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考虑调水和供水规则的水库优化调度

水资源保护 2023年第1期39卷 15-21,48页

作者：王宗志谈丽婷耿敏刘克琳南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 山东省防汛抗旱物资储备中心山东济南250014

针对用于调节当地地表水资源的水库受多水源影响需要制订新调度规则的问题,考虑非常规水调蓄能力低的特点,在优先配置非常规水的基础上对受水区水库设置调水和供水规则,建立了考虑调水和供水效率的水库优化调度模型,并采用理想点法和遗... 详细信息

针对用于调节当地地表水资源的水库受多水源影响需要制订新调度规则的问题,考虑非常规水调蓄能力低的特点,在优先配置非常规水的基础上对受水区水库设置调水和供水规则,建立了考虑调水和供水效率的水库优化调度模型,并采用理想点法和遗传算法对调度规则寻优。将模型应用于威海市区米山水库,结果表明:与标准调度策略相比,优化后的水库调度规则使多年平均调水量减少2692.4万m^(3),多年平均弃水量减少417.5万m^(3),提高了天然来水和外调水的利用率;枯水年对外调水的依赖性高于丰水年和平水年,平均调水量仅减少398万m^(3);在该调度规则下,减少外调水量的同时增加非常规水的配置可将农业供水保证率从75%提高到88.4%。

关键词：水库优化调度调水过程供水规则非常规水水资源利用效率米山水库

强潮海湾水动力环境对人类干预的响应——以泉州湾为例

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应用基础与工程科学学报 2017年第6期25卷 1124-1138页

作者：侯庆志左利钦陆永军王志力莫思平佘小建南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

泉州湾平均潮差大于4.2m,最大潮差超过6m,是典型强潮海湾.泉州湾向东面向台湾海峡开敞,年平均波高0.9m,最大波高2~4m,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.针对泉州湾海域波浪、潮流、泥沙以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2016... 详细信息

泉州湾平均潮差大于4.2m,最大潮差超过6m,是典型强潮海湾.泉州湾向东面向台湾海峡开敞,年平均波高0.9m,最大波高2~4m,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.针对泉州湾海域波浪、潮流、泥沙以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2016年大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.在此基础上,研究了不同强度人类干预对泉州湾水动力环境的影响.结果表明,1978年以来的边滩围填使泉州湾入口、石湖秀涂断面、洛阳江进出潮量分别减少约4%、8%和14%;人工岛引起的冲淤主要在工程周边,对泉州湾滩槽稳定格局影响较小.纳潮量是维持海湾滩槽稳定的重要指标之一,海湾开发过程中要尽可能不影响海湾以及入湾河口泄洪纳潮.研究结果可为类似强潮海湾滩槽保护、开发利用等提供借鉴.

关键词：波浪潮流水动力环境数学模型强潮海湾泉州湾

基于DEM的河道断面构造改进方法及洪水演进精度评估

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南水北调与水利科技（中英文） 2022年第3期20卷 563-572页

作者：张文婷李祉璇张行南刘永志河海大学水文水资源学院南京210098 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 南京水利科学研究院水文水资源研究所南京210009

基于高精度数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,采用直接提取法和改进的断面构造法获得河道断面数据,将上述2种方法提取的河道断面数据作为水动力学模拟软件HEC-RAS(hydrologic engineering center's river analysis system... 详细信息

基于高精度数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,采用直接提取法和改进的断面构造法获得河道断面数据,将上述2种方法提取的河道断面数据作为水动力学模拟软件HEC-RAS(hydrologic engineering center's river analysis system)的主要输入,开展一维和一二维耦合水动力学数值模拟,使用实测的河道断面数据进行结果对比分析,评估不同河道断面快速获取方法的效果。将研究方法在美国佛罗里达州迈阿密河下游河段进行应用,选取2004、2014和2017年3场典型洪水,分析2种不同断面形态下洪水演进模拟结果的差异。结果表明,直接提取高精度DEM所得的河道断面数据在准确性上仍有欠缺,采用断面构造法修正后的河道断面数据模拟出的洪水水位与观测水位的均方根误差(RMSE)小于0.1 m,与实测结果十分接近,在缺少河道断面资料的地区可替代实测断面,获得可信度较好的模拟结果。

关键词：水动力学河道横断面数字高程模型洪水模拟 HEC-RAS

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二维粒子图像测速实验中三维涡旋可测性分析

水科学进展 2017年第5期28卷 738-744页

作者：陈槐朱立俊范红霞王建中王志寰南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

现今二维粒子图像测速(PIV)广泛应用,为进一步提高PIV测量结果对紊流及水流和泥沙相互作用机理的理解,分析了二维PIV中三维涡旋的可测性。结合涡旋识别的旋转强度方法、坐标旋转定理和紊流经典Burgers涡模型,推导得出:二维PIV能否检测... 详细信息

