南水北调与水利科技（中英文）
2019年第17卷第2期文章目次
2019, 17(2):1-9.
摘要:
水资源对社会经济发展至关重要。研究产业结构和用水结构变动关系，揭示经济发展与水资源利用的内在联系，对缺水地区水资源进行合理配置，特别是对处于特殊战略地位的京津冀地区具有重要意义。利用2002－2016年北京市、天津市、河北省产业结构及用水结构数据，采用产业结构与用水结构协调度等指标对京津冀地区产业结构与用水结构的演变趋势进行了评价，并基于成分数据的线性回归方法建立了京津冀地区产业结构与用水结构的线性回归模型，进一步研究产业结构与用水结构的相关关系，结果表明：北京市第三产业增加值比重与第三产业用水比重高度相关，河北省第二产业增加值比重与第二产业用水比重之间也表现出较强的相关性。
水资源对社会经济发展至关重要。研究产业结构和用水结构变动关系，揭示经济发展与水资源利用的内在联系，对缺水地区水资源进行合理配置，特别是对处于特殊战略地位的京津冀地区具有重要意义。利用2002－2016年北京市、天津市、河北省产业结构及用水结构数据，采用产业结构与用水结构协调度等指标对京津冀地区产业结构与用水结构的演变趋势进行了评价，并基于成分数据的线性回归方法建立了京津冀地区产业结构与用水结构的线性回归模型，进一步研究产业结构与用水结构的相关关系，结果表明：北京市第三产业增加值比重与第三产业用水比重高度相关，河北省第二产业增加值比重与第二产业用水比重之间也表现出较强的相关性。
2019, 17(2):10-19.
摘要:
旱涝趋势对雄安新区规划建设至关重要。增补构建了雄安新区1469年到2018年的连续550 a历史旱涝等级数据。以每10 a中的偏涝（旱）年份频次组成的旱涝等级数据序列（后简称偏涝、偏旱序列）作为研究对象，采用Lee Heghinian法、有序聚类法、滑动T检验法识别序列的突变点，采用线性趋势回归检验、Spearman秩次法识别序列的变化趋势，采用R/S分析法对序列进行预测分析。结果表明：1469-2018年，雄安新区偏涝序列在1579-1588年间存在突变点，突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的上升趋势和显著的上升趋势；偏旱序列在1919－1928年间存在突变点，突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的下降趋势和不显著的上升趋势。Hurst指数综合预测结果显示，在0.05显著性水平下，未来偏涝序列呈从显著下降到不显著上升趋势，偏旱序列呈从不显著上升到显著下降趋势。
旱涝趋势对雄安新区规划建设至关重要。增补构建了雄安新区1469年到2018年的连续550 a历史旱涝等级数据。以每10 a中的偏涝（旱）年份频次组成的旱涝等级数据序列（后简称偏涝、偏旱序列）作为研究对象，采用Lee Heghinian法、有序聚类法、滑动T检验法识别序列的突变点，采用线性趋势回归检验、Spearman秩次法识别序列的变化趋势，采用R/S分析法对序列进行预测分析。结果表明：1469-2018年，雄安新区偏涝序列在1579-1588年间存在突变点，突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的上升趋势和显著的上升趋势；偏旱序列在1919－1928年间存在突变点，突变点前、后的子序列分别呈现出不显著的下降趋势和不显著的上升趋势。Hurst指数综合预测结果显示，在0.05显著性水平下，未来偏涝序列呈从显著下降到不显著上升趋势，偏旱序列呈从不显著上升到显著下降趋势。
2019, 17(2):20-28.
摘要:
虚拟水消费变化对水资源需求有很大影响，分析居民膳食虚拟水消费及其差异性对于构建健康的消费模式有重要意义。核算并分析2000－2015年京津冀居民膳食虚拟水的消费情况，并对造成虚拟水消费差异的影响因素进行分析。结果表明：北京、天津、河北年均居民膳食虚拟水消费为9833亿m3、5744亿m3和24002亿m3，虚拟水消费量呈明显的上升趋势，给区域水资源安全保障带来更大压力；人均居民膳食虚拟水消费区域差异明显，整体表现为城镇高于农村，北京市高于天津市高于河北省。居民膳食虚拟水消费多样性指数整体呈现上升趋势，城乡差异显著，城镇居民高于农村居民，但城乡差距逐渐缩小；肉类、食用油等单位质量虚拟水含量高的产品消费量不同是造成人均膳食虚拟水消费差异的重要原因，而且粮食生产力提高对于减少居民人均膳食虚拟水消费也有重要作用。根据研究结果，建议通过提高产品水产用水效率、构建合理的消费结构、引导健康的饮食消费习惯等对膳食虚拟水消费需求进行调控。
虚拟水消费变化对水资源需求有很大影响，分析居民膳食虚拟水消费及其差异性对于构建健康的消费模式有重要意义。核算并分析2000－2015年京津冀居民膳食虚拟水的消费情况，并对造成虚拟水消费差异的影响因素进行分析。结果表明：北京、天津、河北年均居民膳食虚拟水消费为9833亿m3、5744亿m3和24002亿m3，虚拟水消费量呈明显的上升趋势，给区域水资源安全保障带来更大压力；人均居民膳食虚拟水消费区域差异明显，整体表现为城镇高于农村，北京市高于天津市高于河北省。居民膳食虚拟水消费多样性指数整体呈现上升趋势，城乡差异显著，城镇居民高于农村居民，但城乡差距逐渐缩小；肉类、食用油等单位质量虚拟水含量高的产品消费量不同是造成人均膳食虚拟水消费差异的重要原因，而且粮食生产力提高对于减少居民人均膳食虚拟水消费也有重要作用。根据研究结果，建议通过提高产品水产用水效率、构建合理的消费结构、引导健康的饮食消费习惯等对膳食虚拟水消费需求进行调控。
2019, 17(2):29-39.
