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2003年  第14卷  第5期

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中国陆地水元素组成的中子活化分析试验
顾慰祖, 陆家驹, 陈廷扬, 徐其高, Norman E. Peters
2003, 14(5): 535-541.
摘要:
对同期降水、江河水和地下水的元素组成,使用中子活化分析方法作了对比试验。降水取自分布于8个气候带的11个站,其海拔高程为5~3659m,年平均降水量为50~1571mm。河水取自各主要江河包括内陆河和海岛的12个测站以及3个实验流域,并在其附近采集地下水。降水中共检出35种元素,各站有19~31种元素,同期均有空间分布。河水中共检出39种元素,各河分别有21~31种元素。地下水中共检出35种元素,各站有30~32种元素。对其浓度组成作了由大于1000μg/L至小于0.01μg/L的分级综合。有些元素含量超出所报道的世界淡水浓度范围,小于其最低值,甚或远大于其最高值。
海岸带波浪破碎区污染物运动的实验研究
唐军, 邹志利, 沈永明, 邱大洪
2003, 14(5): 542-547.
摘要:
由于波浪在岸滩上的演化、破碎使得污染物在海岸带的运动规律变得十分复杂。通过实验模拟,研究了缓坡海岸(坡度为1:100和1:40)波浪破碎区污染物的运动规律,给出了不同时刻污染物在该区域的运动变化趋势。讨论并分析了在斜向规则入射波、不规则入射波及不同入射波波高作用下污染物在沿岸波浪破碎区域的运动变化方向和相应的运动范围分布规律。给出并分析了近岸波浪破碎区域污染物运动分布规律。
河流污水非饱和入渗对沿岸地下水质的影响
梁斌, 王超, 王沛芳, 钱进, 郑晓英
2003, 14(5): 548-553.
摘要:
在分析河流污水非饱和入渗过程和输移机理的基础上,建立了河流污水非饱和入渗对沿岸土壤及地下水质影响的预测预报模型。该模型将水力传导率分离为饱和水力传导率项和相对水力传导率项,并运用全隐式差分和时间中心差分格式分别离散,计算过程中根据土壤饱和度调用不同格式,克服真解波动和耗散现象。取得了良好效果。以江苏省徐州市奎河的徐村和黄桥河段污水中的保守性污染因子Cl-和非保守性污染因子氮为例,研究非饱和入渗污染物在土壤及地下水中迁移转化过程的模拟模型参数,运用所率定的参数进行预测计算,计算值与相关的实测值进行对比分析,结果表明,两者吻合良好。
水环境模型参数识别的一种新方法
杨晓华, 杨志峰, 郦建强
2003, 14(5): 554-557.
摘要:
通过在格雷码遗传算法进化过程中加入单纯形搜索算子,并利用格雷码遗传算法和单纯形法所得到的优秀个体群,作为变量新的变化范围,逐步缩小搜索空间,自动向最优解收缩,提出了水环境模型参数识别的一种新方法——格雷码混合加速遗传算法(GCHAGA),给出了实施该算法的详细步骤。对GCHAGA的收敛性和全局优化性进行了理论和实例分析,并在确定河流横向扩散系数等参数识别问题中,GCHAGA得到了精度较高的全局最优解。与格雷码遗传算法(GCGA)和常规优化方法相比,GCHAGA具有精度高、速度快和适用性强等特点,是一种既可以较大概率搜索全局最优解,又能进行局部细致搜索的较好的非线性优化方法,可广泛应用于各种水环境优化问题中。
珠江三角洲陆源污染和香港水域排污对伶仃洋的影响
逄勇, 李学灵, 龙江
2003, 14(5): 558-562.
