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非一致性条件下松澧地区洪水遭遇规律分析

水利水电科技进展 2024年第4期44卷 14-22页

作者：隆院男黄春福莫军成黄草宋昕熠闫世雄曹劲松长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司湖南长沙410007

为研究澧水与松滋河洪水遭遇规律,根据澧水石门站和松滋河新江口站、沙道观站1959—2020年实测日均流量资料,采用非一致性GAMLSS模型优选了年最大洪峰和连续7 d年最大洪量的边缘分布,构建了基于Copula函数的二维联合分布模型,进而得出... 详细信息

为研究澧水与松滋河洪水遭遇规律,根据澧水石门站和松滋河新江口站、沙道观站1959—2020年实测日均流量资料,采用非一致性GAMLSS模型优选了年最大洪峰和连续7 d年最大洪量的边缘分布,构建了基于Copula函数的二维联合分布模型,进而得出不同量级组合下的洪水遭遇概率。结果表明:松澧地区的洪水序列发生了显著变异,基于时变对数正态、伽马、威布尔分布以及Copula联合分布能够较好地反映区域实际洪水特征;松澧地区典型年洪水遭遇以松滋河洪水过程遭遇澧水洪水为主;澧水与松滋河的年最大洪峰或连续7 d年最大洪量的同现概率随着洪水量级的增大而减小,且澧水与松滋河东支的洪水遭遇概率更高;当澧水发生千年一遇大洪水时,与松滋河中小洪水的遭遇概率更高。

关键词：澧水松滋河 Copula函数洪水遭遇联合分布

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基于CMIP6的气候变化下资水流域径流响应研究

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水土保持研究 2024年第4期31卷 114-125页

作者：隆院男张雨林蒋昌波莫军成黄春福宋昕熠长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙410114 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司长沙410007

[目的]探究未来气候变化情景下资水流域的径流响应情况,为实现流域可持续发展、制定防洪抗旱决策提供科学支持。[方法]基于3个CMIP6全球气候模式,通过构建流域SDSM降尺度模型和SWAT水文模型,预估了SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5气候情景... 详细信息

[目的]探究未来气候变化情景下资水流域的径流响应情况,为实现流域可持续发展、制定防洪抗旱决策提供科学支持。[方法]基于3个CMIP6全球气候模式,通过构建流域SDSM降尺度模型和SWAT水文模型,预估了SSP1-2.6,SSP2-4.5和SSP5-8.5气候情景下资水流域2030—2089年的气温与降水变化,并进一步探究流域径流对气候变化的响应。[结果]未来资水流域呈较显著暖湿化趋势,空间上流域全范围升温且以新宁、邵阳站附近增幅最大;降水增加区域主要集中在以冷水江为中心的中下游地区,减少区域位于洞口站以西。在此背景下,未来桃江站与邵阳站年均径流与流域降水的变化趋势基本一致,邵阳站以上的上游区域可利用水资源量减小的可能性较大。枯水期流域水资源将面临更加紧缺的风险,且汛期有提前的趋势,主汛期水资源分配的均匀程度将上升。[结论]在气候暖湿化的背景下,资水流域水资源管理将遭遇更严峻的挑战,应加强水资源保护和流域综合管理。

关键词： CMIP6 气候变化径流响应资水流域 SDSM模型 SWAT模型

An available formula of the sandy beach state induced by plunging waves

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Acta Oceanologica Sinica 2017年第9期36卷 91-100页

作者： JIANG Changbo WU Zhiyuan CHEN Jie DENG Bin long yuannan LI Lianjie School of Hydraulic Engineering Changsha University of Science and Technology Changsha 410004 China Key Laboratory of Hunan Province for Water-sediment Sciences and Water Disaster Prevention School of Hydraulic Engineering Changsha University of Science and Technology Changsha 410004 China 0004 China

