• 全国中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • 美国工程索引(EI)收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2006年  第17卷  第5期

显示方式:
西藏高原地形扰动对其降水分布影响的研究
舒守娟, 王元, 李艳
2006, 17(5): 585-591.
摘要:
利用离散谱空间变换中谱能不变性约束下的谱分析方法和引进相对地形高程(地形扰动)概念,研究了西藏高原地形强迫对该区降水分布的影响机制。研究表明,在相对最大降水高度之下,所谓地形-降水分布剖面一致性(即降水分布曲线相似于地形起伏曲线,雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应)的经典结论在西藏高原不能完全满足。频谱空间中的地形-降水锁相关系能够更本质地反映出地形性降水分布的物理特征。揭示出,两种不同的地形-降水锁相关系即分别对应西藏高原的两种地形-降水分布形态,即雨峰雨谷和山峰山谷基本一一对应的共振分布型;降水随地形增高或增或减的漂移分布型。
荒漠地区生物土壤结皮的水文物理特征分析
王新平, 肖洪浪, 张景光, 李新荣, 康尔泗
2006, 17(5): 592-598.
摘要:
通过室内压力陶土板系统测定土壤含水率与基质势的关系与Star-1土壤水分物理特征测定系统确定非饱和土壤水力传导度的方法,结合应用van Genuchten公式模拟,分析了位于腾格里沙漠东南缘包兰铁路沙坡头段人工生态防护体系生物土壤结皮的水文物理特征,确定了其水分特征曲线、非饱和土壤水力传导度、非饱和弥散系数,并与原始沙丘沙进行比较。结果表明,生物土壤结皮的持水能力是沙丘沙的3~9倍。当土壤基质势在-1~-3 000 cm的较高范围变化时,生物土壤结皮平均非饱和水力传导度低于沙丘沙(约为12%);而当土壤基质势在-3 000~-15 000 cm的较低范围变化时,沙丘沙的平均非饱和水力传导度又大大低于生物土壤结皮(约为91.0%)。正是由于生物土壤结皮特殊的质地与结构,使其非饱和水力传导度随着土壤基质势的降低,以及土壤含水量的减少,而趋于增大。与原始沙丘沙比较,生物土壤结皮独特的水文物理特点决定了它对荒漠地区土壤微生境的改善与促进作用,特别是通常情况下的高持水能力与低土壤基质势条件下的较高非饱和水力传导度,能够提高浅层土壤水分的有效性,有利于人工生态防护体系主要组分浅根系灌木、草本植物与小型土壤动物的生存繁衍。
多孔介质随机参数的相关性对非饱和水流的影响
李少龙, 杨金忠, 蔡树英, 史良胜
2006, 17(5): 599-603.
摘要:
基于van Genuchten-Mualem非饱和水分特征模型,建立了非饱和流运动的随机数值模型。将饱和水力传导度和孔隙大小分布参数视为服从对数正态分布的随机场,用Karhunen-Loeve展开分解,水头表示为混沌多项式展开。通过摄动方法得到一系列关于水头展开的偏微分方程,并用有限差分法进行求解。应用本文的模型分析了两随机场在统计不相关和完全相关模式下对水流随机分析的影响,结果表明两种模式下的水头均值相同,完全相关模式下的水头标准差较不相关模式下的明显偏小。
含碎石土壤水分入渗试验研究
王慧芳, 邵明安
2006, 17(5): 604-609.
摘要:
采用一维积水垂直入渗法测定含碎石土壤的入渗过程,分析碎石含量和碎石组成对土壤水分运动影响。对试验数据采用Kostiakov入渗公式拟合,得出反映入渗速率的拟合参数比值与土石比成幂函数关系;采用简略的Philip垂直入渗方程幂级数解拟合湿润峰随时间的变化,拟合精度高,并发现拟合参数与土石比仍成幂函数关系。采用简单相关分析碎石粒径对入渗过程影响,得出粒径2~3 mm碎石与入渗过程成显著的负相关关系,而>25 mm碎石有利于入渗。研究结果可为含碎石土壤的水循环提供重要的基础。
无定河水土保持措施减沙效益的临界现象及其意义
许炯心, 孙季
2006, 17(5): 610-615.
