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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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水土保持对山西省红河区地表水资源量的影响

山西水利 2024年第08期 25-28页

作者：郑晗大同市水文水资源勘测站

水资源变化是气候变化和人类活动共同影响的结果，随着社会经济的发展，水土保持作为一项主要的人类活动，对水资源的影响也愈来愈显著。文章依据山西省第三次水资源调查评价成果，选取山西省红河区作为典型流域，分析了红河区地表水资... 详细信息

水资源变化是气候变化和人类活动共同影响的结果，随着社会经济的发展，水土保持作为一项主要的人类活动，对水资源的影响也愈来愈显著。文章依据山西省第三次水资源调查评价成果，选取山西省红河区作为典型流域，分析了红河区地表水资源量减少的主要原因，论证了水土保持活动对流域地表水资源量的影响，说明了山西省红河区地表水资源量减少的合理性。

关键词：水资源水土保持地表水红河区山西省

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

基于变异特征的10 min～72 h综合暴雨公式研究

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水文 2024年

作者：王东升李伯根杨洋李青李宝芬云南省水文水资源局云南省水文水资源局德宏分局中国水利水电科学研究院云南省水文水资源局昆明分局

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法... 详细信息

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法，并进行了精度评定。结果表明：（1）提出的指数函数综合暴雨概化公式可简化暴雨公式推求过程，满足时长10 min～72 h、重现期2～100 a一遇设计暴雨计算需要，模拟精度整体优于现行暴雨公式，考虑暴雨变异特征进一步提升了公式精度。（2）建立了云南省8个典型区域10 min～72 h分段综合暴雨公式，绝对均方根误差在0.012～0.028 mm/min，相对均方根误差在2.7%～4.4%，合格率100%。

关键词：暴雨变异分析暴雨公式参数确定方法设计暴雨云南省

引入注意力机制的多因素LSTM地下水位预测模型

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水文 2024年

作者：刘小蝶张红月芮小平孙文河海大学地球科学与工程学院山西省水文水资源勘测总站

针对传统地下水位预测模型未考虑相关影响因素而导致的预测精度较低的问题，本研究考虑多源因素如气象数据和归一化植被指数（NDVI）等对地下水位的影响，提出基于注意力机制的多因素长短期记忆（M-LSTM）神经网络模型，旨在通过融合多... 详细信息

针对传统地下水位预测模型未考虑相关影响因素而导致的预测精度较低的问题，本研究考虑多源因素如气象数据和归一化植被指数（NDVI）等对地下水位的影响，提出基于注意力机制的多因素长短期记忆（M-LSTM）神经网络模型，旨在通过融合多个关键因素提高预测准确性。算法的核心思想是，改造经典的长短期记忆（LSTM）网络输入端，使之能够学习多因素的数据特征，并在LSTM层之间加入注意力机制，使其能够更好地学习并强调多因素数据中的时间特征。以山西省大同市作为研究区域进行预测，输入数据集包括2015—2020年的逐月植被指数（NDVI）数据、地下水位观测数据以及气象数据，并进行嵌套交叉验证，以均方根误差（RMSE）作为性能评价指标。实验结果表明，引入注意力机制的M-LSTM模型能够有效预测地下水位，其最小均方根误差（RMSE）仅为0.4367，精度较高。

关键词：地下水位深度学习 M-LSTM 注意力机制预测模型

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基于水团追踪法的丹河水质降解系数

南水北调与水利科技(中英文) 2024年

作者：林秋成陈立斌任焕莲长江大学资源与环境学院长治市水文水资源勘测站

为探明山地河流污染物降解系数的变化规律，采用现场水团追踪法对丹河流域NH4+-N、TN、NO3--N、NO2--N、COD、BOD5、TP和PO43--P的降解系数进行了测算，其结果分别为0.684±0.486d-1、0.518±0.411d-1、0.444±0.280d-1、0.628±0.350d-1、0.482±0.343d-1、0.491±0.430d-1、0.905±0.461d-1和1.226±0.612d-1；通过阈值分析得出，当NH4+-N质量浓度c≥0.6mg/L，TP和PO43--P质量浓度c≥0.04mg/L时，降解系数计算误差处于合理范围；通过相关性分析得出丹河降解系数的主要影响因素为pH、ORP和DO；通过回归分析得出流速和流量与TP降解系数均呈抛物线趋势，当流速和流量分别达到0.459m/s和2.726m3/s时TP降解系数达到最大值。相较于平原地区，山地河流的水质降解系数偏高，降解系数对水文条件和温度变化的响应更为强烈。研究结果对丹河的水质管理具有重要意义，为理解山地河流污染物降解过程以及闸坝生态调度提供参考。

关键词：降解系数山地河流水团追踪法丹河水质参数自净能力

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

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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

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广灵县县城集中供水扩容工程对水神堂泉域水环境影响分析

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陕西水利 2024年第10期 93-95页

作者：张进李浩栋大同市水文水资源勘测站山西大同037000 西安市水资源保护中心陕西西安710100

广灵县县城集中供水扩容工程为水神堂泉域水量保护工程措施之一,该工程新建城东南水源地置换泉域内现有城西水源地,压采泉域地下水量,缓解县城水资源供需矛盾,保护水神堂泉域地下水资源。通过分析水神堂泉域气象、水文、地质条件,从水... 详细信息

广灵县县城集中供水扩容工程为水神堂泉域水量保护工程措施之一,该工程新建城东南水源地置换泉域内现有城西水源地,压采泉域地下水量,缓解县城水资源供需矛盾,保护水神堂泉域地下水资源。通过分析水神堂泉域气象、水文、地质条件,从水神堂泉域水动力特征及泉域水力联系特点的角度出发,对广灵县县城集中供水扩容工程施工建设期及运行期对泉域水环境造成的影响进行分析研究,进而提出工程施工建设、运行管理的对策及水神堂泉域水资源保护措施和建议,结果可为水神堂泉域水环境保护提供科学依据。

关键词：水资源水环境泉流量水神堂泉影响分析