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?《水科学进展》2014年第3期中文摘要_南京水利科学研究院版
南京水利科学研究院版 免费考研网/2018-05-14
中国高寒区水文学中的一些认识和参数
陈仁升1，康尔泗1，丁永建2
（1. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河上游生态－水文试验研究站，甘肃 兰州 730000；2. 冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃 兰州 730000）
摘要：针对中国高寒区水文数据和参数缺乏、机理不清的现状，应用祁连山葫芦沟寒区水文小流域观测数据及相关研究成果，率定并获取了高寒区水文模拟中的几个关键参数：① 降水观测误差校正系数及公式；② 固液态降水分离的临界气温；③ 高寒灌丛降水截留参数；④ 土壤完全冻结温度；⑤ 积雪消融的临界气温。认识到若全球变暖引起植被带上移，则山区流域蒸散/降水比例增大、径流系数必然减小；现有降水数据难以满足高寒区水文模拟的需要，降水截留模拟有待改进，冰川、积雪消融缺乏高精度简单估算方法；长时间水文模拟中必须考虑风吹雪、冻土类型演替及冻结深度变化，以及冰川运动和体积变化；需加强冻结层下水、积雪升华和冰川汇流观测试验研究。
关键词：高寒区水文；冰冻圈变化；观测试验；水文模拟；经验参数
区域气象干旱评估分析模式
刘文琨1，裴源生1，赵 勇2，肖伟华1
（1. 中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京 100038；2. 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）
摘要：为应对全球范围内日益严重的干旱问题，对区域气象干旱相对完整的评估分析模式开展了探讨。提出了从区域气象干旱识别到干旱特征值计算，再到干旱特征多变量分析的3个分析评估步骤。并以渭河流域为例，对研究区域进行了矩形干旱评估单元划分，选取了RDI（Reconnaissance Drought Index）为评估指标对区域内各单元各时段的干旱状态进行了识别，结果与历史记载的干旱年份吻合较好。分别采用了分布拟合、相关系数和Copula函数等统计学方法对区域干旱的干旱特征值（干旱历时、干旱面积、干旱强度和干旱频率）进行了特征分析，得出了一系列的单变量、双变量及多变量特征分析对比结果。通过对各类分布函数的计算和绘图，得到了渭河流域干旱事件发生的条件概率和重现期，形成了一套相对完整的区域干旱评估分析模式。
关键词：气象干旱；干旱监测指数；区域干旱；干旱特征值；Copula函数；渭河流域
洞庭湖湖区降水-地表水-地下水同位素特征
詹泸成1，陈建生1,2，张时音2
（1. 河海大学岩土工程科学研究所，江苏 南京 210098；2. 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210098）
摘要：为探明洞庭湖湖区水体稳定同位素时间和空间上的变化规律，弄清各水体间的相互关系，分别在2012年4月和8月对区域内具有代表性的采样点进行了地表水和地下水的采样。通过对样品进行D、18O同位素分析，结合全球大气降水同位素监测网（GNIP）公布的1988—1992年间长沙降水同位素数据，发现湖区年内受不同盛行风影响，降水及地表水的同位素存在较大的季节性差异，4月份同位素富集，8月份贫化。此外，河水、湖水同位素也呈现明显的空间差异。两个时期地表水的水线斜率均小于当地降水线，地表水在两个时期均存在蒸发作用。虽然地表水和地下水的来源均为大气降水，但与地表水相比，地下水同位素季节变化较小，地下水接受地表水补给是一个较为长期的过程。
关键词：稳定同位素；降水；地表水；地下水；变化规律；洞庭湖
第二松花江流域地表水与地下水相互关系
张 兵1,2，宋献方2，张应华2，韩冬梅2，杨丽虎2，唐常源3
（1. 天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室，天津 300387；2. 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室，北京 100101；3. 日本千叶大学，千叶 263-8522）
