基于改进区域化流量历时曲线的无资料 地区径流模拟

台湾成功大学游保杉教授等人创造性地采用区域化流量历时曲线率定法,利用所推求的区域化流量历时曲线作为水文模型的拟合目标,率定无资料地区的参数,实现了无资料地区径流模拟。作为该法应用的关键,区域化流量历时曲线精度直接关系到模型率定的精度。研究通过趋势拟合对推求的流量历时曲线在形态上进行校正且利用量级调整对曲线的量级大小进一步进行调整,逐步改进区域化流量历时曲线。以此,提高了区域化流量历时曲线率定法的精度,较好地实现了无资料地区日径流过程模拟。     

GIS在三峡流域水文模拟中的应用

本文在三峡区间6个小流域上由人工率定了新安江模型参数，在地理信息系统平台上推求了流域地理地貌特征值。采用相关分析的方法，对自由水蓄水容量SM、地下水出流系数KG、壤中流出流系数KI、马斯京根法汇流系数X等模型参数和下垫面地形、地质、植被等特征值建立了相关关系。由相关关系和特征值采用反演的方法推求上述参数的反演值。经小流域模拟验证，相关关系是可靠的，在实际降雨径流模拟中能达到一定的精度。因此，由特征值反演参数的方法可移用于无资料地区，解决此类地区模型参数的率定问题。本文提出的方法已应用于长江三峡区间实时洪水预报中。     

无流量资料地区径流分析计算方法研究及应用

无流量资料地区径流分析计算一直是水利工程设计的研究重点之一。以浙江省无实测流量资料的中小河流域为研究对象，以参证流域逐日降雨、逐日流量为基础，优选模型参数，构建参证流域二水源新安江产流与线性水库汇流耦合模型，并以设计流域长系列面平均逐日降水资料为输入，推求设计流域逐日径流系列。结果表明，该耦合模型具有结构简单、参数物理意义明确、计算灵活快捷、拟合精度较高等优点，可适用于浙江省无流量资料地区中小河流域径流分析计算。该研究可为后续其他无流量资料地区径流分析计算提供一定的参考。     

堰闸站流量资料插补方法探讨

堰闸站由于受上下游水利工程运用及其他多种因素影响,率定不出单一的相关曲线或随参数变化的一组曲线,无法用关系曲线推流,一般采用连实测流量过程线法推流,当闸门调度频繁、过程难以控制时,需要对未控制到的流量变化的转折点予以插补。所以应该选择方法合理、便于操作的插补方法,弥补测验之不足,以推求出准确合理的流量过程,才能高质量高效率地完成流量资料成果的整编。     

对水文图集洪水总历时计算法的改进

在无资料地区,利用水文图集推求设计洪水是中小型水库洪水设计的主要手段。在黑龙江省水文图集所示用径流推求洪水法中,在求算洪水过程总历时T时,要求采用多次试算逐渐逼近的方法进行。本文利用图集所示的公式对其进行了进一步的推导,使该值的计算可一步准确到位。即先用公式t=0.22F~(0.412)初步判断洪水历时所在的计算范围,然后按图集所示求得各计算参数Q_(?)、ω_(24)、ω_3、ω_7、Y值,在此基础上利用本文推导的公式直接计算求得。     

流量历时曲线法在年径流计算中的应用

本文针对目前在设计年径流计算中,对从河道直接引水或调节能力较低的蓄水工程设计,采取通常的“典型年”分配方法进行计算已不适应的情况,提出了应采用“流量历时曲线法”。     

