南水北调与水利科技（中英文）
2014年第12卷第1期文章目次
2014, 12(1):1-6.
摘要:
以海河流域30个气象基准站1956年－2010年气温和降水日值资料为基础，选取12个表征极端气候变化指标，分析了海河该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明：海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势，；极端低温的强度、频度显著降低，反映出流域整体增温的气候变化背景。；海河流域短历时极端降水强度有增大趋势，年极端降水的发生频次降低，连续湿日表现出一定的减少趋势，而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势，区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看，20世纪90年代以来，年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁，而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势，将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响；，同时，短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。
以海河流域30个气象基准站1956年－2010年气温和降水日值资料为基础，选取12个表征极端气候变化指标，分析了海河该流域极端气温与降水的变化趋势。结果表明：海河流域极端高温的强度、频度和持续时间均有较强的增加趋势，；极端低温的强度、频度显著降低，反映出流域整体增温的气候变化背景。；海河流域短历时极端降水强度有增大趋势，年极端降水的发生频次降低，连续湿日表现出一定的减少趋势，而连续干日在近几十年来有一定的增加趋势，区域呈现弱干化趋势。从年代际变化特征看，20世纪90年代以来，年极端高温事件和短历时强降水事件发生趋于频繁，而长持续性降水事件的降水量减少。海河流域整体的暖干趋势以及降水集中的趋势，将对农业生产、水资源开发利用造成不利影响；，同时，短历时极端强降水事件的增加可能加剧局地的山洪灾害和城市内涝的风险。
2014, 12(1):7-11.
摘要:
以渭河上游灞河流域为研究区域，构建了SWAT分布式水文模型并进行水文过程模拟，得到土壤含水量模拟数据，据此计算获取土壤相对湿度。将计算结果作为农业干旱评价指标，对该流域的旱情等级进行评价。结果显示，2001年和2002年灞河流域春旱严重，2003年伏旱明显，这与流域记载的实际旱情描述大致吻合。研究表明，SWAT模型对于土壤墒情资料缺乏地区的农业干旱评价工作，具有一定的适用性。
以渭河上游灞河流域为研究区域，构建了SWAT分布式水文模型并进行水文过程模拟，得到土壤含水量模拟数据，据此计算获取土壤相对湿度。将计算结果作为农业干旱评价指标，对该流域的旱情等级进行评价。结果显示，2001年和2002年灞河流域春旱严重，2003年伏旱明显，这与流域记载的实际旱情描述大致吻合。研究表明，SWAT模型对于土壤墒情资料缺乏地区的农业干旱评价工作，具有一定的适用性。
2014, 12(1):12-15.
摘要:
漳河平原河段属宽浅型沙质河道，由于长期断流，地下水补给逐年减少，地下水位持续降低，极大地影响了岳城水库对下游城市的输水效率。在实地考察的基础上，根据实测数据，建立了漳河平原河道渗漏模型，采用流量控制、水位验证的方法确定漳河平原河道在水库不同下泄流量时的渗漏量。研究发现，漳河平原河段单位河长的渗漏面积沿程变化大，反映了其游荡性河道的特点；河道总渗漏量随水库下泄流量的增大而增大，但所占比重逐渐减小，并在流量增大到一定值时趋于稳定。本文构建的渗漏模型中，引入了一个综合因子作为模型参数，来反映实际情况对渗漏系数的影响，将未知因素的确定参数化，具有实用意义。
漳河平原河段属宽浅型沙质河道，由于长期断流，地下水补给逐年减少，地下水位持续降低，极大地影响了岳城水库对下游城市的输水效率。在实地考察的基础上，根据实测数据，建立了漳河平原河道渗漏模型，采用流量控制、水位验证的方法确定漳河平原河道在水库不同下泄流量时的渗漏量。研究发现，漳河平原河段单位河长的渗漏面积沿程变化大，反映了其游荡性河道的特点；河道总渗漏量随水库下泄流量的增大而增大，但所占比重逐渐减小，并在流量增大到一定值时趋于稳定。本文构建的渗漏模型中，引入了一个综合因子作为模型参数，来反映实际情况对渗漏系数的影响，将未知因素的确定参数化，具有实用意义。
2014, 12(1):16-20.
摘要:
通过构建外调水-当地水联合调配模型和对水源置换流程的解析，以南水北调东、中线一期工程海河流域受水区为研究范围，分析了通水后受水区地下水调控与生态环境修复状态下的水量配置情景，定量评价了受水区的水源置换效应。结果表明东、中线一期工程来水中约1/3用于支撑城镇新增需水，2/3用于置换现有不合理用水并返还农业和生态。通过城镇水源置换能够使受水区的生态环境得到改善，但是一期工程通水条件下现有水资源短缺和生态恶化的矛盾尚不能根本解决，还必须采取强化节水、治污、控制地下水超采和多水源合理配置等多种措施，唯此才能充分发挥南水北调工程效益。
通过构建外调水-当地水联合调配模型和对水源置换流程的解析，以南水北调东、中线一期工程海河流域受水区为研究范围，分析了通水后受水区地下水调控与生态环境修复状态下的水量配置情景，定量评价了受水区的水源置换效应。结果表明东、中线一期工程来水中约1/3用于支撑城镇新增需水，2/3用于置换现有不合理用水并返还农业和生态。通过城镇水源置换能够使受水区的生态环境得到改善，但是一期工程通水条件下现有水资源短缺和生态恶化的矛盾尚不能根本解决，还必须采取强化节水、治污、控制地下水超采和多水源合理配置等多种措施，唯此才能充分发挥南水北调工程效益。
2014, 12(1):21-25.
