南水北调与水利科技(中英文)

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  • 北大港水库水质咸化特征与沉积物盐分释放研究
    西雷 李海明 李梦娣 肖瀚 王浩然
    录用日期: 2023-01-12
    [摘要](2) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    滨海水库普遍存在水质咸化问题,严重影响人们生产生活用水。本研究选择天津滨海地区北大港水库为研究对象,采用野外调查和数据分析相结合的方法,于春季对水库不同位置取样,分析水体pH和主要咸化指标溶解性总固体(TDS)及Cl-含量,研究北大港水库不同位置水质咸化的变化规律,对水库咸化机理进行了探讨。研究发现:沿着水流方向自西向东,TDS和Cl-浓度呈现“水库上游闸>水库下游闸”的分布特征,而pH值正好相反。沿着水流方向水体咸化呈现逐渐减弱的趋势。北大港水库水体各指标在垂向分布上可分为两种类型:“混合型”和“分层型”。“混合型”水体多分布在水库水流上游西侧进水闸口(南岸进水闸、赵连庄闸、马圈进水闸、大港农场闸和刘岗庄闸)、水库东南部的沙井子闸以及东北部的出水闸(十号调节闸和排咸闸)。“分层型”水体TDS和Cl-浓度在垂向上均随着深度的增加而增加,其中三号泄水闸最具代表性。沉积物盐分释放对水库咸化有影响。
    中国经济社会消费水量、效率及其未来极值研究
    秦长海 孙华月 赵勇 李海红 曲军霖 王明
    录用日期: 2023-01-03
    [摘要](8) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    近年来我国国际贸易和粮食进口规模、国内省际间商品贸易流通规模均持续增加,这种区域间商品贸易伴随着虚拟水流通,对缓解缺水地区水资源压力具有重要意义。为反映地区消费环节真实的水量消费和用水效率,有必要在虚拟水分析的基础上研究经济社会消费水量。基于国家和各省水资源投入产出表,构建虚拟水通量以及综合用水效率评价模型,评估2007、2012、2017年我国各省虚拟水通量、经济社会消费水量及其综合效率,并对未来经济社会消费水量极值进行了预测。结果表明,国内虚拟水输入区向高收入区域聚集,虚拟水输出区向水资源密集型产品生产地聚集,考虑虚拟水流通后,各省综合用水效率具有趋同性特征,人均综合消费水量与经济发展水平呈较好的对数关系,经济越发达、居民生活水平越高,人均综合消费水量越高;由于国际贸易商品结构变化,2012年之前我国经济社会用水量高于经济社会水消费量,之后后者超过前者,预期在2035~2040年时间段我国经济社会消费水量将达到6907亿m3极值,比经济社会用水量高427亿m3。经济社会用水量和经济社会消费水量分别反映了生产端和消费端用水规模,随着经济社会生活水平提升以及生产结构和贸易结构的转变,经济社会消费水量超过经济社会用水量规模将日趋扩大,二者差额主要通过虚拟水解决,需要合理优化商品进出口结构,避免大宗进口引发经济和社会风险。
    GPM遥感降水产品在广东省的极端降水事件适用性分析
    刘洁 黄本胜 陈晓宏 陈亮雄 杨静学 夏军
    录用日期: 2022-12-21
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    在广东省研究新一代Global Precipitation Measuremen (GPM)产品的精度及其探测极端降水事件的能力,探讨其对地面站点观测数据的可替代性,可为GPM产品在中国南方湿润区的应用提供参考依据。本文以广东省的珠江流域、韩江及粤东诸河流域、粤西沿海诸河流域为研究区,采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据,首先使用相关系数R、平均绝对误差MAE、均方根误差RMSE、相对偏差BIAS、探测率POD、空报率FAR、成功系数CSI共7个指标验证了GPM遥感降水产品与Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM)产品的精度;然后对GPM遥感降水与TRMM产品在广东省的各个子流域的精度进行了对比分析;最后,使用12种广泛应用的极端降水指数来描述研究区域的极端降水特征,对比分析了TRMM产品与GPM产品探测极端降水事件的能力。研究结果表明:(1)以地面实测降水为基准,两种遥感降水产品均有一定的偏差;从整体上来看,相较TRMM而言,GPM的精度更高;对比广东省的不同子流域,两种遥感降水产品在珠江三角洲流域的精度最高。(2)在探测极端降水方面,TRMM产品低估了有雨的日数;GPM产品对中雨、大雨、连续无雨日数都有更为准确的监测。综合来看,GPM新一代遥感降水产品精度较高、对极端降水探测能力强,更适用于广东省的洪水、干旱监测,在广东省特别是珠江三角洲具有巨大的应用潜力。
