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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

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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

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

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

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洞庭湖萎缩对湖内洪水影响

水科学进展 2019年第4期30卷 485-495页

作者：刘易庄杨树清蒋昌波隆院男邓斌长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 School of Civil Mining and EnvironmentalEngineeringUniversity of WollongongNSW 2522Australia 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

为了更好地理解湖泊萎缩对湖内洪水过程的影响,在假定洞庭湖将继续萎缩的前提下,通过建立荆江—洞庭湖水动力模型,定量分析洞庭湖萎缩对湖内洪水的影响。研究结果表明,湖内水位及洪峰流量随湖泊面积的萎缩而增加,洪峰水位到达时刻随着... 详细信息

为了更好地理解湖泊萎缩对湖内洪水过程的影响,在假定洞庭湖将继续萎缩的前提下,通过建立荆江—洞庭湖水动力模型,定量分析洞庭湖萎缩对湖内洪水的影响。研究结果表明,湖内水位及洪峰流量随湖泊面积的萎缩而增加,洪峰水位到达时刻随着湖泊萎缩而提前。若遇1996年型洪水,洞庭湖面积若从目前的2670km^2减小至1380km^2时,西洞庭湖及南洞庭湖内最高水位将抬高2.0m左右,东洞庭湖水位将抬升0.4m左右,城陵矶站点洪峰水位到达时刻将提前约11h,洪峰流量增加约4800m^3/s。因此,若洞庭湖湖泊面积在目前基础上(面积2670km^2)继续萎缩,湖区特别是西洞庭湖及南洞庭湖将面临更为严峻的洪水灾害。虽然湖泊萎缩对西洞庭湖与南洞庭湖内水面坡降影响较小,但东洞庭湖内水位同时受湖泊萎缩及长江来流的影响,水面坡降发生较大变化,在距离蔡家洲80~110km(鹿角站附近)河段水面坡降出现大幅增大。

关键词：湖泊萎缩洪水洞庭湖荆江洪峰流量水面坡降

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基于多源遥感影像的洞庭湖地形提取方法

地理学报 2019年第7期74卷 1467-1481页

作者：隆院男闫世雄蒋昌波吴长山李志威唐蓉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 美国威斯康星大学密尔沃基分校地理系美国密尔沃基WI53211

湖底地形数据是湖泊流域规划与治理、湖区冲淤变化研究、水资源利用和生态环境保护的重要基础。但传统的大型湖泊湖底地形数据获取手段耗时长、投入大,因此,有必要研究一种基于遥感影像快速获取湖底地形数据的方法。本文以洞庭湖为研究... 详细信息

湖底地形数据是湖泊流域规划与治理、湖区冲淤变化研究、水资源利用和生态环境保护的重要基础。但传统的大型湖泊湖底地形数据获取手段耗时长、投入大,因此,有必要研究一种基于遥感影像快速获取湖底地形数据的方法。本文以洞庭湖为研究对象,采用Landsat和MODIS系列遥感影像提取湖区边界,基于趋势面分析法和克里金插值法,反演湖区边界各点对应的水位,将带有水位信息的边界点作为高程点实现湖底地形反演,进一步用实测湖底地形验证反演方法的可靠性。研究结果表明,克里金插值法水位反演效果较好,交叉验证的误差标准平均值在0.2m以内,水位样本点分布较多处,基于克里金法的地形反演绝对误差在1m以内。本文利用湖泊淹没区域变化的特点快速获取湖底地形,对湖区演变分析、综合治理与保护等具有重要意义。

关键词：湖底地形水位遥感影像湖泊边界水位反演洞庭湖

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沩水流域中上游径流对不透水面扩张的响应

水资源与水工程学报 2019年第5期30卷 32-39页

作者：蒋昌波钟量隆院男刘婕长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 长沙水文水资源勘测局湖南长沙410001