摘要：通过野外采样和室内分析，采用稳定氢氧同位素和水化学相结合的方法，研究了第二松花江地表水和地下水的相互关系。地表水和地下水中稳定氢氧同位素（δD，δ18O）空间差异明显，上游水体中同位素最贫化，下游最富集。水化学类型从长白山源区的Na-HCO3型，演化成Ca-Mg-HCO3型；而在人类活动的影响下，向Ca（Mg）-Cl（SO4）演化。运用端元法定量计算了地表水与地下水的相互转换比例，上游山区深层地下水接受江水和浅层地下水的补给，浅层地下水补给比例占50%左右；下游平原区浅层地下水补给江水，补给比例占20%左右。研究结果可为综合利用地表水和地下水、促进水资源的可持续利用提供理论基础。
关键词：稳定氢氧同位素；水化学；地表水；地下水；第二松花江
洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤特征及三峡水库对其影响
朱玲玲，陈剑池，袁 晶，董炳江
（长江水利委员会水文局, 湖北 武汉 430010）
摘要：长江中游江湖关系复杂，分布有中国第一、二大淡水湖泊，江湖关系演变对防洪、生态等影响重大。通过分析反应长江中游洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤的实测水沙和地形资料，初步掌握了湖区泥沙冲淤特征及主要影响因素，并着重探讨了三峡水库蓄水对两湖泥沙冲淤的影响。结果表明，近10年洞庭湖和鄱阳湖湖区泥沙淤积速度明显减缓，部分年份出现冲刷，其中洞庭湖湖区泥沙沉积率下降主要由来沙减少引起，三峡水库拦沙作用的影响明显；鄱阳湖区冲刷主要集中在入江水道，采砂活动影响显著，三峡水库蓄水影响尚不明显。
关键词：泥沙冲淤；人类活动；三峡水库；洞庭湖；鄱阳湖
长江口12.5m深水航道回淤特征
刘 杰，程海峰，赵德招
（上海河口海岸科学研究中心，上海 201201）
摘要：针对长江口12.5m深水航道的回淤问题，收集整理了2010—2012年的航道回淤资料和水文测验资料，研究了航道回淤的时空变化特征及其与径流、潮流和含沙量的关系。结果表明：航道回淤呈洪季大、枯季小的年内变化特征，大风骤淤明显；航道回淤沿程主要集中在南港—圆圆沙段和北槽中下段，其回淤量占全航道的80%以上。南港—圆圆沙段回淤的泥沙颗粒以细砂为主，回淤强度与径流的关系不密切，与潮流的关系表现为大潮大、小潮小。北槽航道回淤泥沙颗粒以粉砂为主，回淤部位随径、潮流变化而变化，表现为径流增大，回淤部位下移；潮动力减弱，回淤部位上提。长江口拦门沙水域泥沙的再悬浮，可能是航道淤积最主要的泥沙来源。
关键词：长江口；北槽；12.5m深水航道；回淤
多因素变化对三峡近坝段浅滩演变的迭加影响效应
孙昭华1，韩剑桥1，黄 颖2
（1. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 长江航道局，湖北 武汉 430010 ）
摘要：为探索三峡坝下游淤沙型浅滩冲淤特性突变的成因，结合芦家河河段较为系统的水沙输移和河床冲淤观测资料，从来水来沙变化、河势调整等多种角度，分析了多因素变化条件下的浅滩演变机理。结果显示：水库下游悬沙来量大幅减少导致分汊河道冲刷变形，促使洪水流路过流能力增强、浅滩冲淤转换的临界流量减小；三峡水库进入175m运行期后，来流退水过程加快，泥沙输移更集中于汛期。以上变化更利于汛期浅滩淤积，不利于汛后浅滩冲刷，各种因素迭加作用下，导致浅滩条件在2008年前后发生阶段性变化。未来冲刷过程中，研究河段的浅滩淤积现象仍可能出现，类似问题在长江中下游其他的主流年内交替型汊道浅滩也同样值得注意。
关键词：三峡水库下游；水沙过程；河床冲淤；浅滩
阶梯-深潭系统的水力特性
李文哲1,2，王兆印1,2，李志威1，张晨笛1，吕立群1
（1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；2. 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室，四川 成都 610041）
