1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系研究

【目的】揭示1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系。【方法】利用1983―2015年西南地区旱灾资料研究了西南地区旱灾在1983―2015年的变化规律及发生概率;利用40个代表站点1960—2015年的月降水量资料计算月、季和年尺度SPI值,进一步研究了1983―2015年不同时间尺度的干旱综合损失率与SPI的相关关系。【结果】1983―2015年西南地区干旱的受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率的多年平均值分别为11.79%、5.84%、1.30%和4.86%,除云南的旱灾呈不显著上升趋势外,其他省份和整个西南地区的旱灾呈下降趋势,各省旱灾情况较为接近,其中云南和贵州的旱灾情况比广西和四川严重,西南地区干旱综合损失率大于6%的概率为29.8%。【结论】除云南省干旱综合损失率与5月SPI值最为相关外,其他省份和西南地区干旱综合损失率都与8月、夏季和年尺度的SPI值的相关性最大。     

中国粮食主产区参考作物蒸散量演变特征与成因分析

在全球变暖的背景下,参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)的改变及其空间分布势必对中国粮食主产区农业水资源规划、农业用水管理等产生重要影响。本文将中国粮食主产区划分为温带湿润半湿润地区(I区)、温带干旱半干旱地区(Ⅱ区)、暖温带半湿润地区(Ⅲ区)和亚热带湿润地区(Ⅳ区)4个子区域,基于粮食主产区265个站点1961-2013年53a气象数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算各站点逐日ET_0,利用Arc GIS空间插值、Mann-Kendall趋势检验、敏感性分析和贡献率分析等方法,对该区域ET_0的时空分布规律及其成因进行分析。结果表明:(1)近53a来,中国粮食主产区年均ET_0为878.9mm,整体呈显著下降趋势,速率为0.47mm·a~(-1)(P0.05),Ⅰ、Ⅱ区和Ⅳ区年均ET_0分别为741.8、1079.8和924.2mm且均有所减小,但变化趋势并不明显,Ⅲ区年均ET_0为940.2mm,呈极显著下降趋势,速率为1.21mm·a~(-1)(P0.01)。(2)全区及Ⅰ-Ⅳ区ET_0最敏感气象因子均为相对湿度,其敏感系数分别为-1.060、-1.232、-0.784、-1.114和-1.009。(3)全区及Ⅰ-Ⅲ区对ET_0变化贡献最大的气象因子为风速,Ⅳ区为相对湿度。(4)风速的减小是造成粮食主产区全区及Ⅰ-Ⅲ区ET_0减小的首要原因,风速减小和日照时数缩短是造成Ⅳ区ET_0减小的主要原因。     

基于SD模型的重庆市水资源承载力模拟分析

以系统动力学理论为基础,借助vensim软件建立重庆市水资源承载力模型,设计现状延续型、经济发展型、节水型3种情景,模拟2016-2025年重庆市水资源承载力。运行结果显示,节水型虽未能达到水资源平衡,但可将供需比保持在0.8以上,节水效果很显著;生活用水量随人口增加而逐年增加,降低人均生活用水量的节水效果并不显著;降低万元工业增加值用水量,第二产业需水量保持在30~40亿m~3,节水效果非常显著。     

一管双机式混流式水轮机压力脉动预测与振动分析

针对一根引水管带多台水轮机的水力振动问题,采用不可压缩流N-S控制方程结合Realizable k-ε紊流模型对一管双机式混流式水轮机非恒定流动进行全流道三维数值分析。得到了水轮机在不同工况下的压力场、不同测点位置的压力脉动、尾水管涡带变化规律,并对压力脉动进行了频谱分析,获得了不同工况下的压力脉动主频和功率谱密度值。计算结果显示,尾水管涡带引起的压力脉动幅值最大,其功率谱密度值也远大于其他部位的值,表明尾水管涡带是引起机组产生振动的主要原因;且两台机组尾水管涡带压力脉动的模拟结果存在一定的差异。计算成果可以为电站的振动问题的处理提供参考。     

胶凝砂砾石坝极限承载力及超载破坏分析

为了得到胶凝砂砾石坝结构破坏的一般规律,参考重力坝分析思路,基于非线性有限元方法,对胶凝砂砾石坝进行数值模拟;参考地质力学模型破坏试验研究方法,研究其坝体应力、变形、坝体结构破坏过程以及极限承载力,比选出适合模拟胶凝砂砾石坝结构破坏的超载方法,并以那恒水库CSG坝为模型进行超载分析。结果表明,胶凝砂砾石坝在超载后坝踵、坝趾率先出现屈服区,坝踵在拉、压应力相互作用下,较坝趾更容易屈服破坏;相比目前破坏试验主要使用的研究方法,以水荷载超载为主的综合法更适合胶凝砂砾石坝超载破坏研究。     

基于大田试验条件下PAM对加工番茄的节水作用

为研究聚丙烯酰胺在加工番茄实际生产中的节水作用,试验于2018年6—9月在新疆昌吉州五家渠市进行大田试验。试验设置了50、100、200 g·m~(-2)等3种剂量水平的PAM,以当地加工番茄传统灌水量为标准(E),设置2个灌水量水平E和0.7E。测定了番茄花果期土壤水敏感区(纵向5～20 cm深度土层,径向向距植株0～15 cm区域内)的土壤体积含水率,番茄产量以及番茄灌溉水利用效率。结果表明,(1)PAM可有效提高番茄土壤水敏感区持水能力,在传统灌水量下,随着PAM剂量的升高,敏感区内土壤含水率呈增加的趋势,在亏缺30%灌溉处理下,MP-0.7E(PAM剂量为100 g·m~(-2),亏水30%)效果最为显著且保水效果最好;(2)施加不同剂量PAM可以提高番茄产量,其中MP-0.7E效果最为显著,相比不施加PAM的正常种植组增产296%。(3)施加不同剂量PAM可以提高灌溉水利用效率。其中MP-0.7E效果最为显著,相比不施加PAM的正常种植组增加了3.9倍。揭示了PAM在新疆加工番茄实际生产中的使用效益。     