摘要:
以1956-1969年作为“基准期”,基于该时期的资料建立了流域年产沙量与若干降水特征指标之间的多元回归方程,并运用该方程计算出了“措施期”(1970-1993年)在假定无措施的条件下的历年产沙量。由此得到该年的水土保持减沙效益百分比,并点绘了减沙百分比随时间变化的曲线。结果显示,水土保持效益随时间的变化是非线性的,在总体趋势上表现出3个阶段:①缓慢增大;②急剧增大;③保持不变甚至于减小。点绘了减沙效益与各年末的梯田、造林、种草和坝地累积保存面积的关系,也显示出非线性变化,可以用两条斜率不同的直线来拟合。两条直线之间的转折点反映了水土保持措施面积的临界值,两条直线分别代表水土保持增益高回报区和低回报区。该曲线可以为这一地区的水土保持规划决策提供参考。
长江黄河源区覆被变化下降水的产流产沙效应研究
李元寿, 王根绪, 王一博, 王军德, 贾晓红
2006, 17(5): 616-623.
摘要:
在长江和黄河源区的左冒西孔曲和纳通河、垮热洼尔玛河流域的不同植被覆盖下建立了天然径流观测场,利用观测天然降水和人工模拟降水,初步研究了江河源区不同植被覆盖下降水的产流产沙效应。结果表明,长江黄河源区的3个小流域内,在典型高寒草甸草地30°坡面上,退化较为严重的30%覆盖度以下的场地内,地表径流产出量明显大于覆盖度较好的95%、92%和68%场地,同时产沙量显著高于这3个场地,其平均单次降水形成的泥沙量是这三种盖度的2~4倍,由此造成地表侵蚀量平均为这3种盖度的3~10倍。通过对几次典型的降水形态的分析,在长江黄河源区高寒草甸草地的坡面上,不但降水量影响着产流产沙量,降水形态也影响着产流产沙量,降雨仍是引起水土流失的主要降水形态,在降水量相同的条件下,降雪可比降雨和雨加雪增加产流量2.1~3.5倍,可比降雨减少泥沙侵蚀45.4%~80.3%。人工模拟结果表明:对于覆盖度为5%和30%的强度退化草地,次降水量在3.5 mm时,就形成了较为明显的径流和产沙效应,当次降雨量达到7 mm,降雨持续时间15 min,5 m2场地内就会形成1 400 mL以上的径流量;在地表土壤含水量(FDR测0~5 cm平均含水量为36.7%)较高的情况下,次降雨量达4mm,降雨强度超过0.4 mm/min,在5 m2场地内历时5 min就能形成1 060 mL的地表径流,每100 mL径流中含泥沙高达1.6 g。这一试验结果在长江黄河源区3个不同的河源小流域是一致的。
黄河下游游荡性河道河势调整关系研究
姚文艺, 王卫东
2006, 17(5): 624-630.
摘要:
通过黄河下游游荡性河道典型河段河势观测资料,统计分析了河势的调整关系。研究表明,尽管游荡性河道河势多变不定,但主流线在河宽方向的摆动位置仍有一定的统计规律可循;主流线弦高与弦长之间的调整符合弓形参数间的一般函数关系;随主流线长度增加,弯曲半径不会无限制减小,将会趋于某一相对稳定状态;弯曲系数与主流线长度、弯曲半径之间的统计关系表征了黄河下游游荡性河道河势易出现陡湾且易坐小湾坐陡湾的特性;弯曲半径与河面宽之间具有一定的相关趋势,河面越宽,弯曲半径增加的可能性越大。
生态标准河流和调度管理研究
陈敏建, 丰华丽, 王立群, 王高旭, 黄昌硕
2006, 17(5): 631-636.
