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Journal of Geographical Sciences 2023年第5期33卷 999-1022页

作者： zeng sidong LIU Xin- XIA Jun DU Hong CHEN Minghao HUANG Renyong Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology CASChongqing400714China Chongqing School University of Chinese Academy of SciencesChongqing400714China State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan UniversityWuhan430072China College of Resources and Environmental Science South-Central Minzu UniversityWuhan430074China Yangtze River Scientific Research Institute Wuhan430010China

Understanding the hydrological effects of the Three Gorges Dam operation in the entire reservoir area is significant to achieving optimal dam regulation. In this paper, a large-scale coupled hydrological-hydrodynamic-dam operation model is developed to comprehensively evaluate the hydrological effects of the river-type Three Gorges Reservoir. The results show that the coupled model is effective for hydrological, hydrodynamic regime and hydropower simulations in the reservoir area. Dam operation could have a notable positive effect on flood control and could reduce the maximum daily flood peak by up to 26.2%. It also contributes a large amount of hydropower, approximately 94.27 TWh/year, and a water supply increase for the downstream area of up to 22% during the dry season. In the flood season, the water level at Cuntan would increase under the condition that the water level of the dam is higher than approximately 158 m due to dam operation. In the dry season, attention should be paid to the low flow velocity near the dam in the reservoir area.

关键词： hydrological effects Three Gorges Reservoir coupled model flood control

Impacts of Climate Change on the Hydrological Cycle in the Haihe Basin

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Impacts of Climate Change on the Hydrological Cycle in the H...

Effect of Three Gorges Dam on Poyang Lake water level at daily scale based on machine learning

2011 International Symposium on Water Resource and Environmental Protection(ISWREP 2011)

作者： zeng sidong Zhang Liping Xia Jun State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Sciences Wuhan University Key Laboratory of Water Cycle & Related Processes The Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences

ISBN: (纸本)9781612843377

Climate change will lead to a significant alteration in regional hydrological *** this paper,the impacts of climate change on the hydrological cycle were analyzed for the Haihe ***,the linear regression and Mann-Kendall non-parametric test methods were used to analyze the change characteristics of the hydrological and meteorological *** results show a significant increase for temperature,while precipitation decreases slightly,and runoff decreases drastically during the past 50 *** the applicability of SWAT （Soil and Water Assessment Tool） model based on the DEM （Digital Elevation Model）,land use and soil type was verified in the *** the precipitation,temperature,runoff and evaporation response processes based on the IPCC AR4 multi-mode climate models under different GHG emission scenarios （SRES-A2 A1B and B1） in the 21st century were discussed in three time periods:2020s （2011-2040）,2050s （2041-2070）,2080s （2071-2099）.The results show that there are systematic positive trends for precipitation and temperature while the trends for runoff and evaporation will differ with *** with the reference period （1961-1990）,the future runoff in the Haihe basin decreases in the previous period while increases in the subsequent period during which the increasing trend are more pronounced in the south than in the *** future evaporation in the basin shows an increase with a positive trend in the northern part and a negative trend in the southern part.

关键词： The Haihe basin Climate Change Water Cycle SWAT

来源： cnki会议评论

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Journal of Geographical Sciences 2021年第11期31卷 1598-1614页

作者： HUANG Sheng XIA Jun zeng sidong WANG Yueling SHE Dunxian State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan UniversityWuhan 430072China Hubei Key Laboratory of Water System Science for Sponge City Construction Wuhan UniversityWuhan 430072China Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchCASBeijing 100101China Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology CASChongqing 400714China

