数字流域研究综述

本文对数字流域的框架研究、基础平台建设、数字流域模型及相关技术、数字流域应用系统建设四个方面的研究进展进行了综述。数字流域的整体框架可分为三层：数据层、模型层和应用层。其中数据层的建设在我国已经初具规模；模型层中对分布式模型的研究较多，基于数字高程模型提取河网的技术已经比较成熟，在国内外许多小流域都建立了分布式水文模型；应用层由于缺乏全流域整体模型的支撑，目前的研究主要是提供数据服务以及一些专题的决策支持服务。综合前人的研究发现当前紧要任务就是在大范围、全流域上建立起具有应用价值的数字流域模型。     

虚拟现实技术在数字流域中的应用初探

论述了数字流域中虚拟仿真现实系统的设计与实现。系统利用MultigenCreator构建场景建筑物模型并实现快速显示,利用Vega的软件环境生成三维地形场景和系统设计。仿真结果表明,该系统形象地虚拟了流域内的各种地形场景、水电站及其它重要水工设施,对于实现三维漫游与查询、空间分析和三维图形管理功能具有重要的作用。     

二维数学模型研究成果动态仿真演示系统

二维数学模型成果动态仿真演示系统克服了过去二维数学模型的局限性，以Ｗｉｎｄｏｗ９８为操作平台，用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ语言编程，沿用Ａｎｉｍａｔｏｒ进行动画制作 。仿真演示系统由演示了系统、制作子系统、编辑子系统３大部分组成，各子系统被分割为许多小目标，通过面向对象编程语言Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ一每系列窗体去实现。其中演示子系统中的动态演示采用动车插放和ＶＢ定时器实现不同目标；文本演示时插篇章     

考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法研究

现有子流域划分方法一般通过虚拟河网将湖泊划分为若干部分，每个部分分属不同的子流域，并未考虑湖泊范围的完整性和独立性，不利于湖泊水量平衡分析。为解决这一问题，提出一种考虑湖泊范围的子流域划分和编码方法，包括湖区子流域(湖泊子流域和湖滨带子流域)划分和非湖区子流域划分方法，以及根据栅格流向和河道汇流关系，确定子流域间的上下游拓扑关系并生成其拓扑关系表。黄河源区(唐乃亥以上区域)有鄂陵湖和扎陵湖两大湖泊，采用该方法对黄河源区进行子流域划分和编码，并基于流域分布式水文模型(WEP-L模型)进行模拟验证，结果表明该方法可实现研究区湖泊区域的自动识别、子流域划分及编码，水文模拟结果和湖泊水量平衡计算结果合理。     

数字流域模型关键技术研究

数字流域模型定位于大范围、全流域级的水文过程模拟，是一个具有多层空间分辨率的、模型参数可以容易获取的、能够实现并行计算的全流域级整体模型。数字流域模型的建立需要解决5项关键技术问题，即大流域DEM数据存取技术、流域沟道参数提取技术、基于遥感图像的模型参数提取技术、分布式降雨量数据存取技术、计算机集群并行计算技术。在黄河数字流域模型的建设实践中，提出了5项关键技术问题的解决方法：用分块技术解决大流域DEM数据的存取问题，用TOPAZ模块提取流域沟道参数，用遥感图像提取模型分布式参数，用雨量站插值技术存取面雨量序列，用计算机并行计算技术打破大流域整体模型的计算瓶颈。     

海河流域大范围毁灭性罕见洪水对应暴雨与减灾

海河流域大范围毁灭性罕见洪水对应暴雨与减灾廊坊市水利局郭璞李忠良刘敬礼海河流域大范围毁灭性罕见洪水，是指涉及全流域或涉及几个水系同时发生的洪水，面积在几万平方公里以上，能够造成罕见的毁灭性灾害，给国民经济带来极为严重灾难的洪水。１９世纪末到２０世纪末...     

数字流域三维虚拟仿真系统综述

近年来,虚拟现实技术在我国得到了快速的发展,并应用于各行各业。文中主要综述三维虚拟仿真系统在以三维可视化和仿真模拟为目标的数字流域实时仿真系统中的应用。     

数字流域研究平台建设雏议

本文建议数字流域研究平台的建设，应是在三维虚拟仿真场景的支撑下，以原型观测的历史数据和实时信息为基础，以实体模型试验为纽带，以数学模型计算为工具，复演流域的历史进程，研究流域的现状，预报流域的未来发展。文中重点对综合研究方法的协调进程和虚拟仿真系统开发的关键技术进行了论述，对相应的解决方案提出了建议，以都江堰为例探讨了系统的应用前景。     