为研究径流对不透水面扩张的响应,通过建立沩水流域中上游HSPF模型,构建研究区2000-2015年不透水面扩张情景,探究该区域径流对不透水面扩张的响应。结果表明:HSPF模型月流量模拟精度较高,在本研究区有良好的适用性;在2000-2015年研究区... 详细信息

为研究径流对不透水面扩张的响应,通过建立沩水流域中上游HSPF模型,构建研究区2000-2015年不透水面扩张情景,探究该区域径流对不透水面扩张的响应。结果表明:HSPF模型月流量模拟精度较高,在本研究区有良好的适用性;在2000-2015年研究区不透水面扩张情景下,研究区不透水面扩张会引起年径流深小幅增长,不透水面扩张对枯水期径流深的影响大于对汛期径流深的影响,且不透水面扩张对枯水年径流深的影响最大,平水年次之,丰水年最小;相较于整个研究区,主城区与研究区不透水面扩张对径流深的影响在趋势上是一致的,但是主城区的影响程度比研究区大。

关键词：不透水面径流 HSPF模型沩水流域

1973-2018年珠江三角洲海岸线时空演变分析

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海洋学研究 2020年第2期38卷 26-37页

作者：夏涵韬隆院男刘诚刘晓建长沙理工大学水利工程学院湖南长沙410114 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室湖南长沙410114 珠江水利科学研究院广东广州510611

通过遥感和GIS技术获取1973—2018年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合地理背景资料,分析45 a来珠江三角洲地区海岸线时空演变情况。结果表明:珠江三角洲地区海岸线变迁显著,大量的淤泥质岸线转变为城镇工业岸线和港口岸线,珠江三... 详细信息

通过遥感和GIS技术获取1973—2018年的Landsat TM/OLI遥感影像为数据源,结合地理背景资料,分析45 a来珠江三角洲地区海岸线时空演变情况。结果表明:珠江三角洲地区海岸线变迁显著,大量的淤泥质岸线转变为城镇工业岸线和港口岸线,珠江三角洲地区岸线人工化指数不断上升,岸线类型朝向多元化方向发展,岸线总长度和分形维数不断增加,港口建设、滨海工业区、围垦填海等是岸线长度和分形维数增加的主要因素;海岸线演变呈现明显的区域特征,变化较大区域主要集中在深圳大鹏湾、广州南沙和珠海斗门;从岸线开发利用主体结构上看,各大岸区都出现了不同类型的变化趋势,城镇工业岸线与港口岸线取代自然岸线成为各区海岸线的主体类型;各地区开发利用强度不断上升,其中深圳市开发强度增速最快,社会活动和区位政策是引起岸线演变的主要驱动因素。

关键词：珠江三角洲海岸线人工岸线港口岸线人工化指数

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非恒定流作用下的推移质泥沙输移实验研究

中国科学：技术科学 2019年第11期49卷 1372-1382页

作者：段自豪陈杰蒋昌波邓斌隆院男伍志元屈科长沙理工大学水利工程学院长沙410114 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙410114

非恒定流条件下的推移质运动研究无论是在泥沙运动理论还是在实际工程应用中,都具有重要的意义.基于波流水槽实验,对不同速度偏度的非恒定流作用下的推移质运动开展研究.主要通过泥沙粒径、速度偏度等因素对输沙率影响分析,探讨了非恒... 详细信息

非恒定流条件下的推移质运动研究无论是在泥沙运动理论还是在实际工程应用中,都具有重要的意义.基于波流水槽实验,对不同速度偏度的非恒定流作用下的推移质运动开展研究.主要通过泥沙粒径、速度偏度等因素对输沙率影响分析,探讨了非恒定流作用下的均匀沙与非均匀沙的运动情况,阐述了恒定流与非恒定流对输沙率影响的差异性,建立非均匀沙输移粗细质量比公式.在此基础上开展理论推导,从受力机理上对实验过程进行了分析.实验结果和理论分析表明,相对于恒定流,非恒定流作用下的泥沙颗粒更易起动和输移.

关键词：非恒定流均匀沙非均匀沙实验研究