黑河流域水循环系统的分布式模拟(Ⅰ)——模型开发与验证

从水循环的物理机制着手，在考虑人工侧支循环的基础上，以现代地理信息技术为数据处理平台，开发了黑河流域水循环系统的分布式模拟模型。文中系统描述了模型结构，从水循环过程和能量循环过程2个方面对模型各要素的过程模拟进行了阐述，其中水循环过程包括蒸发蒸腾、入渗与径流、地下水运动、地下水流出和地下水溢出、坡面汇流与河道汇流、人工侧支循环等要素过程。在获取各类输入参数后，采用1km网格、以日为时间步长对黑河流域上、中游地区(36 728个网格单元)进行了1981～2002年的逐日模拟。结果表明，所建立的分布式模型对月径流过程和日平均流量过程具有较高模拟精度。校正期内前后两个验证期均得到良好验证。该模型可用于预测未来环境变化条件下流域水资源演变。     

宁夏引黄灌区末段区域农业水资源配置研究

为探索农业水资源配置的新模式,以"自然—人工"二元水循环理论为基础,以宁夏引黄灌区末段区域(石嘴山市)为研究区,分析农田水循环过程,提出"引沟济渠"农田灌溉水源调配新思路。以农田灌溉水质要求、灌溉水量需求以及水资源管理用水红线为约束,借助MATLAB优化工具进行模拟计算,结果表明:在满足农田灌溉水质的前提下,取用惠农渠水4.83亿m~3、第五排水沟水0.92亿m~3、唐徕渠水0.82亿m~3、第三排水沟水0.31亿m~3,可节约黄河水1.23亿m~3;在上游排水沟水质较差情况下水质是主要约束条件,在上游排水沟水质较好情况下排水量是主要约束条件;实施"引沟济渠"模式应本着"差水控量,好水用尽"的原则,充分利用上游排水沟的来水。该农业水资源利用模式可节约渠灌水,做到"一水多用、多水联用",为干旱区灌区水资源配置提供借鉴。     

非平稳时间序列极值统计模型及其在气候-水文变化研究中的应用综述

伴随全球气候变暖和平均海平面持续上升,极端气象事件出现的频率增加、强度增大,气候变化已经成为导致水文极值非平稳性的一个重要原因。本文总结了气候-水文变化研究中常用非平稳时间序列极值统计模型的结构以及统计推断方法,从降雨极值变化、洪水极值变化等方面分析了非平稳时间序列极值统计模型在气候-水文变化研究中的典型应用案例。国内外研究表明:非平稳时间序列极值统计模型能体现水文极值随时间或协变量的变化情势,非平稳情况下水文极值重现期和风险的概念和计算方法与传统平稳时间序列的频率分析相比存在显著差异。最后对需要进一步研究的问题进行了展望。     

基于小波分析的丹江口水库水文年度入库径流变化特征

根据丹江口水库运行调度的实践,采用Morlet小波函数,对丹江口水库水文年度、汛期和非汛期的径流时间序列进行小波分析,揭示了丹江口水库入库径流多时间尺度的复杂结构,并分析了不同尺度下径流序列的周期变化和突变点。研究结果表明：水文年度、汛期、非汛期入库径流序列都存在9,20,40,50a的主要周期,并且水文年度入库径流与汛期径流具有相似的周期演变特征。研究成果可供丹江口水库运行调度参考。     

基于Markov 模型分析黄淮海中东部地区540 年来的旱涝演变特征

研究黄淮海中东部地区的旱涝演变过程对于揭示其变化规律,实施灾害风险管理具有重要意义。在收集黄淮海中下游16 个代表站541 年的旱涝状态历史数据的基础上,利用Markov模型获得不同旱涝状态发生的稳定概率、期望持续时间、重现时间、各旱涝状态转向干旱状态的平均持续时间,以及旱涝事件1~3年的转移概率。结果表明：研究区域长期以来总体上以偏旱和干旱多发为主;黄河流域中游具有干旱多发、连发特征,海河流域次之,淮河流域具有洪涝多发、连发的特征;唐山、保定、石家庄、天津、北京以及郑州存在干旱、洪涝连发特征,但总体上干旱重于洪涝;榆林、延安、临汾、太原、西安更易发生2 年以上的连旱,而洪涝不易连发;阜阳、蚌埠、菏泽和临沂易发洪涝和旱涝急转。     

