宿迁市河流生态水位管控目标与预警机制分析

针对宿迁市近年水环境保护与水生态修复实践,阐述了宿迁市开展的第一批及相关重要河道生态水位制定情况与实施政策,分析了河道生态水位管理的工程调度原则与预警机制方案设计等技术内容,提出了河道生态水位管控目标保障措施。相关技术方法对构建完善的生态水位目标管控长效机制,提升宿迁市河湖水生态环境质量具有重要决策参考价值。

复合干热胁迫下黄土高原夏季植被脆弱性评估

随着气候变化的加剧,高温干旱事件频发,对植被健康生长造成了严重影响。针对相关性方法难以准确刻画复合干热胁迫下植被脆弱性的问题,利用1982—2015年去趋势和标准化的归一化植被指数(detrended and standardized normalized difference vegetation index,SNDVI)、标准化降水蒸散发指数(standardized precipitation and evapotranspiration index,SPEI)和标准化气温指数(standardized temperature index,STI),构建基于Vine Copula的复合干热胁迫下植被脆弱性评估模型,量化黄土高原不同土地利用类型和气候区植被对高温干旱的响应关系。结果表明:1)黄土高原大部分区域SNDVI与SPEI呈正相关关系,与STI呈负相关关系,草地SNDVI与SPEI、STI的相关性最高,其次为耕地,林地最低;2)相对于单一干旱或高温事件,复合干热事件进一步加剧了植被脆弱性,复合干热胁迫下黄土高原6、7、8月植被损失概率分别为0.51、0.57和0.55,较高的区域集中在陕西北部、宁夏、甘肃东部和内蒙古等地区;3)黄土高原地区不同植被类型对复合干热的脆弱性各异,脆弱性从大到小依次为草地、耕地、灌木、林地。研究结果有助于深入了解植被对气候极端事件的响应,支持应对气候变化的陆地生态系统风险管理。

黄金分割法在渠道断面设计中的应用

在渠道断面设计时 ,为了减少计算渠道正常水深 h0 、渠道底宽 b所采用试算法和图解法计算量 ,提高计算精度 ,本文利用黄金分割法即 0 .618法 ,建立数学模型 ,应用 borland C++3 .1编程 ,结合实例说明思路 ,结果表明计算精度高 ,并用手算来验证其结论的正确性 ,供水利工作者参考。

城市湖泊智慧化生态水位预警系统的构建及应用

选取近扬州市中心区域一人工湖为研究区,基于水文学生态水位计算方法推求生态水位阈值,综合运用物联网、云平台、大数据等智慧化资源和技术,构建适用于不同尺度湖泊的智慧型生态水位预警系统。通过自研发软件对“水位实时监测—生态水位评估—预警等级研判—警情信息发布”全过程实行智慧化管控。应用结果表明:该湖泊生态水位预警系统具有准确、高效、智慧化程度较高等特点;与常规城市湖泊生态水位预警管控系统相比,其功能和效率实现全方位提升;从而为城市地区不同尺度湖泊生态水位管控提供了智慧型管理系统,为智慧城市的建设提供技术支持。

基于条件分布模型的干旱传递概率分析

气象干旱发展到一定程度可以传递为水文干旱。以潘家口水库流域1961—2010年逐月平均降水数据和潘家口水库的入库径流序列为基础数据,分别计算了1、3、6、12个月时间尺度的标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI),以表征研究区域的气象干旱和水文干旱。基于条件分布模型,分析了不同时间尺度的气象干旱传递到未来的不同等级和不同的预测期(或滞后期)的水文干旱的概率。结果表明,当SPI时间尺度较短或预测期(滞后期)较短时,其对应的SRI水文干旱等级越倾向于维持与SPI相同的干旱等级;随着SPI时间尺度的增长或预测期(滞后期)延长,其对应的SRI水文干旱等级略低于气象干旱或恢复到正常状态。

基于BN模型和SWOT法的济南市南水北调生态补偿公众意愿及激励机制研究

构建跨流域调水生态补偿机制是调整流域上下游利益关系、促进可持续发展的有效手段之一,公众意愿是建立跨流域调水生态补偿机制的重要基础。通过理论探索、实地调研和模型分析,以南水北调东线受水区济南市为例,开展跨流域调水生态补偿的支付意愿(WTP)及激励机制的分析研究。结果表明:(1)通过参数法和非参数法综合测算得受水区公众WTP值为187.77元/(人·a),可以此作为生态补偿标准的下限值;(2)基于贝叶斯网络模型的敏感性分析,居民是否愿意支付与学历、住房面积有显著的相关关系;居民支付金额与南水北调东线工程重要性认知、家庭人均月收入有显著的相关关系。此外,两者影响因素的重要性排序不完全相同,在制定相关政策时应综合考虑这两个方面的影响因素;(3)基于公众异质性,采用SWOT矩阵分析法从内部公众背景、外部环境政策等角度提出跨流域调水受水区生态补偿的激励机制。本研究旨在为构建跨流域调水工程生态补偿机制提供参考,为社会资本参与水利建设管理提出对策建议。

