我国旱涝交替事件识别及演变规律

为了识别我国旱涝交替事件以及探究其时空演变规律,引入降雨距平指数(RAI),并提出了一种在月尺度上识别旱涝交替事件的简便易操作的研究方法。结果表明:我国旱涝交替事件具有明显的年内分布规律,4—8月份旱涝交替事件发生频次明显增加,8月份以后,旱涝交替事件发生次数减少。不同月份,旱涝交替事件高频区的分布也不同,4—6月份主要在华南地区,6—9月份主要在西南、华中、华北和东北地区。总体而言,全国旱涝交替发生的频率呈现东南高西北低的特点。而旱涝交替强度的空间格局与频率完全不同,呈现出西北高东南低的特点。21世纪以来,珠江流域、黄河、海河流域片旱转涝事件发生频率呈上升趋势;全国旱涝交替事件强度无明显变化趋势。研究成果能为我国旱涝灾害管理与防控提供科学参考,具有较强的实用价值。     

细颗粒泥沙吸附铜离子后表面孔隙变化的实验研究

细颗粒泥沙的表面形貌十分丰富,研究其表面的复杂结构对泥沙的吸附、输移具有重要的理论意义。本文通过镶嵌制样观察泥沙颗粒的孔隙结构,采用物理化学吸附仪对重金属离子吸附后的实验沙进行孔径分布分析与孔隙特征变化研究。结果表明细颗粒泥沙为多孔性固体,微孔与中孔是吸附作用的重要因素。铜离子在吸附量由低到高的过程,首先聚集在孔隙入口处,再逐渐填满孔隙内部空间。伴随这一过程,泥沙的形貌特征也发生了相应的改变。     

基于鱼类栖息地盐度需求的汛期河口生态需水研究

海河流域枯水期中下游河道基本干涸,汛期来水基本上是河口全年生态维持水量的惟一来源。根据汛期河口水生态系统的特点,选择鱼类为河口水生态系统的关键种群,以盐度作为关键生态因子,构建基于生态学和水动力学的汛期河口生态需水计算模型。以海河流域漳卫新河河口为例,采用改进熵值法进行河口及邻近海域鱼类优先保护次序评价,确定蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)和半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)作为优先保护对象。在此基础上,运用1维水流和盐度数学模型模拟河口盐度与流量相关关系,以优先保护鱼类产卵和育幼的适宜盐度为控制条件,计算得到汛期漳卫新河河口最小和适宜生态流量分别为10.1、57.5 m3/s,揭示水动力特性变化导致鱼类栖息地盐度及其生态需水的变化规律。     

洪水形态的辨识

对洪水形态进行准确的识别,是分析不同洪水形态形成原因的基础,也为防洪工程提供有效的信息.本文从一般性指标、洪水时域、频域角度选取13项与洪水形态相关的指标,依据主成分分析法进行降维处理,从中提取出6项指标,采用验证为具有很好分类效果的投影寻踪模型,来验证所提取的6项指标的有效性.结果表明:1)利用投影寻踪模型,结合6项洪水形态指标,进行洪水形态识别的有效性;2)武江流域的双峰型洪水占39.62％,且均为主峰偏后型,这对武江流域的防洪工程显得尤为不利.本研究不仅为洪水形态指标的提取、洪水形态的识别提供参考,也为武江流域的防洪提供了理论指导.     

泥沙颗粒表面磷吸附分布的实验研究

泥沙与污染物的作用过程十分复杂,传统吸附理论主要从总量上对这一过程进行描述。本文借助扫描电子显微镜(SEM)等手段从微观尺度出发,研究磷污染物在颗粒表面的吸附现象,并通过图像处理和微分几何方法分析磷在泥沙表面的分布规律。结果表明在颗粒表面的鞍部、凹地和凸起等地方存在较多活性吸附位。在特定水环境中,这些吸附位对磷的弱酸根配体及其他离子在颗粒表面上竞争吸附起着非常重要的作用。     