嫩江流域土地利用尺度变化对蒸散发影响研究

时空异质性的存在,使得水文研究结果表现出不确定性。由于异质性是尺度的函数,对于异质性的处理通常采用较小尺度以减小其影响,如在水文模型里对数据进行离散化,如何确定这一最小尺度以及尺度变化对结果产生怎样的影响,以上问题至今都还未得到完全解决。利用嫩江流域2000年土地利用数据,计算土地利用在不同尺度（网格大小为5km×5km、10km×10km 和20km×20km）下的蒸散发量、空间异质性,并分析其空间分布变化。研究结果表明,不同尺度下土地利用类型与蒸散发异质性变化趋势相似;尺度变化对流域蒸散发量数值影响较小,但使其分布质心最终向着占地面积大的土地利用类型方向移动。     

洞庭湖区供水安全问题

随着气候变化和人类水土资源开发活动影响的深入,洞庭湖区面临着严重的供水安全问题。现结合供水安全的含义,从水量、水质变化以及供水设施等方面,分析洞庭湖区水量的变化以及水质状况演变趋势,并从科学调水用水、水源保护、法规制度的制定等3方面提出了相应的对策与措施,为科学的解决本地区的供水安全问题提供依据,以期能够引起人们对洞庭湖区供水安全方面问题的重视。     

基于贝叶斯理论的武烈河水质综合评价

选取2010年武烈河6个监测断面的水质监测数据作为研究对象,采用贝叶斯公式对其水质进行综合分析评价,结果表明:各监测断面水质评价均在Ⅲ类以上,总体水质结果较好,符合水功能区划要求;66.7%的断面达到Ⅰ类,包括高寺台上游、双峰寺水库坝址、雹神庙和污水处理厂出水口下游4个断面;高寺台下游断面只达到Ⅲ级,主要是由于高寺台镇及其矿区生活污水和农业退水未经处理直接排入河道造成的。为保障双峰寺水库运行后的流域水环境质量和供水安全,需从水源地建设、点源治理和面源治理3个方面采取水环境保护措施。     

我国节水型社会建设的模式研究

节水型社会建设是解决我国水问题的战略选择。首先,讨论了节水型社会建设的内涵与基本特征。其次,在大量社会调研的基础上,依据节水型社会建设的内容、范围与层次,系统地提出节水型社会建设的“国家-区域-基层(CRL)”模式的基本框架。最后,进一步对国家模式、区域模式和基层模式的主要特征进行了细致深入的分析,指出C模式是节水型社会建设基本理念的具体体现,R模式和L模式是C模式在我国当前以及未来一个时期节水型社会建设实践的重点。     

进出水口位置对潜流人工湿地水力效率及死区分布的影响

将模拟人工湿地装置分别设置3个进水口(上、中、下)和3个出水口(上、中、下),通过氯化钠NaCl脉冲示踪实验研究了这9种不同进出水口配置的停留时间分布曲线,分别计算出它们的水力效率,并进行了评价。同时通过同一透明装置的染料示踪实验,获得其染料运移图像,并根据图像处理获得模拟人工湿地装置中水流运移轨迹和死区分布情况,从而对上述水力效率评价结果进行了直观验证。结果表明:下进上出的水力效率最高,下进下出的水力效率最低。进一步的图像分析表明,下进上出的死区最小,下进下出的死区最大。分析表明:人工湿地的进出水口位置对其水力停留时间、死区等会产生关键影响,从而导致其水力效率的变化,进而可能通过影响水流中污染物和填料基质的接触过程而导致水中污染物去除效率的变化。