摘要:
河流生态用水安全是维持河流系统健康的基本条件。本文首先从河流生态系统特性入手,提出生态水文季节,构建了多参数生态需水(最小生态需水、适宜生态需水、洪水期生态需水)体系并分析其内涵,组成了能反映河流生态系统健康的流量等级。生态需水按生态水文季节形成具有时间特征的生态标准河流。在此基础上,提出生态用水预警制度和危机管理机制,探讨保障生态用水安全的调度和管理模式。以黄河流域中下游为例,开展实践应用研究,为黄河中下游的生态用水安全调度和管理提供科学依据。
分布式降雨径流物理模型的建立和应用
都金康, 谢顺平, 许有鹏, 许崇育
2006, 17(5): 637-644.
摘要:
根据流域降雨径流的主要过程,考虑流域气象及下垫面要素的空间异质性,建立了具有物理基础的分布式降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性分栅格单元为坡面单元和河网单元。在坡面单元上主要计算降雨、下渗、坡面流、壤中流等水文过程,而河网单元则主要计算河道汇流过程。模型利用空间权重插值方法将雨量站点的降雨量插值到各个计算单元,采用运动波方程来计算坡面流,将壤中流概化为垂向流和侧向流,分别用Green-Ampt公式和运动波方程来模拟,河道汇流也采用运动波方程。模型结构简单、参数的物理意义明确,大多数参数可利用DEM、土壤类型图、植被类型图直接获取,少数敏感参数通过率定确定。模型在浙江省甬江上游黄土岭流域和皎口流域进行了应用和检验,其结果令人满意。
水文模型系统在峨嵋河流域洪水模拟中的应用
余钟波, 潘峰, 梁川, 梁忠民, 林朝晖, 任立良
2006, 17(5): 645-652.
摘要:
研究目的是采用水文模型系统(HMS)模拟峨嵋河流域暴雨水文过程,并为长江上游地区气候和水文响应研究提供可靠的信息。HMS是一种分布式水文模型可用于研究各种气候因子和地表覆盖变化而引起的水文过程响应,该系统(HMS)利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程(DEM)和降雨径流等资料,研究气候、陆面、地表水和地下水的相互作用机理。在本次研究中,采用SCS Curve Number(CN)和Green-Ampt(GA)方法来计算径流过程,用GIS来数字化DEM、土壤、土地利用和陆地覆盖数据。通过用不同时间间隔的降雨和不同计算方法的水力参数模拟水文过程,来检验降雨的时间尺度效应和水力参数的空间变异性对水文过程的影响。结果表明,HMS对峨嵋河流域暴雨洪水的模拟及预测具有较好的适用性。
洪水预报过程的交互式修正技术研究
章四龙
2006, 17(5): 653-657.
摘要:
由于预报模型的局限性和实时信息的不完善,洪水预报过程存在许多误差,而基于图形交互式修正技术是消除预报误差的有效手段。分析了水文预报过程交互式修正技术在洪水预报工作中的重要性,介绍了过程拟合平滑技术和样条插值技术,基于此基础上研究实现了以橡皮筋形式交互式修正水文预报过程的技术,并应用于洪水预报系统中。研究实例表明,该技术使用方便,有效地提高了洪水预报精度。
数字流域模型的河网编码方法
李铁键, 王光谦, 刘家宏
2006, 17(5): 658-664.
摘要:
在数字流域模型中提出了一种基于二叉树理论,并以二元形式表示的河网编码方法。这种编码方法能够实现任意河段的直接定位和高效的拓扑关系运算。阐述了数字流域模型河网编码方法的主要思路和基本定义,给出了这种编码方法对河网拓扑关系的描述方式,并结合实例分析了其数值特征。给出了数字流域模型的河网编码中若干具体问题的算法。
不同类型下边界条件对模拟灌溉农田水分渗漏的影响
胡克林, 肖新华, 李保国
2006, 17(5): 665-670.
