淮河上游流域土地利用变化对次暴雨产沙影响研究

土地利用变化既改变水文循环过程也改变产沙过程。本文以淮河上游大坡岭以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用资料和两个年代各10场暴雨对应的水文与气象资料,以0.5 h为时间步长,应用改进的水沙模型模拟流域暴雨产沙,分析土地利用变化对次暴雨-泥沙负荷关系的影响;基于两个年代获得的模型参数,模拟1990s十场暴雨的产沙过程,分析相同暴雨条件下土地利用模式变化对产沙的影响。结果表明:模拟结果满足精度要求;土地利用变化改变了降雨-泥沙负荷关系,1990s到2000s的土地利用变化减轻了流域水土流失,导致次暴雨产沙量、沙峰及侵蚀模数均减少。研究成果可为淮河流域水土治理提供科学依据,丰富并创新湿润半湿润地区水土流失模拟理论与方法。     

基于AHP和GRA的江阴市节水型社会建设综合评价

从节水效率、节水管理、节水保障、创新性工作4个方面,建立了江阴市节水型社会评价指标体系,并对其节水型社会建设进行了阶段划分。运用层次分析法确定评价指标权重,结合灰色关联分析法建立了江阴市节水型社会建设综合评价模型。结果表明:江阴市节水型社会建设总体已处于优秀阶段,其中工业用水重复利用率、水平衡测试率、节水型载体覆盖率、地表水功能区水质达标率、地下水管理水平处于良好阶段,城市供水管网漏损率和用水定额达标率仍处于中等水平,城市再生水回用率还只是初级阶段。研究结果可以科学反映江阴市节水型社会建设水平,并指导节水型社会建设工作的进一步实施,同时对其他城市建设节水型社会也具有一定的借鉴意义。     

基于人工蜂群算法与Elman神经网络的大坝变形监控模型

针对Elman神经网络收敛速度慢、容易陷入局部极小等问题,建立了人工蜂群算法(ABC)与Elman神经网络组合的大坝变形监控模型。应用于某混凝土重力坝的结果表明,单纯Elman神经网络建模方法预测的相对误差和标准差分别为3.50%和0.131,ABC-Elman(人工蜂群算法与Elman神经网络)模型预测的相对误差和标准差分别为1.98%和0.063。从各影响因子对大坝变形的贡献上看,水压分量占27.9%,温度分量占62.3%,时效分量占9.8%。ABC-Elman模型在建模效率、预测精度等方面均有一定的优势,较适合于大坝变形的建模分析,并可推广于大坝渗流、应力等监控模型中。     

洪水前后新安江源区河流氮素时空分布对比研究

针对源区河流氮素时空分布规律,选择位于安徽省休宁县境内上溪口地区新安江源头段作为试验研究对象,通过野外采样、水质监测和统计分析方法,研究试验区域洪水前后各项监测指标的时空分布特征及其影响因素,揭示洪水对新安江源区河流氮素的影响。结果表明：流域水体总氮浓度沿水流路径逐渐增加;洪水后总氮、氨氮和硝氮浓度比洪水前均有所增大,洪水期雨水对流域的氮素进行了“冲刷”;相关性分析表明洪水前硝氮和总氮受植被影响较大,洪水后硝氮与汇水面积相关,总氮浓度受高程、坡度和地质等因素影响;所构建的预测模型能够较好地预测洪水前硝氮和总氮以及洪水后氨氮和硝氮的分布。     

基于数字地形信息的拉萨河流域河宽预测模型研究

河道宽度是重要的水文特征,对水文计算具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,依据Google Earth影像,测量了1 000个河段的河宽,计算了相应测段的集水面积、局部坡度、坡度原点矩、河道曲率4项地形要素。使用其中800个河段的数据判别河宽与各地形要素的相关关系,选取与河宽相关性最好的集水面积和坡度原点矩两要素,构建了集水面积模型、坡度原点矩模型及4种河宽因子模型,使用另外200个河段的数据进行模型验证。结果表明：在集水面积小于2 100 km²的拉萨河上游河段,基于集水面积和坡度原点矩的河宽因子模型效果最优,在集水面积大于2 100 km²的拉萨河下游河段,基于集水面积的模型效果最优。因此,预测拉萨河流域河宽时应以2 100 km²集水面积为阈值,在上游使用河宽因子模型,在下游使用集水面积模型,采用该方法预测的上、下游河宽误差均小于20%。     