汉江中游河段来水来沙条件复杂变化分析

丹江口水库蓄水和南水北调中线调水,引起了枢纽下游河段水沙条件复杂变化。依据多年实测水沙资料,统计分析了蓄水后及调水后汉江中游河段水沙条件的复杂变化特点,结果表明:蓄水后,径流过程离散度趋势性减小,中水历时增加,枯水历时减小;调水后径流过程离散度继续减小,但中水历时减小,枯水历时增加,呈现"长低水历时"特点。蓄水后水沙搭配平衡度降低,水流挟沙不饱和度显著升高,汛期水沙搭配平衡度下降更快,且已接近非汛期,调水后继续减小。蓄水后中、枯水流量下水位变化率增加,水位变化率-流量关系曲线拐点右移,漫滩流量呈上升态势,反映出断面主槽向窄深方向发展。径流过程离散度降低、洪枯比减小将有利于降低河道的游荡性。     

遥感蒸散发数据应用对SWAT模型径流和蒸散发模拟精度的影响

为探讨遥感蒸散发数据补充研究区水文资料的能力,及其在SWAT模型应用中对径流和蒸散发模拟精度的影响。以淮河上游息县控制流域为研究区建模,并利用实测径流资料与遥感蒸散发数据(MOD16A2)设置3种参数率定情景:仅实测径流率定参数(S1)、仅遥感蒸散发率定参数(S2)、径流与蒸散发同时率定参数(S3),分析不同情景下径流与蒸散发过程的模拟效果。结果表明:从径流模拟而言,S2、S3较S1的模拟精度(NS系数)均有不同程度的降低,但S3在S2的基础上有较明显的改善;从子流域尺度上的蒸散发模拟而言,S1至S3模拟精度呈现出逐渐上升的趋势,在采用径流与蒸散发同时率定时,S3比S2情景NS系数上升的子流域个数占总数的46%。通过逐步深入探究遥感蒸散发数据在SWAT模型中的应用,以及对参数率定的影响,从而分析其对径流与蒸散发的模拟精度产生的变化,此方法也可推广到其他水文模型,在区域尺度水资源管理与利用上具有较好的参考价值。     

小流域水文水利计算及治理对策研究——以太湖流域湖西通胜地区为例

项目基于遥感、地理信息系统等技术,对湖西通胜地区下垫面变化特征进行了动态分析;通过选取具有实测雨洪资料的湖西山丘区典型流域,基于遗传算法对图集法、新安江模型和太湖流域降雨径流模型的产汇流参数进行自动率定,进行实测洪水模拟;无资料山丘区流域的产汇流参数,采用经验值法、回归分析法和地形指数法获取和移用.建立水动力学模型,按照通胜地区治理目标要求,遵循"上蓄、中滞、下泄"的治理原则,提出通胜地区治理方案及对策措施.     

基于差分进化算法的水位流量关系曲线优化率定

针对水位流量关系常规模型率定时中高水、低水无法兼顾的问题,该文采用一类保凸保单调函数的新水位流量关系模型[1],可以有效解决这一不足,而且易于水位流量关系曲线的自动优化率定。同时采用差分进化算法求解该模型,实例表明,该模型可以更好地拟合水位流量关系曲线,避免了人工率定的任意性并降低了人工操作的复杂性。     

南水北调中线渠系蓄量补偿运行控制方式

南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式,即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节制闸闸前。采用下游常水位运行方式,有利于按照最大过水流量进行渠道设计,使得渠道的超高最小,从而施工成本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上,提出了闸前常水位运行控制方式,并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为研究对象,在典型工况下进行运行控制仿真,并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比,从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。     

感潮河段交汇区水流特性数值模拟 --以宁波三江口为例

河流交汇为城市的发展提供了便利,对区域防洪、航运及河道演变影响重大。针对感潮河段交汇区域特有的非恒定往复流条件,以宁波三江口为例,运用Delft-3D建立二维水动力数学模型。基于实测水文和地形资料,引入四种评估参数对模型进行了率定与验证。重点分析了洪、枯两季涨、落急时刻,交汇区流速分布及水面形态等水流特性。结果表明:涨潮时,交汇区流场可类比分叉水流;落潮时,则为交汇水流;交汇区顶点及左支入汇侧下游存在两个低流速区,并可形成分离区;汇流区流速整体呈落潮大于涨潮的趋势,洪、枯季间最大流速相近。此外,涨、落急时刻典型特征断面水面呈单一横比降,且落急时刻比降明显大于涨急时刻;落急时,交汇口水面呈混合层附近高,两侧低的"马鞍形"分布。     

