同水体在2π空间的多角度偏振反射光谱数据,从探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测水体的偏振反射数据进行了初步分析与研究。结果表明:偏振特性是水体的一个固有特征,不仅对污染水体物理性质的测试做出了新尝试,而且为未来污染水体的偏振光遥感研究提供了科学依据。
土壤侵蚀引起的农业非点源污染研究进展
张玉斌, 郑粉莉, 武敏
2007, 18(1): 123-132.
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土壤侵蚀引起的农业非点源污染是造成水体污染的主要污染源。详细介绍了近20年来土壤侵蚀引起的农业非点源污染的研究进展,包括污染物迁移过程、影响因素、预报模型以及防治措施等;提出了我国开展农业非点源污染的研究重点,包括侵蚀过程对非点源污染物运移和水质的影响,污染物运移的预测预报模型,全国统一的不同污染物危险性评价指标体系制定等。
河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程关系的研究进展
姚冠荣, 高全洲
2007, 18(1): 133-139.
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河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程紧密相关。首先就机械和化学风化两种不同的陆地侵蚀机制在提供河流碳源方面所发挥的不同作用作了详细论述,并比较了季风流域和非季风流域间河流碳输移在通量及性质上的差异。之后对陆地碳沉积机制进行了归纳,指出了包括大坝截留,河漫滩、河口-近岸带沉积及陆地碳沉降等几种可能的陆源碳踪迹。陆地环境的截留效应相对于侵蚀尚不太清楚,今后应加强对陆地碳沉积的研究,进一步明确各种碳沉积的作用机制及其对全球陆地碳汇的贡献量。此外,人类活动对陆地侵蚀-沉积过程及河流碳循环所产生的直接或间接的影响也有待于今后继续深入探索。
河流健康的定义与内涵
文伏波, 韩其为, 许炯心, 胡春宏, 陈吉余, 李国英, 董哲仁, 王光谦
2007, 18(1): 140-150.
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摘要:
近年来,河流健康一词在学术论文、规划文件、媒体论坛、领导讲话中频繁出现,河流健康已成为当前学术界、领导者和公众共同关心的热门话题。这一现象表明,人们的可持续发展观念、人与自然和谐相处的认识和环境意识正在逐渐提高,是十分可喜的。然而,当我们对有关的论文、文件、领导讲话等关于河流健康的论述进行深入学习和分析时发现,人们对河流健康的理解还不深刻、不全面,甚至存在一些偏颇。什么是河流健康?它的内涵是什么?怎样描述河流的健康状况?怎样诊断一条河流是否健康?怎样保护、预警与修复河流的健康?对于这些问题,人们各抒己见,莫衷一是,显得较为混乱。显然,这是由于人们对河流健康概念的理解深度和差异造成的,这样的知识状况不利于我们正确指导和有效进行河流健康的评价与保护实践。基于上述,本刊邀请了部分专家、学者,举办本期笔谈,以期推动关于河流健康的研究和实践。

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