Lake water level is an essential indicator of environmental changes caused by natural and human *** water level of Poyang Lake,the largest freshwater lake in China,has exhibited a dramatic variation for the past few years,especially after the completion of the Three Gorges Dam(TGD).However,there is a lack of more accurate assessment of the effect of the TGD on the Poyang Lake water level(PLWL)at finer temporal scales(e.g.,the daily scale).Here,we used three machine learning models,namely,an Artificial Neural Network(ANN),a Nonlinear Autoregressive model with exogenous input(NARX),and a Gated Recurrent Unit(GRU),to simulate the daily lake level during *** found that machine learning models with historical memory(i.e.,the GRU model)are more suitable for simulating the PLWL under the influence of the *** GRU-based results show that the lake level is significantly affected by the TGD regulation in the different operation stages and in different *** the TGD has had a slight but not very significant impact on the yearly decline of the PLWL,the blocking or releasing of water at the TGD at certain moments has caused large changes in the lake *** machine-learning-based study sheds light on the interactions between Poyang Lake and the Yangtze River regulated by the TGD.

关键词： water level Poyang Lake machine learning Three Gorges Dam Yangtze River

Hydrological Responses to Climate Change in the Water Receiving Area of the Middle Route Project for South-to-North Water Transfer

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Bulletin of the Chinese Academy of Sciences 2012年第1期26卷 17-31页

作者： XIA Jun zeng sidong ZHANG Liping DU Hong Key Laboratory of Water Cycle ＆ Related Processes Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science Wuhan University Wuhan 430072 China

Climate change will lead to a significant alteration in the temporal and spatial pattern variation in the regional hydrological cycle, and the subsequent lack of water, environmental deterioration, floods and droughts etc. And it is especially remarkable in semi-humid and semi-arid region. In this paper, the impacts of climate change on the hydrological cycle were analyzed for the Hai River Basin, a semi-humid and semi-arid basin and also the water receiving area of the middle route of South-to-North Water Diversion project. Meanwhile it is the most vulnerable to climate change. Firstly, the linear regression and Mann-Kendall non-parametric test methods were used to analyze the change characteristics of the hydrological and meteorological elements for the period from 1960 to 2009. The results show a significant increase in temperature, while precipitation decreases slightly, and runoff decreases drastically over the past 50 years. Secondly, the applicability of SWAT （Soil and Water Assessment Tool） model based on the DEM （Digital Elevation Model）, land use and soil type was verified in the basin. Results show the model performs well in this basin. Furthermore, the water balance model, Fu＇s theory and Koichiro＇s theory were used to calculate the actual evaporation, comparing to the simulated actual evaporation by SWAT model to validate the result for the lack of large-scale observed evaporation datasets. Possible reasons were also analyzed to explore the reasonable factor for the decline of the runoff. Finally the precipitation, temperature, runoff and evaporation response processes based on the IPCC AR4 multi-mode climate models and the verified SWAT model under different GHG emission scenarios （SRES-A2, AIB and B1） in the 21st century were discussed in three time periods： 2020s （2011-2040）, 20S0s （2041-2070）, 2080s （2071-2099）. Results show that there are systematic positive trends for precipitation and temperature while the trends for runoff and evaporation will d

关键词： climate change the Hai River Basin water cycle SWAT model

生态水文双向耦合模型的研发与应用:Ⅰ模型原理与方法

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水利学报 2020年第4期51卷 33-43页

作者：曾思栋夏军杜鸿陈向东中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中南民族大学资源与环境学院湖北武汉430074 中国水权交易所北京100053

陆地生态水文耦合的关键过程是以植被气孔行为调控的植物蒸腾-光合作用的双向耦合,并共同影响着水、能量通量、碳的收支平衡,构建陆地生态水文双向紧密耦合模型是研究其相互作用与反馈的重要基础。本研究基于分布式时变增益模型(DTVGM)... 详细信息

陆地生态水文耦合的关键过程是以植被气孔行为调控的植物蒸腾-光合作用的双向耦合,并共同影响着水、能量通量、碳的收支平衡,构建陆地生态水文双向紧密耦合模型是研究其相互作用与反馈的重要基础。本研究基于分布式时变增益模型(DTVGM),改进并发展了其中水、能量通量、光合作用及植物生长等关键模块,耦合以CASACNP为基础的生物地球化学模型,提出了耦合模型的架构、模拟方法及模型主要原理和计算方法,构建了一个耦合陆面水文与生物地球化学循环的生态水文双向紧密耦合模型,为陆面水文-生物地球化学过程的模拟及应用提供基础。