摘要:
水利工程是人类活动对洪水影响极其重要的因子之一，近些年随全国各地水利工程的大规模建设，其影响尤为明显与突出，且在不同地区对不同类型洪水具有不同的效果。通过对第二松花江丰满以上流域内各类型大、中、小、水利工程的基本运行资料进行调查分析，同时在按照《水文情报预报规范》进行洪水分类的基础上，通过统计方法推求出水利工程与不同洪水之间的影响规则，并将其转化为水利工程影响参数，嵌入到新安江模型中进行了场次洪水模拟，在满足预报精度要求的同时得到了水利工程对各类型洪水的影响程度。本研究为进一步探讨人类活动对洪水的影响提供了一个新的思路。
水利工程是人类活动对洪水影响极其重要的因子之一，近些年随全国各地水利工程的大规模建设，其影响尤为明显与突出，且在不同地区对不同类型洪水具有不同的效果。通过对第二松花江丰满以上流域内各类型大、中、小、水利工程的基本运行资料进行调查分析，同时在按照《水文情报预报规范》进行洪水分类的基础上，通过统计方法推求出水利工程与不同洪水之间的影响规则，并将其转化为水利工程影响参数，嵌入到新安江模型中进行了场次洪水模拟，在满足预报精度要求的同时得到了水利工程对各类型洪水的影响程度。本研究为进一步探讨人类活动对洪水的影响提供了一个新的思路。
2014, 12(1):26-31.
摘要:
洪涝灾害损失评估是我国洪涝灾害救助中非常重要的环节，对于灾害科学研究和救灾工作具有重要的理论和实践意义。根据洪涝灾害损失与气象水文要素之间的相关分析，建立了历史气象水文要素和受灾面积、财产之间的关系模型，利用财产损失率和固定资产本底数据，评估洪涝灾害造成的直接经济损失，用于灾前预评估和灾后快速评估。以淮河流域中游安徽段为例，选取2007年淮河洪水进行了分析，评估结果与实际上报数据进行了比对，表明该评估方法可行，评估结果可靠。
洪涝灾害损失评估是我国洪涝灾害救助中非常重要的环节，对于灾害科学研究和救灾工作具有重要的理论和实践意义。根据洪涝灾害损失与气象水文要素之间的相关分析，建立了历史气象水文要素和受灾面积、财产之间的关系模型，利用财产损失率和固定资产本底数据，评估洪涝灾害造成的直接经济损失，用于灾前预评估和灾后快速评估。以淮河流域中游安徽段为例，选取2007年淮河洪水进行了分析，评估结果与实际上报数据进行了比对，表明该评估方法可行，评估结果可靠。
2014, 12(1):32-36.
摘要:
基于海河平原28个四级子区1956年－2011年逐月平均降水量数据，运用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法，对海河平原年降水量变化特征进行研究。结果表明：海河平原北部和南部降水最丰，中部滨海地区次之，而中部山前地带最寡；降水主要集中在夏季，约占全年降水量的68.7%，冬季降水量最少，约占全年降水量的2.5%。研究还发现，近56年来海河平原年降水量呈现不明显的下降趋势，这主要是由夏季降水量明显减少造成的。28个四级子区中，年降水量下降趋势较为显著的子区有12个，主要分布在黑龙港运东平原及西北部山前平原，而个别子区降水量变化呈现不明显的上升趋势。近56年，海河平原年降水量整体上的周期性变化不明显，但在1956年－1990年、1956年－1980年、1993年－2008年期间分别存在4 a、11 a和7 a尺度的周期变化。
基于海河平原28个四级子区1956年－2011年逐月平均降水量数据，运用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法，对海河平原年降水量变化特征进行研究。结果表明：海河平原北部和南部降水最丰，中部滨海地区次之，而中部山前地带最寡；降水主要集中在夏季，约占全年降水量的68.7%，冬季降水量最少，约占全年降水量的2.5%。研究还发现，近56年来海河平原年降水量呈现不明显的下降趋势，这主要是由夏季降水量明显减少造成的。28个四级子区中，年降水量下降趋势较为显著的子区有12个，主要分布在黑龙港运东平原及西北部山前平原，而个别子区降水量变化呈现不明显的上升趋势。近56年，海河平原年降水量整体上的周期性变化不明显，但在1956年－1990年、1956年－1980年、1993年－2008年期间分别存在4 a、11 a和7 a尺度的周期变化。
2014, 12(1):37-41.
摘要:
区域水安全是保障区域可持续发展的基础。在考虑水资源特性和安徽省具体情况的基础上，构建了安徽省水安全综合评价指标体系，并采用层次分析法对安徽省2005年－2010年水安全状况进行了评价。结果表明，2005年－2010年安徽省水资源安全状况分别处于“不安全”和“基本安全”之间，水安全状况不容乐观。这一结论与集对分析法得出的结果有较好的一致性，表明基于层次分析的水安全评价方法可行、结论可靠。最后，从改善水安全状况的角度，在促进节约、提高水资源利用效率、改善水质等方面提出建议。
区域水安全是保障区域可持续发展的基础。在考虑水资源特性和安徽省具体情况的基础上，构建了安徽省水安全综合评价指标体系，并采用层次分析法对安徽省2005年－2010年水安全状况进行了评价。结果表明，2005年－2010年安徽省水资源安全状况分别处于“不安全”和“基本安全”之间，水安全状况不容乐观。这一结论与集对分析法得出的结果有较好的一致性，表明基于层次分析的水安全评价方法可行、结论可靠。最后，从改善水安全状况的角度，在促进节约、提高水资源利用效率、改善水质等方面提出建议。
2014, 12(1):42-46.
