水文尺度研究进展与展望

陈述了水文尺度问题的定义、研究范围、分类及其研究的重要意义,综述了国内外对不同尺度水文问题研究进展,指出尺度转换问题是目前研究的难点;研究气候变化对不同尺度水文规律和特征的影响有助于研究气候变化对环境的影响;同时对水文尺度今后的研究趋势做了展望。     

基于物理相似法的山丘区流域水文分类及模型参数移用方法

以我国东部64个山丘区流域为研究对象，提取35个流域地理特征(降雨、地形地貌、土壤和地质)作为相似指标衡量流域间的水文相似性，结合K-means聚类和参数区域化技术识别相似流域群和移用模型参数。结果显示，该64个山丘区流域依据降水、地形等特征可划分成11类相似的流域群。在具有水文相似的流域群内进行水文模型参数移用试验，水文过程模拟的确定性系数中值集中在乙级、丙级预报精度，且洪量相对误差不超过实测值的20%,能有效重现无资料流域的径流过程。该方法对无资料山丘区的水文预报具有重要借鉴意义，有助于山丘区洪水灾害防治及水资源管理。     

拒马河流域水循环过程的多时空尺度特征

为明晰崇陵小流域和拒马河流域水循环过程的多时空尺度特征,分别构建崇陵小流域和拒马河流域WEP-L分布式水文模型,模拟流域水循环过程,在模型验证效果较好的基础上,利用模型计算结果分析水循环要素时空尺度变化特征。结果表明,年、季、月尺度降水、蒸散发、入渗、径流深的变差系数、极值比、偏差系数空间变化,均呈现崇陵小流域最大,而三个大尺度的相互关系呈现出随流域空间尺度增大而增大的变化趋势。水循环要素特征值崇陵小流域相对三个大尺度反映出空间尺度效应,小流域相对大尺度变化更为剧烈,三个大尺度间的空间尺度关系呈现出随流域面积增大特征值变大的现象。研究结果有助于全面细致地理解水循环过程,可为山区水资源高效利用提供理论依据。     

基于动态权重的水文时间序列相似性分析方法

水文时间序列相似性分析对于洪水预报、防洪调度等具有参考作用.针对洪水特征的关注重点随研究问题的不同而变化,构建了由过程形态和特征值组成的相似指标体系和加权综合相似性度量指标,提出了基于动态权重的相似性分析方法.引入混合交叉赋权法的原理,在不同研究问题中对相似指标赋予不同权重,然后利用相似指标结合权重查找出相似水文时间序...     

大尺度风轮高精度CFD缩比模型构建及其分析

针对大功率风电机组气动分析过程中叶素动量（BEM）理论计算精度不高、三维计算流体力学（CFD）仿真分析计算时间长的问题，以某5 MW风电叶片翼型数据为参考，分析不同风轮尺度下BEM与CFD的计算精度和效率；基于几何相似、运动相似和动力相似理论，推导缩比模型与原型之间的几何、运动、力学参数的比例关系，比较不同几何比例尺下风电叶片的气动性能；以几何比例尺为参考，建立大尺度风轮高精度缩比模型，分析多种工况下缩比模型CFD仿真的计算精度与效率。研究结果表明：风轮尺度越大，CFD与BEM分析的结果相对差值越大，多种工况下大尺度风轮缩比模型气动性能基本与原型保持一致，但计算效率获得大幅提升。     

基于小波和分形提取磨粒图像特征参数的研究

根据小波变换和分形理论在多尺度分析与自相似本质上的一致性，提出了一种提取磨粒图像特征参数的新方法。给出了磨粒图像的小波变换方法和小波变换近似系数的分形维数计算方法，然后对磨粒图像进行了分析，实现了磨粒图像的特征提取。结果表明：小波变换近似系数的分形维数反映了磨粒图像上磨粒尺度及数量，可以作为磨粒图像的综合特征参数。     

非一致性条件下黄河流域水文特征时空变异规律分析

精准识别由变化环境所导致的“水文一致性”的水文极值变异特征，对流域防洪、抗旱等具有重要实践意义。因此，以径流显著减少的黄河流域为例，首先，采用Mann-Kendall突变检验和一元线性回归方法，精准识别黄河干流径流的突变性和趋势性特征；其次，采用13种水文指标，揭示非一致性条件下流域水文特征的时空变异规律。结果表明，唐乃亥、头道拐、花园口、利津站的年径流量分别以27.46、105.75、172.20、141.37 m³/(s·10a)的速率逐年递减，且其突变年份分别为1989、1992、1992、1984年；径流变异前后，13种水文特征值在时空尺度上变化不一，且中游改变程度大，源区小。研究结果对于流域水资源开发利用方式的确定提供重要理论支撑。     

