检索结果-南通市图书馆

水循环模拟与水资源配置云模型服务平台构建与应用

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农业工程学报 2023年第15期39卷 293-304页

作者：赵晶高峰王涛毕彦杰段晶晶华北水利水电大学水资源学院郑州450046 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300022

水利云模型研究仍处于起步阶段,缺乏水循环模拟、水资源配置云模型服务平台。该研究构建水循环模型、水资源多目标优化配置模型,采用模块化建模方式,以模型库为核心,基于B/S开发架构,设计研发多模型云服务平台,实现两个模型的双向耦合,... 详细信息

水利云模型研究仍处于起步阶段,缺乏水循环模拟、水资源配置云模型服务平台。该研究构建水循环模型、水资源多目标优化配置模型,采用模块化建模方式,以模型库为核心,基于B/S开发架构,设计研发多模型云服务平台,实现两个模型的双向耦合,并以渭河流域陕西段为例,构建渭河流域陕西段水循环模拟与水资源多目标配置云模型服务平台,模拟分析研究区水循环演变规律,开展规划水平年水资源多目标优化配置研究。结果表明:1)状头以上率定期和验证期的相对误差分别为−4.32%和−1.62%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.80和0.82,林家村—咸阳率定期和验证期的相对误差分别为−4.96%和−1.71%,月平均径流Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.79和0.81,云模型服务平台的水循环模型较好地刻画了径流变化过程;2)调用云模型服务平台的水资源配置模型,利用遗传算法(NSGA)-Ⅲ、群体多属性决策模型筛选出渭河流域水资源合理配置方案,2025年需水量63.35亿m^(3),供水量为58.30亿m^(3),缺水5.05亿m^(3),缺水率为7.97%。研究成果可为渭河流域智慧水利建设、水资源精细化配置提供技术参考和借鉴。

关键词：水资源模型水循环多目标优化配置云模型平台双向耦合渭河流域陕西段

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水循环地质演变研究的重要性

科学通报 2023年第12期68卷 1421-1424页

水是维持地球生物多样性和生态系统健康的根本保障,更是地球表层系统机体运作的“血液”.当今全球变暖背景下,与水循环变化密切相关的干旱、森林大火和洪涝等极端灾害天气频发,以及海平面上升、海洋热浪与酸化等全球性生态危机问题日益... 详细信息

水是维持地球生物多样性和生态系统健康的根本保障,更是地球表层系统机体运作的“血液”.当今全球变暖背景下,与水循环变化密切相关的干旱、森林大火和洪涝等极端灾害天气频发,以及海平面上升、海洋热浪与酸化等全球性生态危机问题日益突出,深刻影响了全球生态系统健康和人类社会的可持续发展.政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第6次评估报告中,特别突出了系统性评估气候变化对全球水循环影响的重要性[1].毋容置疑,水循环是地球系统中的基本过程之一.

关键词：全球生态系统政府间气候变化专门委员会地质演变森林大火水循环地球表层系统毋容置疑全球变暖

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晚古生代大冰期碳-水循环回顾与展望

科学通报 2023年第12期68卷 1544-1556页

作者：仲钰天陈吉涛高彪杨文莉岳超盛王向东沈树忠中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环前沿科学中心内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023

晚古生代大冰期(360~260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川... 详细信息

晚古生代大冰期(360~260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川性海平面变化等方面,对大冰期的水循环研究相对较少,并且其主要基于气候模拟研究结果.随着单颗粒锆石精确测年技术的应用,高精度的综合地层框架使得冈瓦纳中高纬度地区冰川消长与低纬度地区沉积记录、生物多样性与演化及各种全球地球化学记录建立时序关系,为研究地球循环系统和反馈机制提供了基础条件.目前,对晚古生代大冰期碳同位素变化趋势已有较好认识,存在3次显著的碳同位素正漂事件,依次为杜内中期、巴什基尔早期和阿瑟尔早期,并且在时间上与冈瓦纳大陆识别的3次冰川高峰吻合.在宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫末期发生了一次短暂的碳同位素负漂事件,引起显著的全球变暖和海洋缺氧.冰川体积与古热带区域气候动态在天文轨道周期尺度至1~8个百万年的冰期-间冰期时间尺度上都具有耦合关系.在各种时间尺度上,晚古生代大冰期地球表层系统各个圈层之间的反馈过程都非常复杂.因此,今后需在高精度综合地层框架下,开展不同复杂程度的生物地球化学循环和地球系统模型等的模拟工作,以全面地揭示晚古生代大冰期碳-水循环关联机制.