Laboratory experiments are performed to explore the response rule of a sandy beach profile under plunging wave on a non-uniform sediment-bed slope. The initial beach slope of combination of 1/10 and 1/20 is exposed to regular waves and cnoidal waves respectively. The free surface elevation, process of wave propagation, wave breaking, uprush and backwash and the change of a cross-shore beach profile are measured and recorded. The beach profile under the regular waves action exhibits two parts： a sandbar profile and a beach berm profile, and only one typical profile transformation under the cnoidal waves action is obtained, which is the beach berm profile. In the laboratory experiments, it is found that the beach states under wave action related to the previous factors. In addition, they are related to the characteristic of breaking waves such as the breaking intensity of the plunging wave. A concept about the characteristic angle of the plunging wave has been put forward through the observation and analysis of the phenomenon of the laboratory experiment. A qualitative analysis about the sediment transport carrying by currents generated from the plunging wave and the state of beach profile under the wave action has been done. The quantitative analysis about the relationship between the characteristic angle and Irribarren number has been done. An available formula of equilibrium states for the sandy beach induced by the plunging wave has been established based on the relationship between Irribarren number and the beach profile. By fitting these experimental results and others＇ experimental results to three lines, the three fitting coefficients can be calculated in their formula respectively. The recommended empirical formulas can divide three states of a beach morphology profile obviously, which include a depositive beach, an erosive beach and an intermediate beach.

关键词： formula of beach state plunging wave experimental study regular wave cnoidal wave

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洞庭湖地形变化对洪水过程的影响研究

水资源与水工程学报 2023年第2期34卷 99-106页

作者：刘易庄蒋昌波向朝晖隆院男邓斌汤小俊长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 湖南省洞庭湖水利事务中心湖南长沙410007

为了更好地理解地形变化对湖泊洪水过程的影响,采用已构建的长江-洞庭湖二维水动力模型,在洞庭湖2003及2011年实测地形的基础上,以2003年型洪水为例,定量分析了湖泊地形变化对洞庭湖洪水过程的影响。结果表明:2003—2011年洞庭湖超过40... 详细信息

为了更好地理解地形变化对湖泊洪水过程的影响,采用已构建的长江-洞庭湖二维水动力模型,在洞庭湖2003及2011年实测地形的基础上,以2003年型洪水为例,定量分析了湖泊地形变化对洞庭湖洪水过程的影响。结果表明:2003—2011年洞庭湖超过40%的区域地形下降值大于0.10 m,特别是湘江洪道,其深泓线地形高程平均下降了5.72 m。通过对2003年洪水过程模拟发现,相比于2003年,在2011年地形情况下,以“四水”来流为主导的洪水过程中,南洞庭湖内洪峰水位下降超过0.40 m,西洞庭湖内洪峰水位下降约0.20 m,东洞庭湖内仅在南部地形变化较大区域的水位变化明显;斗米咀-城陵矶河段水面坡降变缓,南洞庭湖内洪道水面坡降变陡。而对于以长江来流为主导的洪水过程,由于长江洪水位的顶托作用,洞庭湖内洪峰水位下降了0.15 m,斗米咀-城陵矶河段及南洞庭湖内水面坡降下降不明显。因此,2003—2011年洞庭湖地形变化对“四水”来流型洪水影响较大,湖盆下切导致湖容增大,可有效缓解洞庭湖内防洪形势,但对长江来流主导的洪水影响较小。研究结果可为洞庭湖内疏浚扩容等防洪工程的开展提供参考。

关键词：地形变化洪水过程洪峰水位湖泊容积洞庭湖

基于Copula函数的湘江流域气象干旱向水文干旱传播特性

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农业工程学报 2023年第21期39卷 66-78页

作者：隆院男黄崇荣李正最魏永强宋昕熠黄志勇长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙410114 湖南省水文水资源勘测中心长沙410008 湖南省水利水电科学研究院长沙410007

水文干旱的发生往往与气象干旱的发生密切相关,因此揭示两者间的响应关系对干旱预警及水资源管理具有极其重要意义。该研究以湘江流域为研究对象,采用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standard runof... 详细信息

水文干旱的发生往往与气象干旱的发生密切相关,因此揭示两者间的响应关系对干旱预警及水资源管理具有极其重要意义。该研究以湘江流域为研究对象,采用标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)和标准化径流指数(standard runoff index,SRI)分别表征气象干旱和水文干旱,采用皮尔逊相关系数确定干旱响应时间,并结合游程理论识别、融合和剔除干旱事件,分析湘江流域上、中、下游不同季节干旱的趋势性及周期性,最后建立基于Copula函数耦合贝叶斯网络模型的气象-水文干旱特征响应概率曲线。结果表明:湘江流域气象干旱到水文干旱的传播时间为2个月,阈值组合[0.5、0、-0.5]相较于组合[0、-0.3、-0.5]识别得到的干旱事件更优;下游发生水文干旱的情况最为严重,中游气象干旱最为严重,整体上水文干旱发生历时和烈度的最大值均大于气象干旱;流域整体有湿润化趋势,但是在夏季和秋季,存在干旱化的趋势;干湿变化存在几个较为明显的震荡周期,分别为3~5、6~10和18~21 a;对于联合分布函数,除了上游和下游气象-水文干旱烈度的最优联合分布为Gumbel Copula函数,其余干旱特征变量的最优联合分布均为Frank Copula函数;水文干旱历时、烈度的响应概率随气象干旱特征变量的增加而增加,但当气象干旱历时超出特定阈值时,水文干旱历时对其响应概率将趋于稳定,即当气象干旱历时超过特定阈值后,将不会进一步延长水文干旱的发生时长。该研究对深入了解湘江流域的干旱机理以及指导该地区防旱抗旱工作均具有重大意义。

