基于多重网格的地表水文与二维水动力动态双向耦合模型研究

针对流域洪涝模拟模型的计算精度、格式稳定性及计算效率等问题,本文提出基于多重网格技术的地表水文与二维水动力动态双向耦合模型(M-DBCM)。地表水文模型采用非线性水库法模拟降雨产流和径流;二维水动力模型采用浅水方程模拟洪水演进过程。采用不同分辨率的网格划分计算区域,在粗网格区域采用地表水文模型模拟降雨径流过程;在细网格区域采用二维水动力模型模拟洪涝积水区的水流运动。地表水文和二维水动力模型通过内部耦合移动界面(Coupling Moving Interface, CMI)实现无缝连接,保证通过CMI的水量和动量等通量守恒,提高模型的模拟精度。采用时间显式格式同时求解地表水文和水动力模型,在不同区域采用不同的计算时间步长,以提高模型的计算效率。通过典型案例验证本文构建的耦合模型的性能,结果表明本文提出的动态双向耦合模型能够在保证模拟精度的同时提高计算效率。     

基于GIS的青海湖流域水生态功能分区

湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。     

极端暴雨下黄土高原小流域洪水特征及风险分析

为研究极端暴雨下小流域的洪水特性,采用二维全水动力数值模型模拟流域洪水演进过程,计算不同重现期下典型断面的水力要素,并进行流域洪水风险分析。结果表明：500 a重现期对应洪峰流量增长速率最大,高达51.38%;而1 000 a重现期对应洪峰流量增长速率降低至7.61%,洪峰流量增长速率随降雨重现期的增大呈现先上升后降低规律。各断面的最大水深增幅小于其对应的洪峰流量增幅。流域洪水淹没面积随重现期增加变化较小。为使社会经济效益达到最大化,建议该小流域使用500 a重现期下洪峰流量推算新建公路和铁路桥涵孔径尺寸,研究成果可为小流域应对极端暴雨和进行防洪评价提供必要参考。     

示踪试验在复杂岩溶区工程中的应用

以滇中引水工程某深埋长隧洞为依托,在较深入了解研究区水文地质及工程地质条件的基础上,选取线路对地下水环境影响较大的区域进行示踪试验,通过试验不仅较清晰地查清了地下水运移通道,而且较为准确地查明了研究区地下分水岭,最终为线路的选择提供了合理、准确、可行的依据。     

三峡库区龙河流域降雨和人类活动对水沙关系变化贡献率分析

以三峡库区中心区域的龙河流域为研究对象,利用1963—2010年流域水沙资料,采用Pettitt突变点检验、累积距平法及双累积曲线法分析了该流域输沙量和降雨量的变化趋势,判别出降雨量在1982年、输沙量在1982年和1990年发生了突变。并采用累积量斜率变化率比较法分析了1963—1981年,1982—1990年,1991—2010年3个时段降雨量和人类活动在龙河流域输沙量变化中的相对贡献率。研究表明:以1963—1981年为基准期,1982—1990年间降雨量和人类活动贡献率分别为29.49%和60.51%,1991—2010年间分别为3.38%和96.62%;以1982—1990年为基准期时,1991—2010年人类活动对输沙减小的贡献率为100%。该研究揭示了1963—2010年输沙量的变化趋势及降雨和人类活动对其贡献率,研究不仅对该区水土流失治理、水土保持效益评价具有重要意义,同时为研究三峡水库区间水沙锐减的原因提供一定的理论支持。     

于桥水库流域水源供给服务的空间分布格局

空间定量评估流域生态系统水源供给服务功能对水源区可持续发展及生态补偿机制的建立具有重要意义。基于研究区土地利用数据、气象数据和土壤数据,应用In VEST模型评估了于桥水库流域生态系统的水源供给量,并定量分析了流域水源供给能力的空间分布格局特征。结果表明:当Zhang系数为3.2时,流域的年径流深为161 mm,流域内年总产水量为3.14亿m~3。从空间分布格局来看,流域水源供给量存在显著的空间异质性;南部和中东部平原区单位面积水源供给量较高,水库南岸水源供给能力高于北岸;遵化市和蓟县对水源供给总量的贡献率达到85%;流域内不同景观类型的水源供给能力由大到小的排序为:耕地林地人工表面裸地灌草地,耕地、林地和人造表面对水源供给总量的贡献率达到82%。流域南部和中东部平原区是水源供给功能保护的重点区域,但同时也是防控城镇面源污染的关键地区。     

Impact of upstream anthropogenic river regulation on downstream water availability in transboundary river watersheds

This article assesses the adverse impact of upstream anthropogenic regulation of a transboundary river watershed on the natural flow regime of the downstream country, by focusing on a case study: the Diyala (Sīrvān) River watershed shared between Iraq and Iran. The article explores transboundary watershed management difficulties in a three-level system called the transboundary three-scalar framework, which helps to sustainably manage water resources. The average rates of reduction in flow between 2004 and 2013 ranged from nearly 24% in February to about 77% in September. The median of the reduction of rates between June and October was 66.4%.     

无资料小流域地区可能最大洪水计算研究

本文采用当地推理公式法,借鉴相近地区相似水文特征的洪峰流量经验公式估算无资料小流域河道最大可能洪水,用恒定流水面线法计算某核电厂厂址处由最大可能洪水产生的洪水位。用水力学方法计算可能最大洪水为既考虑河道内区间回水情况,同时也反映了河道的水力学特性,计算结果更接近实际情况。     

关于新时代流域水环境治理技术体系的思考

针对当前我国流域水环境治理过程中存在的综合治理逻辑不清、治理单元划分不科学、治理单元技术方案匹配性低和治理单元之间的衔接不足4个弊端,提出了以"治理效果持久化、治理成本经济化、治理体系全局化"的理念作为新时代流域水环境治理技术体系的核心理念,以"系统性诊断、区块化分解、匹配性施治、最优化成效"的治水"四步法"作为新时代...     

气候变化对珠三角地区典型城区流域排水系统的影响

以珠三角地区广州市典型城区流域东濠涌流域为研究区,采用Delta方法和年最大值法相结合推求未来时期东濠涌流域短历时暴雨强度公式,基于InfoWorks ICM构建一二维耦合的东濠涌流域城市雨洪模型,定量评估气候变化对排水系统的影响。结果表明:在RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期降雨强度峰值以及累积降水量均呈增加的变化趋势,城市排水系统节点溢流量、超载管道比例和淹没深度增大,给排水系统带来更为严重的影响。这一结果表明未来时期珠三角地区可能遭受更为不利的洪涝风险灾害。