区域尺度地下水浅埋区拟二维水流数值模型

建立拟二维系统模型,在非饱和含水层采用沿平面积分得到的垂向一维方程,在饱和含水层采用沿侧向积分得到的垂向二维方程,推导了模型的动态耦合项,提出饱和-非饱和含水层迭代耦合算法,解决潜水面处网格变动问题。与SWMS_2D进行对比,采用垂向二维水分运动稳定流解析解算例验证拟二维模型的准确度,采用非稳定流算例验证拟二维系统模型对计算效率提升的显著性。     

漳河灌区农田地表排水中磷素流失特征分析

:为了揭示农田面源污染的机理及其成因,该文选取湖北省漳河灌区的典型试验田作为试验对象,在田间试验结果进行分析的基础上,研究了水稻和玉米2种作物在不同处理方式下农田排水磷素流失的影响因子及其规律。试验结果表明,降雨强度、作物类型、农业耕作管理方式（包括灌溉施肥方式等）是农田磷素流失的主要影响因素;另外,土壤物理化学特性和地形地势等也在一定程度上影响农田磷素的流失。     

TRMM卫星降水数据在区域干旱监测中的适用性分析

为了评估高时空分辨率的卫星遥感降水产品在干旱监测中的适用性,该文基于热带降雨卫星(tropical rainfall measurement mission,TRMM)产品和气象站点的观测数据,利用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)分别计算了2种数据源的不同时间尺度(1、3、6和12个月)的河南省1998-2016年干旱事件发生的年际和空间变化。结果表明:TRMM 3B43月尺度降水数据与气象站点的观测数据具有显著的相关性,相关系数均高于0.9,除少数情况下,TRMM 3B43对降水存在略微高估现象;两种数据源计算的各时间尺度(1、3、6和12个月)存在着很高的一致性,波动幅度随着时间尺度的增大而减小;1998年以来河南省春季发生干旱事件的年份是2000、2001年,夏季发生干旱事件的年份是1999、2014年,秋季发生干旱事件的年份1998、2001、2007年,冬季发生干旱事件的年份1999、2012年,另外,基于SPI-12得出发生干旱的年份是1999、2001、2012和2013年;根据站点的不同时间尺度的两种数据源的SPI时间序列进行相关性分析,其相关系数都高于0.7,两者间的一致性很高,说明TRMM数据能够替代站点观测数据进行干旱的监测与评估。     

渠系前馈蓄量补偿控制时滞参数算法比较与改进

输水明渠系统控制算法主要由前馈及反馈模块组成,其中前馈模块较大程度上影响了系统控制性能。基于蓄量主动补偿的前馈控制算法受时滞参数影响较大,为比较现有多种算法实际控制性能优劣,并寻求不依赖复杂数值计算的简化时滞参数算法,该文进行了横向的算法比较与优化开发。文章基于蓄量阶跃补偿及蓄量二次补偿2类算法,结合改进比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器,对典型测试渠系及实际工程渠系建模仿真,选取稳定时间、最大超调流量、绝对值误差积分(integral of absolute magnitude of error,IAE)和绝对流量变化积分(integrated absolute discharge change,IAQ)指标分析了蓄量阶跃补偿、动力波原理、水量平衡模型3种时滞参数算法的控制效果。结果显示,在实际工程渠系中,小流量工况下,蓄量阶跃补偿算法的稳定时间比水量平衡模型算法的稳定时间减小40.42%;大流量工况下,蓄量阶跃补偿算法的最大超调流量最小,仅比目标流量高3%,该算法的稳定时间比水量平衡模型算法的稳定时间减少25.45%。结果表明蓄量阶跃补偿算法控制效果较好,但该算法在推求渠池所需蓄量补偿值时需进行水面线推求,文章依据渠道蓄量变化与流量变化间的线性关系,提出简化的时滞参数显式算法。较传统数值算法,时滞参数显式算法与蓄量阶跃补偿算法的时滞参数差值百分比小于8%,在满足实际工程需求的同时,可明显减少推求所需蓄量补偿值的计算量。文章的比较结论及所提出的简化算法对输配水渠道系统,尤其是大型渠道系统调度具有一定的理论价值和应用前景。     

降雨量对洱海流域稻季氮磷湿沉降通量及浓度的影响

为了探究洱海流域稻季氮磷湿沉降规律,于2016及2017年稻季在大理洱海流域收集湿沉降样品,分析样品中总磷(total phosphorus,TP)、总氮(total nitrogen,TN)、NO_3~--N、NH_4~+-N等指标及其变化规律。结果表明,TN、TP湿沉降通量主要受降雨量支配,2016与2017年稻季单次降水TN、TP湿沉降通量与降雨量均呈极显著的线性正相关关系。TN、TP湿沉降浓度总体上随降雨量的增大而减小,同时与是否发生连续降雨及是否大规模施肥有关。以2017稻季氮素湿沉降为例,2017年稻季NH_4~+-N和NO_3~--N湿沉降对TN的占比分别为53.1%和20.6%,湿沉降以NH_4~+-N为主。可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)对TN的占比随着降雨量的增大而减小,随着连续降雨的延续而增大。2016及2017年稻季湿沉降TN质量浓度分别为0.87~4.03和0.90~6.85 mg/L,均远大于湖泊富营养化阀值,对洱海水生生态系统产生不利影响。     