摘要：阶梯-深潭系统是山区河流中常见的河床形态，具有稳定河床和消能减灾的作用，其水力特性较为复杂。在温峡水库下游温峡河修建典型的阶梯-深潭系统开展野外实验以研究阶梯-深潭系统的水力特性。利用先进的高频声学多普勒流速仪测量阶梯-深潭系统阶梯上游、阶梯上、深潭中和沿深泓线的水力特性。实验在10 L/s、50 L/s、100 L/s、150 L/s、290 L/s和420 L/s 6种流量工况下进行。实验结果表明：阶梯-深潭系统流场尤其是深潭流场具有很强的三维性，阶梯上与深潭中水力特性相差很大。阶梯上沿流向的时均流速远大于横向和垂向的时均流速，三向紊动强度处在一个量级且较小。深潭中的时均流速比阶梯上小，但紊动强度远大于阶梯，紊动强度随流量变大增大。实验工况下，阶梯上的相对紊动强度在0.1左右，深潭中则最大超过8.0。随着水流从阶梯上跌入深潭，机械能大量转化为紊动能消耗。实验流量范围内，雷诺应力随流量小幅增大，深潭中的雷诺应力约为阶梯上的50倍。阶梯-深潭系统消能率在实验工况下为64%~91%。
关键词：阶梯-深潭系统；剖面流速；紊动流速；消能率；雷诺应力
新型开孔桥墩水动力特性的PIV试验
蒋昌波1,2，王 刚1,3，邓 斌1,2，刘易庄1
（1. 长沙理工大学水利工程学院，湖南 长沙 410004；2. 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004；3. 中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）
摘要：基于粒子图像测速技术（Particle Image Velocimetry，PIV）对新型开孔桥墩周围的水流结构进行试验研究。通过分析开孔桥墩中轴面（y/b=0）处的立面流场和桥墩周围不同水深位置处的平面流场，探究开孔桥墩周围水流动力结构。试验结果表明，矩形开孔桥墩周围水流呈明显的三维结构特点。在桥墩上设置方孔，能有效地抑制墩前部分下降流的形成、降低墩前壅水的高度和改善墩侧水流流态，同时明显改变墩后尾流结构。方孔所在水深位置处（z/h=0.45），墩侧低速区最大相对宽度以及墩后尾流区最大相对宽度与相对孔宽比（w/b）呈二次曲线关系，且相关关系密切。近水面处（z/h=0.75），w/b=0.5条件下墩后旋涡对的相对长度为无孔时的70%；相反，近床面处（z/h=0.15）旋涡对的相对长度略有增加，但旋涡对的相对宽度一直保持在1左右。
关键词：开孔桥墩；水动力学；粒子图像测速技术
弯道出流横向流速的衰减长度
周建银1，邵学军1，假冬冬2，秦翠翠1
（1. 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 100084；2. 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）
摘要：为研究弯道出流横向流速的衰减规律，通过量纲分析建立了量纲一衰减长度的经验公式，采用系列数值试验的结果率定了该经验公式，分析了各因素影响程度以及衰减长度分布规律，并与理论公式进行了对比。试验发现雷诺数Re和弗劳德数Fr对衰减长度影响极小；衰减长度，横向上凹岸区最大，中间次之，凸岸区最小；垂向上近底区最大，近水面区次之，最小值位于中间。典型理论公式计算的衰减长度的垂向分布，与试验结果定性一致，但由于忽略横比降的影响，导致其在近底区偏小。结果表明：该经验公式考虑因素较理论公式更为全面；衰减长度在不同区域不同；采用相似模型研究弯道出流的环流衰减长度时，需要保证阻力相似，但一定条件下，可以放弃Fr和Re相似。
关键词：弯道出流；流速衰减；数值模拟；量纲分析；相似律
前置掺气坎阶梯溢洪道近壁掺气特性
刘善均1，朱 利1，张法星1，罗书靖2，白瑞迪1，邓 军1
（1. 四川大学水力学与山区河流保护国家重点实验室，四川 成都 610065；2. 中国水电顾问集团华东勘察设计院，浙江 杭州 310014）
摘要：为更清楚地认识前置掺气坎阶梯溢洪道近壁面沿程掺气规律，对其掺气特性进行了研究，得到了在不同坡度、单宽流量、台阶体型条件下阶梯竖直面和水平面近壁处掺气浓度沿程分布规律，并与不设前置掺气坎但设置过渡阶梯溢洪道的掺气规律进行了对比分析。研究表明：前置掺气坎式阶梯溢洪道中阶梯水平面与竖直面掺气浓度沿程的分布规律相似，受前置掺气坎的帮助，掺气浓度很高，沿程逐渐减小，达到一定距离后趋于稳定；掺气浓度随单宽流量的增大而减小，随坡度的减缓而减小；前置掺气坎克服了过渡阶梯存在前几级的底部清水区的缺陷，能够用于更大单宽流量。
关键词：前置掺气坎；过渡阶梯；阶梯溢洪道；空蚀破坏；掺气浓度；模型试验
淹没丁坝群二维水流数值模拟新方法
许 慧1，李国斌1，尚倩倩1，张 明2