我国西南地区近56年参考作物蒸散量的敏感性分析

参考作物蒸散量(ET_0)是水文气象研究及水资源管理规划中的重要参数。基于1960—2015年我国西南地区96个气象站的逐日相对湿度(RH)、日照时数(n)、风速(u)、最低温度(T_(min))、最高温度(T_(max))和平均温度(T_(mean))资料,采用1998年联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的Penman-Monteith公式,计算近56年研究区的ET_0,并分析ET_0对各气象因子的敏感系数。结果表明,近56年我国西南地区的平均ET_0为1 027.11 mm,在空间分布上表现为自东北向西南方向逐渐增大;全区ET_0对气象因子敏感系数的绝对值排序为RHnT_(max)T_(mean)uT_(min),在空间分布上,RH、n、u敏感系数在研究区西部较高,T_(max)敏感系数在以云贵高原的元江、广西盆地的北海为中心的地区较高,T_(mean)敏感系数在研究区东部及云贵高原西南部较高,T_(min)敏感系数在广西盆地地区较高;RH、T_(max)、u、T_(min)敏感系数呈上升趋势,其中T_(max)敏感系数显著(P0.05)上升,其余气象因子的敏感系数呈极显著(P0.01)上升趋势,n敏感系数呈极显著(P0.01)下降趋势,T_(mean)敏感系数变化不明显;RH、T_(max)与n敏感系数的年内变化特征为双峰型曲线,T_(mean)、u、T_(min)敏感系数呈单峰型曲线;全区ET_0的突变时间为1996年,突变时间以前ET_0呈极显著(P0.01)下降的趋势,气候倾向率为-13.437 mm/10年,突变时间后呈显著(P0.05)上升趋势,气候倾向率为21.770 mm/10年。因此可见,西南全区及各分区参考作物蒸散量均对相对湿度的敏感性最高,除四川盆地外,其余分区对日照时数、最高温度的敏感性较高,四川盆地对平均温度的敏感性较高。     

若尔盖湿地潜在蒸散时空动态特征及影响因子

潜在蒸散(ET0)对水资源评价和气候变化均具有重要意义。利用若尔盖湿地及其周边19个气象站1960—2015年逐日气象资料,根据辐射修正的Penman-Monteith模型计算了湿地潜在蒸散量,采用累积距平、Mann-Kendall检验、Pettitt检验、Theil-Sen趋势度、Hurst指数等方法分析了蒸散变化规律,并对蒸散影响因子进行了主成分分析。结果表明:(1)若尔盖湿地年ET0均值为625.3mm,并以4.89mm/10a的速率显著上升(p0.01),四季ET0表现为夏季春季秋季冬季。年、秋、冬ET0分别在1968年(p0.01),1997年(p0.01),2003年(p0.1)突变上升,春、夏两季未出现突变。(2)湿地年均ET0呈南部、东部边缘高、西北—东南一线较低的空间分布特征,且变化速率由东北向西南递减,其中西部班玛以北及南部马尔康、黑水之间地区ET0呈缓慢下降趋势。(3)湿地年ET0的Hurst指数在0.56～0.91间,主要呈四周高、中部低的空间分布规律。未来湿地ET0变化趋势以持续性增加为主,面积比例为96.88%。(4)气温上升是引起湿地ET0增加的最主要原因,其次是日照时数的增加和相对湿度的降低。净辐射、风速和降水量的减少引起的ET0减少被气温等其他因素作用所抵消。     

冲击式水轮机折向器方程研究

冲击式水电站机组甩负荷时，为了减小压力管道压力值以及有效防止机组转速升高过大，需在喷嘴后设置折向器共同调节。故在过渡过程计算时通过喷嘴的流量不同于通过转轮的流量，需考虑折向器动作对流量变化的影响，即需引入折向器方程。本文从物理本质和机组特性出发提出折向器的方程，并用工程实例对其进行论证。     

3种干旱指数在宁夏中部干旱带的适用性分析

利用宁夏中部干旱带盐池、中宁、同心、海原4个站点1960—2015年共56年的气候资料月值数据,计算了各个站点春、夏、秋、冬及作物生长季的标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和K干旱指数,并比较了3种干旱指数的评估结果。结果表明:(1)除冬季外,3种干旱指数在其他时间尺度上相关性均较好,SPI和SPEI,SPEI和K指数在冬季的相关性较差。(2)春、夏及作物生长季,SPEI和K指数判别的干旱情况较接近,SPI判别的干旱程度略轻;秋冬两季,K指数判别的干旱程度最高,SPEI判别的干旱程度最轻。(3)4个站点春、夏、秋、冬及作物生长季的SPI、SPEI和K指数序列M-K法趋势分析结果相似,均能表示出宁夏中部干旱带干旱的变化趋势。(4)结合历史旱情资料,发现K指数相比于SPI、SPEI更能有效反映宁夏中部干旱带的干旱情况,其评估结果基本与历史干旱事实相符。