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苏南山丘区典型实验小流域产汇流研究

水文 2024年

作者：尤征懿朱前维吴朝明陈娟朱骊江苏省水文水资源勘测局无锡分局

《江苏省暴雨洪水图集》（以下简称《84图集》）是江苏省水文工作的重要参考文件，被广泛应用于防洪规划、径流预报等工作。然而，在气候变化和人类活动影响下，《84图集》已无法满足现状条件下的流域产汇流预报需求。为修订《84图集》... 详细信息

《江苏省暴雨洪水图集》（以下简称《84图集》）是江苏省水文工作的重要参考文件，被广泛应用于防洪规划、径流预报等工作。然而，在气候变化和人类活动影响下，《84图集》已无法满足现状条件下的流域产汇流预报需求。为修订《84图集》中苏南山丘区的产汇流参数，论文以典型实验小流域——大港河上游流域（楚山桥）为研究对象，通过分析场次洪水资料，研究流域产汇流特性，建立优化参数的流域产流计算方案，并设置不同的汇流参数优化方案，通过2020—2023年洪水资料进行对比研究，结果表明：（1）优化参数后的产流计算方案2021年和2023年洪水径流深误差均在25%以内，平均径流深误差为12.3%，产流计算精度达甲级。（2）优化参数后的汇流计算方案较原始《84图集》方法的汇流计算精度均有不同程度的提升。其中，同时优化瞬时单位线两个参数的方案精度最高，平均纳什效率系数为0.73、洪峰误差合格率为62%，汇流预报精度达丙级。由此可见，参数优化可有效地提高产汇流计算精度。研究成果不仅可为江苏省的《84图集》修订提供借鉴，同时也对山丘区小流域的产汇流规律研究具有指导意义。

关键词：苏南山丘区产汇流参数优化降雨径流退水曲线

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考虑水库泄水影响的逐网格汇流演算方法

河海大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 34-41页

作者：韩文彪姚成李致家张锦堂李京兵河海大学水文水资源学院江苏南京210098 安徽省水文局安徽合肥230022

为将网格新安江(Grid-XAJ)模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报,以横排头流域为研究区域,基于水库真实地理位置,利用分段马斯京根(MK)法、逐网格MK法、逐网格Muskingum-Cunge-Todini(MCT)法对比分析水库泄水对模型汇流... 详细信息

为将网格新安江(Grid-XAJ)模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报,以横排头流域为研究区域,基于水库真实地理位置,利用分段马斯京根(MK)法、逐网格MK法、逐网格Muskingum-Cunge-Todini(MCT)法对比分析水库泄水对模型汇流计算的影响。结果表明:3种方法对洪峰的模拟情况均较好,率定期与验证期全部洪水的平均合格率均为100%;逐网格MK法与分段MK法全部洪水的平均径流深合格率均为76.9%,小于逐网格MCT法(84.6%);与分段MK法相比,逐网格MCT法与逐网格MK法可以反映上游水库泄水对汇流过程中流量在流域中时空分布的影响;逐网格MCT法在逐网格MK法的基础上进一步考虑了下垫面河道的真实情况;总体而言,逐网格MCT法对于受水库泄水影响流域的洪水预报具有较强的适应性和可靠性。

关键词：网格新安江模型水库蓄泄马斯京根法 Muskingum-Cunge-Todini法横排头流域

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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

甘肃省河西内陆河实测出山径流量变化及其影响因素分析

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中国农村水利水电 2024年第10期 7-14,24页

作者：陈吉平牛最荣黄维东朱咏王启优甘肃省水文水资源中心甘肃兰州730030 甘肃农业大学甘肃兰州730070

甘肃省河西内陆河流域水资源极其短缺,流域内中西部和东部水系出山径流变化存在一定差异,研究出山径流量的变化情况及不同因素的贡献率,对保障区域水资源可持续开发利用具有重要意义。基于1956-2021年出山径流及主要产流区降水、气温资... 详细信息