（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210024；2. 长江航道规划设计研究院，湖北 武汉430000）
摘要：为模拟淹没丁坝群平面二维水流运动，提出了淹没丁坝群二维水流数值模拟新方法并建立了数学模型。新方法的主要实施方案：① 将丁坝视为无厚度坝，用网格线概化丁坝；② 采用新的网格节点布置形式，即水深、流速节点布置于网格界面上，水位节点布置于网格中心，有别于一般交错网格节点布置。模型采用基于结构网格下的有限体积法对方程组进行离散，同时将淹没丁坝坝顶水深代入离散方程中进行求解。采用已有的水槽试验资料，进行了初步验证，模拟了长江下游东流水道已建丁坝群工程实施后河道的流场和水位场，结果表明计算和实测符合较好。
关键词：淹没丁坝群；二维水流；模拟；紊流
岩溶地下河污染物运移特征及自净能力
——以广西里湖地下河为例
郭 芳1,2，王文科1，姜光辉2，马振杰3
（1.长安大学环境科学与工程学院，陕西 西安 710054；2.中国地质科学院岩溶地质研究所/国土资源部岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004；3. 江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007）
摘要：以广西里湖地下河为研究对象，通过观测地下河系统中污染物的运移行为来研究其自净过程。于不同季节沿着地下河的径流方向进行一个水文年的调查取样。结果发现地下河主要受到NO2-N、NH+4-N、COD和As、Cd、Hg等重金属的污染。污染物从地表进入岩溶含水层，到达地下河出口时部分污染物浓度衰减明显，说明一些离子有明显的自净能力。因地下河的结构和部分管道半充水状态、明暗流交替等水文地质条件，地下河的自净机制主要是物理过程的稀释作用和化学过程的氧化还原反应。通过对比地下河主要离子的衰减量和衰减速率，发现衰减比例最高的为铵态氮，最低为保守元素氯离子。根据衰减速率，将水中的离子和微量元素分为4种衰减特征类型：TFe、Al和Zn一旦进入岩溶含水层后全部衰减；K、Na、Mg、F、Cl、HPO4和TP在洞穴伏流段具有最高的衰减速率；来自生活和工业污染的NH4-N、CODCr、BOD5从上游至下游逐渐减少；Mn、Ba和Hg从明流转为伏流时衰减速率最快，但在洞穴伏流内存在二次悬浮。
关键词：岩溶；硝化作用；稀释；自净；污染；地下河
降水和开采变化对石家庄地下水流场影响强度
王电龙1,2，张光辉1，冯慧敏1，严明疆1，田言亮1，王金哲1
（1. 中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北 石家庄 050800；2. 山西省水利建设开发中心，山西 太原 030002）
摘要：为能精确识别降水和开采对石家庄地下水流场影响强度，应用小波变换和相关分析等研究方法，对区域平均地下水位、地下水降落漏斗面积及中心水位与降水和开采变化之间的互动特征进行了研究。结果表明：① 1961—1973年期间，平均地下水位随降水量增大呈幂函数递减趋势；1974—2010年期间，降水量每减小100mm，漏斗中心水位下降速率增大7.35m，平均地下水位下降速率增大2.15m；② 1961—1973年期间，开采量每增加1亿m3，平均地下水位下降0.28m，漏斗面积扩大11.74km2，中心水位下降0.52m，1974年以来累计超采量每增加1亿m3，漏斗面积增幅1.52km2，中心水位降幅0.18m；③ 降水量每减小100mm，降水贡献度减弱3.0%，人类开采影响强度增大2.76%。
关键词：地下水流场；降水量；人类开采；影响强度；石家庄
Nash瞬时单位线推演河道汇流的完整公式
闫宝伟1，郭生练2，周建中1
（1. 华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北 武汉 430074；2. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072 ）
摘要：Nash瞬时单位线是基于零初始条件而得到的，没有反映河道汇流的完整过程。通过拉普拉斯变换和数学归纳，推导出了考虑初始槽蓄量退水过程的完整Nash河道汇流公式。分析讨论了公式各项的物理含义，出口断面的流量应是河槽初始槽蓄量的退水过程与上游入流演算结果的叠加，据此建立了一种具有物理概念的河道洪水演算实时校正模型，通过实例分析验证了公式的实用性和合理性。完整公式是更为一般情形下的Nash河道汇流模型，一定程度上丰富和发展了现有Nash汇流理论，并可适当提高河道洪水演算的精度。