摘要:
京津冀位于中国的“首都圈”，具有极其重要的战略地位，而水资源短缺已成为严重制约京津冀经济社会发展的因素之一。利用2000－2016年京津冀水资源利用与城市经济发展指标等数据，首先基于变异系数、锡尔系数对京津冀用水数量、用水结构与用水量效率进行时空分析；其次采用灰色关联法，探讨了水资源利用类型与城市经济发展指标之间的关联程度；在此基础上，利用二次回归模型分析了产业结构对农业、工业用水的影响，并且重点分析了城市经济发展与生活用水量之间的关系。结果表明：（1）京津冀地区受经济基础、发展条件等因素影响，各城市间用水类别空间差异较大，尤其是生活用水量与工业用水量空间不均衡度加剧，空间差异明显；（2）京津冀地区城市经济发展指标与水资源利用类型之间存在较高的关联度，产业结构对水资源利用量的关联度最大；北京市生活用水量受城市经济发展影响显著，天津市则为工业用水量，河北省为工业、农业用水量。（3）京津冀地区产业结构与各用水量之间存在较优的回归关系（＜0.01），其中北京市、天津市生活用水量增速最快，而水价的提升并未起到对该地区生活用水量的抑制与减少作用。
京津冀位于中国的“首都圈”，具有极其重要的战略地位，而水资源短缺已成为严重制约京津冀经济社会发展的因素之一。利用2000－2016年京津冀水资源利用与城市经济发展指标等数据，首先基于变异系数、锡尔系数对京津冀用水数量、用水结构与用水量效率进行时空分析；其次采用灰色关联法，探讨了水资源利用类型与城市经济发展指标之间的关联程度；在此基础上，利用二次回归模型分析了产业结构对农业、工业用水的影响，并且重点分析了城市经济发展与生活用水量之间的关系。结果表明：（1）京津冀地区受经济基础、发展条件等因素影响，各城市间用水类别空间差异较大，尤其是生活用水量与工业用水量空间不均衡度加剧，空间差异明显；（2）京津冀地区城市经济发展指标与水资源利用类型之间存在较高的关联度，产业结构对水资源利用量的关联度最大；北京市生活用水量受城市经济发展影响显著，天津市则为工业用水量，河北省为工业、农业用水量。（3）京津冀地区产业结构与各用水量之间存在较优的回归关系（＜0.01），其中北京市、天津市生活用水量增速最快，而水价的提升并未起到对该地区生活用水量的抑制与减少作用。
2019, 17(2):40-48.
摘要:
水资源安全问题一直是研究热点，基于生产消费状况揭示区域虚拟水流动，对了解水资源利用状况和水资源可持续利用具有重要意义。基于虚拟水视角，以灌溉用水和绿水核算区域农业虚拟水生产，以居民膳食消费核算居民虚拟水消费，以两者的差值核算并分析了京津冀地区在生产消费模式下农业虚拟水流动特征及对区域水资源压力的影响。结果表明：(1)2004－2015年间，河北、天津、北京年均作物生产虚拟水分别为3531亿m3、229亿m3和160亿m3，年均畜牧产品生产虚拟水分别为4453亿m3、476亿m3、367亿m3；河北、天津作物虚拟水呈现下降趋势但变化趋势不明显，北京作物生产虚拟水呈现出持续性的下降趋势；河北、天津畜牧产品虚拟水均呈现出先增加后减少最后趋于缓慢上升态势，北京畜牧产品虚拟水呈现持续下降趋势。（2）2004－2015年河北、天津和北京年均虚拟水消费分别为2437亿m3、616亿m3和983亿m3，虚拟水消费均呈现出上升趋势。（3）河北省为虚拟水输出型，输出量呈明显的下降趋势，北京市和天津市为虚拟水输入型，输入量呈增加趋势。（4）2004－2015年年均水资源压力指数呈现河北>天津>北京，水资源匮乏度呈现为天津>北京>河北，水资源自给率呈现河北>天津>北京，北京和天津对外部虚拟水输入的依赖程度逐渐增加。京津冀水资源面临着严重的短缺问题，水资源超载严重。提高农业用水效率，优化种植结构，引导合理的膳食结构调整，从生产和消费两方面同时入手是解决京津冀水资源问题的关键措施。
水资源安全问题一直是研究热点，基于生产消费状况揭示区域虚拟水流动，对了解水资源利用状况和水资源可持续利用具有重要意义。基于虚拟水视角，以灌溉用水和绿水核算区域农业虚拟水生产，以居民膳食消费核算居民虚拟水消费，以两者的差值核算并分析了京津冀地区在生产消费模式下农业虚拟水流动特征及对区域水资源压力的影响。结果表明：(1)2004－2015年间，河北、天津、北京年均作物生产虚拟水分别为3531亿m3、229亿m3和160亿m3，年均畜牧产品生产虚拟水分别为4453亿m3、476亿m3、367亿m3；河北、天津作物虚拟水呈现下降趋势但变化趋势不明显，北京作物生产虚拟水呈现出持续性的下降趋势；河北、天津畜牧产品虚拟水均呈现出先增加后减少最后趋于缓慢上升态势，北京畜牧产品虚拟水呈现持续下降趋势。（2）2004－2015年河北、天津和北京年均虚拟水消费分别为2437亿m3、616亿m3和983亿m3，虚拟水消费均呈现出上升趋势。（3）河北省为虚拟水输出型，输出量呈明显的下降趋势，北京市和天津市为虚拟水输入型，输入量呈增加趋势。（4）2004－2015年年均水资源压力指数呈现河北>天津>北京，水资源匮乏度呈现为天津>北京>河北，水资源自给率呈现河北>天津>北京，北京和天津对外部虚拟水输入的依赖程度逐渐增加。京津冀水资源面临着严重的短缺问题，水资源超载严重。提高农业用水效率，优化种植结构，引导合理的膳食结构调整，从生产和消费两方面同时入手是解决京津冀水资源问题的关键措施。
2019, 17(2):49-54.