立式泵肘形进水流道喉部高度对性能的影响

为保证水流进入弯道时的流态良好,肘形进水流道进口段末端断面的高度通常较小,被称为"喉部"。基于CFD数值模拟进行方案设计和建模计算,对流道喉部断面的高度定量分析,对各方案的内部流态和泵系统性能进行研究。结果表明,喉部高度大的方案进入弯道的流速慢,水力损失小,但流速变化快,分布不均匀;高度小的方案进入弯道流速快,水力损失大,但流速变化慢,流道出口流速均匀性好;文中喉部高度的最优方案为0.8倍叶轮直径,此方案的泵系统效率在340L/s达到79.08%。     

再生水补给条件下河流水质及河岸渗滤水质演变试验

由于人类活动影响加剧,永定河呈现水量锐减以及水环境持续恶化的趋势,生态环境遭到严重破坏。在此背景下,永定河生态重建工程亟待开展,生态补水方式急需确定。为探究多水源生态补水方式对河流水质及河岸渗滤水质演变的影响,开展模拟试验,探究流速、温度和土壤渗滤对再生水补水水质的影响。研究结果表明:流速增加有利于污染物降解;与高温相比,低温条件下的污染物降解能力明显优于高温,表明低温在一定程度上有利于再生水补水水质的改善;河岸渗滤水某些水质指标有一定程度的好转,但由于河底沉积物的聚集吸附作用使得通过土壤的水体轻微富营养化。最终结果表明,流速对于再生水补水水质指标影响最大。     

基于神经网络模型的全国用水量/ 四维0模拟

通过分析影响我国用水数据的因素, 模拟我国各地级行政区的用水量数据, 对于在全国开展用水情况评价、水 资源高效利用与管理、实现经济可持续发展有重要意义。以 2000- 2010 年全国地级行政区内土地利用分布、人口、 经济和用水量统计数据为基础, 采用两层前馈神经网络模型模拟用水量数据。研究结果表明, 土地利用分布、人口 和经济三类影响因素综合模拟用水量具有较高模拟精度。考虑到近年来经济技术、节水措施和用水效率不断提高 对用水量的影响, 而这种影响只体现在时间上, 提出了/ 四维0 用水量模拟理念, 即在模拟用水量时补充土地利用、人 口和经济的时间序列特征。结果分析表明,/ 四维0 模拟理念进一步提高了全国各地级行政区的用水量模拟精度。     

基于水量水质双控的缺水地区水资源优化配置

开展水量水质双控约束下水资源优化配置研究是落实新时期"节水优先"方针、保障区域水安全和促进水资源可持续利用的基础支撑。针对我国北方地区资源型缺水、工程型缺水并存的问题,以山东省昌乐县为例,结合WEAP模型与传统水资源配置理论方法,根据区域用水需求与总量控制及水功能区限制纳污管控要求,统筹协调生活、生产、生态用水,建立基于水量水质双控的区域水资源优化配置模型,采用AHP法、熵权法、AHP-熵权耦合法计算不同情景方案的配置效益并优选配置方案。结果表明:规划水平年农业、城市供水保证率分别为50%、95%时,基于用水总量控制的跨流域调水、强化行业节水和水污染治理以及加大再生水回用相结合的配置方案(B4方案)综合效益最大,各行业用水需求均能得到满足,GDP较现状水平年增加709.01亿元,再生水利用率提高至25%。     