基于主成分分析法的嵌套流域水文相似性研究

以全国不同地区的4个典型嵌套流域为研究对象,利用主成分分析法将流域地形地貌、土壤植被等32个特征指标降维后进行水文相似性分析,发现下会流域子流域的水文特征基本相似,其他3个流域相似度都较低。为验证基于主成分的水文相似性分析结果,建立各子流域的降雨径流相关图,并分别将每个嵌套流域下子流域的相关图综合到一张图上,计算综合前后径流深合格率,仅有下会流域的合格率变幅在可接受范围内。结果表明,基于主成分分析嵌套流域的水文相似性是合理的,嵌套流域内水文相似度较高的子流域可用同一条降雨径流关系线来表示。     

二维数学模型研究成果动态仿真演示系统

二维数学模型成果动态仿真演示系统克服了过去二维数学模型的局限性,以window98为操作平台,用Visual Basic语言编程,沿用Animator进行动画制作.仿真演示系统由演示子系统、制作子系统、编辑子系统3大部分组成,各子系统被分割为许多小目标,通过面向对象编程语言Visual Basic一系列窗体去实现.其中演示子系统中的动态演示采用动画播放和VB定时器实现不同目标;文本演示时插入音频播放,增加了演示效果.制作子系统中,专业绘图软件VSDRAW的开发解决了数模成果输出与图件有机结合的关键问题.该仿真演示系统已成功应用于多项二维潮流数学模型研究.     

黄河数字流域模型

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,可以理解为“数字流域 流域水沙、水质模型”。文中在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立具有多层结构的产流模型;在坡面产流的基础上,建立坡面产沙数学模型。进而以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型。文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题。应用建立的模型,给出了四个计算实例:黄河全流域水量计算、小花间汛期洪水模拟、多沙粗沙区产沙计算和岔巴沟淤地坝规划。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨—径流模拟、侵蚀产沙计算和进行淤地坝规划的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。     

黄河流域(片)防洪规划项目综述

新中国成立以来，黄河流域（片）防洪减灾取得了举世瞩目的巨大成就，但黄河是一条流域自然条件复杂，河情特殊的河流，其洪水威胁依然是我国的心腹之患，西北内陆河防洪设施还很薄弱，为指导黄河流域（片）防洪基础设施建设，提高防御洪水的能力，根据水利部“关于组织开展防洪规划编制工作的通知”和《全国防洪规划任务书》的有关要求，黄河水利委员会组织开展了黄河流域（片）防洪规划编制工作。该项目是水利部下达的重大前期工作项目，是人民治黄以来首次开展的全流域及西北内陆河防洪规划，是全国防洪规划的重要组成部分。规划范围包括黄河干支流和西北内陆河重点防洪河段、16座重要城市和116座大中型病险库。主要规划目标是：至2020年，初步建成黄河下游防洪减淤工程体系，其他防洪河段的河防工程达到国家规定的防洪设计标准。与以往规划相比，本次防洪规划涉及范围广，内容丰富，反映了新时期的治水思路，体现了水利部部关于“新资料、新思路、新技术、新方法”的要求。     

黄河法立法问题分析

黄河是世界上最难治理的一条河流。随着黄河流域经济社会的发展,流域固有的矛盾和管理上的缺陷更为突出,通过高层次立法规范和调整行业之间、流域与区域之间以及各地区、各部门利益之间的错综复杂利益关系日益迫切。但是,对经济快速增长的追求,使得人类活动应与流域自然特性相适应的管理理念难以深入人心,立法上首先要确立的流域管理机构的地位和职责难成共识,加以立法权分配的不合理、社会法制水平的限制、理论研究的不足等因素的影响,有关方面多年呼吁的黄河法因而迟迟未进入国家立法程序。只有提高全社会对黄河法立法重要性的认识,改革立法体制,加强立法的前期研究,总结成功经验,明确立法的指导思想和原则,才能取得黄河法立法的突破。     

黄河流域生态保护和高质量发展制约因素与对策——基于“要素-空间-时间”三维分析框架

针对黄河流域生态保护和高质量发展的国家重大战略需求,本文指出缓解生态系统负荷"过满状态"和发展的矛盾是黄河流域生态保护和经济社会发展的主要矛盾,推进社会经济生态转型是解决这一矛盾的根本出路。在此基础上,首先,提出"要素-空间-时间"三维分析框架,明确推进黄河流域社会经济生态转型、实现生态保护和高质量发展应运用这一框架;其次,识别出落后的社会经济物质代谢、低效的人与自然共生空间格局、低效的路径依赖是制约黄河流域社会经济生态转型、实现黄河流域生态保护与高质量发展的关键因素;最后,提出了推进黄河流域经济物质代谢转型、空间重构和路径创造的关键性战略对策,即:做实以水定城、以水定人和以水定产,加快建设能源互联网黄河流域,推进别具一格创新驱动发展,打造信息网络强河以及推进流域经济深度一体化全球化。本文对深刻认识和把握黄河流域生态保护和高质量发展机理和方略具有一定理论和现实价值。     