摘要:
SWAT模型是流域尺度的分布式水文模型，可以在流域尺度上定量评估气候变化和土地利用/覆被变化的水文效应。利用率定的SWAT模型，结合情景分析方法，定量分析了古浪河流域气候变化和土地利用/覆被变化对蒸散发、地表径流等水循环要素的影响。结果表明：降水和气温的改变是引起蒸散发和地表径流变化的重要因素，降水对地表径流的影响更大，气温对蒸散发的影响更大，且均表现出明显的季节性差异；土地利用/覆被变化也会引起蒸散发和地表径流的变化，林地和草地的增加会增加蒸散发和减少地表径流，耕地的增加则会减少蒸散发、增加地表径流，农村居民点或裸地的增加将会显著增加蒸散发和地表径流。
SWAT模型是流域尺度的分布式水文模型，可以在流域尺度上定量评估气候变化和土地利用/覆被变化的水文效应。利用率定的SWAT模型，结合情景分析方法，定量分析了古浪河流域气候变化和土地利用/覆被变化对蒸散发、地表径流等水循环要素的影响。结果表明：降水和气温的改变是引起蒸散发和地表径流变化的重要因素，降水对地表径流的影响更大，气温对蒸散发的影响更大，且均表现出明显的季节性差异；土地利用/覆被变化也会引起蒸散发和地表径流的变化，林地和草地的增加会增加蒸散发和减少地表径流，耕地的增加则会减少蒸散发、增加地表径流，农村居民点或裸地的增加将会显著增加蒸散发和地表径流。
2014, 12(1):47-49.
摘要:
根据江苏省的水资源现状，采取系统动力学仿真模拟方法对2020年和2030年50%、75%、95%保证率下全省水资源供需水进行预测，在此基础上分别进行基于现状供水能力的一次供需平衡分析以及提高供水能力和节水措施下的二次供需平衡分析。结果表明，一次供需平衡分析时，供需缺口很大；二次供需平衡分析时，供需矛盾得到很大程度的改善，2020年50%保证率下供需缺口降低49.70%，2030年50%保证率下供需缺口降低47.43%。
根据江苏省的水资源现状，采取系统动力学仿真模拟方法对2020年和2030年50%、75%、95%保证率下全省水资源供需水进行预测，在此基础上分别进行基于现状供水能力的一次供需平衡分析以及提高供水能力和节水措施下的二次供需平衡分析。结果表明，一次供需平衡分析时，供需缺口很大；二次供需平衡分析时，供需矛盾得到很大程度的改善，2020年50%保证率下供需缺口降低49.70%，2030年50%保证率下供需缺口降低47.43%。
2014, 12(1):50-53.
摘要:
基于土地利用、土壤类型等信息数据及研究区水文、气象资料，在ArcGIS软件支撑下，应用SCS径流曲线模型对秦皇岛滨海地区不同频率年径流深和年径流总量进行了计算，提出适合该研究区域的CN值，得出秦皇岛市滨海地区典型年丰、平、枯径流深分别为199.13mm、145.64mm、126.08mm，经合理性分析，认为模型结果能较精确地反映研究区实际降水-径流关系。同时利用径流研究结果，对秦皇岛市滨海地区不同水平年径流污染物负荷进行了估算，为秦皇岛市北戴河地区非点源污染时空分布特征模拟及环境治理效果评价研究提供参考。
基于土地利用、土壤类型等信息数据及研究区水文、气象资料，在ArcGIS软件支撑下，应用SCS径流曲线模型对秦皇岛滨海地区不同频率年径流深和年径流总量进行了计算，提出适合该研究区域的CN值，得出秦皇岛市滨海地区典型年丰、平、枯径流深分别为199.13mm、145.64mm、126.08mm，经合理性分析，认为模型结果能较精确地反映研究区实际降水-径流关系。同时利用径流研究结果，对秦皇岛市滨海地区不同水平年径流污染物负荷进行了估算，为秦皇岛市北戴河地区非点源污染时空分布特征模拟及环境治理效果评价研究提供参考。
2014, 12(1):54-58.
摘要:
天津市某污水处理厂出水中仍含有大量N、P以及难降解的大分子物质等污染物，计划采用潜流人工湿地系统对污水厂出水进行深度处理，使其达到城市景观用水的标准。利用中试试验模拟潜流人工湿地系统对出水中主要污染物的去除效率，发现：接种微生物的湿地系统对尾水中的悬浮物有较高的去除效率，约为84.7%；悬浮物的去除与基质的吸附和物理沉淀作用有很大关系；接种微生物的湿地系统对尾水中的COD有较好的去除效率,达到44.8%，并且功能微生物的添加提高了对COD的去除能力；接种微生物的湿地系统对氨氮与总氮的去除效率均不理想，分别为12.3%和35.5%；溶解氧的增加有助于氨氮和总氮的去除；接种微生物的湿地系统对总磷的去除率为52.3%，主要依靠基质的吸附和物理沉淀作用。
天津市某污水处理厂出水中仍含有大量N、P以及难降解的大分子物质等污染物，计划采用潜流人工湿地系统对污水厂出水进行深度处理，使其达到城市景观用水的标准。利用中试试验模拟潜流人工湿地系统对出水中主要污染物的去除效率，发现：接种微生物的湿地系统对尾水中的悬浮物有较高的去除效率，约为84.7%；悬浮物的去除与基质的吸附和物理沉淀作用有很大关系；接种微生物的湿地系统对尾水中的COD有较好的去除效率,达到44.8%，并且功能微生物的添加提高了对COD的去除能力；接种微生物的湿地系统对氨氮与总氮的去除效率均不理想，分别为12.3%和35.5%；溶解氧的增加有助于氨氮和总氮的去除；接种微生物的湿地系统对总磷的去除率为52.3%，主要依靠基质的吸附和物理沉淀作用。
2014, 12(1):59-64.