黄土高原小流域淤地坝系统水收支过程的数值解析

黄土高原的淤地坝系统对各小流域水资源再分布发挥着重要的作用。为了分析淤地坝系统的年水收支过程,选取位于黄土高原北部六道沟流域的一座淤地坝系统为研究对象,基于实际的地理条件开发了该淤地坝系统水利计算模型。通过对观测地下水位数据的数值模拟,验证了模型的实用性。2006年的数值计算结果表明:地表径流量、蒸散发量、入渗量以及地下水流出量分别占淤地坝系统总来水量的36.0%、49.3%、11.6%及3.1%。由结果可知:淤地坝系统对水资源再分布的影响主要体现在减少地表径流,增加蒸发及入渗。研究为黄土高原北部淤地坝系统水文循环过程的研究提供了一种实用的数值计算方法。

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5a(2006-2010年)雨季的坡面降雨进行了分析。采用BoxCarPro4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10min和1h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10min和1h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7mm/min,各时间间隔5a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3min时间间隔雨强大于1mm/min、5min时间间隔雨强大于1mm/min、10min时间间隔雨强大于0.8mm/min以及1h时间间隔雨强大于0.4mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1mm的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。

耦合融雪的分布式流域“降雨-径流”数值模型

针对中国对耦合融雪的"降雨-径流"过程数值计算模型方面的研究较少,本文联合应用能量平衡方程及运动波理论的基础方程式,结合GIS技术构建分布式流域耦合融雪的"降雨-径流"数值计算模型,并应用流域实测资料进行了有效性验证。研究结果表明:在不考虑融雪条件下,实测流量与计算结果之间存在着较大的误差;在考虑融雪条件下,实测流量与计算结果之间的误差在基准允许范围之内(小于3%);在积雪与融雪区,对流域"降雨-径流"过程的数值计算须考虑融雪。该研究为积雪融雪区提供了一种耦合融雪的"降雨-径流"过程数值计算的新方法。

分步型流域“降雨-流出”过程数值模拟方法的研究

流域地表流出的计算是水文学的一个重要研究课题。本研究以黄土高原北部的六道沟流域为流域模型,在确定试验流域地形和土壤物理性质的基础上,利用运动波理论和拟河道网开发分布型流域的"降雨-径流"过程的数值计算方法,对观测流量数值模拟结果的分析表明,该计算方法适用于北部黄土高原的实际,研究结论为该区域的地表水资源的推求提供了一种有效的数值计算方法。

黄土高原北部水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性

为揭示黄土高原水蚀风蚀交错带沟壑地形的降雨反应特性,选取该区具有典型水文及气象特征的六道沟流域作为研究区域,基于对所选沟道的沟顶及沟底2005-2009年雨季同期观测降雨数据(38次集中降雨事件)的分析,揭示沟壑地形对降雨反应的特性;通过对典型降雨-径流事件的分析,分别推求长历时低强度降雨以及短历时高强度降雨条件下降雨强度与产流的关系。结果表明:沟顶单次降雨事件的降雨量,3,5,10min最大雨强及平均雨强均是沟底对应值的1.3倍以上;沟顶单次降雨事件降雨量的3,5,10min雨强各序列标准差均大于沟底对应序列的值;沟顶与沟底的降雨量序列,各时间间隔的最大、平均雨强序列均存在着较高的正相关性,相关系数在0.9以上;表层土壤在饱和及不饱和条件下,产流的必要条件分别是5min平均降雨强度达到0.12,0.52mm/min。

数值计算应用于地下水动力学教学的实例研究

地下水动力学中的二维计算是该课程教学过程中的重点和难点,本文针对地下水动力学课程的二维计算在教学环节上难于实现的问题,将数值计算方法应用于课程的教学实践,探索解决地下水动力学课程中高维计算问题在教学上的新方法,期待为该课程教学改革的深入进行提供借鉴。

数值模拟应用于地下水动力学课程教学的研究与实践

水文过程常因其抽象性和复杂性使课堂教学难以取得良好的效果。地下水动力学中的利用高阶微分方程的计算问题是该课程的重点和难点,针对地下水动力学课程的高阶计算问题,把数值模拟方法引入到教学,以对实际的区域性地下水计算问题的求解,将地下水动力学的基本概念、基础公式、数值模拟、以及实际问题的求解完整的过程应用于教学实践,探索将数值模拟服务于教学的新方法。对课堂教学效果的调查表明,数值模拟的引入,不但增强了课堂教学表现力和教学效果,同时,有利于促进科学研究的方法和成果与教学实践的相结合。本次教学研究及实践活动所采取的方法和模式,期待为水文专业有关课程教学改革的深入进行和创新性教学研究的开展提供参考和借鉴。