现今二维粒子图像测速(PIV)广泛应用,为进一步提高PIV测量结果对紊流及水流和泥沙相互作用机理的理解,分析了二维PIV中三维涡旋的可测性。结合涡旋识别的旋转强度方法、坐标旋转定理和紊流经典Burgers涡模型,推导得出:二维PIV能否检测出三维涡旋,主要受涡旋环量和旋涡与测量平面之间的倾角两个因素影响,且仅当涡旋环量大于某一特定值(为倾角的函数)时,三维涡旋才可以被测量出。利用广泛使用的直接数值模拟(DNS)槽道紊流数据统计分析,得出了该条件下倾角和环量的相关曲线与拟合方程;结合环量概率密度累积分布可知,在常规二维PIV实验中,涡旋被测量出的概率越大,相应的倾角也越大,其中以90%、50%和10%的概率被测量出的三维涡旋与测量平面间分别呈20°、11°和5°的倾角。

关键词：粒子图像测速直接数值模拟涡旋旋转强度 Burgers涡倾角环量

云水资源利用对北三河流域农田灌溉需水影响分析

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水利水运工程学报 2022年第3期 23-33页

作者：田雪莹王高旭吴永祥吴巍刘涛南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

为探究不同降水频率、不同增雨情景下的农田灌溉用水差异,采用Penman-Monteith公式构建农田灌溉需水预测模型,研究北三河流域11个计算分区在95%、75%、50%等3种降水频率,及未增雨、增雨5%、增雨10%、增雨15%等4种情景下的灌溉需水变化... 详细信息

为探究不同降水频率、不同增雨情景下的农田灌溉用水差异,采用Penman-Monteith公式构建农田灌溉需水预测模型,研究北三河流域11个计算分区在95%、75%、50%等3种降水频率,及未增雨、增雨5%、增雨10%、增雨15%等4种情景下的灌溉需水变化。研究结果表明:北三河流域云水资源丰富且降水效率不高,故存在巨大的开发潜力;4—9月作物需水量较大;作物种植结构与种植面积影响农田灌溉需水量;北三河流域农田灌溉需水量夏季最多,春秋次之,冬季最少。云水资源与农田灌溉结合应用,同时优化作物种植结构,效益可观;枯水年、特枯水年夏季适宜对北三河全流域增雨,春秋两季适宜对河北潮白河山区、河北蓟运河山区、唐山平原区、天津平原区等局部地区增雨。云水资源的利用为灌溉用水提供了新的来源渠道,同时也为水资源的优化配置提供了新思路。

关键词：北三河流域云水资源灌溉需水增雨

南方平原河网区城市内涝的全过程监测与特征分析

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水利学报 2022年第7期53卷 845-853页

作者：李小宁俞悦王船海郑世威李伶杰陈钢河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 南京水利科学研究院水利部水旱灾害防御重点实验室江苏南京210029

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监... 详细信息

南方平原河网区中普遍存在由堤防、闸坝以及泵站形成的高度城镇化圩区,圩区内受降雨过程和泵站启闭影响的城市内涝特征和模拟方法仍有待探索。本文以常州市城市产汇流与内涝实验基地为对象进行了降雨、管道及河道水位流量等全过程长期监测,并通过布设水位计和视频监控设备进行城市内涝积水深度和范围自动监测。监测数据表明圩区内管网和河道流动性很差,管网长期处于淹没状态,监测期间管道水深有75%时间大于0.76 m;在检查井未发生溢流冒水现象时,仍然会发生内涝积水且主要集中在雨篦子周围道路低洼处,其深度和范围主要受到降雨过程、地形、雨篦子收水能力和泵站启闭的影响;开启泵站在增大管网排水能力的同时也在一定程度上削减了内涝积水范围。因此,根据降雨预报与内涝积水实时监测信息及时调控圩区水位可以有效缓解内涝积水情况,在模拟城市内涝时也不应忽略雨篦子收水能力和泵站启闭对内涝过程的影响;本研究可为构建城市内涝全过程在线监测平台提供参考,也能为城市内涝过程的概化模拟方法提供依据。

关键词：城市内涝机理分析全过程监测野外实验

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考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法

