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变化环境下黑河上游径流演变规律分析

水土保持研究 2024年

作者：宋爱英高秉俊贺彦甘肃省张掖水文水资源勘测中心

[目的]河川径流是西北干旱区重要的水资源,辨析其变化特征及影响因素对于认识气候变化背景下的河流水文变化规律具有重要意义。[方法]以黑河上游为研究区域,根据水文站所控制的流域对黑河上游进行分区,基于黑河上游各水文站径流、降水... 详细信息

[目的]河川径流是西北干旱区重要的水资源,辨析其变化特征及影响因素对于认识气候变化背景下的河流水文变化规律具有重要意义。[方法]以黑河上游为研究区域,根据水文站所控制的流域对黑河上游进行分区,基于黑河上游各水文站径流、降水等数据,结合累积距平、Mann-Kendall检验、双累积曲线等方法,探讨气候变化背景下径流演变规律。[结果]1968—2022年黑河上游各分区年径流量变化均呈显著增加趋势,八宝河、野牛沟、区间干流和黑河上游年径流量分别以0.29亿m3/10a,0.69亿m3/10a,0.39亿m3/10a,1.36亿m3/10a的速率增加,八宝河、野牛沟、区间干流对于黑河上游流域径流量的贡献率分别为28.11%,46.31%,25.58%,野牛沟对流域径流量贡献率最大,区间干流最小;八宝河、野牛沟、区间干流和黑河上游的年径流量分别在2002年、2006年、1979年和2002年发生了由少到多的突变,年径流量平均值突变后较突变前分别增加41.76%,29.78%,67.49%和29.53%,区间干流突变后较突变前年径流量年际变化大,其他各区年径流量年际差异性变小;降水和人类活动对八宝河流域径流变化的贡献率分别为63.89%和36.11%,对野牛沟流域径流变化的贡献率分别为55.22%和44.78%,对黑河上游径流量变化的贡献率分别为53.89%和46.51%。[结论]整体来说,气候变化背景下黑河上游的年径流量呈显著增加趋势,降水是径流变化的主要原因。

关键词：径流量突变归因分析黑河上游

阳澄湖入湖河道分类、污染特征分析及治理策略

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湖泊科学 2024年第3期36卷 741-755页

作者：刘帅谢茂嵘吕文宋娜杨惠杨文晶姜宇白瑞泉沈逸史书杨金艳江苏省水文水资源勘测局苏州分局苏州215011 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流... 详细信息

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流向为出湖,工程建成后,通过Pearson相关分析证实了其流向与七浦塘引水时的水力关系,因此白曲港被选为主要入湖河道。采用距平系数法、系统聚类法和物元分析法将阳澄湖主要入湖河道分为3个类别:第1类别包括白荡、蠡塘河、北河泾、永昌泾4条河道,第2类别包括渭泾塘、界泾和施家斗港3条河道,第3类别包括南消泾、七浦塘和白曲港3条河道。使用因子分析法进行因子分析,第1类别河道的因子为高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_(3)-N)、溶解氧(DO)和总磷(TP),第2类别河道的污染因子为NH_(3)-N、总氮(TN)、pH、TP和DO,第3类别河道的污染因子为pH、TP、TN和DO。通过对上游河道水质情况分析、文件研究以及实地调查等方式得出第1类别河道区域的污染源主要为工业污染源和生活污染源,第2类别河道区域污染源主要为工业污染源与种植业污染源,第3类别河道污染源主要为陆地水产养殖污染源与种植业污染源。针对总体污染源情况,建议通过控制点源污染、削减面源污染、增强上游河道治理、开展生态治理修复以及加强巡查监管等方式对各类别河道区域进行针对性治理,以提高入湖河道水质,为阳澄湖的系统性和整体性治理打好基础。

关键词：阳澄湖入湖河道系统聚类物元分析因子分析污染源河道治理

2021年秋汛期三门峡水库潼三区间来水量研究

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人民黄河 2024年第7期46卷 34-38页

作者：杨志豪谷苗苗钟家淦王雪莹王晓燕河南省三门峡水文水资源勘测局河南三门峡472000 河南省洛阳水文水资源勘测局河南洛阳471011 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