摘要:
淡水盐碱化是全球范围内面临的一个新兴环境问题，其中城镇内人工景观水体表现尤为突出。高盐景观水体盐度大，导致植物不易生长，藻类逐渐成为优势种群，影响观感。通过絮凝法同时除磷、除藻，使景观水体恢复藻类爆发前的状态。研究11种絮凝药剂对TP、Chla（叶绿素a）的去除效率，其中PAC除磷效果很好，CPAM可以有效除藻。经过浓度梯度优选实验，优选出PAC和CPAM的最优投加浓度，并进行复配试验。复配结果为当PAC投加浓度10 mg/L、CPAM投加浓度3 mg/L时组合除磷、除藻效果最佳，TP平均去除率为9252 %，Chla平均去除率为9832 %。
淡水盐碱化是全球范围内面临的一个新兴环境问题，其中城镇内人工景观水体表现尤为突出。高盐景观水体盐度大，导致植物不易生长，藻类逐渐成为优势种群，影响观感。通过絮凝法同时除磷、除藻，使景观水体恢复藻类爆发前的状态。研究11种絮凝药剂对TP、Chla（叶绿素a）的去除效率，其中PAC除磷效果很好，CPAM可以有效除藻。经过浓度梯度优选实验，优选出PAC和CPAM的最优投加浓度，并进行复配试验。复配结果为当PAC投加浓度10 mg/L、CPAM投加浓度3 mg/L时组合除磷、除藻效果最佳，TP平均去除率为9252 %，Chla平均去除率为9832 %。
2019, 17(2):55-66.
摘要:
为探索蓄滞洪区土地利用方式的优化调整方向，以淮河蒙洼蓄洪区为例，将遥感解译与实地调研相结合，运用土地利用动态度和转移矩阵，评价了土地利用方式在2000-2014年间的时空变化过程。通过构建“居民点减少”、“农田减少”和“协同作用”3类24个子情景，运用CLUES模型，预测并模拟了不同情景下土地利用的数量及空间分布。结果表明，蓄滞洪区土地利用方式受工程措施和政策因素影响显著；林地、水塘、农田和居民点4种地类之间，存在空间分布的竞争性行为：在上游和中游湖心庄台居民点附近，林地的优先级高于水塘，在下游堤防和河渠附近，水塘的优先级最高，此种分布特征可起到径流削减、涵养水源的作用。
为探索蓄滞洪区土地利用方式的优化调整方向，以淮河蒙洼蓄洪区为例，将遥感解译与实地调研相结合，运用土地利用动态度和转移矩阵，评价了土地利用方式在2000-2014年间的时空变化过程。通过构建“居民点减少”、“农田减少”和“协同作用”3类24个子情景，运用CLUES模型，预测并模拟了不同情景下土地利用的数量及空间分布。结果表明，蓄滞洪区土地利用方式受工程措施和政策因素影响显著；林地、水塘、农田和居民点4种地类之间，存在空间分布的竞争性行为：在上游和中游湖心庄台居民点附近，林地的优先级高于水塘，在下游堤防和河渠附近，水塘的优先级最高，此种分布特征可起到径流削减、涵养水源的作用。
2019, 17(2):67-74.
摘要:
新疆库尔勒市地下水超采严重，造成区域地下水位持续下降、孔雀河沿岸植被稀疏、局部地下水水质劣化等一系列环境地质问题，严重制约着当地经济的发展和人类的生产生活。针对这一问题，对库尔勒市地下水动态监测数据进行分析，并采用水位动态法、开采系数法、引发问题法等3种不同的方法对超采区进行评价。研究表明,库尔勒市地下水埋深呈逐年增大趋势，2003-2017年地下水位统测点水位下降速率最大达5-33 m/a，乡级行政区地下水开采系数最大高达6-18。库尔勒市地下水超采区总面积为819-86 km2，其中严重超采区面积为709-98 km2，一般超采区面积为109-88 km2。同时提出科学合理的地下水压采方案和措施，为库尔勒市水资源的合理利用、干旱区绿洲城市的地下水研究提供指导意义。
新疆库尔勒市地下水超采严重，造成区域地下水位持续下降、孔雀河沿岸植被稀疏、局部地下水水质劣化等一系列环境地质问题，严重制约着当地经济的发展和人类的生产生活。针对这一问题，对库尔勒市地下水动态监测数据进行分析，并采用水位动态法、开采系数法、引发问题法等3种不同的方法对超采区进行评价。研究表明,库尔勒市地下水埋深呈逐年增大趋势，2003-2017年地下水位统测点水位下降速率最大达5-33 m/a，乡级行政区地下水开采系数最大高达6-18。库尔勒市地下水超采区总面积为819-86 km2，其中严重超采区面积为709-98 km2，一般超采区面积为109-88 km2。同时提出科学合理的地下水压采方案和措施，为库尔勒市水资源的合理利用、干旱区绿洲城市的地下水研究提供指导意义。
2019, 17(2):75-80.
摘要:
适宜生态流量是保障河流水生态系统健康的重要变量，合理评估适宜生态流量具有现实意义。以淮河流域典型河流沙颍河为研究对象，基于沙颍河周口水文站44年天然日流量数据，运用常用的5种水文学方法计算沙颍河的适宜生态流量，通过比较5种水文学方法在计算适宜生态流量方面的优劣发现：在水量需求方面，Q50_Q90法水量需求最大，Tennant法水量需求最小，Q50_Q90法会加重“三生”用水矛盾；在水文节律模拟方面，Tessman法、月流量变动法和Lyon法较Q50_Q90法和Tennant法有明显优势；在月流量满足率方面，Tennant法和Lyon法满足率最高，其中枯水期Lyon法满足率最高。综合考虑水量需求、水文节律和满足率三方面因素，Lyon法在计算沙颍河这类季节性河流的适宜生态流量结果最为合理。
适宜生态流量是保障河流水生态系统健康的重要变量，合理评估适宜生态流量具有现实意义。以淮河流域典型河流沙颍河为研究对象，基于沙颍河周口水文站44年天然日流量数据，运用常用的5种水文学方法计算沙颍河的适宜生态流量，通过比较5种水文学方法在计算适宜生态流量方面的优劣发现：在水量需求方面，Q50_Q90法水量需求最大，Tennant法水量需求最小，Q50_Q90法会加重“三生”用水矛盾；在水文节律模拟方面，Tessman法、月流量变动法和Lyon法较Q50_Q90法和Tennant法有明显优势；在月流量满足率方面，Tennant法和Lyon法满足率最高，其中枯水期Lyon法满足率最高。综合考虑水量需求、水文节律和满足率三方面因素，Lyon法在计算沙颍河这类季节性河流的适宜生态流量结果最为合理。
2019, 17(2):81-88.
