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多尺度地表水动态模拟及应用 被引量:4
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作者 陈玉敏 吴钱娇 +2 位作者 巴倩倩 朱晓晓 王生明 《测绘学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第B12期36-41,共6页
本文利用流水网模型分别基于多尺度地表模型建模和多尺度降雨源点模拟两种方式构建不同尺度的流水网模型,模拟从地表的任意降雨源点到河流出水口的水流路径,并通过曼宁公式计算任意时刻的流速和流量,从而实现多尺度地表水的动态模拟研... 本文利用流水网模型分别基于多尺度地表模型建模和多尺度降雨源点模拟两种方式构建不同尺度的流水网模型,模拟从地表的任意降雨源点到河流出水口的水流路径,并通过曼宁公式计算任意时刻的流速和流量,从而实现多尺度地表水的动态模拟研究。通过与SWAT模型的对比试验表明,该模型的模拟精度有较大提高,Nash系数约提高了40%,相关系数和水量平衡系数也略有提高,较好地验证了该模型的可行性和有效性。 展开更多
关键词 多尺度 数字地表模型 不规则三角网 地表水模拟
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基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析 被引量:13
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作者 张将伟 卢文喜 +1 位作者 曲延光 安永凯 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1254-1264,共11页
为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表... 为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。 展开更多
关键词 地表水地下水耦合模拟 灵敏度分析 替代模型 不确定性分析 KRIGING模型
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浑河流域地表水地下水水质耦合模拟 被引量:7
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作者 韩玉 卢文喜 +2 位作者 李峰平 安永凯 张将伟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1677-1686,共10页
以浑河流域为研究区,在现场调查、动态监测和资料分析的基础上,根据浑河流域的具体实际条件,包括水文和水文地质条件,分别建立了浑河流域地表水地下水水流耦合模拟模型及水质耦合模拟模型.模拟对象包括地表水、包气带水和饱水带水.运用H... 以浑河流域为研究区,在现场调查、动态监测和资料分析的基础上,根据浑河流域的具体实际条件,包括水文和水文地质条件,分别建立了浑河流域地表水地下水水流耦合模拟模型及水质耦合模拟模型.模拟对象包括地表水、包气带水和饱水带水.运用HydroGeoSphere(HGS)技术系统对地表水和地下水进行联立并行同步求解.根据浑河流域地表水地下水同步动态监测资料,分别对地表水地下水水流和水质耦合模拟模型进行了校正和检验.之后,根据设定的情景方案,应用所建立的模拟模型对浑河流域地表水地下水未来的水质污染状况进行了预报.结果表明:基于HGS技术系统的地表水地下水水流和水质耦合模拟模型能够刻画流域地表水地下水各自的运动规律以及二者之间的水力联系与相互转换关系.若地表水受到污染(如农田施肥),不仅会影响到地表水,也会对地下水造成影响,反之亦然. 展开更多
关键词 浑河流域 地表水地下水耦合模拟 并行同步求解 HydroGeoSphere 污染预报
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黑河流域中游盆地地表水与地下水转化机制研究 被引量:11
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作者 祁晓凡 李文鹏 +3 位作者 崔虎群 康卫东 刘振英 邵新民 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期29-43,共15页
地表水与地下水相互转化是中国西北干旱内流盆地水循环的显著特征,转化机制研究是盆地水循环规律认知和水资源可持续管理的重要基础。以我国西北干旱内流河黑河流域中游的张掖盆地和盐池盆地为研究区,建立了黑河主干河道时变水平衡模型... 地表水与地下水相互转化是中国西北干旱内流盆地水循环的显著特征,转化机制研究是盆地水循环规律认知和水资源可持续管理的重要基础。以我国西北干旱内流河黑河流域中游的张掖盆地和盐池盆地为研究区,建立了黑河主干河道时变水平衡模型和地表水地下水耦合数值模型,研究了长周期水文变化和人类活动双重影响下地表水与地下水转化机制,得到如下认识:(1)补给条件由以天然条件下河流渗漏为主的线状补给演变为以河流与引水渠道渗漏的线状补给和灌区田间入渗面状补给,排泄条件由以泉水溢出和天然湿地排泄演变为以泉水溢出与地下水开采为主的排泄。(2)张掖盆地黑河干流河道入渗段和溢出段大致以G312大桥为界,亦称为地表水与地下水转化的转折点。莺落峡—G312大桥段为悬河渗漏段,河道入渗补给主要受控于进入河道的实际过水量。其中,莺落峡—草滩庄段河道入渗补给率为28.20%;草滩庄—G312大桥段河道入渗补给量与河道过水量的关系可用分段函数表达,河道过水量大于或等于0.37×10^(8) m^(3)/mon时呈幂函数关系,小于则呈线性函数关系。G312大桥—正义峡段为地下水溢出段,其中G312大桥—平川大桥段地下水溢出量约占全部溢出量的70%,溢出峰值出现在高崖水文站下游约6 km处,其单长溢出量可达0.46 m^(3)/(s·km)。