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关于黄河流域生态保护和高质量发展的思考

人民黄河 2024年第9期46卷 1-7页

作者：张楚汉王光谦清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

黄河是中华民族的母亲河,黄河流域是重要的生态屏障和经济带,也是重要的粮食和能源基地,对我国政治、经济和文化发展具有不可替代的重要作用,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为一项重大国家战略。黄河又是世界上最为复杂难治的河流... 详细信息

黄河是中华民族的母亲河,黄河流域是重要的生态屏障和经济带,也是重要的粮食和能源基地,对我国政治、经济和文化发展具有不可替代的重要作用,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为一项重大国家战略。黄河又是世界上最为复杂难治的河流之一,我国治理黄河历史悠久,人民治黄以来,黄河流域治理和生态保护取得了举世瞩目的成就,但仍面临诸多亟待解决的重大问题。梳理了人民治黄的辉煌成就,分析了当前治黄面临的形势与挑战,并针对如何实现黄河流域长治久安与高质量发展提出了构建流域水资源保障体系、实现流域重点地区生态环境修复与保护、完善流域防洪防凌与水沙调控工程体系等对策建议。

关键词：生态保护高质量发展黄河流域

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中国绿水格局及其战略意义

地理学报 2023年第7期78卷 1641-1658页

作者：王光谦张宇谢笛钟德钰清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016

绿水通过蒸散发、大气水输送和陆地降水过程形成陆地内循环,是连接水圈、大气圈、生物圈、人类圈等地球圈层的重要环节。对绿水陆地内循环的有限认知将低估人类活动对水和生态的影响。本文研究中国范围内绿水陆地内循环的格局以及自然... 详细信息

绿水通过蒸散发、大气水输送和陆地降水过程形成陆地内循环,是连接水圈、大气圈、生物圈、人类圈等地球圈层的重要环节。对绿水陆地内循环的有限认知将低估人类活动对水和生态的影响。本文研究中国范围内绿水陆地内循环的格局以及自然和人类生态系统对其的作用。结果表明,2000—2018年中国绿水陆地内循环具有内循环率高(50.4%)和内循环量大(2.75万亿m^(3)/a)的总体特点,存在由南向北、由西南向东北、西部以内循环为主的“三线”输送格局。其中,以草地为主的青藏高原为中国绿水陆地内循环提供了最多的水量(约8000亿m^(3)/a);以森林为主的东南丘陵和云贵川地区是辐射范围最广的绿水供应区;以耕地为主的长江中下游平原和以草地为主的黄土高原分别是绿水由南向北、由西南向东北输送的枢纽。中国绿水陆地内循环格局由生态系统、大气环流等大尺度地理系统决定,充分认识绿水循环的战略意义在于:①绿水陆地内循环是中国水循环的“国内大循环”,是构建治水“全国一盘棋”新局面的着力点;②绿水陆地内循环是水循环与“山水林田湖草沙”的紧密纽带,是践行“山水林田湖草沙”系统治理的重要抓手;③绿水陆地内循环与跨流域调水和虚拟水转移构成中国跨流域水转移的主要过程,三者的科学统筹与协调是实现中国水资源与经济发展“空间均衡”的新方案。

关键词：绿水水循环中国山水林田湖草沙系统治理空间均衡

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变化环境下城市暴雨致灾防御对策与建议

中国科学院院刊 2022年第8期37卷 1126-1131页

作者：张楚汉王光谦李铁键清华大学水利水电工程系北京100084 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

2021年7月20日,河南郑州发生特大暴雨,强度和范围突破历史记录,远超城乡防洪排涝能力,导致城市内涝、河流洪水、山洪滑坡等多灾并发,是一次造成重大人员伤亡和财产损失的特别重大自然灾害。放眼全国,谋划未来,建议:深刻认识气候变化和... 详细信息