摘要:
利用自动监测数据，采用神经网络对水体中叶绿素a含量进行预测，是水体中叶绿素a含量预测的主要手段之一。但受梯度下降法局部搜索的限制，传统BP神经网络模型预测精度和稳定性均存在问题。鉴于此，引入全局搜索的思维进化算法优化BP神经网络权值、阈值，提高叶绿素a预测效率；并采用偏导方法对预测模型输入因子敏感性进行分析，精简模型输入因子。结果表明：在叶绿素a 的BP神经网络预测模型中，引入思维进化算法可显著提高网络训练稳定性和精度，预测精度波动范围从［0-364,0-978］提高至［0-917,0-983］，平均预测精度从0-950提高到0-968。利用Dimopoulos敏感性分析将模型输入因子从12因子精简为8因子后，平均预测精度从0-968降至0-962，预测精度波动范围从［0-917,0-983］变为［0-921,0-976］，预测模型稳定性更好；在输入因子数目均为8条件下，基于Dimopoulos方法敏感性分析结果筛选出的输入因子组合平均预测精度明显高于基于主成分分析法筛选出的输入因子组合。研究可为基于BP神经网络叶绿素a预测模型输入因子优化提供参考，提高模型预测的稳定性。
利用自动监测数据，采用神经网络对水体中叶绿素a含量进行预测，是水体中叶绿素a含量预测的主要手段之一。但受梯度下降法局部搜索的限制，传统BP神经网络模型预测精度和稳定性均存在问题。鉴于此，引入全局搜索的思维进化算法优化BP神经网络权值、阈值，提高叶绿素a预测效率；并采用偏导方法对预测模型输入因子敏感性进行分析，精简模型输入因子。结果表明：在叶绿素a 的BP神经网络预测模型中，引入思维进化算法可显著提高网络训练稳定性和精度，预测精度波动范围从［0-364,0-978］提高至［0-917,0-983］，平均预测精度从0-950提高到0-968。利用Dimopoulos敏感性分析将模型输入因子从12因子精简为8因子后，平均预测精度从0-968降至0-962，预测精度波动范围从［0-917,0-983］变为［0-921,0-976］，预测模型稳定性更好；在输入因子数目均为8条件下，基于Dimopoulos方法敏感性分析结果筛选出的输入因子组合平均预测精度明显高于基于主成分分析法筛选出的输入因子组合。研究可为基于BP神经网络叶绿素a预测模型输入因子优化提供参考，提高模型预测的稳定性。
2019, 17(2):89-97.
摘要:
东鱼河作为南四湖最长的入湖河流，其水质状况对于南四湖的水环境质量具有重要影响。为分析东鱼河摇蚊群落结构与水体富营养化的关系，于2013年5月对东鱼河8个采样点表层松散2 cm底泥中的摇蚊幼虫头壳进行了分析。东鱼河底泥中共鉴定出30个摇蚊属种，主要属种由Glyptotendipes pallens type（20-42%）、Cricotopus sylvestris type（18-23%）、 Chironomus plumosus type （15-24%）、Tanytarsus mendax type （7-35%）、Dicrotendipes nervosus type （7-12%）、Chironomus anthracinus type （6-23%）、Polypedilum nubifer type （5-38%）组成，共占所有摇蚊含量的79-97%。其中Glyptotendipes pallens type、Cricotopus sylvestris type和Chironomus plumosus type 是东鱼河的优势种，占全流域的53-89%。基于生物多样性指数及主成分分析对东鱼河水质进行分析，结果表明，东鱼河水体处于轻度中度污染等级；冗余分析得到NH3-N是影响东鱼河摇蚊组合分布的主要水环境因子，且不同摇蚊属种对NH3-N的响应不同。此外，结合摇蚊组合生态特性综合分析得，中游、中下游污染较严重，是东鱼河水污染治理的重点区域。
东鱼河作为南四湖最长的入湖河流，其水质状况对于南四湖的水环境质量具有重要影响。为分析东鱼河摇蚊群落结构与水体富营养化的关系，于2013年5月对东鱼河8个采样点表层松散2 cm底泥中的摇蚊幼虫头壳进行了分析。东鱼河底泥中共鉴定出30个摇蚊属种，主要属种由Glyptotendipes pallens type（20-42%）、Cricotopus sylvestris type（18-23%）、 Chironomus plumosus type （15-24%）、Tanytarsus mendax type （7-35%）、Dicrotendipes nervosus type （7-12%）、Chironomus anthracinus type （6-23%）、Polypedilum nubifer type （5-38%）组成，共占所有摇蚊含量的79-97%。其中Glyptotendipes pallens type、Cricotopus sylvestris type和Chironomus plumosus type 是东鱼河的优势种，占全流域的53-89%。基于生物多样性指数及主成分分析对东鱼河水质进行分析，结果表明，东鱼河水体处于轻度中度污染等级；冗余分析得到NH3-N是影响东鱼河摇蚊组合分布的主要水环境因子，且不同摇蚊属种对NH3-N的响应不同。此外，结合摇蚊组合生态特性综合分析得，中游、中下游污染较严重，是东鱼河水污染治理的重点区域。
2019, 17(2):98-106.