2021年黄河发生1949年以来最严重秋汛,三门峡水库在此次秋汛防洪调度中发挥了重要的作用。由于潼关至三门峡区间(潼三区间)缺乏水文监测,因此在2021年秋汛期以潼关站计算的入库水量与实际水量相差10.4亿m^(3),对区间来水考虑不足影响了... 详细信息

2021年黄河发生1949年以来最严重秋汛,三门峡水库在此次秋汛防洪调度中发挥了重要的作用。由于潼关至三门峡区间(潼三区间)缺乏水文监测,因此在2021年秋汛期以潼关站计算的入库水量与实际水量相差10.4亿m^(3),对区间来水考虑不足影响了三门峡水库的精准调度。从库区区间来水分析着手,以潼三区间为研究对象,根据数字高程模型、土地利用类型、土壤类型、气象水文等数据,建立了HEC-HMS分布式水文模型,选取包括2021年秋汛在内的11场实测洪水资料进行率定和验证。结果表明,11场洪水模拟洪峰流量误差均小于20.0%,平均确定性系数为0.725,模拟合格率为90.9%,较准确地模拟了2021年秋汛期潼三区间来水过程,并量化了不同支流对区间来水总量的贡献率。

关键词： HEC-HMS模型洪水组成三门峡水库潼三区间流域

水闸运行对河流中氮污染物迁移转化与降解机制的影响

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节水灌溉 2024年第7期 75-79,87页

作者：程启亮刘娜栗泽超任焕莲王洪浩晋华长治市水文水资源勘测站山西长治046011 山西省水文水资源勘测局太原030001 太原理工大学水利科学与工程学院太原030024

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹... 详细信息

近年来,氮素超标严重影响了河流水环境质量,造成水质恶化与水体富营养化,已经成为我国河流的主要水污染问题。水闸升降引起的河流水动力条件变化会对河流中不同形态氮素的迁移转化产生影响,进而影响不同形态氮素的降解系数。以山西省丹河为研究对象,探究水闸运行下氮污染物的迁移转化与降解机制。研究成果表明,NH_(4)^(+)-N降解系数与河流流速相关性显著,线性回归方程为:K(NH_(4)^(+)-N)=5.894 v-1.753(R=0.867,p<0.001);NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数均与河流流速的相关性不显著。顺直河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.37 d^(-1)、0.43 d^(-1)、0.24 d^(-1)、0.72 d^(-1);弯曲河段开闸放水期间,NH_(4)^(+)-N的降解系数比闸门关闭期间减少0.4 d^(-1),NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、TN的降解系数比闸门关闭期间高出0.67 d^(-1)、0.42 d^(-1)、0.87 d^(-1)。开闸放水和闸门关闭时,NH_(4)^(+)-N浓度在河流行进过程中表现为在顺直河段减小,弯曲河段增大;NO_(3)^(-)-N浓度和总无机氮浓度则在顺直和弯曲河段都不断减少;开闸放水较水闸关闭状态,河流在行进过程中总无机氮浓度下降更快,有利于无机氮的去除。研究成果有助于揭示水闸运行下河流的脱氮机理,可以通过优化水闸运行,提高河流氮污染物降解系数。

关键词：水闸运行降解系数氮顺直河段弯曲河段河流流速

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近30年云南暴雨洪涝灾害时空分布特征

水电能源科学 2024年

作者：李宝芬张坤余守龙王东升李增国云南省水文水资源局昆明分局云南省水文水资源局云南省水文水资源局临沧分局

基于以县为单位收集的云南省1990～2020年3 951场次暴雨洪涝灾害资料,采用数理统计、Morlet函数小波变换、ArcGIS平台三维透视图等方法分析近30年暴雨洪涝灾害时空分布特征。结果表明,近30年来云南省暴雨洪涝灾害频次呈线性增加,少灾年... 详细信息