摘要:
采用河网区非稳态水量数学模型,计算珠江东四口门1985-1995年的入海水量(净泄流量);在此基础上,利用1985-1995年在珠江东四口门每年至少3次(丰、平、枯)的实测水质资料(CODMn、BOD5、无机氮、水溶性磷酸盐、石油类等),计算1985-1995年间每年丰、平、枯三季从东四口门下泄到伶仃洋的污染物总量。利用经率定、验证的伶仃洋近海区二维非稳态水量、水质数学模型对珠江三角洲陆源污染通过东四口门下泄的污染物量、陆源污染物以及香港水域排污对伶仃洋水域的影响进行了研究。
沙质河道冲刷不平衡输沙机理及规律研究
刘金梅, 王光谦, 王士强
2003, 14(5): 563-568.
摘要:
通过动床水槽试验,观测沙波运动,揭示了湍流扫荡河床使表层床沙产生频发的群体起动冲刷现象。据此,提出了床沙交换及冲刷粗化分二个层次的物理模式;分析了冲刷时表层床沙粗化的必然性,确定了悬移质扩散过程中适于非均匀沙河床的新的近底边界条件。依据所建立的不平衡输沙立面二维数学模型,计算了大量不同情况下的含沙量扩散恢复过程,据此总结出了冲刷时含沙量恢复饱和系数α的预报公式及变化规律。
床面附近泥沙运动的分析
刘青泉, 周济福, 舒安平
2003, 14(5): 569-575.
摘要:
基于水、沙两相的分相测量试验结果,分析了床面附近泥沙颗粒的脉动和力学特性,指出床面附近的泥沙运动有着特殊的力学机制:颗粒相具有较强的非湍流脉动,其产生的脉动应力对颗粒的运动起着重要作用。论述了沙粒在水流中从推移运动到扬起悬浮的物理过程,讨论了过去一些理论中存在的问题和不足,概括了泥沙颗粒在水流中从床面扬起的基本模式,运用两相流理论分析了沙粒在水流中扬起的动力学机理。根据颗粒运动的垂向动量平衡原理,对泥沙颗粒的垂向浓度分布规律作了新的分析解释。证实了除浓度梯度之外,颗粒相的垂向脉动强度梯度也是泥沙扩散的重要扩散势,进一步揭示了悬移质浓度垂线分布存在两种类型的内在机理。
横流中圆孔湍射流的旋涡结构
李炜, 姜国强, 张晓元
2003, 14(5): 576-582.
摘要:
应用PIV流场测试系统,研究不同流速比的横流中圆孔湍射流的旋涡结构。发现主要有4类旋涡,即射流主体周缘剪切层的类开尔文涡列、横流绕流分离旋涡、射流喷口前缘的马蹄涡系和尾迹涡。分析了这些旋涡的形成机理及其拓扑性质,射流近区有两条分离线,一条是横流绕流分离线,另一条是使射流两侧剪切层旋涡进入分离旋涡区的分离线。证实绕流分离旋涡最终在射流的顺流贯穿段进入射流主体,混合形成射流主体内的主反向旋转涡对。
穿黄隧洞束窄河道对河段水沙特性的影响分析
余明辉, 范北林, 余蔚卿
2003, 14(5): 583-587.
摘要:
利用建立的平面二维非恒定水流泥沙数学模型,在上游来流为10000年一遇的特大洪水过程情况下,就初步拟定的南水北调中线穿黄方案之一的孤柏嘴线路3 0km隧洞工程方案,穿黄隧洞束窄河道对河段水流流态、泥沙运动及河床变形的影响进行了计算和分析比较。计算结果表明,在该洪水过程情况下,穿黄隧洞束窄河道对河段水沙运动特性有一定影响,但影响不大。
几种土壤累积粒径分布模型的对比研究
刘建立, 徐绍辉, 刘慧
2003, 14(5): 588-592.