摘要:
选择内蒙古河套灌区一典型监测区作为研究区，对区内地下水埋深、TDS、主要离子等进行了连续监测（2012年5月-2015年12月），运用统计学方法分析了试验区内地下水埋深、TDS等在全监测期、非冻融期和作物生长期的变化特征，以及各关键环境要素间的相关性。研究结果表明：（1）研究区内约82%地下水属于微咸水，TDS大多介于1~2 g/L，地下水化学类型为HCO3-+Cl-Na++Mg2+型；（2）地下水埋深与TDS呈微弱正相关，而TDS与Cl-、SO2-和K++Na+在三个时期的相关系数均比较大，属于高度相关，这些离子的变化对地下水质的影响较大；（3）综合变异分析、相关分析和主成分分析，Cl-和TDS的相关性均为作物生长期>非冻融期>全监测期，说明蒸发浓缩和溶滤作用对灌区地下水水化学特征的影响占主导地位。
选择内蒙古河套灌区一典型监测区作为研究区，对区内地下水埋深、TDS、主要离子等进行了连续监测（2012年5月-2015年12月），运用统计学方法分析了试验区内地下水埋深、TDS等在全监测期、非冻融期和作物生长期的变化特征，以及各关键环境要素间的相关性。研究结果表明：（1）研究区内约82%地下水属于微咸水，TDS大多介于1~2 g/L，地下水化学类型为HCO3-+Cl-Na++Mg2+型；（2）地下水埋深与TDS呈微弱正相关，而TDS与Cl-、SO2-和K++Na+在三个时期的相关系数均比较大，属于高度相关，这些离子的变化对地下水质的影响较大；（3）综合变异分析、相关分析和主成分分析，Cl-和TDS的相关性均为作物生长期>非冻融期>全监测期，说明蒸发浓缩和溶滤作用对灌区地下水水化学特征的影响占主导地位。
2019, 17(2):107-115.
摘要:
基于MODFLOW模型，以华北平原人民胜利渠灌区为例，结合研究区水文地质条件，建立地下水运动数值模拟模型，通过参数校准和模型验证，表明建立的地下水运动模型能够合理地反映研究区2012－2013年的地下水运动状况，模拟结果表明该灌区地下水处于负均衡状态。基于模拟结果，进一步预测了气候情景（选取RCP4 5情景NorESM1 M模式）下灌区2030年地下水水位情况。结果表明与1997－2013年相比，2030年灌区地下水位持续下降，漏斗面积逐渐扩大。以此为基础，开展地下水开采量情景分析，将开采量分别增加和减少20%，预测2030年在不同开采量情景下地下水水位变化情况。最后根据预测结果初步提出地下水开采量减少20%的调控方案，以保证地下水水位有所上升，漏斗面积减少。
基于MODFLOW模型，以华北平原人民胜利渠灌区为例，结合研究区水文地质条件，建立地下水运动数值模拟模型，通过参数校准和模型验证，表明建立的地下水运动模型能够合理地反映研究区2012－2013年的地下水运动状况，模拟结果表明该灌区地下水处于负均衡状态。基于模拟结果，进一步预测了气候情景（选取RCP4 5情景NorESM1 M模式）下灌区2030年地下水水位情况。结果表明与1997－2013年相比，2030年灌区地下水位持续下降，漏斗面积逐渐扩大。以此为基础，开展地下水开采量情景分析，将开采量分别增加和减少20%，预测2030年在不同开采量情景下地下水水位变化情况。最后根据预测结果初步提出地下水开采量减少20%的调控方案，以保证地下水水位有所上升，漏斗面积减少。
2019, 17(2):116-122.
摘要:
针对汉江流域调度对象多、调度规则复杂的问题，建立了汉江流域引调水工程及水库统一调度模型。模型将汉江流域概化为由干支流控制性水库、引调水工程、沿线用水地市、控制断面组成的水资源调度系统。模型由信息服务模块、汉江干支流控制性水库群调度模块、汉江干流分段水资源调度配置模块组成，各模块间通过数据关联的形式进行耦合。模型采用模块化结构，可扩展性强，集成了最严格水资源管理制度中用水总量控制指标体系和水量分配方案等约束条件，可分河段、分区域实现水资源调度配置目标。模型对人工经验计算方式进行了优化，为规范化、智能化地开展汉江流域水资源调度管理提供技术支撑。
针对汉江流域调度对象多、调度规则复杂的问题，建立了汉江流域引调水工程及水库统一调度模型。模型将汉江流域概化为由干支流控制性水库、引调水工程、沿线用水地市、控制断面组成的水资源调度系统。模型由信息服务模块、汉江干支流控制性水库群调度模块、汉江干流分段水资源调度配置模块组成，各模块间通过数据关联的形式进行耦合。模型采用模块化结构，可扩展性强，集成了最严格水资源管理制度中用水总量控制指标体系和水量分配方案等约束条件，可分河段、分区域实现水资源调度配置目标。模型对人工经验计算方式进行了优化，为规范化、智能化地开展汉江流域水资源调度管理提供技术支撑。
2019, 17(2):123-131.