2021年7月20日,河南郑州发生特大暴雨,强度和范围突破历史记录,远超城乡防洪排涝能力,导致城市内涝、河流洪水、山洪滑坡等多灾并发,是一次造成重大人员伤亡和财产损失的特别重大自然灾害。放眼全国,谋划未来,建议:深刻认识气候变化和快速城市化对城市洪涝灾害防治的显著影响,提高变化环境下城市洪涝灾害风险意识;将防御洪涝作为确定城市建设空间规划的刚性约束,动态修订相关规划,加快构建城市防御洪涝灾害的工程体系;多措并举,科学提升城市防灾减灾与应急管理水平。

关键词：暴雨城市洪涝灾害工程体系应急管理

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青海省碳中和路径及实现途径研究

应用基础与工程科学学报 2022年第6期30卷 1331-1345页

作者：谢笛田颖琳王光谦李铁键钟德钰清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 青海大学水利水电学院青海西宁810016 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016

运用2000~2019年青海省能源消费和牲畜养殖数据,分析了青海省历史碳排放变化情况,并基于可拓展的随机性环境影响评估(STIRPAT)模型和社会经济发展数据,构建了未来碳排放的预测模型.在此基础上,结合国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)... 详细信息

运用2000~2019年青海省能源消费和牲畜养殖数据,分析了青海省历史碳排放变化情况,并基于可拓展的随机性环境影响评估(STIRPAT)模型和社会经济发展数据,构建了未来碳排放的预测模型.在此基础上,结合国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)多模式的净生态系统生产力数据,对青海省在未来不同发展情景下的净碳排放量趋势进行了评估,确定了各情景下碳中和的发展路径.此外,分析了当前青海省能源利用状况和植被生长的主要限制因素,从减少碳排放量和增加碳汇两个角度对青海省碳中和的途径给出了针对性的建议.结果表明,青海省净碳排放量已于2018年达到峰值,若实行全面绿色发展政策,则有望在2037年实现净零排放.为实现这一目标,一方面,青海省应大力推进能源改革,提高电气化水平,进一步增加清洁能源消费占比;另一方面,青海省应采取针对性工程措施,降低水、光、热等气候因素特别是水分对当地植物生长效率的限制,增加生物固碳量.

关键词：碳中和碳排放清洁能源生物固碳青海省 STIRPAT模型情景分析

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基于迹线方法的黄河源区降水来源分析

应用基础与工程科学学报 2022年第4期30卷 791-805页

作者：苏洋李铁键李家叶傅汪魏加华王光谦清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016 东莞理工学院生态环境与建筑工程学院广东东莞523808

黄河源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,也是黄河的主要水源地,具有重要的生态环境与社会经济意义.本文基于拉格朗日迹线观点,利用自主研发的高效并行大气迹线求解软件pyTraject获得黄河源区1980~2018年全部6h累计降水量大于1mm的... 详细信息

黄河源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,也是黄河的主要水源地,具有重要的生态环境与社会经济意义.本文基于拉格朗日迹线观点,利用自主研发的高效并行大气迹线求解软件pyTraject获得黄河源区1980~2018年全部6h累计降水量大于1mm的降水来源迹线,采用水汽源归因法对这些降水进行溯源分析,并采用已有的类似软件hysplit进行对比验证.结果表明,黄河源区降水中有43%左右的水汽由青藏高原贡献;青藏高原、南亚和四川盆地的水汽贡献对黄河源区的降水变化起主导作用;青藏高原东南部、四川盆地、柴达木盆地等地对黄河源区降水的水汽贡献呈显著增长趋势.基于拉格朗日观点的降水来源解析可为更好地理解区域的水物质循环,尤其是空中的水物质输送过程,以及其历史演变过程提供参考依据.