    基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律
    刘水清 周祖昊 刘佳嘉 李佳 谢新民 贾仰文 王浩
    录用日期: 2022-12-15
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型(The Water and Energy transfer Processes and Nitrogen cycle Processes Model in cold regions,WEP-N)和水资源评价方法,对径流发生突变的1998年前后(即1999—2018年和1956—1998年)进行比较,松花江流域年水资源总量减少217.0亿m3,减幅达到22.2%。其中,地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为96.9%,不重复地下水资源减少量占3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率分别为18.4%、25.1%、-86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水资源总量减少的82.6%,冻融期占17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少的幅度和主要影响因素各不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域;而人类活动对松花江流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。
    基于改进SobolSSA-ANP的生态补偿效果评估——以太湖流域为例
    邓梦华 何泽恩 程思聪 郑鸿斌
    录用日期: 2022-12-04
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    通过对流域生态补偿现状进行分析研究,从生态效果、经济水平、社会公平及政策投入4个方面构建流域生态补偿效果评估指标体系;在此基础上,针对评估指标较多、专家评判时容易出现一致性差等问题,提出一种抖动机制改进的SobolSSA-ANP (sobol sparrow search algorithm-analytic network process)方法,并基于该方法对太湖流域的生态补偿效果进行评估。评估结果表明:太湖流域生态补偿实施效果介于一般和较好,且倾向于较好;从2010年到2020年,通过实施生态补偿政策,太湖流域生态补偿效果呈逐渐上升趋势;为进一步提升生态补偿效果,太湖流域需加大资金投入和提升政策满意度。为此,流域可推动多主体参与的横向生态补偿政策以拓宽资金渠道,实现生态资源到生态资本的转化。研究结果可以为流域生态补偿效果的评估和生态补偿政策的制定提供借鉴和参考,对提升流域治理能力现代化水平具有重要的实际意义。
    基于RHESSys模型的延河流域水文要素定量模拟
    袁毓婕 高学睿 黄可静 姜珊 何国华 赵西宁
    录用日期: 2022-10-31
    [摘要](9) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    为量化气候和土地利用变化对水文过程的影响,引入RHESSys模型对退耕还林(草)工程实施前后延河流域水文要素(蒸散、径流和土壤水)进行模拟,并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明:退耕还林(草)工程实施以后,延河流域蒸散发呈现显著上升趋势,径流和土壤水呈现下降趋势,但趋势并不显著。与基准期(1990—1999年)相比,P2时期(2000—2009年)人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变化的贡献率分别为82.66%,-51.87%和-55.13%,随着退耕还林工程的继续实施,P3时期(2010—2019年)贡献率下降到57.64%、-51.63%和-52.54%。由此可见,退耕还林(草)工程实施后,土地利用变化成为影响流域水文过程的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林(草)工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。
    全国节水分区及特征分析
    邓晰元 郑锦涛 周晓辉 马涛 郑皓 王国庆 梁秀
    录用日期: 2022-10-31
