海河“23·7”流域性特大洪水复盘模拟

为支撑海河流域特大洪水的决策及预报预警工作,基于实测降水与流量资料,采用新安江-海河模型对海河流域2023年7月发生特大洪水的大清河2个典型小流域——紫荆关流域和漫水河流域进行了洪水模拟,并选取紫荆关流域1996—2020年5场洪水、漫水河流域1953—2016年8场洪水进行了参数率定,选取海河“23·7”流域性特大洪水进行了验证。结果表明:新安江-海河模型对“23·7”流域性特大洪水的模拟精度较高,可反映实际洪水过程,两个小流域洪峰、洪量模拟的相对误差均在20%以内,峰现时间误差均为0 h;相较于受人类活动影响小的紫荆关流域,在受人类活动影响更大的漫水河流域,新安江-海河模型的模拟效果较新安江模型的模拟效果提升更为明显。

新阶段完善海河流域防洪工程体系的思考

海河流域水系复杂,暴雨洪水集中,极易形成洪水灾害,防洪任务重。文章回顾了海河流域防洪工程体系建设成就,分析了京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略的实施以及水利高质量发展、应对气候变化对流域防洪减灾能力提出的新要求,结合“23·7”流域性特大洪水等近年来洪水防御情况,全面检视了流域防洪工程体系存在的突出短板和薄弱环节,提出了完善流域防洪工程体系的思路举措。

河流风景的意义:哈德逊河与海河河流书写比较研究

河流是自然之河,更是历史之河、民族之河、精神之河。河流风景是文学地理视域下的一个重要话题,河流的地域性、流动性、媒介性使其成为独特的风景书写对象,河流的意义既是地域性的也是国家层面的。哈德逊河因其航运价值与如画风景被誉为美国的“莱茵河”或“神圣之河”;海河作为京杭大运河贯通的水系之一,同样具有独特的自然风景,并具有重要的经济、文化价值。在中美两国实现国家独立与经济、文化发展的重大历史时刻,两条河流都曾经发挥了不可替代的作用,是独具象征意义的国家与民族风景。中美两国的文学家与艺术家纷纷书写海河和哈德逊河河流风景,再现不同时期的沿岸风情、历史变迁、经济发展等,表达中美人民对家乡的热爱与眷恋,共同构建属于故乡的地域文化,河流成为培养地方感与地方认同的有效方式。更重要的是,作为民族共同体想象的一部分,海河与哈德逊河成为呈现国家与民族特性不可或缺的象征符号,成为国家身份、民族记忆与文化建构的重要媒介,成为强化民族情感、增强民族认同、表达民族精神的重要载体。

海河“23·7”流域性特大洪水蓄滞洪区泥沙淤积分析

为探究海河“23·7”流域性特大洪水过程中蓄滞洪区泥沙淤积特征,评估受灾情况,基于实地淤积调查和高分遥感影像,计算淤积厚度空间分布,并结合DEM数据估算蓄滞洪量和蓄滞洪区利用率。结果表明:淤积厚度插值的均方根误差E_(RMS)为1.32,纳什系数E_(NS)为0.78,蓄滞洪量计算的E_(RMS)为0.75,E_(NS)为0.92,证明研究计算方法可行,计算结果可靠;8个蓄滞洪区共蓄洪24.63亿m^(3),蓄滞洪区利用率约为36.90%,平均淤积厚度为2.60 cm,总淤积量达7.67×10^(7) t;海河流域洪水含沙量约31.14 kg/m^(3),其中大清河系和永定河系的洪水含沙量达到过去20 a平均含沙量的20~40倍;此外,研究发现海河流域西部和北部山地的淤积情况更严重,较早启用的、位于上游的蓄滞洪区淤积量更大。