关键词：降水水汽输送迹线水汽源归因法黄河源区

微米级液滴喷雾粒径谱的测量参数标定及其敏感性研究

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应用基础与工程科学学报 2022年第1期30卷 1-11页

作者：汤利娟李芳芳程亮魏加华王光谦裘钧清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国农业大学水利与土木学院北京100083 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海西宁810016

液滴喷雾粒径谱可用于衡量喷雾雾化质量和雾化特性.测量喷雾液滴粒径分布的方法主要分为机械、电子和光学三类,其中以激光粒度仪为代表的光学方法的测量精度相对较高,被广泛用于液滴喷雾、固态粉尘等微粒的粒度分布测量.激光粒度仪测量... 详细信息

液滴喷雾粒径谱可用于衡量喷雾雾化质量和雾化特性.测量喷雾液滴粒径分布的方法主要分为机械、电子和光学三类,其中以激光粒度仪为代表的光学方法的测量精度相对较高,被广泛用于液滴喷雾、固态粉尘等微粒的粒度分布测量.激光粒度仪测量结果受到测量参数的影响较大,值得深入研究.本文采用分体式激光粒度仪测量雾化液滴的粒径分布,主要研究了激光粒度仪在测量喷雾液滴粒度中的参数标定及敏感性问题.通过比较分析喷雾方向与粒度仪激光束不同夹角、喷口位置与激光束的不同垂直距离、喷口位置与粒度仪接收端的不同距离粒度测量结果,量化了上述三种不同测量参数对喷雾液滴的粒度分布测量结果的影响.研究认为,对微米级液滴喷雾粒径测量,建议选择自由分布模型对喷雾粒径进行拟合;喷雾方向应该垂直于激光束或略有偏转,偏转角度小于30°;建议喷口放置在激光束周围10cm范围内;粒度仪的接收端不宜距离样品太远,控制在20cm以内;V90的稳定性较差,不建议作为喷雾粒度的衡量特征,而建议采用稳定性较高的V10或V50.本研究有利于提高分体式激光粒度仪测量数据的质量.

关键词：分体式喷雾激光粒度仪水雾粒径谱粒度测量参数标定测量敏感性测量稳定性

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方腔回流区水流运动特性三维数值分析

水科学进展 2003年第1期14卷 1-8页

作者：张修忠王光谦清华大学教育部水沙科学重点实验室北京100084

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回... 详细信息

建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。

关键词：水流运动方腔回流区环流有限元三维数值分析

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浅水流动及输运三维数学模型研究进展

水利学报 2002年第7期33卷 1-7页

作者：张修忠王光谦清华大学水沙科学教育部重点实验室北京100084

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾 ,重点论述了数学模型研究中的若干基本问题 ,包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流... 详细信息

对近年来国内外浅水流动及输运三维数学模型的发展作了较全面的回顾 ,重点论述了数学模型研究中的若干基本问题 ,包括垂向坐标的σ变换、悬沙输移的近底边界条件、自由水面的计算、紊流的封闭问题以及有效的数值计算方法。讨论了浅水流动及输运三维数学模型有待于进一步研究的方向和发展趋势。

关键词：浅水流动输运三维数学模型泥沙紊流悬沙输移

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流量和含沙量对水质参数影响分析

水利学报 2002年第5期33卷 51-54页

作者：石伟王光谦清华大学水利水电工程系北京100084

为了研究近年来黄河下游水环境容量萎缩的内在机理 ,本文用流量级频率分析的方法 ,对 1982～ 1984年黄河下游花园口、泺口水文站实测水质分析成果表中的耗氧量、溶解氧及其相应流量进行了分析 ,得到在平滩流量下黄河下游河道对污染物输... 详细信息

为了研究近年来黄河下游水环境容量萎缩的内在机理 ,本文用流量级频率分析的方法 ,对 1982～ 1984年黄河下游花园口、泺口水文站实测水质分析成果表中的耗氧量、溶解氧及其相应流量进行了分析 ,得到在平滩流量下黄河下游河道对污染物输运能力最强 ,而且此时其水环境容量也最大的结论 .随着花园口、泺口水文站平滩流量由 195 8年的 80 0 0m3 s和 92 0 0m3 s降至 1999年的 40 0 0m3 s和 30 0 0m3 s ,黄河下游水环境容量萎缩是必然的 .本文又通过统计分析得知含沙量对黄河下游水质监测数据中的耗氧量及溶解氧量影响不大 .

关键词：水环境容量平滩流量黄河下游水质监测