(3)研究区是一个相对完整的河流—含水层系统,近31年来经历了连枯和连丰的水文变化,地下水补给排泄条件及与地表水转化机制均发生了相应的变化。地表水与地下水转化最强烈的地区为张掖盆地中部的黑河—梨园河倾斜平原。1990—2001年连枯期,灌区引水量总体逐年减少,以河道入渗和渠系渗漏为主的补给量平均以0.06×10^(8) m^(3)/a速率减少,农田灌溉面积增加导致灌溉用水增加,地下水开采量显著增加,地下水水位逐年下降,储存量累计减少5.77×10^(8) m^(3),地下水溢出量平均减少0.16×10^(8) m^(3)/a;而2002—2020年连丰期,灌区引水量总体逐年减少,河道入渗量呈增加趋势,地下水总补给量平均增加0.15×10^(8) m^(3)/a,灌溉面积继续扩大,农灌开采量随之增加,以河道入渗量增加为主导,地下水水位持续上升,储存量累计增加5.45×10^(8) m^(3),地下水溢出量平均增加0.08×10^(8) m^(3)/a。总之,补给和排泄条件变化较大,地下水储存量先减后增,地下水溢出总量变化较为平缓,反映了该区巨厚含水层系统的巨大调蓄功能。(4)位于张掖盆地东部的诸河倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于地表水开发过度,补给量锐减。黑河侵蚀堆积平原地下水水位基本稳定。30多年来盐池盆地倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于移民开垦导致地下水过量开采。(5)内流盆地天然悬河入渗段是珍贵的地下水补给通道,无论连枯期还是连丰期,河道实际过水量是河道渗漏补给量的关键,保护上游天然河道和一定的河道实际过水量是内流盆地水资源可持续管理的关键。 展开更多
关键词 水循环机制 地表水与地下水转化 水平衡 地表水与地下水耦合数值模拟 黑河流域
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基于CUDA的地表水动态模拟并行方法 被引量:1
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作者 吴钱娇 陈玉敏 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期505-515,共11页
如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改... 如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改进,提出了一种基于CUDA的地表水动态模拟并行方法,旨在对任意时刻的地表水进行快速、高精度的动态模拟,从而满足实际的应用需求。该算法从高精度的数字高程模型(DEM)中提取地形特征点和流域线,生成受流域线约束的TIN。在此基础上,根据TIN表面的三角面坐标数据获取水流方向,再结合任意位置的降雨源点追踪得到流水线网络。基于曼宁公式,利用流水线流速计算核函数得到每条流水线上雨滴的流速,结合预设的时间,利用汇流量统计核函数得到该时刻的地表汇流量。具体的并行化过程包括数据的传输,CUDA中线程的划分和流水线流速计算核函数和汇流量统计核函数的实现。本文选取位于加拿大新布伦瑞克西北部的BBW(Black Brook Watershed)流域作为实验样区,将该算法与改进前的方法进行对比表明,该模型在保持精度的同时,大幅提高了模拟效率,加速比达到11.2;另外,通过与SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型进行对比,结果表明,该并行方法的Nash系数提高了88%,相关系数提高了5%。 展开更多
关键词 数字高程模型(DEM) 统一计算设备架构(CUDA) 不规则三角网(TIN) 地表水动态模拟 汇流量 流水线 流速 加速比
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基于水环境模型的水环境容量计算的研究 被引量:14
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作者 喻良 刘遂庆 王牧阳 《河南科学》 2006年第6期874-876,共3页
水环境容量计算是近年来环境科学中研究的热点问题之一.由于大都受到适用条件有限、计算烦琐,要求有较多的水力、水质数据等方面的限制,许多方法难以得到广泛应用.本文采用地表水模型系统(SM S)模拟出水质情况,采用影响系数法计算环境容... 水环境容量计算是近年来环境科学中研究的热点问题之一.由于大都受到适用条件有限、计算烦琐,要求有较多的水力、水质数据等方面的限制,许多方法难以得到广泛应用.本文采用地表水模型系统(SM S)模拟出水质情况,采用影响系数法计算环境容量,计算简单且易于理解,是一种非常有效且值得推广的计算方法. 展开更多
关键词 水质模型 水环境容量 地表水环境模拟系统
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Heavy Metal Runoff in Relation to Soil Characteristics 被引量:16
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作者 ZHAO XIULAN, QING CHANGLE and WEI SHIQIANG College Of Resources and Environmental Science, Southwest Agricultural University, Chongqing 400716 (china) 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2001年第2期137-142,共6页