摘要:
结合南水北调东线一期工程治污历程，以规划水平年2000年为基准，以2000年－2013年第一季度为时间轴，按照高锰酸盐指数和氨氮两项主要指标，对东线黄河以南段历年水质变化情况进行了年际、年内和沿程分析，并选取典型断面进行了剖析。结果显示，东线10年治污取得了显著成效，沿线水质呈现出明显的阶段性改善特点，2012年11月，东线黄河以南段各控制断面水质均达到规划治理目标要求，并趋于稳定，为东线一期工程通水奠定了坚实基础。
结合南水北调东线一期工程治污历程，以规划水平年2000年为基准，以2000年－2013年第一季度为时间轴，按照高锰酸盐指数和氨氮两项主要指标，对东线黄河以南段历年水质变化情况进行了年际、年内和沿程分析，并选取典型断面进行了剖析。结果显示，东线10年治污取得了显著成效，沿线水质呈现出明显的阶段性改善特点，2012年11月，东线黄河以南段各控制断面水质均达到规划治理目标要求，并趋于稳定，为东线一期工程通水奠定了坚实基础。
2014, 12(1):65-68.
摘要:
河流生态需水研究是水资源优化配置的基础性工作，也是维持和改善生态系统、实现水资源永续利用的保障。以渭河干流宝鸡段为例，基于河流生态需水的概念及构成，从生态基流、输沙需水和自净需水三方面考虑，最终估算出渭河宝鸡段现阶段河流生态需水量为19.01×108m3。与渭河宝鸡段上游来水量相比，生态需水量缺口较大。为此从增加上游来水量、区段内的节水及控污、建立有效的管理体制等方面提出若干措施。研究成果一定程度上丰富了生态环境需水理论研究，也为维护流域生态环境建设和水资源合理利用提供重要参考。
河流生态需水研究是水资源优化配置的基础性工作，也是维持和改善生态系统、实现水资源永续利用的保障。以渭河干流宝鸡段为例，基于河流生态需水的概念及构成，从生态基流、输沙需水和自净需水三方面考虑，最终估算出渭河宝鸡段现阶段河流生态需水量为19.01×108m3。与渭河宝鸡段上游来水量相比，生态需水量缺口较大。为此从增加上游来水量、区段内的节水及控污、建立有效的管理体制等方面提出若干措施。研究成果一定程度上丰富了生态环境需水理论研究，也为维护流域生态环境建设和水资源合理利用提供重要参考。
2014, 12(1):69-72.
摘要:
通过对河北坝上围场御道口牧场剖面高分辨率孢粉分析，探讨了围场御道口地区6000年（底部15C测年为5.7ka B.P.）以来气候与环境变迁。区域孢粉组合综合反映了该地区6000年以来气候经历了凉略湿-凉干-温略湿-温湿-温略湿-温湿-凉略干七次明显变化，植被面貌为以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被，林中伴生少量桦、栎等阔叶树及灌木。研究区的总体气候变化规律可与全新世我国其他地区较好对应。
通过对河北坝上围场御道口牧场剖面高分辨率孢粉分析，探讨了围场御道口地区6000年（底部15C测年为5.7ka B.P.）以来气候与环境变迁。区域孢粉组合综合反映了该地区6000年以来气候经历了凉略湿-凉干-温略湿-温湿-温略湿-温湿-凉略干七次明显变化，植被面貌为以松和蒿属为主要建群种的针叶林-草原植被，林中伴生少量桦、栎等阔叶树及灌木。研究区的总体气候变化规律可与全新世我国其他地区较好对应。
2014, 12(1):73-77.
摘要:
为了解城市规划对城市水环境的影响，以自贡釜溪河流域城市规划为例，应用SWMM（storm water management model）模型分析了城市规划模式与城市水环境的响应关系。结果表明，当规划不透水性下垫面比重由74%调整为30%时，暴雨径流峰值流量可平均降低58%，TSS峰值浓度可平均降低55%；屋顶绿化、广场渗透、屋顶绿化+广场渗透组合三种措施对降雨径流峰值的消减率可在规划后用地布局的基础上再分别降低33%、29%、64%，对TSS峰值浓度的消减率则再分别降低26%、15%、38%。研究结果为城市环境管理提供了参考。
为了解城市规划对城市水环境的影响，以自贡釜溪河流域城市规划为例，应用SWMM（storm water management model）模型分析了城市规划模式与城市水环境的响应关系。结果表明，当规划不透水性下垫面比重由74%调整为30%时，暴雨径流峰值流量可平均降低58%，TSS峰值浓度可平均降低55%；屋顶绿化、广场渗透、屋顶绿化+广场渗透组合三种措施对降雨径流峰值的消减率可在规划后用地布局的基础上再分别降低33%、29%、64%，对TSS峰值浓度的消减率则再分别降低26%、15%、38%。研究结果为城市环境管理提供了参考。
2014, 12(1):78-81.
摘要:
水体中污染物的迁移、扩散与水体更新时间密切相关。基于EFDC建立了宽浅型水库水动力三维数学模型，并用水库实测资料对模型精确性进行了验证。首先利用验证后的数学模型模拟了宽浅型水库365 d流速场和水体更新时间，得到了其水动力特性；然后模拟了无风工况下的水体更新时间，通过对比得到了风对宽浅型水库水体更新时间的影响。研究成果可为宽浅型水库的生态调度提供理论依据。
水体中污染物的迁移、扩散与水体更新时间密切相关。基于EFDC建立了宽浅型水库水动力三维数学模型，并用水库实测资料对模型精确性进行了验证。首先利用验证后的数学模型模拟了宽浅型水库365 d流速场和水体更新时间，得到了其水动力特性；然后模拟了无风工况下的水体更新时间，通过对比得到了风对宽浅型水库水体更新时间的影响。研究成果可为宽浅型水库的生态调度提供理论依据。
2014, 12(1):82-87.