汛期前后白洋淀主要污染物空间特征及来源分析

为研究白洋淀汛期前后主要污染物变化规律,对白洋淀10个采样点的水质进行了采集和分析。分析的指标包括氨氮(NH3—N),总磷(TP),化学需氧量(COD),5 d生化需氧量(BOD5)。汛前,NH3—N的平均浓度为0.09mg/L,变化范围为0.01~0.27 mg/L;TP的平均浓度为0.07 mg/L,变化范围为0.04~0.18 mg/L;COD的平均浓度为52.6 mg/L,变化范围为32.8~64.9 mg/L;BOD5的平均浓度为6.0 mg/L,变化范围为4.9~6.7mg/L。汛后,NH3—N的平均浓度为0.35 mg/L,变化范围为0.11~0.58 mg/L;TP的平均浓度为0.18 mg/L,变化范围为0.04~0.79 mg/L;COD的平均浓度为33.2 mg/L,变化范围为23.6~47.0 mg/L;BOD5的平均浓度为3.5 mg/L,变化范围为2.2~5.1mg/L。经过汛期降雨冲淋,淀内NH3—N和TP大幅升高,COD和BOD5小幅下降。采用Arc GIS进行空间分析,发现NH3—N和TP污染严重地区分布在淀内村落周边,由此推断汛后白洋淀内NH3—N和TP主要由淀区内面源污染物溶淋引发。为了保障汛后白洋淀水质安全,应采取升级淀内污水处理设施、加强农村环境整治等措施。     

基于模糊C均值聚类法的河南省近57年干旱特征分析

根据河南省1960-2017年19个气象站的逐日降雨数据计算标准化降水指数(SPI),结合模糊C均值聚类法、小波分析,从月、年际和周期维度上研究近57年来河南省干旱的时空变化特征。结果表明:所有气象站点可以分成3个区域,分别为豫东南、豫北、豫西地区;全区在1966、1986、1997年发生持续干旱,豫东南持续干旱时间最长为10个月且在夏季易旱,豫北持续干旱时间最长为9个月且易发生特旱,豫西持续干旱时间段最多但尺度最长为7个月;干旱频率主要分布在豫北,豫西次之,豫东南最小,但干旱频率都在30%以上,且20世纪90年代后干旱频率在各区之间分布比较均匀;豫东南、豫北、豫西分别呈现23～25、20～22、15～17 a易干旱的主周期。     

TRMM/ GPM卫星降水产品在淮河上游逐日和小时尺度的精度评估

基于淮河流域上游区(洪河口以上) 2014年4月-2015年12月的实测逐日和小时降水数据,采用综合评价指标评估了TRMM 3B42 v7和GPM IMERG卫星产品在逐日和小时尺度上的监测精度。结果表明:逐日尺度上,对于流域面平均降水和网格降水,GPM产品与实测降水的相关性略优于TRMM,相关系数为0. 87,误差略大于TRMM,但均控制在0. 8 mm/d以内;降水探测能力方面,GPM与实测降水的一致性较高,尤其表现在小雨和中雨降水事件上,可用于日尺度的水文模拟和水资源评价等研究。小时尺度上,TRMM对6场极端降水的监测能力比较稳定,略有低估(BIAS均值为-6%),GPM对不同的极端降水事件监测能力不一,可靠性相对较低,相对于TRMM卫星降水产品,GPM在对极端降水的监测能力方面还有待提高。     

基于节水型社会建设背景下的鄂北地区水资源优化配置模型研究

鄂北水资源配置工程作为解决鄂北地区干旱问题的一项大型水资源配置工程,其水资源优化配置坚持以节水型社会建设为基础,同时通过对当地水资源、外引水及生态环境用水供需关系的统筹考虑,既解决该地区干旱缺水的问题,又推动当地节水型社会建设。本文介绍的鄂北地区水资源优化配置模型,在以节水型社会建设的前提下,突破了传统的节水型社会的建设思路,为节水型社会的建设提供了新思路。     

长江螺山站50年来基流演变趋势分析

基流是枯水期河川径流量的主要补给来源,合理确定基流过程及其演变趋势在水资源、水环境和水安全的管理中都有着重要的意义。本文选用HYSEP法对长江螺山站1965-2011年的逐日流量过程进行了基流分割,得到了螺山站基流过程,选用M-K趋势检验法分析了总径流量、基流量及基流指数(BFI)值的年际变化。结果表明:螺山站多年平均BFI为0.83;近50年来,年均径流和基流都呈现显著下降趋势;年均降水量和基流指数分别表现出下降和上升趋势,但趋势并不显著;径流年内分配不均,且主要集中在4-9月,基流表现为1-7月份增加,8-12月份减少;BFI年内则呈1-4月下降,10-12月上升的变化趋势;人类活动和上游洞庭湖的调蓄作用可能是影响螺山站基流过程的主要原因。