关键词：生态水文 DTVGM CASACNP 模型原理双向耦合

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永定河流域水循环特征及其对气候变化的响应

应用基础与工程科学学报 2013年第3期21卷 501-511页

作者：曾思栋张利平夏军杨珍武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

气候变化对我国各地区水资源时空格局的影响是气候变化影响评估的重要内容.本文以永定河流域为研究对象,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957—2001年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类... 详细信息

气候变化对我国各地区水资源时空格局的影响是气候变化影响评估的重要内容.本文以永定河流域为研究对象,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957—2001年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,建立了SWAT分布式水文模型,验证了SWAT模型在该流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCCSRES-A2、A1B、B1情景下2050年以前降水、气温、径流、蒸发的响应过程.结果表明1957—2001年永定河流域年均降水量呈递减趋势,气温呈缓慢上升的变化趋势,年均径流量呈缓慢减少趋势,蒸发量呈缓慢下降趋势,20世纪60年代为丰水期,90年代为枯水期.在IPCC SRES-A2、A1B、B1情景下永定河流域2050年以前气温将持续增高,年降水量将增加,径流量较基准期将出现先减少后增大的趋势,结果预示着永定河流域的水资源在21世纪前期将出现减少,21世纪中期才有可能增加.这对于经济发达、人口稠密、用水量大并且严重缺水的永定河流域而言,水资源危机将进一步加剧.

关键词：永定河流域气候变化水文循环 SWAT模型

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长江模拟器的理论方法与实践探索

水利学报 2022年第5期53卷 505-514页

作者：夏军占车生曾思栋邹磊佘敦先左其亭武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001

长江大保护是新时期国家重大战略之一。以水为纽带的长江经济带绿色发展面临诸多难题,如流域上、中、下游、左岸和右岸以及陆海统筹的系统治理,长江保护法实施的监管,变化环境下流域综合规划管理等。2019年提出了“长江模拟器”的构想,... 详细信息

长江大保护是新时期国家重大战略之一。以水为纽带的长江经济带绿色发展面临诸多难题,如流域上、中、下游、左岸和右岸以及陆海统筹的系统治理,长江保护法实施的监管,变化环境下流域综合规划管理等。2019年提出了“长江模拟器”的构想,本文在此基础上系统总结了其概念和内涵,构建了长江模拟器的系统框架,即本质是以长江流域为对象,以流域水循环为纽带,将自然过程与人文过程相耦合而研发的流域模拟系统及科学装置。在明晰长江模拟器功能和应用、关键科学问题及学科需求等基础上,阐述了长江模拟器的理论体系,包括地球系统科学理论、经济社会科学理论、信息科学理论3大类;构架了长江模拟器的方法体系,包括5大类关键技术(智能感知技术、数据融合技术、计算支撑技术、应急处理技术和服务构建技术)、4大类主要方法(计算资源调配方法、数值模拟计算方法、人工智能模拟方法和优化决策调控方法);总结了长江模拟器面向6大方面的服务体系,即科技创新服务、综合治理服务、政府决策服务、应急管理服务、公众文化服务和数据应用服务。最后介绍了目前已开发的“长江模拟器1.0”应用实例。通过长江模拟器的建设,可为大江大河流域综合协调管理,也可为水利、环境保护、城市建设、农业、产业布局、自然灾害防御、公共事件防控等多个领域的科学管理与决策,提供重要的科学模拟与支撑工具,也为我国黄河和其它流域模拟器的研发提供借鉴与参考。

关键词：长江模拟器理论体系方法体系服务体系长江经济带

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气候变化对滦河流域水文循环的影响及模拟

资源科学 2011年第5期33卷 966-974页

作者：张利平曾思栋王任超夏军武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

气候变化对我国各地区水资源影响的时空格局变化,尤其是对水资源工程和规划的影响,是气候变化影响评估的重要内容。本文以滦河流域为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957年-2001年的水文气象要素变化特征... 详细信息