摘要:
相对于传统的确定性水文预报，水文集合预报包含了水文预报各个环节的不确定性信息，因此在理论上更加科学，在生产实践中也提高了对暴雨、洪水、干旱等事件的认知和预报能力，为水资源管理和防洪抗旱提供了更精确的实用信息。水文集合预报当前研究的热点是前处理与后处理，以及如何给出业务化的预报。在回顾水文集合预报发展历程的基础上，总结了水文集合预报处理的方法及其应用研究，重点分析了水文集合预报系统中前处理、后处理两大模块，提出了水文集合预报发展面临的问题与挑战。
相对于传统的确定性水文预报，水文集合预报包含了水文预报各个环节的不确定性信息，因此在理论上更加科学，在生产实践中也提高了对暴雨、洪水、干旱等事件的认知和预报能力，为水资源管理和防洪抗旱提供了更精确的实用信息。水文集合预报当前研究的热点是前处理与后处理，以及如何给出业务化的预报。在回顾水文集合预报发展历程的基础上，总结了水文集合预报处理的方法及其应用研究，重点分析了水文集合预报系统中前处理、后处理两大模块，提出了水文集合预报发展面临的问题与挑战。
2014, 12(1):88-93.
摘要:
土地利用/覆被变化(LUCC)充分体现了人与自然之间相互作用的关系，特别是LUCC对径流量的影响备受全球的关注。本文总结了LUCC对径流量影响的主要研究方法（对比试验流域法、统计分析法、模型模拟法、分离评判法）和前人的研究工作，分析了备受关注的森林和城镇化对径流量的影响、气候条件和不同土地利用/覆被类型对径流量和洪水过程的影响评价，以及量化气候条件和土地利用/覆被对净流量影响贡献率等几个方向研究进展，并讨论了在研究过程中存在的问题和未来可能的研究趋势。
土地利用/覆被变化(LUCC)充分体现了人与自然之间相互作用的关系，特别是LUCC对径流量的影响备受全球的关注。本文总结了LUCC对径流量影响的主要研究方法（对比试验流域法、统计分析法、模型模拟法、分离评判法）和前人的研究工作，分析了备受关注的森林和城镇化对径流量的影响、气候条件和不同土地利用/覆被类型对径流量和洪水过程的影响评价，以及量化气候条件和土地利用/覆被对净流量影响贡献率等几个方向研究进展，并讨论了在研究过程中存在的问题和未来可能的研究趋势。
2014, 12(1):94-96.
摘要:
人工湿地因其具有负荷率高、耐冲击负荷、处理效果可靠、占地面积小、美化环境等优点，正受到生态工程领域越来越广泛的关注和重视。在潜流人工湿地系统设计中，水力学因素直接关系到污染物的去除效果。通过系统梳理国内外对潜流人工湿地水力学的研究方法及进展，分析了潜流人工湿地水力学特征参数及其影响因素，重点探讨了湿地构造、基质、植物和运行方式等因素对水力学特征的影响及其优化途径，为完善潜流人工湿地系统水力设计，提高水力效率，提升污染物去除效果提供理论指导和技术支持。
人工湿地因其具有负荷率高、耐冲击负荷、处理效果可靠、占地面积小、美化环境等优点，正受到生态工程领域越来越广泛的关注和重视。在潜流人工湿地系统设计中，水力学因素直接关系到污染物的去除效果。通过系统梳理国内外对潜流人工湿地水力学的研究方法及进展，分析了潜流人工湿地水力学特征参数及其影响因素，重点探讨了湿地构造、基质、植物和运行方式等因素对水力学特征的影响及其优化途径，为完善潜流人工湿地系统水力设计，提高水力效率，提升污染物去除效果提供理论指导和技术支持。
2014, 12(1):97-100.
摘要:
以某边坡加固工程为例，应用基于强度折减法的三维有限元，对该边坡天然状态下的稳定性进行了分析，确定了边坡危险区域及最危险滑动面，据此提出了贴坡和抗滑桩两种加固方案，并对两种加固方案下的边坡稳定性进行了分析。研究表明，基于强度折减法的三维有限元对存在软弱夹层、地质条件复杂的三维边坡进行稳定性分析是可靠的；在选择边坡加固方案时，进行三维有限元数值模拟是十分必要的。
以某边坡加固工程为例，应用基于强度折减法的三维有限元，对该边坡天然状态下的稳定性进行了分析，确定了边坡危险区域及最危险滑动面，据此提出了贴坡和抗滑桩两种加固方案，并对两种加固方案下的边坡稳定性进行了分析。研究表明，基于强度折减法的三维有限元对存在软弱夹层、地质条件复杂的三维边坡进行稳定性分析是可靠的；在选择边坡加固方案时，进行三维有限元数值模拟是十分必要的。
2014, 12(1):101-104.
摘要:
华北平原东部浅层咸水与深层淡水构成“上咸下淡”的区域性水质结构。相关调查研究表明，浅层咸水越流补给深层淡水的过程并未使得深层水矿化度显著提高。为研究黏性土层是否能截留水中盐分，通过渗透试验计算分析了咸水通过黏性土层时的弥散作用。结果表明：（1）黏性土可有效截留咸水中的大部分盐分，证实了前人提出的华北平原东部深层弱透水层滤盐现象的存在；（2）黏性土截留盐分的能力随渗透系数和弥散度的减小而增大。据推测，黏性土滤盐的原因可能是咸水中Na+被土壤胶体颗粒吸附或与土壤胶体吸附的一些组分发生了阳离子交换作用。
华北平原东部浅层咸水与深层淡水构成“上咸下淡”的区域性水质结构。相关调查研究表明，浅层咸水越流补给深层淡水的过程并未使得深层水矿化度显著提高。为研究黏性土层是否能截留水中盐分，通过渗透试验计算分析了咸水通过黏性土层时的弥散作用。结果表明：（1）黏性土可有效截留咸水中的大部分盐分，证实了前人提出的华北平原东部深层弱透水层滤盐现象的存在；（2）黏性土截留盐分的能力随渗透系数和弥散度的减小而增大。据推测，黏性土滤盐的原因可能是咸水中Na+被土壤胶体颗粒吸附或与土壤胶体吸附的一些组分发生了阳离子交换作用。
2014, 12(1):105-109.