关键词：石炭系二叠系碳循环水循环冰室气候

轨道驱动对高低纬水循环的影响特征:海冰和降水

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科学通报 2023年第12期68卷 1443-1458页

作者：吴志鹏尹秋珍梁明强郭正堂史锋陆浩苏倩倩吕安琪中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 Georges Lemaître Center for Earth and Climate Research Earth and Life InstituteUniversitécatholique de LouvainLouvain-la-Neuve 1348Belgium 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044

轨道尺度上的水循环及其对轨道三要素、温室气体和冰盖的响应一直是古气候学界研究的热点科学问题之一.海冰和降水作为水循环的两个重要组成部分,其变化更是备受关注.研究海冰和降水在轨道尺度上的变化,特别是对外部驱动的响应机理、内... 详细信息

轨道尺度上的水循环及其对轨道三要素、温室气体和冰盖的响应一直是古气候学界研究的热点科学问题之一.海冰和降水作为水循环的两个重要组成部分,其变化更是备受关注.研究海冰和降水在轨道尺度上的变化,特别是对外部驱动的响应机理、内部过程和反馈机制,有望对现代海冰和降水变化的理解及其未来趋势预测提供长尺度的背景参考.最新研究结果表明,在轨道尺度上北半球海冰对太阳辐射的变化更敏感,而南半球海冰对温室气体的变化更敏感.就轨道三要素而言,北半球海冰主要受岁差控制,而南半球海冰主要受斜率控制.岁差、斜率和CO_(2)在全球不同区域降水中的相对重要性随时间和空间不同而发生变化.受赤道最大太阳辐射影响,热带降水中还含有明显的半岁差信号.此外,缓慢的轨道尺度太阳辐射变化可以通过影响北极海冰变化来引起大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation, AMOC)百年-千年尺度的突变,从而引起全球温度和降水随之发生改变.在东亚季风区,中国南方夏季降水受冰盖影响显著,冰盖主要通过影响热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的季节性摆动来影响降水;而中国北方夏季降水主要受太阳辐射控制,以岁差信号占主导;太阳辐射和冰量对夏季风降水的影响具有较强的区域性和非线性特征.

关键词：水循环降水海冰轨道驱动冰盖高低纬相互作用

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被子植物演化和水循环

科学通报 2023年第12期68卷 1487-1500页

作者：史恭乐中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心南京210008

陆地植物的蒸腾作用将部分降水再循环到大气中,是陆地水循环非常重要的一个环节.地质历史中陆地植物的形态和解剖结构不断演化,其蒸腾作用能力也在不断演化.现代陆地生态系统中占优势的被子植物具有导水性较强的导管和较高的叶片叶脉密... 详细信息

陆地植物的蒸腾作用将部分降水再循环到大气中,是陆地水循环非常重要的一个环节.地质历史中陆地植物的形态和解剖结构不断演化,其蒸腾作用能力也在不断演化.现代陆地生态系统中占优势的被子植物具有导水性较强的导管和较高的叶片叶脉密度,使得它们在水分运输效率和蒸腾作用能力方面远高于其他现生和已灭绝的植物.早白垩世早-中期被子植物演化的最初阶段其叶脉密度较小,与其他现生和已灭绝植物的叶脉密度相近.但在白垩纪中期和白垩纪-古近纪之交被子植物经历了两次叶脉密度的显著增加,代表了两次被子植物蒸腾作用能力的显著提高.单穿孔板导管的出现和叶片叶脉密度的增加显著提高了被子植物的导水率、蒸腾能力和光合能力,进而增加了被子植物在生态系统中的竞争优势,并很有可能同时增加了水循环的活跃程度和降水量.利用被子植物化石可以重建古降水和古湿度等多个与水循环相关的气候指标.前人基于植物化石的研究发现,全球温暖的晚白垩世、古新世和始新世时期,现今为严寒荒漠的北极地区具有常年温凉湿润的海洋性气候和茂盛的温带森林.温暖的北冰洋和广布的森林导致了北极地区旺盛的水循环和较高的空气湿度,进而又有助于维持这一地区常年的温凉湿润气候.