关键词：河道洪水演算；Nash瞬时单位线；退水流量；实时校正；非零初始条件
基于库容分区运用的水库群生态调度模型
王宗志1，程 亮1，王银堂1，张玲玲2
（1. 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；2. 河海大学公共管理学院，江苏 南京 210098）
摘要：在不影响防洪、供水等现有利益格局的前提下，通过改善水库调度方式、发挥库群联合调控作用，提高生态供水保证率，是当前中国北方缺水地区流域水资源管理中的重大科学问题。把河流生态系统作为一个独立用水户，制订多用户分区运用水库群调度模拟规则，同时考虑调度方案对生态与发电的影响，建立水资源系统仿真模型，结合保证各用户供水保证率最大且尽可能均衡的目标函数，构建基于库容分区运用的水库群生态调度模型。将模型应用于海河流域滦河水系，提出了现状供水条件下潘家口、大黑汀和桃林口三大水库联合调度方案，绘制了水库群分区运用调度图，评价了调度方案对水力发电和下游生态系统的影响。结果表明，所提出的模型有效，水库群生态调度方案较之现行调度，可在不降低兴利和防洪效益的前提下，将河流生态系统供水保证率由46.9%提高到93.8%，生态水文改变度指标改善明显。
关键词：水资源管理；生态调度；水库群；智能计算；滦河流域
中国干旱预警水文方法探析
刘 宁
（中华人民共和国水利部，北京 100053）
摘要：干旱预警是抗旱工作的首要环节和重要的非工程措施，但由于相关技术方法研究比较薄弱，在实际工作中往往缺乏针对性和可操作性，其作用难以得到充分发挥。为满足抗旱工作的需要，从中国抗旱工作实际出发，在阐述抗旱工作中干旱概念及成因的基础上，分析了中国干旱预警现状及存在问题，集成构建了干旱预警水文指标体系，提出了水文干旱预警水位（流量）的新概念及确定办法，填补了江河湖库干旱预警空白，并在抗旱工作中进行了实践应用，为干旱预警开辟了水文方法新途径。
关键词：干旱；预警；水文；中国
地表水水环境容量计算方法回顾与展望
董 飞1,2，刘晓波1,2，彭文启1,2，吴文强1,2
（1. 中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038；2. 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）
摘要：为厘清中国地表水水环境容量计算方法演变历史，探讨计算方法发展趋势，在系统调研大量水环境容量研究文献基础上，详细梳理水环境容量从概念引入到研究至今的过程，归纳出中国地表水水环境容量研究过程中产生的五大类计算方法：公式法、模型试错法、系统最优化法（线性规划法和随机规划法）、概率稀释模型法和未确知数学法。解析了各类方法的基本思路、产生过程及应用进展，评述了各类方法的优缺点及适用范围。通过与国外水环境容量计算方法的比较，基于水环境系统复杂性及中国水资源管理特点与应用需求，认为中国应强化对概率稀释模型法、未确知数学法及随机规划法等3种方法的研究和改进。
关键词：地表水；水环境容量；计算方法；概率稀释模型；系统最优化；未确知数学
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非饱和土与特殊土力学的基本理论研究陈正汉（后勤工程学院建筑工程系，重庆401311）摘要：对非饱和土与特殊土开展了持久深入的研究，取得了系统的创造性成果：在国内率先研制成非饱和土固结仪、直剪仪、渗气仪、标准三轴仪、温控三轴仪、多功能三轴仪和土工CT三轴仪等一系列仪器设备，揭示了非饱和土 ...南京水利科学研究院 南京水利科学研究院版 免费考研网 2018-05-14《海洋工程》2014年第1期摘要_南京水利科学研究院版
《海洋工程》2014年第1期摘要防波堤椭圆形桶型基础结构的贯入受力特性实验研究徐光明1，顾行文1，任国峰1，蔡正银1，黄英豪1，茅加峰2（1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程国家重点实验室，南京210029；2.南京土壤仪器厂有限公司南京210014）摘要:某工程拟在深水软土地基上修筑防波堤， ...南京水利科学研究院 南京水利科学研究院版 免费考研网 2018-05-14