黄河上中游流域泥沙优化配置研究

针对流域水土流失的灾害性、泥沙利用现状及泥沙优化配置的必要性，基于大系统分解-协调思想的流域泥沙优化配置原理与流域各子系统的泥沙多目标优化配置方法，构建了流域泥沙优化配置理论框架。进而建立了黄河上中游流域泥沙优化配置数学模型，该模型包括相互联系的各子系统、各分区和大系统三级泥沙优化配置数学模型，开展了不同水沙条件下黄河上中游流域泥沙优化配置方案计算，对计算结果进行了评价并提出了建议方案，为黄河上中游流域泥沙的科学治理提供了参考依据。     

水资源开发利用与管理：从美国科罗拉多河看黄河

美国科罗拉多河水资源开发利用与管理，可以说是美国乃至世界的一个典范，其河流特性与水资源状况与黄河有较大的相似性。本文在比较两河异同，总结科罗拉多河水资源开发与管理的经验和不足后指出：应系统、全面、综合、辩证地看待黄河水资源问题，着眼于经济社会的大系统和水资源自身的小系统；逐步建立健全流域水资源法制体系，加强水资源全流域统一管理；利用政策法规和经济杠杆等相导和鼓励流域水资源的节约与保护；流域外调水要     

黄河流域降雨-径流关系时空演变研究

由于气候变化和人类活动的影响,黄河流域的降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响流域水资源的规划和管理。为了揭示黄河流域降雨-径流关系的变化特征、趋势及主要驱动因素,研究采用Mann-Kendall检验、双累积曲线法、Copula函数、累积量斜率变化率法分析1960-2010年黄河流域的径流系数时空变化规律、7个主要区间降雨-径流关系的突变年份、降雨径流组合概率变化,以及气候变化和人类活动对降雨-径流关系变化的贡献率。结果表明:黄河全流域降雨-径流关系有明显的趋势性变化,其中除黄河源区的径流系数没有明显变化及少数地区的径流系数有增大的趋势外,绝大部分地区的径流系数有明显减小的趋势;黄河流域7个主要区间,即唐乃亥以上、唐乃亥—兰州、兰州—头道拐、头道拐—龙门、龙门—三门峡、三门峡—花园口及花园口—利津的降雨-径流关系突变年份依次为1989、1984、1997、1979、1992、1987和1970年,年份差异主要受到人类活动时间的影响,流域内大规模水土保持措施开展的年份、水利工程的兴建时间都是造成降雨-径流关系发生转折的重要因素;黄河流域主要区间降雨-径流关系发生转折后,同等降雨条件下其产流能力降低;人类活动是降雨-径流关系变化的主要驱动因素,贡献率均在50%以上,且越往下游,影响越大。     

伊洛河洪水对黄河防洪的影响

介绍了伊洛河洪水的特性及危害,指出了存在的伊洛河上中游控制性工程能力不足、对黄河下游造成的防洪压力大等问题,分析了伊洛河各级洪水对黄河干流的顶托情况、对黄河干流入汇口河势的影响以及对黄河干流河道的影响,提出了相关对策及建议:①尽快编制并提请审批《伊洛河中下游防洪规划》,对伊洛河中下游进行全面治理;②在伊洛河上中游干流或支流上修建水库拦蓄洪水;③尽快明确伊洛河堤防优先加固的堤段及标准;④进一步建立和完善伊洛河流域洪水预警预报系统,完善防洪非工程措施;⑤对入黄口利用透水桩坝进行整治,在入黄口设置观测断面;⑥明确伊洛河干流发生大洪水时橡胶坝的塌坝运用原则;⑦由流域机构统一管理伊洛河防洪建设与治理工作;⑧继续开展相关专题研究。     

黄河流域水资源多维临界调控研究

以黄河水资源可再生性和可持续性发展理论为指导，分析了黄河流域多维临界调控措施、方案；基于协同学原理和耗散结构理论，应用系统科学的方法，建立了黄河流域多维临界调控仿真模型；通过对黄河水资源分配进行大量模拟研究，实现了黄河流域水资源优化配置，以期实现黄河水资源的可持续发展。     

黄河上中游流域泥沙优化配置研究

针对流域水土流失的灾害性、泥沙利用现状及泥沙优化配置的必要性,基于大系统分解-协调思想的流域泥沙优化配置原理与流域各子系统的泥沙多目标优化配置方法,构建了流域泥沙优化配置理论框架。进而建立了黄河上中游流域泥沙优化配置数学模型,该模型包括相互联系的各子系统、各分区和大系统三级泥沙优化配置数学模型,开展了不同水沙条件的黄河上中游流域泥沙优化配置方案计算,对计算结果进行了评价并提出了建议方案,为黄河上中游流域泥沙的科学治理提供了参考依据。