摘要:
以田间试验为基础,采用土壤水动力学模型,分别以自由排水、负压水头和地下水埋深三种情况作为下边界,模拟计算了灌溉农田1998年10月-2001年9月期间2 m土体的水分渗漏情况。采用地下水埋深下边界时所得到的剖面分层土壤含水量的模拟值与实测值都比较吻合,而采用自由排水和负压水头下边界时均存在不同程度的偏差。通过与定位通量法估算的水分渗漏动态及累积渗漏量做进一步比较,发现采用地下水埋深下边界时其水分渗漏的动态变化趋势与定位通量法基本一致,因此模型采用地下水埋深作为下边界比较符合当地的实际情况。
潜堤附近波浪场精细模拟的PLIC-VOF模型
刘诚, 蒋昌波, 刘晓平
2006, 17(5): 671-675.
摘要:
采用PLIC-VOF追踪自由面,利用无反射造波边界条件数值造波,结合有限差分方法离散求解潜堤附近水域的立面二维N-S方程,得到潜堤附近波浪场。对两种典型潜堤结构附近的波浪场进行了数值计算并与模型实验结果作了比较。比较结果表明,基于PLIC-VOF的数值方法能够有效地追踪波浪自由面并得到潜堤附近精细的波浪场。
东太平洋暖池
张启龙, 侯一筠, 程明华, 许建平, 齐庆华
2006, 17(5): 676-684.
摘要:
利用1950-2002年间的海面温度(SST)资料,研究了东太平洋暖池的形态和热状态特征,并探讨了暖池变异与恩索(ENSO)的关系。结果表明,暖池形态和热状态均有明显的季节特征和年际变化,其年际变化与ENSO循环相联系;暖池热含量、面积和南界与ENSO有着十分密切的相关关系。合成分析结果显示,在厄尔尼诺(El Nino)事件爆发的前一年,暖池热含量偏少,面积偏小,南界偏北,而在事件爆发后,暖池热含量增多,面积增大,南界南移;在拉尼娜(La Niña)事件期间,暖池热含量、面积和南界的演变趋势基本与El Nino事件期间的情况相反。东太平洋暖池的经向变异可能对ENSO暖(El Nino)、冷(La Nina)事件的发展有重要作用。
宽浅陡槽水流动量分布特性及影响分析
孙东坡, 严军, 罗秋实, 戴小琳
2006, 17(5): 685-692.
摘要:
对宽浅陡槽水流特性及其对下游消能衔接影响进行了试验研究。首先通过对浅层急流边界层的发展、掺气特点的分析探讨,得到了宽浅陡槽水流阻力损失比一般陡槽急流大许多的能量损耗特点及相应流速系数的范围值。分析了不同水流、边界条件下宽浅陡槽水流动量分布的特性,发现宽深比<40而流量较大时,陡槽末端呈“马鞍型”动量横向分布,具有较强的稳定性与抗干扰性;宽深比>40而流量较小时,陡槽末端呈“椭圆型”动量横向分布,这种态势缺乏对外界干扰的遏制能力,稳定性很差。指出,宽浅陡槽末端水流不稳定源于浅层急流断面动量横向分布缺乏强大的两翼控制,形成微小干扰累加递增作用,最终导致末端水跃的不稳与消能不充分,并提出了调整动量分布改善下游衔接水流稳定性的措施。
非结构网格上的三维浅水流动数值模型
赖锡军, 曲卓杰, 周杰, 申满斌
2006, 17(5): 693-699.