摘要:
为评估已建区现状排水管网情况并以问题为导向提出针对性的多尺度分区管网排水能力提升优化策略，以北京市东城区为例，构建基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型，选用两场实测降雨分别进行参数率定及模型验证，结果表明模型具有较高的精度与可靠性。在此基础上，利用该模型对1 a、3 a、5 a、10 a四种不同设计重现期、历时1 h降雨情景下的排水管网排水能力进行模拟，分三个尺度对研究区域模拟结果的分析如下：(1)城市尺度的管网排水能力不足1 a一遇、1~3 a一遇、3~5 a一遇、5~10 a一遇、10 a一遇的管线长度比例分别为52%、10%、4%、6%、29%；(2)地块尺度功能分区排水能力排序为：公园绿地≥居民小区>商务行政办公区>商业区；（3）道路尺度的主次干道管线排水能力不足1 a一遇、1~3 a一遇、3~5 a一遇、5~10 a一遇、10 a一遇的管线长度比例分别为38%、9%、4%、7%、42%。针对不同尺度下排水管网排水能力的现状评估结果，诊断并分析排水能力不足的问题及成因，以期通过系统性的管网现状评估及优化方案，为国内其他老城区的管网排水能力提升提供一套适用性的优化改造策略。
为评估已建区现状排水管网情况并以问题为导向提出针对性的多尺度分区管网排水能力提升优化策略，以北京市东城区为例，构建基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型，选用两场实测降雨分别进行参数率定及模型验证，结果表明模型具有较高的精度与可靠性。在此基础上，利用该模型对1 a、3 a、5 a、10 a四种不同设计重现期、历时1 h降雨情景下的排水管网排水能力进行模拟，分三个尺度对研究区域模拟结果的分析如下：(1)城市尺度的管网排水能力不足1 a一遇、1~3 a一遇、3~5 a一遇、5~10 a一遇、10 a一遇的管线长度比例分别为52%、10%、4%、6%、29%；(2)地块尺度功能分区排水能力排序为：公园绿地≥居民小区>商务行政办公区>商业区；（3）道路尺度的主次干道管线排水能力不足1 a一遇、1~3 a一遇、3~5 a一遇、5~10 a一遇、10 a一遇的管线长度比例分别为38%、9%、4%、7%、42%。针对不同尺度下排水管网排水能力的现状评估结果，诊断并分析排水能力不足的问题及成因，以期通过系统性的管网现状评估及优化方案，为国内其他老城区的管网排水能力提升提供一套适用性的优化改造策略。
2019, 17(2):132-139.
摘要:
台风暴雨具有强度大、降雨集中的特点，容易在沿海地区中小流域形成局地破坏性洪水灾害，基于高精度地形地貌数据构建分布式水文模型，是实现中小流域洪水模拟和预报的重要手段。以福建闽清县梅溪流域为研究区，基于高精度DEM、土壤和土地利用数据，采用中国山洪水文模型（CNFF-HM），构建了梅溪流域分布式水文模型，以56场实测水文气象资料对模型进行率定和验证，并对2016年7月9日发生的“尼伯特”台风带来的暴雨洪水进行反演。结果显示，构建的分布式水文模型验证和率定效果良好，对“尼伯特”台风暴雨洪水模拟的洪峰流量误差小于20 %，确定性系数达到096，因此模型能够很好地反映流域短历时强降雨引发的洪水特征，为流域防洪减灾提供可靠的技术支撑。
台风暴雨具有强度大、降雨集中的特点，容易在沿海地区中小流域形成局地破坏性洪水灾害，基于高精度地形地貌数据构建分布式水文模型，是实现中小流域洪水模拟和预报的重要手段。以福建闽清县梅溪流域为研究区，基于高精度DEM、土壤和土地利用数据，采用中国山洪水文模型（CNFF-HM），构建了梅溪流域分布式水文模型，以56场实测水文气象资料对模型进行率定和验证，并对2016年7月9日发生的“尼伯特”台风带来的暴雨洪水进行反演。结果显示，构建的分布式水文模型验证和率定效果良好，对“尼伯特”台风暴雨洪水模拟的洪峰流量误差小于20 %，确定性系数达到096，因此模型能够很好地反映流域短历时强降雨引发的洪水特征，为流域防洪减灾提供可靠的技术支撑。
2019, 17(2):140-145.
摘要:
如何进一步提高水文预报精度，降低预报误差，更好的服务于防洪抢险、水资源调度是水文学重要研究方向。基于水文预报误差主要影响因素在相似流域具有相似性，致预报误差具有相似性的特性，以相似流域各预报站预见期不同为切入点，优选误差修正因子，基于二次正交回归设计，构建了预报误差模拟模型以修正预报结果，提高精度。经怒江道街坝水文站模拟预报检验，修正后模拟确定性系数由0-933提高至0-998，洪峰流量平均绝对误差由693 m3/s降低至116 m3/s，洪峰流量平均相对误差由16%降低至3%，洪峰出现时间预报误差由平均5-4 h降低至0-9 h，方案精度由乙级提升至甲级。提出的基于水文相似洪水预报修正方法结构简单、计算方便、修正效果明显，是一种高效提高洪水预报精度的方法，适用于相似流域不同预报站洪水过程无明显差异的情形。
如何进一步提高水文预报精度，降低预报误差，更好的服务于防洪抢险、水资源调度是水文学重要研究方向。基于水文预报误差主要影响因素在相似流域具有相似性，致预报误差具有相似性的特性，以相似流域各预报站预见期不同为切入点，优选误差修正因子，基于二次正交回归设计，构建了预报误差模拟模型以修正预报结果，提高精度。经怒江道街坝水文站模拟预报检验，修正后模拟确定性系数由0-933提高至0-998，洪峰流量平均绝对误差由693 m3/s降低至116 m3/s，洪峰流量平均相对误差由16%降低至3%，洪峰出现时间预报误差由平均5-4 h降低至0-9 h，方案精度由乙级提升至甲级。提出的基于水文相似洪水预报修正方法结构简单、计算方便、修正效果明显，是一种高效提高洪水预报精度的方法，适用于相似流域不同预报站洪水过程无明显差异的情形。
2019, 17(2):146-156.
