基于SPSS软件的黑河正义峡下泄水量预报分析

基于1951—2000年黑河莺落峡、正义峡断面径流量观测数据和中游地区气象观测资料,采用SPSS多元线性逐步回归分析模型分析了影响正义峡断面下泄水量的莺落峡断面年径流量、黑河中游年平均气温等因素,并对2001—2011年正义峡断面自然状态下的下泄水量进行了模拟预报。结果表明:黑河调水及中游工农业生产的快速发展对正义峡断面自然状态下下泄水量的影响显著,2001—2011年预报的多年平均值较1951—2000年预报的多年平均值偏小0.792亿m3,从而影响了黑河分水方案的正常实施,建议对现行的黑河分水方案进行修订和完善。     

基于SPSS软件的黑河正义峡下泄水量预报分析

基于1951—2000年黑河莺落峡、正义峡断面径流量观测数据和中游地区气象观测资料,采用SPSS多元线性逐步回归分析模型分析了影响正义峡断面下泄水量的莺落峡断面年径流量、黑河中游年平均气温等因素,并对2001—2011年正义峡断面自然状态下的下泄水量进行了模拟预报。结果表明:黑河调水及中游工农业生产的快速发展对正义峡断面自然状态下下泄水量的影响显著,2001—2011年预报的多年平均值较1951—2000年预报的多年平均值偏小0.792亿m3,从而影响了黑河分水方案的正常实施,建议对现行的黑河分水方案进行修订和完善。     

断面平衡法分析黑河中游地表水与地下水转换关系

通过断面平衡法,对黑河中游段水量沿程变化进行分析计算,确定了不同区间地表水与地下水的补排关系和强度。莺落峡至国道312线黑河大桥30 km河段为地表水补给地下水,黑河大桥至正义峡155 km河段为地下水补给地表水;汛期地表水被引入灌区灌溉,灌溉水进入田间后大量入渗补给地下水,地下水经过4～5个月时间的运移,至非汛期以泉水溢出大量补给河水,形成地表水-地下水-地表水的循环。     

黑河中游灌区节水量计算分析

根据黑河地表水和地下水多次转化并重复利用的特点，在节水量计算中，考虑了地表和地下水相互转化的影响，并详细地计算了工程措施和非工程措施两种情况下的灌区节水量，经计算，到2003年，《黑河流域近期治理规划》确定的节水项目全部实施后，可完成《规划》要求的向正义峡下泄2．55亿m^3的分水任务。     

黑河干流水量调度关键期情势分析

根据黑河干流水量分配方案,分析了水量调度与中游灌溉的关系;分析了不同保证率情况下水量调度方案;分析了水量调度对中游地区灌溉的影响;认为关键调度期(7、8月)正义峡断面下泄水量不足,应增大7、8月洪水期的下泄量。     

水利部批复黑河干流水量调度方案

2007年6月5日，水利部正式批复了由黄河水利委员会编制并经年度水量调度工作会议讨论通过的《黑河干流2006—2007年度水量调度方案》。该方案明确本年度黑河水量调度目标为：确保完成正义峡断面年度下泄指标，确保输水到东居延海。     

黄藏寺水利枢纽对张掖盆地地下水影响研究

黄藏寺水利枢纽工程建成运行后,将在输水关键期采用大流量输水并废除部分平原水库或其灌溉功能,地下水补给的减少或将对黑河中游张掖盆地地下水环境产生影响。由于黑河中游张掖盆地地表水与地下水存在密切联系,单独采用地下水数值模型难以准确描述地表水与地下水的转化关系,因此采用MIKE-SHE软件建立了黑河中游盆地的地表水—地下水耦合数值模型,通过校正后的模型对工程运行后的地下水演变进行了预测。模拟结果表明:黄藏寺水利枢纽工程运行对黑河中游张掖盆地地下水影响有限,河道与水库渗漏减小引起的地下水位下降值远小于当地地下水位天然变幅,可由地下水系统自然调节。     

黑河干流调蓄工程建设的必要性

黑河主要产流区在上游的祈连山区，干流河道宽浅散乱，水量蒸发、渗漏损失极为严重，小流量向下游调水时损失率可达35％。为确保正义峡断面按分水指标下泄和中游灌溉用水，提高向下游输水的效率，保障额济纳绿洲的生态用水，迫切需要建设干流水量调蓄骨干工程。     