摘要:
矿井非常规水资源开发利用对改善水生态环境和节约保护水资源具有重要的现实意义。以肥城盆地矿区为研究对象，首先，采用Mann-kendall和Spearman识别了1982年－2011年矿井涌水量时序变化特征，同时对影响矿井涌水的关联因素进行相关性分析，结果显示矿井涌水量呈现增长趋势，矿井涌水量主要受盆地水文地质条件影响，同时与煤炭开采量、降雨也存在一定相关性；其次，采用国际通用水化学分析软件AquaChem5.1识别矿井水化学特征与类型，结果显示矿井水硬度与硫酸盐含量较高，属于高矿化度、酸性矿井水；最后，在以上分析基础上，建立矿井水合理开发利用模式，可为肥城地下水环境保护和水资源可持续利用提供借鉴。
矿井非常规水资源开发利用对改善水生态环境和节约保护水资源具有重要的现实意义。以肥城盆地矿区为研究对象，首先，采用Mann-kendall和Spearman识别了1982年－2011年矿井涌水量时序变化特征，同时对影响矿井涌水的关联因素进行相关性分析，结果显示矿井涌水量呈现增长趋势，矿井涌水量主要受盆地水文地质条件影响，同时与煤炭开采量、降雨也存在一定相关性；其次，采用国际通用水化学分析软件AquaChem5.1识别矿井水化学特征与类型，结果显示矿井水硬度与硫酸盐含量较高，属于高矿化度、酸性矿井水；最后，在以上分析基础上，建立矿井水合理开发利用模式，可为肥城地下水环境保护和水资源可持续利用提供借鉴。
2014, 12(1):110-113.
摘要:
为了解决八里湾泵站主泵房场区潜水和承压水复杂渗流问题，采用地下连续墙围封、排水孔、水平排水管、减压井等多种渗透稳定控制措施，延长渗径，增加上游水头损失，降低下游水位。与此同时，采用三维渗流数学模型法对地基渗流场进行求解，确定了地下连续墙的深度和排水孔、排水管、减压井间距，优化了渗流控制措施方案，成功解决了泵站的设计难题。研究结果可以为平原成层地层地区泵站工程的渗流和渗控设计提供参考。
为了解决八里湾泵站主泵房场区潜水和承压水复杂渗流问题，采用地下连续墙围封、排水孔、水平排水管、减压井等多种渗透稳定控制措施，延长渗径，增加上游水头损失，降低下游水位。与此同时，采用三维渗流数学模型法对地基渗流场进行求解，确定了地下连续墙的深度和排水孔、排水管、减压井间距，优化了渗流控制措施方案，成功解决了泵站的设计难题。研究结果可以为平原成层地层地区泵站工程的渗流和渗控设计提供参考。
2014, 12(1):114-117.
摘要:
为了科学评价水利信息化发展水平的地区差异，根据水利信息化建设总体框架和信息化发展机制，从水利信息基础设施、水利业务应用和水利信息化保障环境三个方面构建了水利信息化发展水平评价指标体系。同时，对指标体系的范围、构建原则、指标依据和内容进行了说明。区分和评价各地水利信息化发展水平，可以为未来水利信息化建设提供一定的参考。
为了科学评价水利信息化发展水平的地区差异，根据水利信息化建设总体框架和信息化发展机制，从水利信息基础设施、水利业务应用和水利信息化保障环境三个方面构建了水利信息化发展水平评价指标体系。同时，对指标体系的范围、构建原则、指标依据和内容进行了说明。区分和评价各地水利信息化发展水平，可以为未来水利信息化建设提供一定的参考。
2014, 12(1):118-121.
摘要:
水库防洪优化调度模型一般属于高维多峰极值问题，通常采用智能优化算法加以求解。粒子群算法由于其简单易行被广泛应用于水库优化调度中，但是该算法存在局部搜索能力不足、早熟收敛、全局收敛性差等问题。针对这些问题，通过引入Logistic方程和变异算子来提高种群的多样性，采用收敛因子来提高算法的收敛速度，并将改进的粒子群算法应用到东圳水库与木兰溪流域的防洪优化调度中，求得关键处河道的最高水位为6.35 m，最大流量为959.2 m3/s。这一结果与现行规则下的运行结果（最高水位6.93 m，最大流量1 139.5 m3/s）和常规粒子群算法计算结果（最高水位6.51 m，最大流量1 066.3 m3/s）相比，有了很大的改善。
水库防洪优化调度模型一般属于高维多峰极值问题，通常采用智能优化算法加以求解。粒子群算法由于其简单易行被广泛应用于水库优化调度中，但是该算法存在局部搜索能力不足、早熟收敛、全局收敛性差等问题。针对这些问题，通过引入Logistic方程和变异算子来提高种群的多样性，采用收敛因子来提高算法的收敛速度，并将改进的粒子群算法应用到东圳水库与木兰溪流域的防洪优化调度中，求得关键处河道的最高水位为6.35 m，最大流量为959.2 m3/s。这一结果与现行规则下的运行结果（最高水位6.93 m，最大流量1 139.5 m3/s）和常规粒子群算法计算结果（最高水位6.51 m，最大流量1 066.3 m3/s）相比，有了很大的改善。
2014, 12(1):122-125.
摘要:
现有大坝安全预警常用的多层次模糊评判方法存在不足，因此引入模糊推理模式，采用多重蕴含命题的特征展开近似推理的相关理论，研究了大坝安全预警的多重多维近似模糊推理方法。首先对反映大坝性态的强影响性驱动因子所表征的大坝状态和大坝警情进行模糊划分，通过事先归纳出的模糊条件语句构建推理大前提；然后以强影响性驱动因子所表征的大坝状态作为模糊推理系统的多输入，以大坝警情作为模糊系统的单输出，对现有的因子集组成的小前提根据模糊推理规则做出大坝警情的响应；最后实例分析了该方法的使用流程。
现有大坝安全预警常用的多层次模糊评判方法存在不足，因此引入模糊推理模式，采用多重蕴含命题的特征展开近似推理的相关理论，研究了大坝安全预警的多重多维近似模糊推理方法。首先对反映大坝性态的强影响性驱动因子所表征的大坝状态和大坝警情进行模糊划分，通过事先归纳出的模糊条件语句构建推理大前提；然后以强影响性驱动因子所表征的大坝状态作为模糊推理系统的多输入，以大坝警情作为模糊系统的单输出，对现有的因子集组成的小前提根据模糊推理规则做出大坝警情的响应；最后实例分析了该方法的使用流程。
2014, 12(1):126-130.