新阶段海河流域防洪重点内容与举措思路

海河流域水系复杂、暴雨洪水集中,极易形成洪涝灾害,防洪任务重。回顾了2008年海河流域防洪规划实施情况,分析了京津冀协同发展、雄安新区建设等国家重大战略的实施以及水利高质量发展、防灾减灾救灾新理念、应对气候变化对流域防洪减灾能力提出的新要求,全面梳理了本次防洪规划的重难点问题,提出了完善流域防洪体系的思路举措。

近代时期海河水系治理的突破与创新

海河水系是华北地区最大的水系,也是北方重要的水路咽喉要道。19世纪后期,海河流域水患频仍,不仅严重影响了京津冀地区人民的生产、生活,也对日趋兴盛的轮船航运业务造成了冲击。在此社会需求下,多种类型的海河水系治理举措相继施行,实现了海河水系治理措施从先前的单一化治理向多元化治理转型,包括设置水闸、裁弯取直、河道疏浚、治理大沽沙、放淤工程等。这些措施有的是中国传统治理举措的改造升级,有的是引进西方近代科学技术带来的新型治理手段,呈现出中西交融、传统与现代交汇的时代转型特征。近代时期海河水系治理降低了水患风险,保障了海河航运发展,留下了宝贵的经验与遗产。

海河流域治水精神在新时代水土保持工作中的应用

海河流域是我国七大流域之一,在长期的治水实践中,海河流域形成了独具特色的治水文化,孕育了催人奋进的治水精神。在新时代水土保持工作中,正确看待和理解治水精神,用治水精神指导当前水土保持工作,并在此基础上培育形成新时代的治水精神具有重要意义。通过系统梳理海河流域治水精神及其内涵,分析海河流域治水精神具有人民性、实践性、时代性、民族性和科学性5个共同特征,并从大力弘扬“根治海河”精神、牢固树立以人民为中心的思想、建立顶层思维、充分认识水土保持工作的长期性和艰巨性、加强科学研究、加大水土保持精神的宣传教育力度6个方面对新时代水土保持工作提出了建议。

海河流域水土流失空间分布特征及防治对策

基于2020年海河流域水土流失动态监测成果,计算县级行政区土壤侵蚀严重指数,分析流域水土流失面积及分布特征等,提出水土流失综合防治对策。流域水土流失面积占土地总面积的20.84%,占山区土地面积的34.21%;土壤侵蚀严重的县级行政区有5个,较严重的有63个;水土流失分布主要集中在永定河上游黄土丘陵区、太行山土石山区、冀北燕山石质山区和燕山北部坝上风沙区等区域。水土流失发生重点地类以旱地、有林地、其他草地、灌木林地和天然牧草地为主,呈现面积不大但相对集中、危害大的特点;生产活动频繁导致水土流失仍然严重,土壤侵蚀强度不高,但治理难度大。当前,水土流失依然是海河流域主要生态问题之一,水土流失防治应结合区域水土流失特点科学布局,系统配置各类措施,推进流域水土流失治理高质量发展。

莱州湾入海河流总氮来源及季节性变化成因解析:以弥河为例

入海河流携带的陆源总氮污染是近岸海域无机氮的重要来源,为探究莱州湾入海河流总氮污染内因,本文以弥河为例,分析其2020-2022年生态环境保护部门常规监测及2023年补充调查的加密监测数据,核算各行业总氮污染负荷,系统解析弥河总氮污染来源及季节性变化成因,并提出总氮管控治理措施建议。结果表明:①弥河流域总氮浓度呈现明显的季节性变化规律,即秋冬高、春夏低。②弥河干流总氮浓度呈“上游相对较低、中下游高”的特征,其中,以农业用地(60.6 mg/L)和居民用地(20.4 mg/L)为主的洗耳河、龙岗河和黄龙沟河等支流流域总氮浓度较高,以山地(6.3 mg/L)、荒地(7.6 mg/L)和湿地(6.9 mg/L)为主的五井石河和南阳河等支流流域总氮浓度较低。③弥河流域总氮来源主要为农业面源(49.3%)、工业与城镇生活源(43.3%),其中农田大棚施肥量高、灌溉水量大、氮磷流失系数高等因素,是弥河农业种植源在农业面源中占比较高(45.4%)的主要原因。④弥河流域总氮季节性变化主要与流域内降雨量、农业面源、污水处理厂工艺效率和河道生态系统自净能力相关。研究显示,弥河流域总氮高值区最主要的污染源为农业面源污染,管控重点是洗耳河流域的地下水和农田大棚种植。

