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郑州市雨岛效应多方法集成评估及量化研究

水资源保护 2023年第2期39卷 152-159页

作者：胡彩虹刘成帅李想孙悦邬强余其鹰郑州大学黄河实验室河南郑州450001

为研究城市化发展带来的雨岛效应问题,选用郑州市1978—2018年社会经济资料和1960—2020年逐日降雨资料,在利用六阶段论和“S”形曲线法分析郑州城市化发展水平的基础上,多方法并举构建雨岛效应评估方法体系;基于年降水量、年汛期降水... 详细信息

为研究城市化发展带来的雨岛效应问题,选用郑州市1978—2018年社会经济资料和1960—2020年逐日降雨资料,在利用六阶段论和“S”形曲线法分析郑州城市化发展水平的基础上,多方法并举构建雨岛效应评估方法体系;基于年降水量、年汛期降水量对郑州市雨岛效应进行趋势和周期变化分析,并引入标准化距离法量化评估雨岛效应。结果表明:郑州市中心城区雨岛效应在1997年和2004年有明显突变增强趋势;年降水量、年汛期降水量雨岛效应增强趋势分别持续4 a和10 a,且分别具有8~10 a、15~20 a的第一主周期和17~20 a、6~10 a的第二主周期;标准化距离法计算的年降水量、汛期降水量增雨系数标准化显化值分别为0.261和0.643,说明郑州市雨岛效应集中于汛期。

关键词：雨岛效应增雨系数城市化评估方法体系标准化距离法郑州市

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流速仪在阿合别斗灌区测流的应用与分析

农业与技术 2020年第21期40卷 51-53页

作者：余其鹰新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

渠道水利用系数是灌区改造与节水灌溉的重要指标,也是衡量渠道输水效率的标志性指标。以阿合别斗灌区为测试渠道,结合实际应用从不同渠道确定2种仪器在不同条件的适用性,对如何快速精准测量渠道流量提供新的方法。

关键词： LS1206B流速仪多普勒便携式流速仪渠道测量

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和田河流域干流河道耗水过程分析

水资源与水工程学报 2021年第2期32卷 73-80页

作者：余其鹰白云岗张江辉曹彪新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

为缓解和田河流域水资源供需矛盾,提高流域水资源分段管理效益,明晰了和田河水量损失、转化和消耗规律,确定了断面来水量与干流耗水量、河段耗水量与河道损失量之间的关系。利用2006-2018年和田河干、支流各断面地表径流数据,采用Mann-K... 详细信息

为缓解和田河流域水资源供需矛盾,提高流域水资源分段管理效益,明晰了和田河水量损失、转化和消耗规律,确定了断面来水量与干流耗水量、河段耗水量与河道损失量之间的关系。利用2006-2018年和田河干、支流各断面地表径流数据,采用Mann-Kendall趋势性检验和水量平衡原理分析了各河段的耗水变化过程。结果表明:地表径流量年际呈上升趋势,年内变化呈“单峰型”,丰水期占比为74%;乌鲁瓦提-喀河渠首段年耗水量最大(16.97×10^(8)m^(3)/a),玉河渠首-艾格利牙段年耗水量最小(2.81×10^(8)m^(3)/a),总耗水量与来水量变化趋势一致;喀河渠首-吐直鲁克、玉河渠首-艾格利牙、吐(加)艾-肖塔段河损量与耗水量存在着显著的正相关关系,其中和田河干流河损量最大;玉龙喀什河和喀拉喀什河下游是河损防治的重点,和田河沙漠段是巨大挑战。不同来水量情况下的河段耗水量、不同耗水量与河损量之间变化规律的研究可为和田河流域水资源规划及合理调度提供理论依据。

关键词：径流量变化 M-K检验河道损失水量河道耗水量水量平衡和田河流域

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和田河沙漠地带河床入渗特征研究

干旱区资源与环境 2021年第8期35卷 114-121页

作者：王硕白云岗王兴鹏丁邦新曹彪余其鹰塔里木大学水利与建筑工程学院阿拉尔843000 新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐830049 新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052

和田河流域沙漠地带河床入渗特征直接影响洪水演进,实施科学调度,确保完成向塔里木河生态输水指标具有重要的意义。采用双环入渗仪对和田河上、中、下游3个河段进行入渗试验,计算河床沉积物入渗率,分析其变化规律并通过入渗模型分析沙... 详细信息