    [摘要](6) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    为因地制宜地推进我国节水工作,以全国省级行政区为基础单元,按照领域协同、统筹兼顾、区划完整、有效衔接的原则,从水资源状况、社会经济条件、农业用水特征、工业用水特征、生活用水特征5个方面选取14项指标,构建全国节水分区指标体系。采用主成分分析和系统聚类相结合的方法,将全国划分成为东北地区、华北地区、西北地区、东南沿海地区、华中地区、西南地区六大节水分区。全国节水分区特征分析结果表明,各分区间水资源、经济社会、分领域用水指标差异显著,水资源短缺和经济社会发展对节约用水具有显著促进作用。
    河流推移质输沙形态自动调整规律研究
    樊金生 罗秋实 白玉川 黄河清
    录用日期: 2022-10-27
    [摘要](2) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    河流推移质输沙形态调整受到水动力、阻力以及边界条件的共同影响。本研究以水力半径分割方法为基础,以河岸坡角为θ的等腰梯形为过水断面,以λ表示河岸与河底的相对粗糙度,以d50表示输运泥沙的中值粒径,以nb表示河床泥沙糙率,用Q表示流量,Qs表示输沙率,S表示河道纵比降,通过数理分析解析了各影响因子对河道推移质输沙最优断面形态以及最小输沙比降的影响。结果表明:1)其他因子固定不变时,河流输沙最优断面形态以及最小输沙比降随着λ的增大而减小;随着θ的增大而增大。2)Q流量的增加,如果输沙量Qs不变,河道输沙最小比降减小,河道最优输沙断面向窄深方向发展;Qs输沙率的增加,如果流量不变,河道输沙最小比降增大,河道最优输沙断面向宽浅发展。3)d50中值粒径减小,河道输沙最小比降减小,河道输沙最优断面向宽浅发展;nb河底糙率系数的减小,导致河道输沙最小比降增大,河道向窄宽浅发展。
    南水北调中线工程流量监测站点倒挂数据清洗模型及应用
    位文涛 靳燕国 张召 雷晓辉 薛萍 王艺霖
    录用日期: 2022-10-09
    [摘要](5) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    以南水北调中线工程为研究对象,针对调度运行中出现监测站点流量倒挂的数据异常现象,基于水量动态平衡原理及区间流量最长序列法,构建流量监测站点倒挂数据清洗模型;以中线工程白河至黄金河段为例,基于模型清洗后的流量数据作为上边界条件,构建水动力模型进行验证。结果表明:清洗模型消除了流量监测数据中存在的倒挂现象,提高了流量监测数据的质量,并发现节制闸流量监测设备存在的监测数据偏差及闸门调控的干扰是造成该现象的主要原因;水动力数值模拟的闸前水位平均绝对误差减少0.0757m,均方根误差减小0.0895m,清洗后的流量数据在数据空间的逻辑性、一致性等方面优于实测流量数据。
    南水北调中线水源区和受水区干旱遭遇风险评估
    张璐 卢一杰 张增信 胡鑫
    录用日期: 2022-10-09
    [摘要](3) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    南水北调中线工程水源区干旱情况和水量变化影响着工程调水稳定性,对沿线城市的工业、农业、居民用水等多方面有着重大意义。本文基于1961-2019年气象观测数据和CMIP6模式数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI, Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)计算了南水北调水源区和受水区的干旱指数,并利用经验正交分析(EOF, Empirical Orthogonal Function)和Copula函数等方法,对水源去与受水区的干旱演变规律进行分析,揭示了干旱遭遇的联合概率分布,并对未来干旱遭遇进行预估,研究结果表明: ①水源区和受水区干旱事件遭遇频繁,1965-1971和1987-2005年均出现较为严重的干旱遭遇事件,同时在1970年代中后期至1985年前后,出现了长期明显的区域差异性;②水源区和受水区中旱和重旱的联合重现期分别约为18年一遇(5.51%)和123年一遇(0.81%),两地同时出现极端干旱的重现期约为323年一遇(0.31%);③不同气候情境下的未来干旱事件预估表明,在未来SSP1-2.6情境下主要以非极端干旱为主;在SSP2-4.5情境下2034-2036年以及2044-2045年,水源区和受水区将同时面临严重干旱遭遇;在SSP5-8.5高辐射强迫情境2032-2033年以及2068-2070年,水源区和受水区也会同时面临严重干旱遭遇。

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