不同基流分割方法在澄碧河的适用性探讨

根据澄碧河流域平塘站1963-2017年日径流资料,采用最小滑动法、时间步长法和数字滤波法3类方法进行基流分割研究。结果表明:(1)基流总量方面,数字滤波法对基流分割的结果优于最小滑动法和时间步长法,其中,Boughton-Chapman滤波法分割的效果最好,Nash-Sutcliffe效率系数为0.930,平均相对误差为2.406%;(2)统计特征方面,3类方法对不同水平年均有一定辨识能力,且年代际变化基本一致,呈波动趋势,时间步长法偏差程度最小,最小滑动法和数字滤波法偏差程度大,整体比较平稳;(3)基流过程线方面,3类方法在汛期的表现差异较大,非汛期比较接近,数字滤波法分割出的结果较平滑缓慢,而最小滑动法和时间步长法分割出的结果拐点较多,数字滤波法中的Boughton-Chapman滤波法比较符合基流迟滞特征。综上,Boughton-Chapman滤波法在澄碧河基流分割中较为适宜。     

融雪型洪水量级的流域积温分布模型研究及应用

鉴于对高寒山区融雪洪水预警精度的迫切需求,利用能量守恒原理和水量平衡原理,选取经典分布式水文模型反序架构,构建了基于融雪型洪水量级下的积温阈值及流域积温分布模型。首先利用流域集总算法计算流域面的平均积温,然后基于气温直减率进行分配,最终确定积温分布,该模型在本质上属于热传导方程的逆问题。在模型驱动数据方面,采用NCAR再分析资料用于模拟输出流域的总体平均温度,同时利用高光谱遥感数据计算出流域平均雪深,结合对新疆地区天山北坡中段军塘湖流域长期的雪特性观测、SWAT及DHSVM径流模拟试验中径流和下渗的相关性试验数据,获得了诱发得到的4次融雪型洪水过程流域的积温分布特征。最后,根据气温直减率,确定军塘湖流域面上的积温分布特征。在对研究区4场融雪型洪水进行模拟验证后发现,该模型的输出结果较为精确(纳什效率系数NSE为0.815)。然而由于模型的水文过程(下渗、蒸发等)仍存在一定的不确定性因素,因而模型结果与实际观测结果依旧存在一定差异(算术平均误差为10.65%)。研究认为,该积温模型的研制对于空间气象站点缺少区的高纬度融雪型洪水多发区的预警、预报具有较大的理论价值及应用价值。     

水库调度决策单调性与动态规划算法改进

在灌溉、供水等调度中,水库经济效益随供水量增加常呈现"边际效用递减"的特征。本文在"边际效用递减"(即水库调度目标函数为凹函数)的假设下分析得到两阶段水库调度中本时段泄水量、下一时段余留水量与本时段初水库蓄水量间的单调增加关系,将这一单调关系由两阶段推广到多阶段水库调度并进一步提出动态规划算法改进:搜索域缩减算法和邻域搜索算法。在供水调度研究案例中,搜索域缩减算法和邻域搜索算法能将动态规划计算时间分别缩减50.4%和92.1%。进一步分析发电调度中水库水头、下泄水量对总发电量的耦合影响,讨论搜索域缩减算法和邻域搜索算法对发电调度的适用性,并将这两种算法在陡岭子水库发电调度中进行应用;计算结果表明搜索域缩减算法、邻域搜索算法能为发电调度提供有效的参考方案。     

特高拱坝施工期数字监控方法、系统 与工程应用

依据混凝土坝数字监控的理论,从主要目的、基本内容和工作模式3个方面论述了特高拱坝 施工期数字监控方法,介绍了特高拱坝施工期数字监控系统,提出了利用该系统开展特高拱坝施工期 数字监控的工程应用模式。特高拱坝施工期数字监控系统的工程应用表明,运用该系统可以实时开展 大坝工作性态评估,降低事故风险,同时可以为施工期动态设计提供决策支持。     

基于 Budyko 假设的若尔盖流域径流变化归因分析

变化环境下的水文循环研究是当今水科学研究的热点之一,研究流域水文过程变化的响应机制,对未来流域水资源规划及管理具有重要的现实意义。以若尔盖流域为研究区域,基于Budyko假设理论,应用敏感性分析方法,对若尔盖流域径流变化进行归因分析,结果表明:若尔盖流域径流对降水、潜在蒸散发和流域特征参数的敏感性系数分别为0.645 1、-0.234 7和-182.205 0,即若尔盖流域降水每增加1mm将导致流域径流增加0.645 1mm,潜在蒸散发每增加1mm将导致流域径流减少0.234 7mm,流域特征参数每增加1将导致流域径流减少182.205 0mm;若尔盖流域逐年径流呈明显的下降趋势,与基准期(1960-1990年)相比,变化期(1991-2011年)径流量减少了56.23mm(20.48%),其主要影响因素为流域下垫面特征的变化,其贡献率可达93.46%,而气候变化的影响仅占5.57%。     