和田河流域沙漠地带河床入渗特征直接影响洪水演进,实施科学调度,确保完成向塔里木河生态输水指标具有重要的意义。采用双环入渗仪对和田河上、中、下游3个河段进行入渗试验,计算河床沉积物入渗率,分析其变化规律并通过入渗模型分析沙漠地带河床的入渗特征机制。结果表明:1)和田河上游段入渗率最大,中游段次之,下游段入渗率最小,平均稳定入渗率分别为28.71、21.23、18.48mm/min。不同河段达到稳定入渗的时间在92-112min之间,累计入渗量同理。2)在常用的三个土壤入渗模型中,考斯加可夫(Koctakob)公式和霍顿(Horton)公式均适用于沙漠段水分入渗的研究,对其中考斯加可对夫(Koctakob)公式的效果较为显著,通用经验公式不适用于沙漠段水分入渗的研究。3)和田河河床渗透系数存在空间变异性。在垂直于河岸方向上,同一河段的不同位置中,从河中心到河岸,河床沉积物的渗透系数值呈逐级递减趋势;在沿水流方向上,从上游到下游河床沉积物渗透系数值亦呈逐级递减趋势。

关键词：和田河双环入渗仪水分入渗渗透速率累积入渗量

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淤地坝和梯田对水沙过程的影响研究

应用基础与工程科学学报 2024年

作者：胡彩虹解添宁陈游倩李文忠余其鹰刘成帅郑州大学水利与交通学院温州市水利电力勘测设计院

定量评价洪水事件中水土保持措施减水减沙效果对黄河流域高质量发展有重要科学意义。本文通过耦合蓄水容量分配曲线和下渗容量分配曲线产流模型、中国土壤流失方程（CSLE）产沙模型以及长短期记忆人工神经网络（LSTM）深度学习汇流模型... 详细信息

定量评价洪水事件中水土保持措施减水减沙效果对黄河流域高质量发展有重要科学意义。本文通过耦合蓄水容量分配曲线和下渗容量分配曲线产流模型、中国土壤流失方程（CSLE）产沙模型以及长短期记忆人工神经网络（LSTM）深度学习汇流模型构建了流域水沙模拟模型。并以称钩河流域为例，基于2013-2017年29场洪水事件，通过设置不同的下垫面条件情景，量化研究淤地坝和梯田对流域水沙过程的影响。结果表明，水沙耦合模型具有良好的适用性，率定期和验证期模拟洪水过程的NSEQ、R2Q分别为0.877、0.978和0.850、0.953，土壤侵蚀量相对误差分别为10.49%和15.06%；称钩河流域现有的淤地坝、梯田控制面积分别占流域的54.8%、47.35%，分别能够拦截流域内55.61%、10.54%的径流量，47%、33.8%的土壤流失量，水土保持效果显著。

关键词：产流模式辨析梯田淤地坝水沙模拟量化评估称钩河流域

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基于山区地表空间异质性的产流计算研究

人民长江 2024年

作者：胡彩虹许营营郑钊刘成帅余其鹰李文忠郑州大学水利与交通学院土木水利系中山大学土木工程学院水资源与环境研究中心河南黄河勘测规划设计研究院有限公司

山区流域地表空间差异性较大是制约产流计算的关键问题之一。基于山区流域地表空间异质性及其垂向传导性，提出了考虑“土壤质地-土壤容重-地形坡度-土地利用”垂向空间四级叠加的主导产流辨析框架，利用GIS空间分析技术划分单一径流成... 详细信息

山区流域地表空间差异性较大是制约产流计算的关键问题之一。基于山区流域地表空间异质性及其垂向传导性，提出了考虑“土壤质地-土壤容重-地形坡度-土地利用”垂向空间四级叠加的主导产流辨析框架，利用GIS空间分析技术划分单一径流成分主导的水文响应单元，并构建分布式产流计算模型。选择下孤山流域为研究区，基于1980-2021年20场洪水进行实例验证。结果表明：流域易发生饱和地面径流、超渗地面径流、壤中径流和地下径流空间占比分别为33.00%、0.80%、34.27%、31.93%；产流计算平均径流深相对误差为11.12%，平均确定系数为0.98，计算结果相对可靠。这一研究验证了所提出的产流辨析方法、水文响应单元划分及产流计算模型构建的合理性，为山区暴雨洪水产流计算提供了新方法。

关键词：地表空间异质性水文响应单元产流辨析分布式产流计算山区洪水预报

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考虑径流过程矢量化的机器学习洪水预报模型

水科学进展 2024年第3期35卷 420-429页

作者：刘成帅解添宁李文忠胡彩虹徐源浩牛超杰余其鹰郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 中山大学土木工程学院广东广州510275