摘要:
由渗漏导致的降水大量流失是造成喀斯特石漠化地区地表水短缺的主要原因，将渗漏的难利用蓝水转化为可供植被生长利用的生态绿水是目前技术条件下提高水资源利用量的有益探索。基于蓝水绿水理论和土壤-植物-大气连续体（SPAC）原理，通过采用EcoHAT系统水循环模型模拟贵阳市非城镇地区的蓝水绿水转化，发现：（1）研究区绿水占降水的份额不到50%，远低于全球65%的平均水平，具有很大的转化利用潜力；（2）增加植被覆盖度和增厚土层均能实现将渗漏蓝水转化为生态绿水，增厚土层的转化效果更为显著；（3）增加植被覆盖度对减少渗漏的转化作用存在一个明显的阈值，当植被覆盖度增长到56%左右时，其减少渗漏的作用急遽减弱。鉴于研究区石漠化的典型性，本研究对类似地区提高水资源利用量具有一定参考意义。
由渗漏导致的降水大量流失是造成喀斯特石漠化地区地表水短缺的主要原因，将渗漏的难利用蓝水转化为可供植被生长利用的生态绿水是目前技术条件下提高水资源利用量的有益探索。基于蓝水绿水理论和土壤-植物-大气连续体（SPAC）原理，通过采用EcoHAT系统水循环模型模拟贵阳市非城镇地区的蓝水绿水转化，发现：（1）研究区绿水占降水的份额不到50%，远低于全球65%的平均水平，具有很大的转化利用潜力；（2）增加植被覆盖度和增厚土层均能实现将渗漏蓝水转化为生态绿水，增厚土层的转化效果更为显著；（3）增加植被覆盖度对减少渗漏的转化作用存在一个明显的阈值，当植被覆盖度增长到56%左右时，其减少渗漏的作用急遽减弱。鉴于研究区石漠化的典型性，本研究对类似地区提高水资源利用量具有一定参考意义。
2019, 17(2):157-165.
摘要:
为研究新疆塔里木沙漠公路沿线浅层地下水水化学特征及其成因，运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析和离子比值等方法分析研究区2014年20组浅层地下水水样测试结果，并探讨沙漠公路沿线水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明，浅层地下水中主要阴阳离子为SO42-和Na+；TDS介于543.61～10249.74 mg/L，平均值为4 087-58mg/L；pH值的范围在7.11～9.05，平均值为7.87；总硬度超过450 mg/L的水样占95%；地下水水化学类型以SO4·Cl Na型、SO4·Cl Na·Mg型和SO4·Cl Na·Ca型为主；地下水中SO42-和Na+是TDS的主要来源，且SO42-和Na+主要来源于岩盐或蒸发岩溶解；各主要离子间均有较好的相关性，其来源具有一致性；大气降水作用对研究区地下水化学组分几乎没有影响，地下水主要受蒸发浓缩和岩石风化作用影响；地下水中主要离子来源受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解影响较大，同时受到碳酸盐岩的溶解和阳离子交换作用影响。
为研究新疆塔里木沙漠公路沿线浅层地下水水化学特征及其成因，运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析和离子比值等方法分析研究区2014年20组浅层地下水水样测试结果，并探讨沙漠公路沿线水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明，浅层地下水中主要阴阳离子为SO42-和Na+；TDS介于543.61～10249.74 mg/L，平均值为4 087-58mg/L；pH值的范围在7.11～9.05，平均值为7.87；总硬度超过450 mg/L的水样占95%；地下水水化学类型以SO4·Cl Na型、SO4·Cl Na·Mg型和SO4·Cl Na·Ca型为主；地下水中SO42-和Na+是TDS的主要来源，且SO42-和Na+主要来源于岩盐或蒸发岩溶解；各主要离子间均有较好的相关性，其来源具有一致性；大气降水作用对研究区地下水化学组分几乎没有影响，地下水主要受蒸发浓缩和岩石风化作用影响；地下水中主要离子来源受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解影响较大，同时受到碳酸盐岩的溶解和阳离子交换作用影响。
2019, 17(2):166-172.
摘要:
为了研究泥石流内物源活动性演化及冲出范围，利用搜集的四期遥感影像和DEM，结合GIS与RS，对不同时期张家坪泥石流物源做出详细解译，得出不同活动率条件下的张家坪泥石流物源演化趋势。根据变化趋势预测该泥石流未来不会产生较多新的物源，但老崩滑体有扩大的可能性，同时利用FLO2D软件模拟三种降雨频率下的张家坪泥石流冲出范围及堵江程度，研究结果能够为张家坪泥石流物源防治措施提供参考价值，同时为冲出范围内的灾后重建工作提供科学指导依据。
为了研究泥石流内物源活动性演化及冲出范围，利用搜集的四期遥感影像和DEM，结合GIS与RS，对不同时期张家坪泥石流物源做出详细解译，得出不同活动率条件下的张家坪泥石流物源演化趋势。根据变化趋势预测该泥石流未来不会产生较多新的物源，但老崩滑体有扩大的可能性，同时利用FLO2D软件模拟三种降雨频率下的张家坪泥石流冲出范围及堵江程度，研究结果能够为张家坪泥石流物源防治措施提供参考价值，同时为冲出范围内的灾后重建工作提供科学指导依据。
2019, 17(2):173-181.
摘要:
甘肃天水麦积区位于陇西黄土高原，受强降雨和历史地震的影响，地表沟壑纵横，滑坡分布广泛。如何判断不同成因滑坡的敏感性与地貌演化阶段的对应关系是值得深入研究的问题。通过详细的野外调查，总结滑坡的形态特征，将区内滑坡分为降雨诱发型和地震诱发型。基于地貌演化理论，利用面积高程曲线参数HI值和K值判断各小流域发育阶段与侵蚀程度，开展研究区滑坡敏感性分区。结合野外实地调查获得的滑坡分布数据，计算各个不同敏感区的地震滑坡和降雨滑坡面积比例，探讨不同成因形成的滑坡的分布趋势与地貌演化阶段的对应关系，并对敏感性分区结果进行验证。分析结果表明：高敏感区（壮年期）HI值为0.35～0.6，占全区总面积的67-87%；中敏感区（幼年期）HI值为0.6～1，占全区总面积的21-33%；低敏感（老年期）区HI值为0～0.35，占全区总面积的10.8%。K值与HI值整体呈正相关关系。各敏感性分区内地震与降雨滑坡的面积与分区面积的比值随敏感性的增加而增加，降雨滑坡在中敏感（幼年期）区中分布比例最高，多为黄土浅表层滑坡，地震诱发滑坡在高敏感区（壮年期）中分布比例最高。
甘肃天水麦积区位于陇西黄土高原，受强降雨和历史地震的影响，地表沟壑纵横，滑坡分布广泛。如何判断不同成因滑坡的敏感性与地貌演化阶段的对应关系是值得深入研究的问题。通过详细的野外调查，总结滑坡的形态特征，将区内滑坡分为降雨诱发型和地震诱发型。基于地貌演化理论，利用面积高程曲线参数HI值和K值判断各小流域发育阶段与侵蚀程度，开展研究区滑坡敏感性分区。结合野外实地调查获得的滑坡分布数据，计算各个不同敏感区的地震滑坡和降雨滑坡面积比例，探讨不同成因形成的滑坡的分布趋势与地貌演化阶段的对应关系，并对敏感性分区结果进行验证。分析结果表明：高敏感区（壮年期）HI值为0.35～0.6，占全区总面积的67-87%；中敏感区（幼年期）HI值为0.6～1，占全区总面积的21-33%；低敏感（老年期）区HI值为0～0.35，占全区总面积的10.8%。K值与HI值整体呈正相关关系。各敏感性分区内地震与降雨滑坡的面积与分区面积的比值随敏感性的增加而增加，降雨滑坡在中敏感（幼年期）区中分布比例最高，多为黄土浅表层滑坡，地震诱发滑坡在高敏感区（壮年期）中分布比例最高。
2019, 17(2):182-188.