摘要:
在不能高精度预测后续洪水的现状下，对历史暴雨洪水信息进行挖掘，对降低水库防洪调度风险具有现实意义。制定将历史洪水标准化的方法，并根据暴雨洪水形成机制和实时信息的易获取性，筛选出能反映洪水特征的指标体系，并基于灰色关联分析原理构建了相似洪水动态识别办法和相似洪水展延实时洪水预报过程的展延效果评价方法。池潭水库历史暴雨洪水模拟结果表明提出的洪水展延方法对后续来水估计的总有效率高，效果显著，该方法应用效果、适应性、稳定性均较好。
在不能高精度预测后续洪水的现状下，对历史暴雨洪水信息进行挖掘，对降低水库防洪调度风险具有现实意义。制定将历史洪水标准化的方法，并根据暴雨洪水形成机制和实时信息的易获取性，筛选出能反映洪水特征的指标体系，并基于灰色关联分析原理构建了相似洪水动态识别办法和相似洪水展延实时洪水预报过程的展延效果评价方法。池潭水库历史暴雨洪水模拟结果表明提出的洪水展延方法对后续来水估计的总有效率高，效果显著，该方法应用效果、适应性、稳定性均较好。
2014, 12(1):131-134.
摘要:
我国小型水库数量众多，但安全状况差，且缺少有效的安全监测，管理水平落后，运行风险大。多年来水库安全鉴定主要以定性评价为主，对病险水库运行风险及其对下游的危害程度缺乏定量的判断。小型水库的运行风险多样，且不确定，不同风险之间往往相互影响、相互依存。本文以风险的不确定性作为灰色系统，将灰色理论和随机概率分析方法结合，建立功能函数，应用改进的一次二阶矩法把灰色—随机风险概率的计算转化为一般随机风险概率的计算，较好地量化了水库运行风险的不确定性。工程实例表明，计算结果对小型水库除险加固和安全运行具有良好的指导意义。
我国小型水库数量众多，但安全状况差，且缺少有效的安全监测，管理水平落后，运行风险大。多年来水库安全鉴定主要以定性评价为主，对病险水库运行风险及其对下游的危害程度缺乏定量的判断。小型水库的运行风险多样，且不确定，不同风险之间往往相互影响、相互依存。本文以风险的不确定性作为灰色系统，将灰色理论和随机概率分析方法结合，建立功能函数，应用改进的一次二阶矩法把灰色—随机风险概率的计算转化为一般随机风险概率的计算，较好地量化了水库运行风险的不确定性。工程实例表明，计算结果对小型水库除险加固和安全运行具有良好的指导意义。
2014, 12(1):135-137.
摘要:
以泵站开机机组耗电费用最少为目标函数，各时段机组开机流量为决策变量，提水水量为约束条件，建立了受潮汐影响的长江沿岸中小型提水泵站优化运行模型，并采用大系统试验选优方法进行求解。研究结果表明：在特定的潮汐和分时电价条件下，沿江工况不可调泵站开机方式主要受分时电价影响，在高电价时应适当减少开机流量，低电价时应适当加大开机流量，以减少机组运行费用。研究结果可以为受潮汐影响的提水泵站优化管理运行提供参考。
以泵站开机机组耗电费用最少为目标函数，各时段机组开机流量为决策变量，提水水量为约束条件，建立了受潮汐影响的长江沿岸中小型提水泵站优化运行模型，并采用大系统试验选优方法进行求解。研究结果表明：在特定的潮汐和分时电价条件下，沿江工况不可调泵站开机方式主要受分时电价影响，在高电价时应适当减少开机流量，低电价时应适当加大开机流量，以减少机组运行费用。研究结果可以为受潮汐影响的提水泵站优化管理运行提供参考。
2014, 12(1):138-144.
摘要:
针对高扬程泵站压力管道振动的安全隐患，提出采用附加水体质量的方法，建立基于流固耦合的泵站压力管道数值模型，并以景电灌区一期二泵站1号压力管道为例进行不同工况下的模态参数辨识，分析压力管道位移变形规律及其流激振动特点。数值模拟结果表明：压力管道最容易激发的振动变形在于4号机进水管和出水管处，高阶模态的振型要比低阶模态的振型振动幅度更大，而且随着阶次的增高，不易被激振的出水管也逐渐产生振动变形,但是，8号机进水管的开启与否对整体管道的振动影响不大。有限元的数值模拟分析结果与现场试验所测结果基本一致，表明附加水体质量模型方法计算简单，结果可靠，在泵站压力管道的流固耦合模拟应用中具有一定优势。
针对高扬程泵站压力管道振动的安全隐患，提出采用附加水体质量的方法，建立基于流固耦合的泵站压力管道数值模型，并以景电灌区一期二泵站1号压力管道为例进行不同工况下的模态参数辨识，分析压力管道位移变形规律及其流激振动特点。数值模拟结果表明：压力管道最容易激发的振动变形在于4号机进水管和出水管处，高阶模态的振型要比低阶模态的振型振动幅度更大，而且随着阶次的增高，不易被激振的出水管也逐渐产生振动变形,但是，8号机进水管的开启与否对整体管道的振动影响不大。有限元的数值模拟分析结果与现场试验所测结果基本一致，表明附加水体质量模型方法计算简单，结果可靠，在泵站压力管道的流固耦合模拟应用中具有一定优势。
2014, 12(1):145-148.