河北省井灌区灌溉用水与耗能变化规律研究

开展农业灌溉节水、节能研究既是支撑区域农业可持续发展必然要求,也是支撑国家节能减排承诺的具体实践。受农业节水、地下水位下降的影响,河北省井灌区灌溉用水和灌溉耗能之间关系复杂,分析了1980-2015年河北省井灌区灌溉用水、灌溉耗能、地下水位变化等规律,得出以下结论:(1)地下水埋深与提取单方水耗电量呈幂函数关系,地下水埋深越大,地下水位下降带来灌溉能耗的增加幅度越来越大;(2)由于地下水位下降,每度电可开采水量从1980年的8m~3减少到2015年的0.9m~3,相比1980年2015年灌溉水量减少了13亿m~3,但是灌溉能耗增加了131亿kW·h。(3)1997年后由于灌溉水量减少而降低的能耗不足以弥补地下水位下降增加的能耗,由此导致1998-2015年每公顷灌溉能耗额外损失为20 850kW·h。本研究对指导河北省农业灌溉水-能关系协调发展提供有益的参考。     

中国南北过渡带干旱时空变化

为识别中国南北过渡带的干旱状况,利用研究区内1960-2015年32个气象站逐月降水量和月平均气温等资料,计算每个站点的逐月综合气象干旱指数CI,并利用累积距平法等分析中国南北过渡带干旱变化情况。结果表明:就时间变化而言,干旱强度、干旱历时以及不同等级的干旱发生频率随时间均呈上升趋势,并且,轻旱在所有等级干旱中占比最重,为55.6%;就季节变化而言,干旱的发生具有季节性规律,春旱的强度最大,且历时较长,夏旱最易发生,秋旱的发生频率总体呈现出先增大后减小的趋势,在20世纪90年代达到最大值,冬旱的历时值最短;就空间变化而言,研究区内北部相对干旱,南部相对湿润,武都地区和研究区内的河南地区最为干旱,甘肃南部反而是整个研究区最湿润的地区。     

京津冀地区适水发展问题与战略对策

阐述了适水发展理论的产生背景、内涵及对象与任务。适水发展是依靠科技进步,开发利用广义水资源、提高用水效率,根据水资源条件转变用水模式、优化用水结构和水资源配置,拓展水资源开发利用新空间,实现水资源可持续利用。从适水发展的角度,系统分析了京津冀发展面临的严峻的水资源问题,主要有水资源极度短缺、用水压力大、生态持续恶化和非常规资源资源利用程度低等问题,严重制约京津冀协同与可持续发展。针对存在的主要问题,提出了京津冀走适水发展道路的战略对策,实行水资源开发利用的多方面战略性转变,重塑京津冀适水型产业体系,构建适水型现代工业,发展适水型现代农业,建设适水型城市,实现京津冀地区社会-经济-生态健康永续发展。     

我国西北地区主要农作物贸易对区域水资源影响

随着我国粮食生产重心的北移,西北地区在全国粮食安全中的作用日益凸显,然而该地区水资源缺乏,水土资源时空匹配性差对当地的生态安全、粮食安全和水安全构成了巨大威胁。近些年,伴随着城市化和区域贸易的快速发展,西北地区农作物产量和外运量均快速增长,大量的农作物虚拟水伴随贸易输送到全国各地,进一步加剧了西北地区的水资源压力,严重制约当地的可持续发展。基于此,本研究对2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹和伴随着农产品贸易的虚拟水流动格局进行了量化分析,在此基础上评估了西北地区农产品贸易输出引发的水资源压力。结果表明,研究期内2000-2015年西北地区主要农作物生产水足迹呈上升趋势,从2000年的417.16亿m~3增长到2015年的439.87亿m~3。与此同时,农产品贸易伴生的虚拟水流动量显著增加,从2000年的220亿m~3增长到2015年的272.99亿m~3,严重加剧了当地的水资源压力。陕西、内蒙古、新疆和甘肃水资源压力均高于全国平均水平,陕西更是呈重度水资源压力状态。因此,本文从技术发展和宏观战略层面提出了创新农业实体水资源利用效率、建立虚拟水补偿机制以及合理优化调整区域产业结构的应对策略与建议,为保障我国西北地区水资源可持续利用提供了科学参考。