摘要:
近年来，鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸，水源地超采，岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显，迫切需要加强研究。以泰安纸坊泉域为例，探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征，以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。结果表明，岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带，其地下水动态稳定，成井率高且识别特征明显，是本区岩溶水水源地开采的理想场所。研究强径流带系统的水文地质条件，掌握其规律，为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。
近年来，鲁中南地区岩溶地下水泉水流量衰减、干涸，水源地超采，岩溶塌陷等环境地质问题日益凸显，迫切需要加强研究。以泰安纸坊泉域为例，探讨了泉域内岩溶水强径流带分布、成因类型及典型水文地质特征，以达到合理开发、保护岩溶地下水的可行性。结果表明，岩溶水强径流带是有巨大调蓄功能并发育于浅部地下水积极交替带的网络状强岩溶富水带，其地下水动态稳定，成井率高且识别特征明显，是本区岩溶水水源地开采的理想场所。研究强径流带系统的水文地质条件，掌握其规律，为进一步研究鲁中南地区岩溶地下水提供了一条有效途径。
2019, 17(2):189-195.
摘要:
抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点，进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响，但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性，若输水隧洞布置不恰当，将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型，以某侧式进/出水口为研究对象，在进/出水口体型不变的前提下，研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明，当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时，进/出水口内部流态较好，反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此，当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下，隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时，可获得较优的水力特性。
抽水蓄能电站侧式进/出水口具有双向过流的特点，进/出水口自身体型参数对其水力特性具有很大的影响，但连接的输水隧洞布置型式也同样会影响进/出水口水力特性，若输水隧洞布置不恰当，将可能导致进/出水口出现不利的水力特性。利用RSM紊流模型，以某侧式进/出水口为研究对象，在进/出水口体型不变的前提下，研究出流工况不同隧洞坡角对进/出水口内部流态、拦污栅断面流速不均匀系数、水头损失系数及流量分配等水力特性的影响。结果表明，当隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时，进/出水口内部流态较好，反向流速区的沿程范围、拦污栅断面流速不均匀系数及水头损失系数均最小。因此，当进/出水口扩散段垂向扩散角不大且各隧洞坡角均满足地形、地质条件的情况下，隧洞坡角等于扩散段垂向扩散角时，可获得较优的水力特性。
2019, 17(2):196-201.
摘要:
梯级水电站优化调度问题的准确、快速求解，是水利学科领域需解决的基本问题。针对该问题，提出了一种新的多策略人工蜂群算法。为更好地平衡算法的全局搜索与局部搜索能力，新算法在两个具有代表性的解搜索策略基础上，对其融合构成新的搜索策略，同时保留了原有的两个解搜索策略。新算法的三个候选解搜索策略，增强了对各类优化问题求解的适应性。为验证新算法的适应性及可行性，不仅在经典的基准测试函数中对其进行测试，并且将其应用于梯级水电站优化调度问题。实验结果表明，新算法具有适应性强、收敛速度快等优点。
梯级水电站优化调度问题的准确、快速求解，是水利学科领域需解决的基本问题。针对该问题，提出了一种新的多策略人工蜂群算法。为更好地平衡算法的全局搜索与局部搜索能力，新算法在两个具有代表性的解搜索策略基础上，对其融合构成新的搜索策略，同时保留了原有的两个解搜索策略。新算法的三个候选解搜索策略，增强了对各类优化问题求解的适应性。为验证新算法的适应性及可行性，不仅在经典的基准测试函数中对其进行测试，并且将其应用于梯级水电站优化调度问题。实验结果表明，新算法具有适应性强、收敛速度快等优点。
2019, 17(2):202-208.
摘要:
采用离散元单法和动力时程法，应用UDEC程序，计算某水电站厂房后方顺层块状岩体边坡动力响应,计算结果表明：动力荷载作用下未支护岩质边坡的破坏可划分成：未滑动、缓慢发展、加速发展和破坏4个阶段；边坡在地震荷载下的破坏是一个累积的过程；锚杆单元的轴力响应曲线与该单元附近的岩体的相对位移时程曲线相关性很好，表明锚杆周边单元之间相对位移是导致锚杆发挥加固作用的原因之一。研究了锚杆轴力分布规律，并据此提出了边坡加固优化方案，该加固方案对相似工程具有参考意义。
采用离散元单法和动力时程法，应用UDEC程序，计算某水电站厂房后方顺层块状岩体边坡动力响应,计算结果表明：动力荷载作用下未支护岩质边坡的破坏可划分成：未滑动、缓慢发展、加速发展和破坏4个阶段；边坡在地震荷载下的破坏是一个累积的过程；锚杆单元的轴力响应曲线与该单元附近的岩体的相对位移时程曲线相关性很好，表明锚杆周边单元之间相对位移是导致锚杆发挥加固作用的原因之一。研究了锚杆轴力分布规律，并据此提出了边坡加固优化方案，该加固方案对相似工程具有参考意义。
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