基于SDSM-SWAT模型的汉江上游径流变化模拟

为分析汉江上游流域径流对气候变化的水文响应过程,耦合了SWAT水文模型和SDSM降尺度模型,选用石泉和黄家港水文站1990～2005年历史月径流资料,对水文模型进行率定和验证,并将2011～2100年CanESM2模式下低等排放情景(RCP2.6)和高等排放情景(RCP8.5)两种情景输出因子降尺度到汉江上游流域各站点,生成未来气候情景数据,模拟流域未来气候变化下的径流响应过程。结果表明,SWAT模型在该流域径流模拟中具有很好的适用性;未来流域径流会呈现增加态势,RCP8.5情景较RCP2.6情景变化剧烈,且未来各月径流相对基准期变化更加剧烈,这为流域水资源管理与保护提供了参考与支持。     

超声速燃烧不稳定的尺度效应分析

为了研究超燃冲压发动机中燃烧不稳定现象尺度效应的规律和原理,参照超声速燃烧实验开展多种尺度条件下的二维数值仿真计算研究,系统分析了不同尺度条件下边界层厚度、燃料混合效率对燃烧不稳定现象的作用规律.进一步通过设计多组喷注条件与凹腔构型,分析燃烧不稳定现象的敏感因素.结果表明:燃料和主流的混合效率是影响燃烧不稳定现象的关键...     

微通道内液体流动和传热研究进展

随着尺度的微细化，微通道内液体的流动和传热出现了不同于常规尺度的现象。液体流动的Re、传热Nu和摩擦常数C等都出现了新的变化规律。许多在常规尺度下不重要的因素如黏性耗散、轴向热传导和表面浸润性等都开始变的突出。研究流体在微通道的流动和传热规律，具有重要的现实意义。对微通道内液体的流动和传热研究进行了总结，尤其是对微通道内液体的黏性耗散进行了详细的分析。     

集对分析在水文统计、分类及相似性分析中的应用

利用1989～2008年北部湾钦江陆屋站实测流量、水位和降雨资料及北部湾12个小河流域特征值,根据集对分析的联系度原理进行水文相关分析、分类及相似性选择计算。结果表明,集对分析法可简单、准确、可靠地分析水文水资源现象中不确定性的复杂结构,能进一步完善水文水资源不确定性分析方法。     

相空间神经网络模型及其在水文预测中的应用

简述了相空间神经网络模型原理和算法，并通过实例讨论了其在水文中长期预测中的应用。将混沌重构相空间理论和神经网络模型相结合，对揭示水文系统复杂的非线性结构是很有效的，经实例研究初步表明，该模型应用在水文中长期预报中是可行的、合理的，数学分析工具更为先进，有很好的预报精度和应用价值。     

水文信息化技术在我省水利防汛中的作用

水情信息化是水文现代化的基础和重要标志,充分利用高新技术对传统水文进行技术改造,采用计算机技术、电子技术、现代通信技术、遥感技术、地理信息系统(G IS)等,逐步实现水情现代化。水文信息化的发展进一步提高防汛抗洪决策的时效性和可靠性,最大限度的减少洪水灾害损失,为保障人民生命财产的安全发挥了重要作用。     

雅鲁藏布江流域GPM和TRMM遥感降水产品精度评估

分析雅鲁藏布江流域降水的时空变化规律,是高原地区水文研究的重要基础。以雅鲁藏布江流域为研究区,基于中国区域地面气象要素数据集,利用平均误差、相关系数、相对偏差、均方根误差等评价指标和误差分析方法,系统评估了GPM与TRMM降水产品数据在不同时空尺度的精度。结果表明,日、月尺度上两个产品数据平均相对误差值均与降水量呈正相关,出现西低东高现象,TRMM在高降水地区平均相对误差值更大,GPM冬季拟合效果不及TRMM产品;两种降水产品的精度在流域不同区域也有明显差异,西部区域TRMM产品数据误差更小;而中东部区域,GPM产品虽然相对偏差更大,但均方根误差更小,数据精度整体更高;另外,GPM对于强降水事件及其降水过程具有更好的监测能力;整体上,两个产品对于产生降雨均有较好的观测能力,GPM、TRMM产品对于连续无雨日的相关性拟合较差,观测精度一般,GPM相对于TRMM产品在雅鲁藏布江流域的提升并不明显。研究成果可为区域水资源管理与水文研究提供依据。     