准确的超前洪水预报有利于开展防洪减灾工作和优化水资源调度。本文提出一种针对场次洪水的径流过程矢量化方法(Runoff Process Vectorization, RPV),并耦合3种机器学习(Machine Learning, ML)模型构建了RPV-ML洪水预报系列模型。以黄... 详细信息

准确的超前洪水预报有利于开展防洪减灾工作和优化水资源调度。本文提出一种针对场次洪水的径流过程矢量化方法(Runoff Process Vectorization, RPV),并耦合3种机器学习(Machine Learning, ML)模型构建了RPV-ML洪水预报系列模型。以黄河中上游孤山川、佳芦河和祖厉河3个典型流域为研究区,分别基于43、28、37场洪水的降雨径流数据,按照洪水场次7∶3的比例进行模型训练和验证。研究表明:(1)相同预见期条件下RPV-ML模型在孤山川、佳芦河和祖厉河流域洪水预报纳什效率系数更高、均方根误差和洪峰相对误差更低,RPV-ML模型比ML模型具有更好的预报性能,在预见期为4~6 h时优势更显著;(2) RPV-ML和ML模型预报精度会随着预见期增加逐渐下降,但RPV-ML预报精度呈现缓慢下降趋势,具有更好的鲁棒性;(3)基于RPV改进的时间卷积网络(Temporal Convolutional Network, TCN)可以更好地克服预报误差问题,RPV-TCN模型在3个流域预报性能最好。

关键词：洪水预报径流过程矢量化机器学习 RPV-ML模型黄河中上游

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干旱区荒漠河岸林引洪灌溉生态修复研究

节水灌溉 2024年第2期 48-54,61页

作者：曹彪白云岗刘旭辉余其鹰牛芳鹏新疆水利水电科学研究院乌鲁木齐830049 郑州大学水利与交通学院郑州450001

选择典型荒漠河段引洪灌溉生态修复区域,利用遥感数据和地下水监测数据,结合实地调查等手段对和田河沙漠段典型荒漠河岸林引洪灌溉生态修复效果开展了研究,采用多波段水体指数MBWI和归一化差异植被指数NDVI分析评价研究区生态修复效果... 详细信息

选择典型荒漠河段引洪灌溉生态修复区域,利用遥感数据和地下水监测数据,结合实地调查等手段对和田河沙漠段典型荒漠河岸林引洪灌溉生态修复效果开展了研究,采用多波段水体指数MBWI和归一化差异植被指数NDVI分析评价研究区生态修复效果。结果表明:引洪灌溉对生态修复区地下水有抬升作用,缓解年内地下水持续降低趋势,同时提高植被覆盖水平,这导致植被覆盖度高地区面积增加,无植被覆盖地区面积减少。然而目前引洪灌溉生态修复存在积水面积较大,积水时间较长,区域分布不均等问题,引洪灌溉生态闸位置和合理的运行制度还需要进一步研究。研究成果可以为干旱区内陆河流域荒漠河岸林生态修复提供借鉴。

关键词：引洪灌溉和田河荒漠河岸林生态修复多波段水体指数MBWI NDVI

1957—2018年和田河源流径流演变特征

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干旱区研究 2021年第2期38卷 494-503页

作者：余其鹰张江辉白云岗王硕江柱曹彪卢震林新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049 塔里木大学水利与建筑工程学院新疆阿拉尔843300

河川径流演变特征对流域水资源管理及开发利用具有重要的意义。基于和田河源流乌鲁瓦提站和同古孜洛克站1957—2018年62 a长时间径流实测数据,采用线性趋势、Mann-Kendall趋势检验和重标极差分析法,从年代际、年际、季节及月份4个时间... 详细信息

河川径流演变特征对流域水资源管理及开发利用具有重要的意义。基于和田河源流乌鲁瓦提站和同古孜洛克站1957—2018年62 a长时间径流实测数据,采用线性趋势、Mann-Kendall趋势检验和重标极差分析法,从年代际、年际、季节及月份4个时间尺度分析了和田河源流区径流演变特征。结果表明:乌鲁瓦提站和同古孜洛克站的径流年代际变化特征一致,均经历了“平水年-偏丰水年”;乌鲁瓦提站和同古孜洛克站年径流量均呈现不显著增加趋势,径流序列的突变点均为2009年,年径流均在一定时间内持续增加;乌鲁瓦提站夏秋季径流量变化对年径流量影响最大,同古孜洛克站夏季径流量对年径流影响最大;径流量年内分配不均匀,主要集中在5—9月,占比在86.11%~90.86%,呈“冬枯夏洪”。

关键词：和田河线性趋势径流变化 M-K检验重标极差分析