基于渠池蓄量平衡的闸前变目标水位算法

为了改善渠系下游常水位运行控制方式调节过程蓄量变化剧烈、增大水源供水压力的问题,保证渠系控制的安全、高效,提出了一种基于渠池蓄量平衡的闸前变目标水位的算法,该算法在蓄量变动小时采用下游常水位控制,蓄量变化超过阈值采用考虑约束条件的控制蓄量法.并以Natlab仿真验证法对南水北调中线输水渠道建立多渠段串联控制模型,分析比较控制效果.结果表明:基于渠池蓄量平衡的闸前变目标水位的算法运用效果良好,可实现下游常水位和控制蓄量运行方式的灵活、平稳转换;各渠池蓄量调节量显著减少,基本可以实现蓄量平衡,减小了对上游的需水压力;与下游常水位运行方式相比,其控制过程水位波动平缓闸门流量过程震荡较小,有效减小了闸门超调和回调操作,稳定时间有所延长但在总体调控过程中更为平稳.     

南方季节性干旱特征分析——以湖北漳河灌区为例

为探讨南方地区季节性干旱特征,利用湖北漳河灌区1953—2016年钟祥站逐日气象资料,分别计算了月标准化降水指数(SPI)、相对湿润度指数(M)以及帕默尔干旱指数(PDSI),经与漳河灌区实际干旱记录对比并分析季节性干旱特征,结果表明:3种干旱指数在不同方面各有优势,从吻合度来看,SPI与实际干旱吻合率最高;从不同历时的干旱来看,SPI和M对短期干旱反应迅速,而PDSI则对长期干旱较为灵敏;从不同季节来看,M适用于春、夏季,SPI适用于秋季,而PDSI则适用于冬季.漳河灌区季节性干旱特征表现为单一季节干旱比季节连旱频繁,但干旱程度轻于连旱.单一季节干旱中,夏旱出现频率最高,其次是秋旱和春旱,冬旱最少,其中夏旱和秋旱干旱等级高,危害程度更大.季节连旱中,夏秋连旱发生最频繁,干旱等级也最高,秋冬连旱和春夏连旱出现频率较少,春夏秋连旱最少;与北方干旱易受降雨因素影响相比,南方对降雨依赖性小于北方,在降雨较多的夏秋季亦经常遭遇干旱,影响机制更为复杂.     

基于CAR-SVM模型的季节性冻融区地下水埋深预测

准确预测地下水埋深是灌区水资源管理的重要依据.考虑到地下水埋深在时间序列上呈现滞后性和非线性,耦合了多变量时间序列CAR与支持向量机SVM,构建了CAR-SVM地下水埋深预测模型.为了提高模型在冻融期的模拟效果,构建了季节性冻融灌区地下水埋深拟合模型--CAR-SVM(T-TF)模型.模拟结果显示,只考虑冻融期气温的CAR-SVM(T-TF)模型优于考虑全年气温的CAR-SVM(T)模型及不考虑气温的CAR-SVM模型.CAR-SVM(T-TF)模型在全灌区地下水埋深的模拟结果:在验证期模型决定系数R^{2为0.954,冻融期R2为0.973;RMSE均小于0.090 m,模型精度较高.将全灌区得到的3阶CAR-SVM(T-TF)模型结构用于灌区内5个灌域地下水埋深模拟,模型在各灌域均有较好的适用性.}     

地下水重金属铬污染试验观测与预测分析

由于某化工厂铬渣的露天堆放,导致天津市北辰区土壤和地下水系统中铬含量超标。通过实地勘测与调研,获取研究区的水文地质条件;对研究区污染现状进行动态监测;对研究区域的边界条件进行概化,运用标准可视化软件系统——Visual MODFLOW建立数值模拟模型,并对未来30年污染物铬在研究区地下水中的运移趋势进行分析预测。趋势预测结果表明:受地下水流场分布和地质条件的影响,污染晕由污染源处向四周扩散,并且高浓度范围在不断地扩大。污染源处Cr(Ⅵ)含量严重超标,所以需对污染源采取电动力学修复或者化学还原的方法,减少Cr(Ⅵ)的含量,阻断或者减缓污染晕的扩散。     

无资料地区水文模型参数估算方法比较研究

无资料地区的水文预报一直以来都备受水文工作者的关注。通过开展四种区域化方法在湘江流域的适用性研究,为国内无资料地区水文模拟研究提供借鉴和参考。首先通过Sobol'方法对各流域新安江模型参数的敏感性进行了分析。然后将各子流域依次假设为无资料流域,通过多元回归法、空间邻近法、流域物理特性相似法和全局平均法四种区域化方法进行无资料流域敏感参数的估算。结果表明,4种区域化方法在湘江流域都具有可行性,其中多元回归法的移植效果普遍较好,空间邻近法和流域物理特性相似法次之,全局平均法较差。