基于以县为单位收集的云南省1990～2020年3 951场次暴雨洪涝灾害资料,采用数理统计、Morlet函数小波变换、ArcGIS平台三维透视图等方法分析近30年暴雨洪涝灾害时空分布特征。结果表明,近30年来云南省暴雨洪涝灾害频次呈线性增加,少灾年组与多灾年组交替出现;农作物受灾面积、房屋倒塌、死亡人口呈线性减少,直接经济损失呈线性增加,但直接经济损失占当年全省GDP的比例呈线性减少。灾害发生频次周期特征明显;县域尺度空间分布区域性明显;发生频次最多、最少区域与受灾最重、最轻区域具有较高重合度。各项暴雨洪涝灾害指标中州(市)分布趋势为滇东北昭通市均为最高值,滇西北迪庆州均为最低值,表现出人类活动是影响暴雨洪涝灾害程度的重要因素;研究结果可为防灾减灾对策研究、暴雨洪涝灾害风险评估以及区划提供支撑。

关键词：暴雨洪涝灾害线性趋势 Morlet小波分析三维透视图

代理模型参数率定方法在TOPKAPI模型中的应用

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河海大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 21-28页

作者：汤岭王海军李致家黄迎春盛奕华河海大学水文水资源学院江苏南京210098 山东省水文中心山东济南250013

为提高复杂水文模型参数优化效率,通过Morris参数敏感性分析确定敏感参数,随后将多目标自适应代理模型优化(MO-ASMO)算法应用在TOPKAPI模型的参数率定中,通过最小欧几里得距离筛选Pareto解集中的相对最优解,从解集分布和每场洪水模拟效... 详细信息

为提高复杂水文模型参数优化效率,通过Morris参数敏感性分析确定敏感参数,随后将多目标自适应代理模型优化(MO-ASMO)算法应用在TOPKAPI模型的参数率定中,通过最小欧几里得距离筛选Pareto解集中的相对最优解,从解集分布和每场洪水模拟效果两个维度与传统多目标优化方法NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ进行比较。结果表明:在相同模型运行次数下,MO-ASMO相较于NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ具有更优的Pareto前沿;无论是率定期还是验证期,MO-ASMO算法的评价指标均表现较好,综合表现优于NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ算法,MO-ASMO算法有效提升了模型参数优化效率。

关键词： TOPKAPI模型代理模型多目标算法 NSGA-Ⅱ NSGA-Ⅲ 洪水预报临沂流域

违背不相关性假设对Triple Collocation方法精度的影响

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 591-603页

作者：谈松林王洁季静静刘美丽湛忠宇刘淼王丽荣胡晓东南京信息工程大学南京210044 水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室南京210044 江苏省水文水资源勘测局南京分局南京210008 江苏省水文水资源勘测局南京210029 河北省气象灾害防御和环境气象中心石家庄050022 江苏省水利科学研究院南京210017

Triple Collocation(TC)方法是一种可以在未知真值情况下评估3个独立观测样本各自不确定性的方法,该方法使用的前提是误差形式假设与2组不相关性假设,但在实际使用中,这3条假设难以完全满足。其中2组不相关性假设经常面临较大的违背,并... 详细信息

Triple Collocation(TC)方法是一种可以在未知真值情况下评估3个独立观测样本各自不确定性的方法,该方法使用的前提是误差形式假设与2组不相关性假设,但在实际使用中,这3条假设难以完全满足。其中2组不相关性假设经常面临较大的违背,并且无法得知这种假设违背对结果误差的影响。本文通过虚拟样本实验生成了多组不同程度违背不相关性假设的样本,以定量评估不同程度假设违背对结果误差的影响。结果表明,一般情况下,某一条不相关性假设的违背程度增加时,方法的结果误差会相应地呈线性或平方倍数增加;但当不相关性假设的违背处于某个特定关系时,TC方法结果的误差会突然大幅度增加,这种现象在以往的研究中并没有得到重视,后文将该现象简称为异常点。为了探求异常点出现的原因,本文从理论上推导出了违反不相关性假设与结果误差之间的关系,这种关系呈现为分式结构,而异常点的出现正是这种分式结构所致。异常点的存在影响了方法的稳定性。从差值形式的TC方法的角度来看,抑制异常点的关键在于如何更好地设计缩放系数。本文给出了2种抑制异常点的方法:(1)忽略加性偏差系数,使得缩放系数不受两组不相关性假设的影响;(2)限制缩放系数的上下限。根据实际数据分析,第2种改进方法优于第1种。第2种方法不仅保留了TC方法的准确性,而且有效地避免了异常点的出现。值得注意的是,在实际数据中,部分异常点会以负值形式出现并因计算结果不能为负而被剔除。在使用TC方法进行计算时,重复次数较少的情况下,可以不考虑异常点的影响。