摘要:
针对当前复杂环境水流模拟的需求,建立了新型的基于特征型高分辨率数值算法的三维非结构网格浅水动力模型。模型采用有限体积法离散sigma坐标下的三维浅水方程,运用Roe黎曼近似解评估水平界面通量。模型网格拟合边界能力强,可根据需要局部加密;格式数值性能优良,具有守恒性、单调迎风性、高数值分辨率等特性。同时,应用干湿判别法处理动边界,以适应浅滩地形漫/露过程模拟的需要。封闭水池内部风生环流、干河床上溃坝过程和长江口实际潮流场的模拟从不同侧面展示了模型的特点,结果表明它能够准确地预测水流的三维流动结构,而且计算简单高效,具有良好的数值稳定性。
葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场计算与分析
付小莉, 李大美, 陈永柏
2006, 17(5): 700-704.
摘要:
由于葛洲坝工程的修建,中华鲟的洄游路线被阻断了,使中华鲟产卵场由过去的屏山至木洞800 km江段压缩至现在的葛洲坝下游不足5 km江段。中华鲟也由水产资源演变成一级保护动物。运用水动力学的N-S方程和k-ε紊流数值模型,结合计算水气两相流的方法VOF(volume of fluid),采用控制体积法离散计算区域,对葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场进行了计算。并结合中华鲟的生态特性,分析其产卵繁殖对流场特性的要求,以期在三峡水库下游河道整治中注意保护其产卵场地。
苏州河初期雨水调蓄池控制溢流污染影响研究
徐贵泉, 陈长太, 张海燕
2006, 17(5): 705-708.
摘要:
利用苏州河沿岸代表性排水系统雨季溢流水量水质监测以及调蓄池处理技术的实验研究成果,与数学模型研究有机结合,建立了苏州河水系水量水质模型和排水系统概化管网水力模型,系统研究了在8种1~12h设计降雨条件下,苏州河沿岸初期雨水调蓄池控制溢流污染的影响变化及其对苏州河水质的影响。
长江三峡库区干流水体主要污染负荷来源及贡献
朱俊, 董辉, 王寿兵, 王祥荣, 张浩, 樊正球
2006, 17(5): 709-713.
摘要:
目前三峡水库枯水期已有11.1%的监测断面水质超标。城区江段岸边水质已出现较为严重的污染带。利用面向环境问题的污染负荷计量方法,对长江三峡库区干流水体主要污染负荷来源及贡献进行了分析。结果表明,富营养化污染负荷2003年总量为2.79万t PO43-当量,其中总磷贡献量最大,占总量的45.8%。其次是总氮和CODCr,分别占37.9%和16.4%。城市生活污水和农业施肥是主要来源,分别占总量的61.0%和26.3%。水生生态毒性污染负荷为7 612.6t 1,4-二氯苯当量。其中挥发酚和汞贡献量分别占78.0%和21.2%。来自城市生活污水占76.52%,重点工业企业的占23.48%。富营养化污染负荷有逐年增加趋势。重点工业企业六价铬和铅,城市污水中挥发酚水生生态毒性污染负荷增加较快。
东湖污染物来源的智能识别方法
王宗志, 金菊良, 张玲玲
2006, 17(5): 714-719.
摘要:
为识别东湖污染物来源,建立排污口与主要致污因子之间的对应关系,提出了污染物来源智能识别方法;该方法巧妙耦合了对应分析、模糊C-均值聚类及聚类有效性函数等方法,并用加速遗传算法有效解决了这一复杂问题。使用该方法于东湖污染物来源识别,快速得出了排污口与污染物之间的6类对应关系,为东湖污染综合治理提供了合理的决策依据。该方法在排污口众多、污染物来源复杂的城市水体污染治理中,具有一定的推广应用价值。
湖泊水色遥感参数获取与算法分析
马荣华, 唐军武
2006, 17(5): 720-726.
摘要:
湖泊物质组成的复杂性使得湖泊水色遥感难于对海洋Ⅰ类水体的水色遥感,解决难点的关键是湖泊固有光学特性的高精度测量,建立表观光学特性与固有光学特性的关系即生物光学模型是较为适合湖泊水色遥感的技术方法,其中涉及到大气、水体以及水气界面处的辐射传输定律,而去除大气影响是提高湖泊水色反演精度的关键技术之一,分析了获取离水辐亮度所涉及的内容和算法,概括了目前适用于湖泊水色遥感反演的大气校正方法,详细分析了固有光学量的计算方法以及实现湖泊水色遥感的正演和反演的步骤和方法;最后提出了实现我国湖泊水色遥感需要重点研究的问题。
太湖水深变化对氮磷浓度和叶绿素a浓度的影响
白晓华, 胡维平
2006, 17(5): 727-732.