对黑河流域规划目标的商榷

结合黑河中游灌区的实际情况，通过对2001～2003年和2004～2010年中游灌区节水改造方案、种植结构调整力度及可能产生节水量的分析，提出了不同方案的正义峡下泄目标，论证认为2010年水平正义峡下泄10亿m^3的规划目标是合理可行的方案，按照该规划目标将有利于保护和恢复黑河下游额济纳绿洲的生态环境系统。     

黑河干流水量调度关键技术研究

通过近几年黑河干流水量调度工作,积累了许多成功的经验,但在分水指标到位以后,正义峡断面下泄指标大副提高,完成正义峡断面分水指标存在突出困难。因此,对正义峡断面的调度指标进行了分解,确定各时段调度指标和调度时段选择,由此提出制定调度预案的两个关键技术问题。     

改进的新安江模型多目标参数优化 ——以临涣集流域为例

平原灌区水文过程受人类开采灌溉影响较大,地表水与地下水物质能量交换频繁,单目标率定方法难以同时有效模拟该区流量和地下水埋深过程。对此,在新安江模型基础上加入地下水蓄水库,构建地表-地下水耦合模型,建立包含流量与地下水埋深信息的多目标函数。采用MCAT分析流量和埋深单目标以及多目标下的参数敏感性,用SCE-UA算法率定遴选出的敏感参数,比较单目标和多目标率定结果。结果表明,该多目标参数优化方法显著提高了工作效率,解决了单目标率定中无法同时达到流量与地下水埋深过程模拟高精度的问题。模型在临涣集流域的耦合模拟中取得较好效果,为平原灌区地表水与地下水动态模拟和水资源评价提供参考。     

分布式地表水-地下水耦合数值模型研究进展

系统梳理地表、地下各水文过程中常见的控制方程以及数值求解方法,指出单一地下水模型和单一地表水模型在解决耦合问题中的短板。回顾近年来的相关研究,归纳出11种常见的耦合模型。从模型原理和适用方向2个方面对已有研究概括总结,将耦合方法划分为松散耦合型、半松散耦合型和紧密耦合型,分析耦合模型在变化环境下的地下水-地表水转化关系、河道生态流量以及地表水-地下水联合调度方面的应用。未来可以重点关注耦合模型在复杂地貌、多样化参数、模型识别验证方法、运算效率以及多学科交叉等方面的研究。     

干旱内陆河地区地表水和地下水集成模型及应用

基于水动力学基础建立了地表水和地下水集成模型,分析了地表水和地下水模型集成中的尺度耦合、转化量计算和移动自由液面法等关键技术问题.并采用该模型对一维明渠地表水流、一维和二维饱和一非饱和地下水流典型算例进行了模拟,计算结果符合实际.最后将模型应用于黑河干流中游地区地表水和地下水的转化分析,结果表明,黑河干流在黑河大桥以上约有17%的渗漏,在黑河大桥以下地下水向黑河的排泄量占莺落峡来水的30%左右,而地下水向黑河干流的河泉流量逐年减少.     

陡河流域地表水与地下水转化关系

通过对陡河流域地表水-地下水水样的氢氧同位素分布特征进行分析,发现研究区河岸带第Ⅰ含水层除了受大气降水、灌溉回归水入渗补给外,还接受河水早期的渗漏补给,第Ⅱ含水层对第Ⅲ含水层有越流补给,第Ⅱ含水层同时也受大气降水和灌溉回归水的影响,而远离河岸带的第Ⅳ含水层与上覆各含水层稳定同位素组成显著不同,河岸带水库附近的第Ⅳ含水层可能受地表水库渗漏影响。河岸带地下水与地表水水力联系的变迁严格受河岸带地下水水位变化控制,如景庄子剖面的地下水埋深为5m,雨季时河水补给地下水,旱季时地下水补给河水,而靠近地下水漏斗中心的越河乡剖面地下水水位埋深达25m,其常年受地表水补给。     

黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅱ)——模型应用

应用作者开发的分布式水文模型WEP－HeiHe，对黑河上、中游流域水收支和水循环要素的时空变化进行了系统剖析；同时，还将模型应用于莺落峡径流预报、山前小河流径流和地下水侧渗量的模拟与预报以及未来下垫面变化条件下的流域水收支预测。结果表明，模型能系统表征流域水循环和水收支各要素的时空分异；对于枯水期的径流预报，达到较高的精度。在对下垫面变化条件下流域水收支预测中表明，尽管涵养林建设增加了截留蒸发，但同时也降低了林地的土壤蒸发，因此总蒸发量增加不明显；涵养林建设会使出山径流略有减少，但同时会稍增加土壤和地下水的蓄变量；退耕还牧对减少蒸发、增加正义峡下泄水量以及降低蓄变量赤字均有明显效果。     