摘要:
土壤粒径分布是最基本的土壤物理性质。作为许多预测模型的输入参数,准确描述土壤的粒径分布是保证模拟质量的前提。评价了对数正态分布、三次样条、逻辑生长、改进逻辑生长以及van Genuchten方程等经验模型在描述土壤粒径分布中的适用情况。结果表明,改进的逻辑生长曲线模型预测效果最好,而广泛采用的对数正态分布的结果最差。其它3种模型的效果介于两者之间。根据5种粒径分布模型的模拟结果,利用分形方法来预测土壤水分特征曲线也得到了类似的结论。
土壤非饱和导水率模型中参数的敏感性分析
李毅, 邵明安, 王文焰, 王全九
2003, 14(5): 593-597.
摘要:
针对邵明安根据再分布过程得出的非饱和导水率模型,对其中参数的敏感性进行分析,通过实测资料计算非饱和导水率对不同参数的敏感度,对比参数对非饱和导水率的影响程度。研究表明采用线性关系表示土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间的关系时,非饱和导水率对参数的敏感性比其他参数高得多。
徐州市张集水源地裂隙岩溶水群孔抽水试验研究
钱家忠, 吴剑锋, 朱学愚, 董洪信, 李根义
2003, 14(5): 598-601.
摘要:
基于徐州市张集水源地详勘阶段任务要求以及张集水源地具体的水文地质条件,提出了张集水源地裂隙岩溶水群孔干扰抽水试验的技术要求和工作方法。试验结果表明,根据该技术要求和工作方法所进行的抽水试验既满足了为水源地地下水资源评价而进行的数值计算要求,又适合农村电网及水井实际,并且节约了经费。结论对裂隙岩溶水大型水源地地下水资源评价与科学管理具有重要的参考价值。
由流路长度分布律和坡度分布律确定地貌单位线
芮孝芳
2003, 14(5): 602-606.
摘要:
根据Rodriguez Iturbe等和Gupta等导得的流域瞬时单位线即为雨滴汇流时间分布密度的结论,基于雨滴汇流时间等于其流路长度与其速度之商的基本关系式,提出了应用概率论理论建立由雨滴的流路长度分布律和速度分布律确定流域瞬时单位线的方法,并提出了由坡度分布律转换成速度分布律的原理和方法,以及由数字高程模型(DEM)自动获取雨滴流路长度分布律和坡度分布律的方法。此外,还应用最大信息熵原理给出了坡度分布密度的解析表达式。实例表明,作为一种新的毋须通过实测降雨径流资料确定流域单位线的方法,具有进一步研究和推广应用的前景。
多步流量预测模型新方案的研究与应用
魏凤英
2003, 14(5): 607-611.
摘要:
在分析1951-2001年潼关、花园口、兰州水文站年最大流量的变化规律基础上,提出了一个建立多步预测模型的新方案,该预测模型具有可以直接作多步预测和对异常极值有较好预测技巧等特点。将该预测模型用于1995-2001年多步独立样本的预测试验,取得了较好的预测效果,利用这一预测模型对未来直至2005年的年最大流量变化趋势进行了预测。
半干旱地区洪水预报的若干问题
陈玉林, 韩家田
2003, 14(5): 612-616.
摘要:
半干旱地区的特点是降水少且时空分布不均,下垫面条件也与湿润地区有很大不同,从而使洪水预报工作较为困难。其难点主要是:下渗能力分布不均;制约下渗率的表层土湿计算;河网汇流中的渗漏损失计算;降雨分布不均问题等。探讨了这些问题的解决办法。
贡嘎山暗针叶林区森林蒸散发特征与模拟
程根伟, 陈桂蓉
2003, 14(5): 617-621.
摘要:
通过对贡嘎山森林区的蒸发实验观测,利用修正的Penman-Monteith公式对地面和冷杉林蒸散进行模拟,并与水面实际观测资料进行对比。结果显示:控制该区蒸散的主导因子是太阳有效辐射、大气温度以及植被类型;对裸地、灌草、森林模拟的年内变化过程与水面蒸发的实际观测值趋势一致,分别在4月和9月出现两个明显的蒸发高峰。原始Penman公式可以用于裸露地面和短草地面的蒸发计算,然而对森林蒸散发应采用Penman-Monteith公式模拟,其模拟结果显示,在非生长季节森林蒸散发低于非森林地面,而在森林生长季节的蒸散发比非林地要高,其变化差异在±25%之间。因此修正的Penman-Monteith公式是森林地区水量平衡计算的有效工具。
过水土石围堰下游护坡的溢流设计风险率模型
胡志根, 胡建明, 李燕群
2003, 14(5): 622-625.