水科学进展 2017年第3期28卷 406-414页

作者：王银堂李伶杰胡庆芳刘勇崔婷婷王磊之南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

变化环境下水文序列常表现出非一致性,导致基于独立同分布假设的频率分析方法受到严峻挑战,故亟需研究适用于非一致性水文序列的频率分析方法。针对具有趋势变异的水文序列,提出了一种考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法:以具有局... 详细信息

变化环境下水文序列常表现出非一致性,导致基于独立同分布假设的频率分析方法受到严峻挑战,故亟需研究适用于非一致性水文序列的频率分析方法。针对具有趋势变异的水文序列,提出了一种考虑局部趋势的非一致性水文频率分析方法:以具有局部与整体趋势识别能力的滑动窗口趋势分析法诊断序列;构造时变概率分布模型组,采用融合了贝叶斯理论的广义极大似然法估计模型参数;优选模型并按照等可靠度原则推求设计值及置信区间。应用该方法对甘肃石羊河流域红崖山水库站年径流量序列开展了实例研究,结果表明从设计值及95%置信区间角度看,所提方法与现行的一致性频率分析方法及考虑整体趋势的时变分布方法相比存在一定的差异,揭示了在准确识别序列局部或整体趋势成分的基础上,开展非一致性水文频率分析有助于合理估计设计值。

关键词：非一致性水文频率分析局部趋势时变分布广义极大似然法等可靠度原则

受回水变动与洪水涨落综合影响的水位流量关系研究

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水文 2022年第6期42卷 7-12页

作者：丁佩罗小峰刘星璐路川藤南京水利科学研究院江苏南京210029 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029

水位流量是水文研究中的重要资料,通过水位流量关系由水位进行流量推算是一重要途径。大多数研究针对的是稳定流或受单一变量如回水变动或洪水涨落的影响的水位流量关系,本文分别对回水与洪水两种因素的水位流量关系进行深入分析,对存... 详细信息

水位流量是水文研究中的重要资料,通过水位流量关系由水位进行流量推算是一重要途径。大多数研究针对的是稳定流或受单一变量如回水变动或洪水涨落的影响的水位流量关系,本文分别对回水与洪水两种因素的水位流量关系进行深入分析,对存在洪水涨落,回水变动综合影响的水位流量关系进行探讨,提出一种对存在两种变动因素的水位流量关系求解的新途径(综合校正法),更加符合河流实际情况。分别采用单纯受洪水涨落的推流法、落差指数法与综合校正法对寸滩、万县水文站的水位流量验证比较,综合校正法的结果更加合理、准确,能够有效提高流量整编的精度,具有推广价值。

关键词：水位流量关系回水顶托洪水涨落圣维南方程组综合校正法

浏阳河流域土地利用变化特征及其与关键水文要素的关系

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节水灌溉 2024年第1期 53-59,68页

作者：阮俞理刘翠善王国庆鲍振鑫王妍南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210029 水利部应对气候变化研究中心南京210029

探究流域土地利用类型与水文过程的相互作用关系可为变化环境下流域水土资源管理和旱涝灾害预防提供科学依据。基于浏阳河流域1990-2019年土地利用、降雨以及蒸发数据,采用动态度、新型土地利用变化模型、交叉小波分析等方法,分析了流... 详细信息

探究流域土地利用类型与水文过程的相互作用关系可为变化环境下流域水土资源管理和旱涝灾害预防提供科学依据。基于浏阳河流域1990-2019年土地利用、降雨以及蒸发数据,采用动态度、新型土地利用变化模型、交叉小波分析等方法,分析了流域土地利用的变化特征及其与关键水文要素的相互关系。结果表明:森林面积占流域总面积的69.12%~76.64%,且呈现减少的趋势,而城镇用地则逐年扩张,土地利用的转移主要发生于森林、耕地和城镇用地之间;新型土地利用变化模型可有效挖掘浏阳河流域土地利用类型转化过程中抑制性和倾向性等深层次特征规律,其中,森林向耕地的转化呈现绝对倾向性的转化特征;年降雨量与流域主要土地利用类型无明显线性关系,而蒸发与森林、耕地和城镇用地均存在较显著线性相关关系,年降雨量、年蒸发量与主要土地利用类型之间的灰关联度指标在0.4982~0.8097范围内变动,非线性相关关系均较为显著;耕地面积的变化会显著促进年降雨量和年蒸发量的变化,而森林面积则受到流域关键水文要素的显著影响。浏阳河流域土地利用类型发生了变化,且土地利用类型与关键水文要素之间相互作用,相互影响,优化流域土地利用模式,可为缓解流域气象水文灾害开辟新途径。

关键词：土地利用变化水文要素土地利用动态度交叉小波分析浏阳河流域