关键词：被子植物蒸腾作用水循环导管叶脉密度叶相

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

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地质学报 2024年第2期98卷 579-590页

作者：孙斌李常锁魏善明丁冠涛郭秀军高帅刘春伟杨振华中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 山东省地质矿产勘查开发局八○一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) 山东济南250014 山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心山东济南250014

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年... 详细信息

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

关键词：济南岩溶含水介质泉水地热水循环四场

自然和社会水循环的能量驱动机制及其综合评价

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水资源保护 2023年第6期39卷 1-7,15页

作者：王庆明赵勇王浩姜珊朱永楠何国华马梦阳中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

为揭示流域自然水循环和社会水循环演变动力机制,基于自然水循环和社会水循环能耗过程解析,研究了能量输入与水循环通量的定量关系。在剖析能量驱动水循环的物理基础、科学内涵和驱动过程的基础上,提出了自然水循环驱动能量和社会水循... 详细信息

为揭示流域自然水循环和社会水循环演变动力机制,基于自然水循环和社会水循环能耗过程解析,研究了能量输入与水循环通量的定量关系。在剖析能量驱动水循环的物理基础、科学内涵和驱动过程的基础上,提出了自然水循环驱动能量和社会水循环驱动能量的评价方法,并在包括海河流域在内的10个全国一级流域应用。结果表明:相变和位移是水循环运动的本质,不同能量对水循环驱动方式具有一致性,单位面积社会水循环与自然水循环的驱动能量比能够反映人类对流域水循环的干扰程度;2020年10个一级流域中海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比最高(0.19),西南诸河流域最低(0.02),1980—2020年海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比平均为0.21;人工能量过度输入导致水循环加速是引发社会水系统失衡的主要原因,调控社会水循环输入能量是维系健康水循环的关键。

关键词：水循环能量驱动自然能量人工能量海河流域

基于水循环分析的水资源乘数效应评价:以黄河上游北川河流域为例

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地学前缘 2022年第3期29卷 263-270页

作者：朱亮刘景涛张玉玺刘丹丹角世哲中国地质科学院水文地质环境地质研究所河北石家庄050061 中国地质调查局/河北省地下水污染机理与修复重点实验室河北石家庄050061 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051 中冶地勘岩土工程有限责任公司河北廊坊065200

针对半干旱地区大规模植被恢复对流域水资源的影响,引入经济学的乘数效应理论,探索创建了基于流域水循环演变的水资源效应评价模型,从广义水资源的角度出发,评价了植被恢复引起水循环演变条件下水资源效应的变化趋势。结果表明:大规模... 详细信息

针对半干旱地区大规模植被恢复对流域水资源的影响,引入经济学的乘数效应理论,探索创建了基于流域水循环演变的水资源效应评价模型,从广义水资源的角度出发,评价了植被恢复引起水循环演变条件下水资源效应的变化趋势。结果表明:大规模植被恢复引起北川河流域水循环条件发生明显变化,在降水条件基本稳定的情况下,植被恢复前后地表产流系数从0.254降为0.207,基流系数从0.156降为0.134;陆地水循环过程中,土壤-植被系统的有效用水占比增加,土壤水-地下水系统有效用水占比减小;单位降水量(100 mm)的狭义水资源效应降低了7.2 mm,涵盖生态效应的广义水资源效应增加了5.2 mm,水循环变化引起流域水资源效应提高。植被恢复引起降水在不同水循环环节上分配的变化趋势符合国家以生态为核心的布局,对提高半干旱地区流域水资源综合效应发挥着重要作用。

关键词：广义水资源水循环植被恢复生态效应

南方丘陵灌区水田-塘堰-沟道系统水循环特征及回归水重复利用规律分析

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农业工程学报 2023年第11期39卷 106-117页

作者：邵培寅熊玉江袁念念彭正艺李亚龙苏沛兰魏广飞叶磊林晓炜太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 长江水利委员会长江科学院农业水利研究所武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 湖北省漳河工程管理局荆门448156 江苏省科佳工程设计有限公司无锡214000

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟... 详细信息

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型,提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量,区分了回归水重复利用的发生场所,分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明,通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量,2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和-2.74%,表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中,渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求,整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量,渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势,沟道是回归水重复利用的主要场所,且回归水重复利用率是塘堰的2倍(80.86%)。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间,但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。

关键词：排水灌溉水循环水量平衡南方丘陵灌区回归水重复利用