摘要:
系统分析河道来流和泄水建筑物结构尺寸的不确定性与过水围堰运行时下游护坡流速水头和设计抗冲流速水头不确定性之间的关系,以及影响围堰下游护坡安全运行的因素。在土石过水围堰最不利流量的分析方法基础上,提出了用围堰下游护坡的流速水头超过设计条件下最不利溢流工况所对应的抗冲流速水头的概率来刻划溢流工况设计风险率。运用可靠性理论的JC法,给出了过水围堰溢流时设计风险率的计算方法,为堰体下游护坡结构及消能防冲设计提供了理论依据。
应用最大熵原理分析水利工程经济效益的风险
李继清, 张玉山, 王丽萍, 纪昌明
2003, 14(5): 626-630.
摘要:
采用层次分析方法,将水利工程经济效益系统分为防洪、发电、灌溉效益子系统,辩识出风险因子,建立了基于最大熵原理(准则)的经济效益风险分析模型,并给出求解方法。对总系统经济效益风险分析采用了两种方法:一是直接对辩识出的风险因子进行概率分析,得出总效益指标的最大熵密度函数;二是按照"风险树"的思路,分析子系统效益的风险特性,再进行风险组合,从而考察总效益的风险性。用实例验证了该模型的可行性和实用性。
水资源账户的建立——环境经济综合核算的一个实例
陈东景, 徐中民, 陈仁升
2003, 14(5): 631-637.
摘要:
在简要介绍了国际上通行的环境经济综合核算体系的基础上,以干旱地区第二大内陆河黑河流域中游的张掖地区为研究案例,依次建立了2000年水资源的实物型账户、价值型账户、枯竭成本分配账户和综合账户。结果表明:张掖地区2000年的水资源枯竭成本为1 979亿元,扣除水资源枯竭成本的净国内生产总值占净国内生产总值的96.44%;水资源枯竭成本占传统净资本形成额的9.39%。
区域防洪治涝生产函数研究
贺军, 方国华, 郜书明, 谈为雄
2003, 14(5): 638-642.
摘要:
分析了防洪治涝部门投入与产出的特殊性:年效益具有随机性;基建投入具有长效性,同时又具有逐年损耗性。为使基建投入、运行费和效益三者生产函数方程建立在各因素之间的内在因果联系上,提出采用效益累计值或移动平均值以消除逐年效益的随机性干扰;基建投入因素采用与效益同期的损耗值以考虑长效性和损耗性。在此基础上建立了累计效益与累计耗用基建投资、累计运行费的关系和平均年效益与平均年耗用基建投资、平均年运行费的关系。结合江苏省防洪治涝生产函数研究实例,用相关分析得出多项式和幂函数形式的生产函数,得出江苏省防洪治涝在1990年后的投入水平和投入结构下,边际效益很高,并且进一步加大投入水平或增加运行费的相对比例可得到更高的回报率。实例验证了方法的正确性与实用性。
污水泵浓盐水示踪测流研究
郭建斌, 张庆五, 吴海波, 郭智成
2003, 14(5): 643-646.
摘要:
针对污水泵流量监测中常规测流方法的缺点,结合工程实践,研究浓盐水示踪法在污水泵流量监测中的可行性,提出该方法适于在低背景盐浓度下污水的测流;观察激励信号、温度等对测流结果的影响,给出修正方法;利用计算机采集技术,提高方法的准确性、实时性。
水资源可持续利用指标体系及评价方法研究
宋松柏, 蔡焕杰, 徐良芳
2003, 14(5): 647-652.