卫星通信在三峡水情自动测报系统中的应用

针对水情测报系统传统通信方式存在的问题,介绍了海事卫星系统的特点及水情测报系统的结构、设计、实现方法,着重分析了海事卫星在三峡水情自动测报系统中的应用现状。海事卫星在三峡水情自动测报系统中的应用实例证明,海事卫星水情测报系统对实时监控水雨情信息、提前预报洪峰到来的时间和流量及保护生命和财产安全提供了有利的保障,是水情测报系统的一种可靠数据传输方式。     

同位素技术在湖泊水文学中的应用研究

介绍了同位素方法在湖泊水文学中的应用,利用水体同位素示踪湖泊的演化过程可为解决湖泊水质、水量、水环境问题提供重要的技术手段.根据湖泊各水体的实测稳定同位素值和相关的水文气象资料,利用稳定同位素质量平衡方法可估算湖泊水量平衡方程中的各收支项.     

基于贝叶斯理论的水文线型参数不确定性分析

针对水文频率计算线型参数估计结果存在误差与不确定性及相应水文设计结果存在风险等问题,提出了基于贝叶斯理论的水文线型参数不确定性分析方法及相应的水文频率计算方法.通过贝叶斯采样得到所选线型中参数的后验分布并计算参数后验分布特征值确定不同置信区间,定量分析和描述线型参数的不确定性,根据参数的后验分布求得指定频率对应水文设计值的概率分布,在分析设计值概率分布特征值及不同置信区间的基础上,实现对水文设计结果不确定性和风险性的定量描述和估计.实例分析结果表明,水文线型参数及水文设计结果的不确定性客观存在,该方法用于研究线型参数不确定性行之有效,作出"概率值"的概率预报结果合理可靠.     

基于DEM的分布式水文模拟模型及应用

选择太湖流域西苕溪水系为研究对象,以数字高程模型为基础,利用地理信息系统软件从DEM数据中提取研究区域的河网信息,将自动划分的子流域作为水文模型的最小计算单元,结合三水源新安江模型理论建立了基于DEM的分布式水文模拟模型并进行了应用.结果表明,所建模型适用于模拟湿润山区的降雨径流过程.     

The multiscale thermal-hydraulic simulation for nuclear reactors: A classification of the coupling approaches and a review of the coupled codes

Simulation is becoming increasingly important in the safety analysis of nuclear reactors nowadays. The physical phenomena in a nuclear power plant happen on three classified scales: system scale (phenomenon over the whole plant is concerned), component scale (phenomenon in specific component is concerned), and mesoscale (phenomenon in a small part of a component is concerned). Owing to the particular emphases, various codes are developed to simulate particular problems. System codes intend to predict the behavior of the whole power plant during normal or accidental phases (system scale). Subchannel codes are for core behavior predictions (component scale). CFD codes can simulate the thermal-hydraulic in a fixed part of the plant (mesoscale). Those codes are coupled together to better predict the conditions in a nuclear reactor in last the two decades, which is the multiscale thermal-hydraulic simulation approach for nuclear power systems. Diverse coupling approaches are developed and various coupling codes are implemented. This paper first proposes a classification of those approaches. It tells that a multiscale coupling is composed of five items: coupling architecture, operation mode, domain coupling, field mapping, and temporal coupling. Numbers of options are available for each item. For coupling architecture, it can be internal coupling, via-IO coupling, server-client, or serverless coupling. For operation mode, it can be either parallel or serial. For domain coupling, it can be either domain-decomposition or domain-overlapping coupling. For field mapping, it can be manual-definition, processed by user-developing toolkit, or handled by third-party libraries. For temporal coupling, it can be explicit coupling, semi-implicit coupling, or implicit coupling. An evaluation of the approaches is performed based on new-proposed criterion. A general review of the multiscale thermal-hydraulic coupled codes is made based on the classification. Especially, a review of the domain-overlapping approach is present considering it is the most promising but challenging method for multiscale thermal-hydraulic simulation.     

一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。