基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例

海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。

《海河水利》选题指南

“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗的目标进军的第一个五年。2024年是“十四五”攻坚之年,水利部海河水利委员会将携手流域各地深入贯彻党的二十大和二十届二中全会精神,全面落实习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路和关于治水重要论述精神。

《海河水利》选题指南

“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗的目标进军的第一个五年。2024年是“十四五”攻坚之年,水利部海河水利委员会将携手流域各地深入贯彻党的二十大和二十届二中全会精神。

《海河水利》选题指南

“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗的目标进军的第一个五年。2024年是“十四五”攻坚之年,水利部海河水利委员会将携手流域各地深入贯彻党的二十大和二十届二中全会精神。

《海河水利》选题指南

“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后,乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗的目标进军的第一个五年。2024年是“十四五”攻坚之年,水利部海河水利委员会将携手流域各地深入贯彻党的二十大和二十届二中全会精神。

《海河水利》稿约

《海河水利》是水利部主管、水利部海河水利委员会主办的水利专业学术期刊,面向国内外公开发行。《海河水利》坚持“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针,刊载有关水利理论、水利改革发展和水利科技研究新成果、新经验,报道有关国内外水利学发展动态。

大规模灌溉对海河流域气候影响模拟研究

为保障粮食安全,海河流域常年灌溉水量200亿m3以上,而大规模灌溉对区域气候产生显著影响,为揭示大规模灌溉的气候效应,该研究构建海河流域区域气候模式WRF(weather research and forecasting model),在WRF陆面模块中,开发灌溉精细化模拟的新方案,设计关闭灌溉的控制试验与开启灌溉的敏感性试验,模拟分析大规模灌溉对海河流域气候的影响。结果表明,灌溉使得海河流域潜热通量增加,显热通量减少,4—6月变幅最大。灌溉导致流域3—11月气温降低,其中4—6月降温最大,且空间上总体表现为灌溉量越多的地区降温越大,4—6月平原区降温0.64℃,子牙河平原与大清河淀西平原交界地带降温超过1.0℃。灌溉主要影响对流性降水,导致海河流域年降水增加6.07 mm,集中在4—6月,空间上主要在大清河流域与子牙河流域,其中大清河山区4—6月降水增加15~30 mm。灌溉改变近地表气象要素,使得流域参考作物蒸散发量减少,单位面积作物需水量降低。因此,大规模灌溉的气候效应在供需两侧支撑保障流域水安全,在一定程度上缓解流域水资源供需矛盾。研究可为水资源优化配置与水资源安全保障布局等提供基础支撑。

多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性评估

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6~9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性。结果表明:多源融合降水实况分析产品与地面观测资料估算的面雨量结果基本一致,能较好地反映2021年6~9月海河流域面雨量的时空变化特征,但在量值上存在高估且随着降水量增加,估算误差也越大。分区对比,融合实况分析产品和站点的误差与子流域的平均降水量、海拔高度和面积密切相关。对于各量级面雨量出现的频次,融合实况分析产品与站点整体相差不大,准确率可以达到90%及以上。总体而言,5 km多源融合降水实况分析产品的质量较高,可进一步应用于海河流域精细化面雨量监测业务中。