考虑地下水入渗的一维水动力学模型研究

考虑地下水入渗的一维水动力学模型可从物理机制上综合模拟河道水流与地下水之间的互动关系,为地下水入渗过程活跃河段的水流模拟提供基础方法。引入达西定律,通过渗流方向假设及渗流路径长度假设,推导构建了地下水入渗项的数学表达式。分析表明,该项可合理反映河道水流与地下水间的补给与反补给关系;将其整合至圣维南方程组,并通过Preissmann四点线性隐式差分格式求解。从理论上讨论了该模型的适用条件。当地下水入渗没有严格符合假设条件时,可通过调整渗透系数及平均导渗率弥补。考虑地下水入渗的一维水动力学模型能够动态反映河道上各断面水流与地下水之间的交互关系,定量分析地下水入渗水量,有利于提高一维水流的模拟精度。     

山前平原地下水侧向补给潜力空间变异模拟

SWAT模型利用分辨率较高的DEM数据,可以估算山前地下水侧向补给的空间变异,并可以计算不同降水年型下补给量的差别。模拟需要对研究区进行填洼、流向确定、汇流和河网水系的提取四步运算,并对河道临界支撑面积的取值进行分析。分别模拟了平水年和丰水年两种降雨年型下研究区13个出水口的地下水侧向补给潜力。在研究区,由于地形的变化,导致山与平原交接断面上出水口的集水面积变异非常大,因此山前平原所接受的地下水侧向补给量的空间变异也非常大。不同的降雨年型下,降雨量转化为地下水侧向补给量的比例也不同。平水年的转化比例较小,丰水年的转化比例较大。应用SWAT模型时,与ArcView的拓展模块有机结合,可以更方便提取完整的大流域,划分出合理的子流域。     

赣江中下游枯水期水量调度研究

针对近年来赣江中下游枯水年枯水期因河道径流量较少而引起的赣江沿岸地区生产生活用水安全问题,进行了赣江中下游枯水期水量调度研究。在分析河道合理流量和水库可调水量基础上,考虑赣江中下游地区水资源、自然生态环境的实际情况和社会经济发展水平,提出赣江中下游枯水期水量调度原则与方法,制定了赣江中下游枯水调度方案,为赣江流域的水资源管理和调配提供技术支撑,对于缓解流域用水紧张局面,保障赣江中下游地区用水安全,维持赣江健康生命及区域经济社会可持续发展具有重大意义。     

宁夏艾依河银川段河湖水与地下水水量转换研究

为了掌握艾依河在银川市段排泄两岸地下水或对两岸地下水的补给情况,选择具有代表性的河段,建设河道水位、两岸地下水位监测断面2处,试验监测不同时段河道水位与两岸地下水位的关系。试验监测结果分析表明:部分河段河道水位长期高于两岸地下水位,河道年补给两岸地下水量达到80.6万m3/km,抬高了河道两岸地下水位,造成河道两岸土壤盐渍化较重;部分河段河道水位低于两岸地下水位,河道承担地下水的排泄,年排泄地下水量2.558万m3/km。研究成果可为艾依河水量调度、两岸土壤盐渍化的防治提供技术支撑。     

鄱阳湖水利调控对湖区典型丰枯水年水动力水质影响研究

鄱阳湖水利枢纽工程的修建会在一定程度上阻拦长江与鄱阳湖的江湖连通性,湖区水流情势将发生改变。本研究采用有限体积法求解非结构网格下的二维浅水水动力水质模型,根据初定的枢纽工程水位调度方案,研究典型丰枯水年湖区水动力与水质条件变化。结果表明,枢纽工程建成后,丰水年星子站年平均水位抬升1.49 m,枯水年星子站年平均水位抬升1.88 m,枯水年水利枢纽工程对湖泊水位抬升变幅值、流速变幅值和工程影响的持续时间均高于丰水年。工程后丰水年枯水期水面面积增加15.3%,水量增加29.2%,枯水年枯水期水面面积增加22.8%,水量增加54.1%。选用示踪剂模型研究工程后湖区物质输运条件的改变,发现湖区物质输运过程明显减慢。典型丰水年水力滞留时间增幅为1~2 d,典型枯水年水力滞留时间增幅2~9 d;典型丰水年示踪剂传输时间增加值1~9 d,典型枯水年示踪剂传输时间增加值1~20 d。