气候变化对我国各地区水资源影响的时空格局变化,尤其是对水资源工程和规划的影响,是气候变化影响评估的重要内容。本文以滦河流域为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957年-2001年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,应用SWAT分布式水文模型模拟滦河流域水文循环过程,由月径流量计算结果,模拟期效率系数达到77.2%,检验期达到83.1%,表明SWAT模型在该流域具有一定适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCCSRES-A2、A1B、B1情景下21世纪降水、气温、径流、蒸发的年响应过程,以1961年-1990年作为基准期,结果表明3种情景下从2011年-2099年以上各水文要素都呈增加趋势,且降水、气温、蒸发都较基准期有所增加,而径流量在2020s(2011年-2040年)径流量相对基准期减少,且在A2、B1情景下2050s(2041年-2070年)径流量依旧减少,到2080s(2071年-2099年)3种情景下径流量才增多。该结果将为南水北调中线工程水资源分配的制定提供较为科学的理论依据,对于保证海滦河流域社会经济可持续发展等方面具有重要参考价值。

关键词：滦河流域气候变化水文循环 SWAT模型

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潜在蒸散发量估算方法在河南省的适用性分析

水文 2014年第3期34卷 17-23页

作者：邹磊夏军马细霞曾思栋武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 水资源安全保障湖北省协同创新中心湖北武汉430072 郑州大学水利与环境学院河南郑州450001

利用FAO56-PM法计算潜在蒸散发时气象资料往往不易满足。针对该问题,本文研究了辐射法、温度法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型。以FAO56-PM法计算值为标准,比较分析了Priestley-Taylor法、Hargreaves法、Mc Cloud法以及Makk... 详细信息

利用FAO56-PM法计算潜在蒸散发时气象资料往往不易满足。针对该问题,本文研究了辐射法、温度法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型。以FAO56-PM法计算值为标准,比较分析了Priestley-Taylor法、Hargreaves法、Mc Cloud法以及Makkink法在河南省五个典型地区(安阳、新乡、郑州、驻马店、信阳)的适用效果。并以新乡地区为例评价了校正参数后各估算方法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型的适用性。结果表明,Makkink法在五个典型地区估算的潜在蒸散发量误差较小,其余方法误差较大。校正参数后,各估算方法在新乡地区的估算结果均得到明显改进,具有较好的地区适用性。基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型具有较高的预测精度,可应用于潜在蒸散发量的估算和预测。

关键词：潜在蒸散发量温度法辐射法 RBF神经网络河南省

高强度人类活动影响下永定河北京段水质水量模拟

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水文 2013年第5期33卷 1-6,27页

作者：夏军 Hung Hoang Nghia 曾思栋中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国科学院研究生院北京100049

自然条件下的河流水质模型在高强度人类活动影响的城市河流应用中存在局限性,构建耦合人类活动影响的水质模型是识别城市河流水质变化的关键。针对永定河北京段自然水循环与再生水、循环管线回水及外调水等人类活动相互作用的特点,构建... 详细信息

自然条件下的河流水质模型在高强度人类活动影响的城市河流应用中存在局限性,构建耦合人类活动影响的水质模型是识别城市河流水质变化的关键。针对永定河北京段自然水循环与再生水、循环管线回水及外调水等人类活动相互作用的特点,构建了基于分布式时变增益水文模型与一维稳态的水质过程耦合的模型,分析了不同调水情景下永定河北京段水质变化过程。应用表明该模型在永定河北京段具有良好的适用性,不仅能描述过去天然条件、现状条件下水质过程,同时能应用于未来规划情景下的水质预测,同时表明外调水工程对永定河北京段的水量水质有显著的改善作用。

关键词：永定河北京段分布式时变增益模型水质模拟人类活动