关键词：气象干旱水文干旱 Copula函数贝叶斯网络响应关系湘江流域

1976-2021年南澳岛海岸线时空演变及驱动因素分析

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海洋学研究 2023年第2期41卷 71-82页

作者：甯子豪蒋昌波隆院男伍志元马远长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 湖南工业大学湖南株洲412007 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114

海岸线是描述海陆分界的重要地理要素之一,其在自然因素及社会经济因素的双重影响下发生着不同强度的动态演变。基于Landsat系列卫星遥感影像,通过RS、GIS技术结合实地勘察,分析了1976—2021年间南澳岛海岸线时空演变,并运用灰色关联分... 详细信息

海岸线是描述海陆分界的重要地理要素之一,其在自然因素及社会经济因素的双重影响下发生着不同强度的动态演变。基于Landsat系列卫星遥感影像,通过RS、GIS技术结合实地勘察,分析了1976—2021年间南澳岛海岸线时空演变,并运用灰色关联分析法进行驱动因素分析。结果表明:1)45年来南澳岛海岸线变迁显著,长度增长了11.06 km,分形维数呈升高趋势;2)研究期内,岸线类型由基岩为主的自然岸线向人工岸线转化,岸线利用程度综合指数呈增长趋势,岸线结构呈单一至多元发展的态势;3)南澳岛海岸线演变有明显的镇区差异,后宅镇受人为因素影响大,其演变较为显著,云澳、深澳两镇主要受到自然因素影响,其演变较为缓慢;4)台风(自然灾害)以及人口数量是南澳岛海岸线演变的主要驱动因素。

关键词：南澳岛海岸线遥感变迁分析驱动因素

典型城市湖泊岳阳南湖表层水体中的微塑料污染特征

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环境化学 2022年第11期41卷 3579-3588页

作者：文晓凤尹令实蒋昌波周桢玉张友闫世雄隆院男长沙理工大学水利与环境工程学院长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙410114

微塑料是目前环境领域备受瞩目的新兴污染物,其污染监测基础数据仍存在许多空白亟待填补.本研究选择典型城市湖泊岳阳南湖为研究区域,对其表层水体微塑料污染进行研究.本研究在14个遍布南湖各个区域的采样点采集表层水体样品,基于湿式... 详细信息

微塑料是目前环境领域备受瞩目的新兴污染物,其污染监测基础数据仍存在许多空白亟待填补.本研究选择典型城市湖泊岳阳南湖为研究区域,对其表层水体微塑料污染进行研究.本研究在14个遍布南湖各个区域的采样点采集表层水体样品,基于湿式消解和密度分离方法对样品进行处理,并采用体视显微镜和显微红外光谱仪进行鉴定,对该区域45μm—5 mm范围的微塑料污染水平、分布特征、潜在来源及风险进行探讨.研究结果表明,南湖表层水体微塑料丰度在3050—7100 n·m^(−3)之间,平均值为(4664±1742)n·m^(−3),其污染水平高于大多数自然湖泊,与武汉、长沙等城市湖泊相当;南湖表层水体中的微塑料更容易集中于湖泊中央区域,微塑料在南湖表层水体中的分布呈现“中高边低”的特点;南湖中检测到的微塑料以纤维状为主,其化学成分主要为聚乙烯、聚酰胺和聚对苯二甲酸乙二醇脂.由此可知,居民日常生活、旅游业、渔业是南湖微塑料的潜在来源;南湖表层水体微塑料的分布受到水动力条件影响显著;同时,研究区域对于碎片和微球微塑料的管控措施较为有效,而纤维微塑料仍大量赋存于南湖之中,这种情况需要得到重视,微塑料污染防控措施在未来需要进一步完善.