摘要:
回顾了国内外水资源可持续利用指标体系及评价方法的研究现状,较系统地总结了水资源可持续利用指标体系建立、评价方法和存在的主要问题,在此基础上,对区域水资源可持续利用指标体系及评价方法研究的主要内容及其研究趋势进行了探讨。
湖泊光学研究动态及其应用
张运林, 秦伯强, 陈伟民
2003, 14(5): 653-659.
摘要:
简述了湖泊光学研究几十年来所取得的成果,如湖水的光学特性;水下辐射能的观测、传输和计算。论述了湖泊光学研究的重点,包括黄色物质吸收系数S的确定;UV B辐射对湖泊生态系统的影响;光的生态效应;光化学过程(Photochemical Processes)、生物 光学模式(Bio-Optical Model)估算湖泊初级生产力以及湖泊富营养化限制因子分析及防治。总结了湖泊光学研究的主要应用领域,包括估算湖泊初级生产力、叶绿素a的浓度、悬浮物的估算以及水色遥感研究等。阐述了湖泊光学未来研究方向,当前研究工作中国内与国外的差距及国内需要开展的工作。
灌溉实时调度研究进展
顾世祥, 傅骅, 李靖
2003, 14(5): 660-666.
摘要:
灌溉实时调度是农业水管理走向智能化、自动化和现代化的重要标志,综合应用地理信息系统、卫星遥感技术、全球定位系统、计算机、人工智能、信息技术,以及农业灌溉、气象学、系统工程等多学科的最新成果,提高调度的灵活性、可靠性、实用性,是灌溉实时调度今后的发展趋势。同时,也面临着基础设施落后、技术力量薄弱、信息处理费用过高、卫星传输周期长等多方面的困难。综述了国内外在实时灌溉预报、渠系动态配水、土壤墒情监测、计算机辅助决策支持系统以及灌区空间信息管理等方面的最新研究进展和主要成就,力求促进灌区用水管理研究的发展。
全球气候变化及其影响
雷 Wen, 查尔斯 A.Lin
2003, 14(5): 667-674.
摘要:
全球气候变化及其对社会与自然系统产生的影响已日益受到全世界各国政府与广大民众的关注。与天气和气候有关的灾害给人类生命财产造成的损失日益增大,社会与生态系统似乎变得日趋脆弱。人们关心刚刚过去的20世纪的天气与气候发生了什么变化,更希望了解未来的21世纪,人类居住的地球会出现什么样的气候情景。根据一些国家和地区的观测记录、研究成果以及科学家们对气候变化的评估与预测展望,对全球气候变化问题进行概括。首先阐明20世纪地区性气候变化的事实;并根据政府间气候变化委员会(IPCC)科学技术报告中关于20世纪全球气候变化进行的总结性评估以及对21世纪全球气候变化的预测,作为阐述过去与未来全球气候变化的主要依据。同时,还介绍了一些科学家对IPCC关于全球气候变化的结论所持的不同观点或质疑。还就气候变化对社会与自然系统可能产生的影响略作论述。
怀念张书农教授
刘国纬
2003, 14(5): 675-676.
摘要:
今年9月23日是张书农教授逝世6周年纪念日。这些年来,张先生高大挺拔的身影、自信乐观的微笑,尤其是在课堂上讲课时的翩翩学者风度和生动的情景,常常浮现在我的脑海里。记不清有多少次了,我总想着要写点什么,以表达我对张先生的怀念之情,然而终未成文,作为学生,心中时常感到愧疚。张书农教授1910年10月30日生于江苏省宝应县,1933年毕业于中央大学土木系。1933-1936年任导淮委员会助理工程师,1936-1937年受全国经济委员会派遣,赴越南、法国、荷兰、比利时等国考察水利。1937年入德国柏林工科大学学习,1940年获博士学位,同年回国。