甘肃省河西内陆河流域水资源极其短缺,流域内中西部和东部水系出山径流变化存在一定差异,研究出山径流量的变化情况及不同因素的贡献率,对保障区域水资源可持续开发利用具有重要意义。基于1956-2021年出山径流及主要产流区降水、气温资料,采用多种趋势和突变检验法、累积量斜率变化率法,结合径流补给特征,解析三大水系出山径流变化及其对降水、气温变化的响应情况,结果表明:(1)石羊河水系多年平均出山径流量13.60亿m^(3),历年呈不显著减少趋势,降水呈不显著增加趋势,气温显著升高使蒸发量增加,致使径流呈减少趋势;(2)黑河水系多年平均出山径流量由突变点2006年前的30.62亿m^(3)增加为突变点后的35.60亿m^(3),降水对径流变化的贡献率为16.7%,气温显著升高,对径流变化的影响增强;(3)疏勒河水系多年平均出山径流量由突变点1998年前的14.22亿m^(3)增加为突变点后的17.93亿m^(3),降水和气温对径流变化的影响相当,贡献率分别为30.4%、30.2%。河西内陆河三大水系径流补给特征、气候条件存在一定差异,致使径流对不同驱动因素的响应情况也不一致。

关键词：出山径流量成因分析贡献率河西内陆河甘肃省

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

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甘肃省河东地区气象-水文干旱时空演变特征

水文 2024年第2期44卷 103-112页

作者：程玉菲刘德地陈文周婉邢姝颖甘肃省水利科学研究院甘肃兰州730000 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

干旱半干旱区是气候变化和人类活动的敏感和脆弱区,研究地区干旱时空演变特征有助于成灾机理分析。甘肃省河东地区是我国典型干旱半干旱区,主要依靠自然降水维持农业生产,旱灾尤为突出。基于标准化降水指数和标准化径流指数探讨河东地... 详细信息

干旱半干旱区是气候变化和人类活动的敏感和脆弱区,研究地区干旱时空演变特征有助于成灾机理分析。甘肃省河东地区是我国典型干旱半干旱区,主要依靠自然降水维持农业生产,旱灾尤为突出。基于标准化降水指数和标准化径流指数探讨河东地区气象-水文干旱的时空演变特征,结果表明:(1)气象干旱多发生于春夏两季及陇东地区,较少发生季节型以上气象干旱;(2)水文干旱较气象干旱历时更长,多年尺度干旱时有发生;(3)不同季节气象-水文干旱滞时不同,春夏两季几乎无滞后,秋季约滞后1个月,冬季约滞后4个月;(4)陇中和陇东地区历史受灾/成灾面积较大。本研究可为干旱半干旱区的旱灾预警评估和旱灾防控工作提供参考。

关键词：气象干旱水文干旱历史干旱灾害干旱半干旱区

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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滇中“三湖”流域水面蒸发计算研究

高原气象 2024年第5期43卷 1302-1311页

作者：艾永智杨韬杨文春申文熙孙秀芬谷桂华玉溪市气象局云南玉溪653100 云南省水文水资源局玉溪分局云南玉溪653100

为科学精准地计算滇中地区水面蒸发量,基于“三湖”径流区附近玉溪气象站2014-2021年逐月气象观测资料,用对比分析、相关分析等方法分析了FAO PPP-17Penman公式在该地区水面蒸发计算中的使用效果和误差来源。在此基础上,针对计算误差产... 详细信息

为科学精准地计算滇中地区水面蒸发量,基于“三湖”径流区附近玉溪气象站2014-2021年逐月气象观测资料,用对比分析、相关分析等方法分析了FAO PPP-17Penman公式在该地区水面蒸发计算中的使用效果和误差来源。在此基础上,针对计算误差产生的原因和周期性变化规律,引入Morton经验公式等方法,将Penman公式中的水面反射率、太阳辐射参数作了随季节而变化的动态化改进。同时基于热量平衡原理,用误差反推法推导出了一个新的水面热通量估算模型,并在FAO PPP-17Penman公式中增加水面热通量项以修正水面热量收支平衡。结果表明:(1)FAO PPP-17 Penman公式计算的研究区水面蒸发量普遍偏大,平均相对误差为+15.2%,且误差具有冬季小而夏季大的季节性特征和类似正弦曲线的周期变化规律。计算误差主要源于公式中太阳短波辐射参数取值不当以及忽略了水面热通量的影响,导致热量收支不平衡。(2)对公式进行动态化参数改进并增加水面热通量后,计算精度明显提高,相对误差在±5%、±10%和±20%内的准确率比修正前分别提高了40.6%、42.7%和32.3%。异地使用效果也表明,改进后的FAO PPP-17 Penman公式在滇中“三湖”径流区内仍具有较高的拟合准确率,±10%误差范围内的拟合准确率在75%以上。(3)本研究推导出的水面热通量非线性估算模型,能够合理模拟水体储热量对季节变化和水面辐射强弱的非线性响应,在滇中“三湖”地区的蒸发计算中取得较满意的结果。

关键词：水面蒸发水面热通量太阳辐射高原湖泊云南

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