摘要:
水深作为重要的湖泊水文因子,对湖泊水动力过程、化学过程和生态过程具有重要的影响。通过对1993-2002年太湖水深水质实测资料的回归分析,建立了太湖7个分区的水深与总氮、总磷、叶绿素a浓度的回归方程。结果表明,叶绿素a浓度对水深变化的响应并不显著。一般情况下,水深变化对营养盐浓度的影响不显著,但在特定的湖区,如梅梁湾,水深变化对营养盐浓度的影响显著。鉴于水深变化可以对太湖局部区域的水环境具有显著的影响,因此存在通过太湖流域水利工程的联合运行,人为调控特定湖区水深,在一定程度上改善水质的可能性。
降水对广西马山兰电堂泉水化学动态变化观测研究
李强, 孙海龙, 韩军, 刘再华, 余龙江
2006, 17(5): 733-737.
摘要:
利用多参数自动记录仪(CDTP300)对广西马山兰电堂泉的降雨量、水位、水温、pH值和电导率进行自动化监测,数据采集间隔为15 min。结果发现,降雨期间泉水pH值和温度呈升高趋势的同时却出现电导率急剧降低的现象。通过进一步利用WATSPAC软件计算泉水方解石饱和指数(SIC)、白云石饱和指数(SID)和二氧化碳分压(LogP-CO2),发现其SIC、SID和LogPCO2值在降雨期间均呈明显降低趋势。由此可以推断,兰电堂泉水化学动态变化是由雨水的稀释作用造成的,因为研究区具有较高pH值和低电导率的雨水能够形成坡面流快速通过岩溶管道系统影响泉水的水化学性质,并使稀释作用成为控制表层岩溶泉在雨季水化学动态变化的主要因素。
环境同位素在水循环研究中的应用
张应华, 仵彦卿, 温小虎, 苏建平
2006, 17(5): 738-747.
摘要:
环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。
河流梯级开发对生态环境影响的研究进展
麻泽龙, 程根伟
2006, 17(5): 748-753.
摘要:
河流梯级开发在满足社会需求的同时,还对区域生态环境具有一定的作用。针对河流水电开发对生态环境的影响,从河川流量、泥沙输移、水环境以及水生物等几个方面,将国内外的研究状况进行综合评述,并探讨了今后重点研究的几个方面:①如何应用可持续理念指导水资源开发与调度;②水利工程建设对河流水沙变化影响的量化研究;③失衡生态系统的自适应和自恢复机理研究;④水体富营养化最小临界流速研究;⑤如何通过水库联合调度,解决河流水电开发造成的环境胁迫问题的研究。
河流环境流量法研究进展
桑连海, 陈西庆, 黄薇
2006, 17(5): 754-760.
摘要:
回顾了20世纪80年代以来,国内外在河流环境流量法方面的研究进展,包括研究现状、方法类别及发展趋势。在国外,从考虑单一水文要素的水文学法,到考虑多学科交叉的整体分析法,逐步建立起一套完整的方法研究体系,今后发展趋势是通过国际间的合作研究,开发满足不同国家国情和水情特点的综合环境流量法。在国内,研究尚处于起步阶段,大多停留在定性分析水平上,定量分析,计算比较简单,主要采用的是水文学法,如Tennant法、7Q10法等,今后的研究方向一方面要加强基础研究工作,另一方面要根据本国(或流域、或地区)特点开发出适合于国情和水情的环境流量法,研究地区也应从干旱半干旱的北方地区转移到水资源较为丰富的南方地区。