关键词： Triple collocation 假设违背异常点遥感数据同化数据评估数据不确定性分析无实测数据

不同水文年型下水肥调控对水稻生长的影响规律

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长江科学院院报 2024年第8期41卷 73-81,112页

作者：王妍孙光宝刘红奎罗文兵肖新杨子荣长江大学资源与环境学院武汉430100 长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局湖北荆州434020 湖北省襄阳市水文水资源勘测局湖北襄阳441003 长江科学院农业水利研究所武汉430010

为揭示不同水文年型下水肥调控对水稻生长及需水规律的影响,于2020—2022年在江西省灌溉试验中心站开展田间小区水肥调控试验。结果表明:①不同水文年型下间歇灌溉下的稻田灌水量、排水量、渗漏量、蒸散发量总体小于淹水灌溉,平均分别减... 详细信息

为揭示不同水文年型下水肥调控对水稻生长及需水规律的影响,于2020—2022年在江西省灌溉试验中心站开展田间小区水肥调控试验。结果表明:①不同水文年型下间歇灌溉下的稻田灌水量、排水量、渗漏量、蒸散发量总体小于淹水灌溉,平均分别减少20.82%、3.93%、16.68%、6.77%;分蘖后期和拔节孕穗期蒸散发较大,占全生育期蒸散发的40.2%。②不同水文年型下水稻株高、分蘖数、叶面积指数(LAI)、干物质累积动态变化规律一致,施肥处理均大于不施肥处理,且施肥水平对产量有显著影响。③干旱年间歇灌溉下的水稻产量小于淹水灌溉,且水稻株高、分蘖数、LAI、干物质累积、水稻产量和蒸散发均受到了抑制。④干旱年平均灌水量大于丰水年和平水年,平均排水量、渗漏量、株高都小于丰水年和平水年,平均蒸散发量表现为2020年>2022年>2021年,平均分蘖数、叶面积指数、干物质累积、产量表现为2021年>2022年>2020年。

关键词：水稻生长干旱水肥调控水稻产量蒸散发

沙颍河干流河南段河道生态基流价值估算与分析

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水土保持研究 2024年

作者：王国重李中原杨丹张武云卢圆章徐志国邵全忠黄河水文水资源科学研究院河南省水利移民事务中心河南省周口水文水资源测报分中心河南省南阳水文水资源测报分中心河南省水文水资源测报中心

[目的]为使人们认识河道生态基流的重要性,对其价值进行量化,以便推动生态基流保障补偿工作的开展。[方法]以沙颍河干流河南段为例,基于生态基流功能分析,将生态基流价值划分为维持河道连通、局地气候调节、泥沙输送、维系河滩湿地、生... 详细信息

[目的]为使人们认识河道生态基流的重要性,对其价值进行量化,以便推动生态基流保障补偿工作的开展。[方法]以沙颍河干流河南段为例,基于生态基流功能分析,将生态基流价值划分为维持河道连通、局地气候调节、泥沙输送、维系河滩湿地、生物多样性维护、净化水质、水产品生产、科研与文化娱乐等;河道气候调节价值的计算采用水体蒸发的吸热量与释放相同热量的标煤用量构建的估算模型,其他价值的测算则是基于资源环境经济学算法。[结果] 2021年河南段气候调节价值为6.459亿元、泥沙输送价值5.056亿元、维持河滩湿地价值0.96亿元、生态多样性维护价值0.22亿元、水质净化价值10.28亿元、水产品生产价值10.092亿元、文化娱乐价值57.38亿元,则沙颍河干流2021年河南段生态基流总价值90.447亿元。[结论]各河段因所处位置、流域面积、区间长度等情况不同,生态基流价值差异较大,各河段生态基流价值占当地GDP比例均在1%以内,说明计算结果的合理性,也便于今后流域水土流失治理、生态保护与保障补偿工作的推进。

关键词：生态基流价值沙颍河干流河南段保障补偿