2010-2019年海河流域暖季极端小时降水特征分析

利用海河流域4517个气象站(含国家基本气象站和区域自动气象站)逐小时降水量资料和ERA-5再分析资料,采用百分位法对2010-2019年海河流域的暖季极端小时降水(Extreme Hourly Precipitation, EHP)的阈值、频次、时空变化及天气型进行统计分析。结果表明:(1)海河流域所有站点小时降水99.9%分位数的平均值为45.6 mm·h^(-1),且有67%的站点小时降水的99.9%分位数对应雨强大于45.0 mm·h^(-1),因此把45.0 mm·h^(-1)作为海河流域极端小时降水的阈值。(2)海河流域的EHP频次空间分布与地理位置及地形特征密切相关,表现为平原的频次大于山区的、山前的大于山上的,随海拔呈现先升后降趋势,在(450,500] m出现海河流域EHP频次的峰值,之后呈现波动减少的趋势。(3)极端小时降水的频次年际变化以2016年为分界点,表现为“先增后减”的趋势,强度在2012年和2016年分别出现2次高点;每年EHP集中出现在7-8月,平均强度大于60 mm·h^(-1),出现频次为全年的78.6%;频次和强度的日变化均表现为“双峰型”,峰值出现在午后和凌晨,其中午后峰值更为显著。(4)对不同天气类型的EHP频次和强度的统计结果表明,7-8月EHP事件中副高边缘类占比较大;EHP频次的午后峰值主要由低涡切变和低槽引起,凌晨峰值则与副高边缘类密切相关;低涡切变类的EHP中位数强度最大,低槽类的强度最小。

2002—2020年海河流域陆地水储量变化的时空变化特征

为了探究海河流域陆地水储量变化的时空变化特征,基于2002—2020年GRACE(gravity recovery and cli-mate experiment)卫星和GRACE-FO卫星数据,计算海河流域陆地水储量变化,并通过地下水储量变化估值与地下水位变化的相关性分析GRACE/GRACE-FO卫星数据的可靠性.结果表明:①地下水储量变化估值和地下水位变化之间的相关性较强,相关系数r=0.78.②海河流域陆地水储量变化大致呈现自南向北递减趋势;陆地水储量变化的变化速度为-9.80 mm/a.

基于CMA区域集合预报的海河流域面雨量预报评估与应用

面雨量是流域防汛抗洪调度的重要依据,单模式的确定性预报无法反映面雨量的多种可能性,为了解决面雨量预报存在不确定性的问题,本文基于中国气象局区域集合预报系统(China Meteorological Administration-Regional Ensemble Prediction System, CMA-REPS)降水结果对海河流域集合预报面雨量开展了适用性评估和分析,结合高分辨率格点实况资料对其2020—2022年5—8月面雨量进行检验,并依检验结果开展了集合预报面雨量产品及跨度预报产品研发。检验表明CMA-REPS集合预报对海河流域面雨量预报有改进:1)海河流域集合平均面雨量预报的绝对误差明显优于控制预报,在空间分布上表现为南部河系预报误差较大,中部次之,北部最小。2)模糊评分表明小雨和中雨量级集合平均预报更贴近实况,而暴雨量级则需进一步参考集合成员的极端性。3)TS及Bias评分表明集合平均在小雨量级预报效果较好,中雨及以上量级在预报后期改进更加明显。4)概率预报评分发现CMA-REPS对海河流域中部河系中雨以下面雨量有较好的表现,而南部河系的评分则低于中部河系。开发集合预报面雨量产品并对海河流域两次致洪暴雨过程检验发现:1)集合成员对24 h大暴雨等级面雨量的预报有较高的概率,与实况量级相当,对极端降水有较好的提示。2)24 h内集合平均具有较好的评分,而24~48 h, 75%分位数产品对于强降水过程预报效果更好;本文依据检验结果开发的集合预报混合百分位产品及跨度预报产品对于强降水有较好的参考性。3)依据概率预报随时间的变化曲线对面雨量进行平滑拟合,可以得到更贴近于实况的逐小时面雨量预报产品。