潘家口水库秋季水质状况及富营养化评价

基于多断面水质实测数据,采用模糊综合评价法和综合营养指数法,选用DO、TP、TN、NH₃-N和COD_Mn这5项影响较大的评价因子对潘家口水库水质状况进行综合评价。结果表明：①除郭家庄南断面不存在水温垂向分层外,其他几个断面都存在水温分层现象;水库水温整体上随时间的推移而逐渐降低;②从DO等5个指标的模糊综合评价结果来看,水库总体水质为Ⅴ类,水体处于中营养状态;TN是制约水质级别和富营养化的关键因素;③水库水质在水深方向和水流流动方向都存在明显的差异,上游水质要明显优于下游水质,表层水质要优于底层水质;④对比春季和夏季水质状况,潘家口水库的秋季水质明显要差许多,夏季水质状况最好;⑤燕子峪至坝前段DO过低,大量鱼类死亡,可能是水体富营养化和网箱养殖过于集中造成大量碳化合物分解耗氧以及产氧量下降等一系列因素所致。     

恩县洼蓄滞洪区洪水演进数值模拟

为研究恩县洼蓄滞洪区洪水演进过程,采用EFDC模型根据蓄滞洪区内不同地形条件对该区域进行二维数值模拟计算。在模拟时采取了两种不同方案进行对比模拟,通过对方案模拟结果比较分析,表明蓄滞洪区出流量大小对洪水演进影响很大,同时也表明EFDC模型模拟二维洪水演进效果较好,可为蓄滞洪区防洪减灾等提供技术支持和研究方法。     

基于质心分析的我国降水时空演变特征研究

通过引入年内唯一的特征时间点——年降水质心时间,即年降水过程线和时间轴间面域几何质心的时间轴投影,解决了频域规律识别不能反映降水事件发生时间的难题。根据年降水质心时间的时域、空域、频域规律,定量识别出我国降水时空演变规律。研究认为:(1)质心时间对大雨及以上等级降水发生时间的响应较为敏感;(2)空间变化规律与主雨季峰值降水时间的空间分布较一致,从西北至东南呈现"早-晚-早"规律;(3)时间序列多为纯随机过程,且非随机特性以周期性为主,趋势性以提前趋势为主,非随机性站点显著聚集于华中、华北地区;(4)年内各等级的时间分布不一致,大雨及以上等级发生时间晚于其它等级,微雨等级降水年内分布最不稳定;(5)年内降水愈不均匀的地区,年际变异愈加显著,即该区域年内主要降水过程的时间分布愈加不稳定。     

城镇化与工业化进程对农业用水的影响

针对城镇化与工业化进程中农业用水保障问题,利用Mann-Kendall非参数秩次相关分析方法,分析了1997—2011年全国农业用水量、有效灌溉面积、每公顷用水量以及灌溉用水量等农业用水指标的变化,研究了农业用水量、总用水量、城镇化率等指标的整体变化及突变,构建了城镇化率、工农业产值与农业用水间的关系,发现全国农业用水量呈微弱减小趋势,其占总用水量的比例大幅下降,有效灌溉面积逐年上升,但每公顷用水量下降导致灌溉用水量基本稳定,城镇化率及工农业产值比例与农业用水占比具有显著的负相关性。系统分析了城镇化与工业化进程中影响农业用水的主要因素,得出人口结构及产业结构调整导致非农业用水需求提升,灌溉用水需求下降;经济导向驱动种植结构调整,间接影响农业用水量;水源污染主要对农业用水水质产生影响,污水灌溉将会减少新鲜水的取用比例;资金投入和科技支撑影响农业用水保障能力。     

南水北调来水对京津冀地区用水竞争力的影响

为定量化描述南水北调来水对京津冀地区用水竞争力的影响,提出基于驱动增长率、刚性需水量、用水效益和用水紧缺程度等4项评价指标的用水竞争力指数模型,分析南水北调不同来水情景下京津冀地区的用水竞争力变化。结果表明：在南水北调来水与本地水联合供水情况下,京津冀地区3个行业的用水紧缺程度得到不同程度的缓解,行业刚性需水量均可得到满足,其中,生活用水紧缺程度降幅最大,工业次之,农业最小;与基准情景S0相比,各受水区在不同情景下的农业、工业和生活用水竞争力指数（water competitiveness index,WCI)平均减小17.3%,缓解了该区域的行业用水竞争压力;在不同来水情景下,京津冀地区用水竞争力指数呈现显著下降趋势,各情景下WCI值平均减小16.1%,区域用水竞争力分布呈现从环渤海湾区和河北南部地区双中心向河北南部单中心转变的特点。