摘要:
大坝的变形受到多种因素的影响，对于一些没有长期、连续、可靠监测数据的工程，采用传统的多变量灰色模型MGM(1,n)进行大坝变形预测时，往往随着预测时间的推移，预测精度降低。本文采用自适应MGM(1,n)模型，根据有限的监测资料，综合考虑各个变量之间的相互影响，通过置入最新信息取代最老的信息，来反映坝体变形过程中的随机因素或扰动对系统的影响。以此为基础，利用马尔科夫链确定位移时序的状态转移概率矩阵，通过对实测值、拟合值以及所处状态的分析，对大坝变形进行更高精度的预测。实例表明，和传统多变量灰色模型MGM(1,n)以及自适应MGM(1,n)模型相比，自适应MGM(1,n)-马尔科夫链模型（MGM-MC模型）具有更高的精度。
大坝的变形受到多种因素的影响，对于一些没有长期、连续、可靠监测数据的工程，采用传统的多变量灰色模型MGM(1,n)进行大坝变形预测时，往往随着预测时间的推移，预测精度降低。本文采用自适应MGM(1,n)模型，根据有限的监测资料，综合考虑各个变量之间的相互影响，通过置入最新信息取代最老的信息，来反映坝体变形过程中的随机因素或扰动对系统的影响。以此为基础，利用马尔科夫链确定位移时序的状态转移概率矩阵，通过对实测值、拟合值以及所处状态的分析，对大坝变形进行更高精度的预测。实例表明，和传统多变量灰色模型MGM(1,n)以及自适应MGM(1,n)模型相比，自适应MGM(1,n)-马尔科夫链模型（MGM-MC模型）具有更高的精度。
2014, 12(1):149-153.
摘要:
针对重庆市金佛山混凝土面板堆石坝初步设计方案，通过静力平面应力变形分析计算，分析了坝体在竣工期、蓄水期的应力变形分布规律，重点研究了主堆石孔隙率、次堆石材料对面板和趾板的应力变形、周边缝变位等的影响，为选取主堆石孔隙率、次堆石区筑坝材料提供依据。计算结果表明，主堆石孔隙率采用20.1%和19.1%均可行，次堆石筑坝材料采用弱风化带粉砂岩:页岩=7:3和弱风化带粉砂岩:页岩=5:5均是可行的。但是相对于其他方案，采用主堆石孔隙率为20.1%，次堆石筑坝材料为弱风化带粉砂岩:页岩=7:3的方案，坝体、面板、趾板的应力变形较小。
针对重庆市金佛山混凝土面板堆石坝初步设计方案，通过静力平面应力变形分析计算，分析了坝体在竣工期、蓄水期的应力变形分布规律，重点研究了主堆石孔隙率、次堆石材料对面板和趾板的应力变形、周边缝变位等的影响，为选取主堆石孔隙率、次堆石区筑坝材料提供依据。计算结果表明，主堆石孔隙率采用20.1%和19.1%均可行，次堆石筑坝材料采用弱风化带粉砂岩:页岩=7:3和弱风化带粉砂岩:页岩=5:5均是可行的。但是相对于其他方案，采用主堆石孔隙率为20.1%，次堆石筑坝材料为弱风化带粉砂岩:页岩=7:3的方案，坝体、面板、趾板的应力变形较小。
2014, 12(1):154-157.
摘要:
某拟建输水隧洞在III类围岩中采用开敞式TBM开挖，喷混凝土作为初期支护，钢筋混凝土管片作为衬砌，承担110 m水头的内水压力和200 m水头的外水压力，水荷载较大。在考虑管片之间及外包结构的接触关系、管片配筋和混凝土联合受力的条件下，采用有限元法模拟分析了管片衬砌在水荷载下的应力和变形特性，认为外水压力是管片衬砌设计的控制性荷载，从而提出了可供结构设计计算参考的管片模型简化处理方式。研究认为，在本文的围岩、支护、水荷载条件下，将钢筋混凝土管片作为隧洞衬砌是可行的。
某拟建输水隧洞在III类围岩中采用开敞式TBM开挖，喷混凝土作为初期支护，钢筋混凝土管片作为衬砌，承担110 m水头的内水压力和200 m水头的外水压力，水荷载较大。在考虑管片之间及外包结构的接触关系、管片配筋和混凝土联合受力的条件下，采用有限元法模拟分析了管片衬砌在水荷载下的应力和变形特性，认为外水压力是管片衬砌设计的控制性荷载，从而提出了可供结构设计计算参考的管片模型简化处理方式。研究认为，在本文的围岩、支护、水荷载条件下，将钢筋混凝土管片作为隧洞衬砌是可行的。
2014, 12(1):158-161.
摘要:
三峡升船机下闸首工作门采用液压启闭机启闭。若按照传统方法设计启闭机机架，虽然安全，但结构自重大。采用有限元分析软件对机架结构进行静力学分析，获得结构折算应力的分布情况，再通过机架的结构拓扑优化，以结构的自重作为目标函数，得出了结构刚度最大情况下体积减少25%的材料分布伪密度分布。在此基础上，兼顾结构的制造性要求，通过改变局部结构形式、增删加强筋、改变板材厚度等手段对机架结构进行了设计改进。改进结果不仅充分满足了强度、刚度要求，且有效降低了结构的自重。
三峡升船机下闸首工作门采用液压启闭机启闭。若按照传统方法设计启闭机机架，虽然安全，但结构自重大。采用有限元分析软件对机架结构进行静力学分析，获得结构折算应力的分布情况，再通过机架的结构拓扑优化，以结构的自重作为目标函数，得出了结构刚度最大情况下体积减少25%的材料分布伪密度分布。在此基础上，兼顾结构的制造性要求，通过改变局部结构形式、增删加强筋、改变板材厚度等手段对机架结构进行了设计改进。改进结果不仅充分满足了强度、刚度要求，且有效降低了结构的自重。
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