基于Copula函数的气候变化下洪水峰量联合分析

为研究气候变化对北江流域洪水特征发生频率的影响,采用分位数映射(Quantile Mapping,QM)后处理方法校正BCC_CSM1.1气候模式2种情景(RCP4.5和RCP8.5)下的气候数据,用于SWAT模型模拟历史(1965—2010年)和未来(2030—2064年、2065—2099年)的北江流域径流量,并采用单变量分析法和基于Copula函数的双变量联合分析法分别对各时期年最大洪峰流量Q和年最大7 d洪量W进行对比分析。结果表明:除RCP8.5下2065—2099年的W外,重现期(T≥50 a)越大,气候变化对Q和W的影响越大; RCP4.5下气候变化对Q和W的影响较RCP8.5下大;2种未来情景下,气候变化对Q的影响均大于对W的影响;对于同一重现期,双变量联合分析法推求的洪水特征设计值较单变量分析法的偏安全。该研究结合了气候变化和双变量联合分析,对变化环境下的洪水风险评价与管理具有一定的参考价值。     

黑龙江省西部地区玉米需水量与灌溉制度制定

黑龙江省西部地区频发的干旱情况影响该地区农业水循环与粮食安全,研究玉米水分供需关系对于理解该地区干旱机理有重要意义。根据FAO-56单作物系数法,计算玉米生育期参考作物蒸散量(ET0)、作物需水量(ETc)和灌溉需水量(Ir),依托CROPWAT模型制定灌溉制度,并通过计算作物水分盈亏指数(CW)分析玉米水分盈余情况。结果表明：1960—2015年黑龙江省西部玉米生育期ET0和ETc呈下降趋势,有效降水量(Pe)、Ir和CW呈上升趋势;平均ET0、ETc、Pe和Ir分别为639.64、438.13、224.40和273.87 mm;由于不同水文年干旱条件不同,Pe并不能在所有年份满足玉米水分需求,丰水年、平水年、枯水年和特枯水年的平均净灌溉定额分别为152.43、236.33、276.53和353.47 mm。黑龙江省西部玉米生育期水分供需关系的研究和灌溉制度的制定有助于区域水资源调控和农业发展     

基于DEM的子流域划分方法改进与应用

为解决狭长子流域及水库与水文站控制的子流域划分问题,对河段编码、子流域划分算法进行了改进。改进后的算法实现了对狭长子流域的自动加密,并可根据水文站、水库的位置把子流域进行加密,使最终得到的子流域面积更加均匀。     

东江流域水资源优化配置报童模式研究

针对当前用水总量控制的社会命题,将经济学中的收益与赔偿概念引入到水资源优化配置体系中,以用水总量控制指标作为水资源配置的核心状态变量,建立了变化环境下基于用水总量控制的流域水资源优化配置报童模型,并应用于广东省东江流域,采用大系统分解协调原理对模型求解,得到研究区2020年生活用水控制指标高方案和低方案下的配水结果。结果表明,两种用水量控制指标方案下,流域各行业配水量相差不大,在特枯来水年份缺水严重,缺水率超过了50%,生活用水控制指标低方案较高方案获得的用水净收益大;模型较好地协调了东江流域来水、需水、用水总量控制指标与配水之间的效益关系,用水户用水净收益的变化特征反映了配水的合理性,证实了模型的可行性。     

珠江口潮水位年内变化特征识别

利用珠江口代表水文站年的实测资料计算水位年内变化不均匀性、集中程度等指标,分析水位年内变化规律。结果表明:①马口站在20世纪70年代和90年代水位的年内变化大于80年代,其他站20世纪80年代以来水位的年内变化趋于均匀;珠江口水位年内变化不均匀系数和集中度由珠江口深处向近河口处呈减小的趋势;②珠江口深处的马口站水位年内变化不均匀系数和集中度呈上升趋势,其他站水位年内变化不均匀系数和集中度均呈下降趋势,其中近海口门处的横门站和三灶站呈显著下降趋势;集中期都随时间呈波动上升趋势,说明时间上是后推(或增加)趋势。