关键词：微塑料湖泊表层水体城市

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洞庭湖水沙阶段性演变特征及驱动因素分析

长沙理工大学学报（自然科学版） 2023年第2期20卷 55-69页

作者：隆院男吕倩闫世雄刘易庄长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室湖南长沙410114

【目的】通过分析洞庭湖三口年断流天数及同流量水位变化情况,研究其与径流量及输沙量之间的相互关系;结合水利工程建设情况,探究人类活动对洞庭湖水沙变化的影响。【方法】基于洞庭湖出入湖主要控制站1961—2017年实测水沙数据,采用Man... 详细信息

【目的】通过分析洞庭湖三口年断流天数及同流量水位变化情况,研究其与径流量及输沙量之间的相互关系;结合水利工程建设情况,探究人类活动对洞庭湖水沙变化的影响。【方法】基于洞庭湖出入湖主要控制站1961—2017年实测水沙数据,采用Mann-Kendall检验法及Pettitt突变检验法分时段分析洞庭湖出入湖水沙演变特征。【结果】1)三口年均径流量持续减少,三口年径流量及汛期径流量在1985年左右发生显著突变。三口五站同流量水位抬高明显,三口输沙量随分流量的减少而减少,藕池口的输沙量下降幅度最大,三口总入湖输沙量在1990年发生显著突变;2)四水径流量未发生明显变化,但年输沙量和汛期输沙量均在1985年以后呈显著减少趋势;3)洞庭湖出入湖总径流量呈减少趋势,出入湖年输沙量呈显著减少趋势,出湖年输沙量的减少速度相对较慢,尤其是在2008年以后,出湖输沙量比入湖的多。【结论】下荆江裁弯、葛洲坝枢纽、三峡工程以及四水控制性工程的建设是造成洞庭湖水沙过程发生变化的主要原因。其中,三峡水库的运行使得三口分沙及太平口、藕池口非汛期分流量减少幅度达90.0%以上。四水水沙变化受湖南省大中型水库建设的影响较大。

关键词：洞庭湖径流量输沙量演变特征水利工程

近60年湘江流域水沙特性及其对人类活动的响应

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农业工程学报 2018年第24期34卷 132-143页

作者：隆院男唐蓉蒋昌波黄草吴长山长沙理工大学水利工程学院长沙410114 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙410114 Wisconsin-Milwaukee大学地理系威斯康星州密尔沃基WI53211

湘江流域人类活动对湘江水沙变化具有显著影响。利用M-K次序法、Pettitt非参数检验法和双累积曲线法分析湘江干支流1953-2014年的年径流量、汛期径流量和非汛期径流量与输沙量的关系,并分析水土保持和水库建设等人类活动与水沙演变的关... 详细信息

湘江流域人类活动对湘江水沙变化具有显著影响。利用M-K次序法、Pettitt非参数检验法和双累积曲线法分析湘江干支流1953-2014年的年径流量、汛期径流量和非汛期径流量与输沙量的关系,并分析水土保持和水库建设等人类活动与水沙演变的关系。结果表明:1)湘江干支流水文站的年径流量、汛期径流量与输沙量的相关性强,且1990年后湘潭站径流量-输沙量的相关系数为0.83,而非汛期相关性较弱。1990年前,干流站点径流量和输沙量处于波动状态,1990年后干流站点径流量总体呈增加趋势,但输沙量呈减小趋势,且老埠头站的输沙量发生微幅突变。除个别站点之外,支流站点的径流量和输沙量发生突变的年份与变化规律均一致。2)水土保持以及水库建设对湘江流域的拦沙作用是输沙量减少的主要原因。相比支流,水土保持对湘江干流流域的输沙量减少影响更显著,水库建设与湘江干支流输沙量减少均密切相关。3)根据湘江流域输沙量突变点可划分A(1960-1987年)、B(1988-1996年)、C(1997-2013年)3个时期,在不考虑温度变化的影响下,以A时期1960-1987年为基准期,利用累积量斜率变化率比较法可知,相比基准期A时期,B、C时期水土保持和水库拦沙等人类活动对输沙量的减少的贡献率为88.58%和94.01%,人类活动为输沙量减小的主要因素。

关键词：径流侵蚀水文输沙量水土保持水库拦沙突变分析湘江流域