随机线性规划模型参数求解的基因方法

将基因算法作以改进 ,形成加速遗传算法 (RACA)。在随机线性规划中得以应用 ,通过选择、交叉、变异等操作算子 ,可以对多维参数同时寻优 ,避免了传统优化方法早熟、提前收敛及易陷入局部最优的弊端 ,通过两个实例分析 ,取得满意效果 。

水文与水资源工程专业研究型课程体系构建初探

为构建研究型专业课程教学体系,文章将水文学及水资源领域的科研工具——模型及相关成果引入专业课程教学,通过模型工具的运用实现多门课程复杂计算问题及基础知识在教学过程中的有效衔接和整合,探索构建专业研究型课程教学体系。教学效果的调查结果表明:研究型教学体系有助于学生对专业课程复杂计算问题的理解,有助于培养和提升学生的创新思维和创新能力,从而为基于专业科研成果构建研究型教学体系提供参考。

基于模型嵌入的水文与水资源工程专业研究型教学体系构建

为构建研究型专业课程教学体系,将水文学及水资源领域的科研工具——模型及相关成果引入专业课程教学,通过模型工具的运用,实现多门课程的复杂计算问题及相关知识在教学次序上的有效衔接,提升专业课程中复杂计算问题的教学质量,培养学生科研兴趣和创新能力。针对教学效果的调查结果表明,模型工具的引入有利于教学与科研的紧密对接,有助于学生对课程中复杂计算问题的理解,有助于培养和提升学生的创新能力,从而为构建专业科研成果反哺教学的科学模式提供参考。

黄土高原北部水蚀风蚀交错区产流条件及径流系数

为了揭示黄土高原北部水蚀风蚀交错区的产流机制并推求径流系数,为该地区地表水资源的深入研究提供基础数据,选取具有黄土高原北部水蚀风蚀交错区典型气象与水文特征的六道沟流域为研究区。通过分析实测水文数据,从机制上分别研究了试验流域在表层土壤（5—10cm）达到饱和及不饱和条件下的产流过程,在长历时低强度降雨条件下,产流的必要条件是表层土壤达到饱和且雨强≥0.12mm/min;在短历时高强度降雨条件下,表层土壤未达到饱和状态时,产流的必要条件是降雨强度≥0.52mm/min;径流系数与平均降雨强度之间存在着显著的正相关关系;以运动波理论的基础方程式结合GIS技术开发了适用于试验流域的分布式降雨—径流数值模型,模型的误差〈3%;基于2005—2009年（5a）的降雨—径流数值计算,得到试验流域在这5a的平均径流系数为0.11,从而推求出多年平均径流系数为0.10~0.15。

“画法几何及机械制图”课程教学改革与实践

在当前教育体制改革的形势下，如何加大工程制图课程的教学改革力度，更新教学观念，在有限的学时内，最大限度地改善教学效果，是一项十分迫切的任务。为此分析了工程制图课长期以来在教学体系、内容和方法等方面存在的问题；阐述了现代图学教育的特征和任务；并结合多年教学实践的体会，提出了课程改革的设想和具体措施。

呼兰河流域叶面积指数的变化特征与估算方法

为分析呼兰河流域各种覆被叶面积指数(LAI)变化特征,应用1982—2000年的NOAA-AVHRR NDVI月数据,采用简单生物圈模型(SiB2)反演了呼兰河流域的LAI,并利用IGBP土地覆被数据将反演的LAI数据整理为10种覆被的LAI系列。对10种覆被LAI变化特征的分析结果表明:呼兰河流域10种覆被LAI在年内各月份间呈单峰变化,与气温、降水量等气象因子的季节变化规律相符,在年际间LAI呈波动变化,但不存在明显的增大或减小趋势;LAI系列与气象因子系列的相关性较强,以平均气温、水汽压、降水量为自变量,以LAI为因变量,建立了可估算各种覆被LAI的回归方程,为在NDVI数据缺失时段的呼兰河流域LAI估算提供了一种简便方法。

陕西省神木县六道沟流域水平衡解析

选取处于黄土高原北部水蚀风蚀交错地带的六道沟流域为研究区,基于水平衡方程确定了陕北小流域水资源组成结构的各个分量。通过对水文数据和径流计算结果的分析,推求了流域水量收支的各个成分。考虑到人为因素的影响,居民的生活用水量和农业灌溉用水量因素被加入到水平衡公式中。结果表明,年蒸发量和径流量分别占年总来水量的74.5%和21.5%,年蓄水量变化接近于0,居民的生活用水量和灌溉用水量分别占年总来水量的2.8%和1.2%。研究结果可为水资源相对缺乏的黄土高原北部地区的水资源可持续开发和利用提供基础数据。