Cu, Zn, Pb and Hg runoff from yellow limestone soil and purple soils and the relationships between the mobility of the heavy metals and the soil characteristics were studied in laboratory using a rainfall simulator. T... Cu, Zn, Pb and Hg runoff from yellow limestone soil and purple soils and the relationships between the mobility of the heavy metals and the soil characteristics were studied in laboratory using a rainfall simulator. The results showed that the concentrations of soluble Zn in surface runoff were significantly negatively correlated with the contents of <0.002 mm particles and CEC of the soils, indicating that Zn was mostly adsorbed by clays in the soils. The contents of Cu and Hg in surface runoff were positively related to their contents in the soils. The amounts of Cu, Zn, Pb and Hg removed by surface runoff were influenced by the amounts of soil and water losses and their contents in the soils, and were closely related to the contents of soil particles 1-0.02 mm in size. 展开更多
关键词 heavy metal MOBILITY soil characteristics surface runoff
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Simulation of droplet topography on superhydrophobic surface
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作者 胡德志 WANG Bo +1 位作者 ZHENG Yan-ping PEI Ming-de 《Journal of Chongqing University》 CAS 2013年第2期75-80,共6页
We established a novel droplet model (with-gravity model) to show the gravity effect of the droplet in the contact angle experiment.By using with-gravity model, we obtained a three-dimensional topography of the drople... We established a novel droplet model (with-gravity model) to show the gravity effect of the droplet in the contact angle experiment.By using with-gravity model, we obtained a three-dimensional topography of the droplet including the height of the droplet, the shape of the baseline and the circumference of the baseline.Comparing the with-gravity model with the ideal spherical model, our model considered the measurement error caused by gravity effect in the contact angle experiment which is a key point to influence the three-dimension topography of the droplet.From the calculation of our model, we found that there were two important points to enhance the measurement error: the size of the droplet and the contact angle.With the droplet and the contact angle became larger, measurement error was obviously increased. 展开更多
关键词 contact angle droPlet gravity Yang-LaPlace equation baseline length hydrostatic pressure
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Spatial and Temporal Variability of Water Availability in the Yellow River Basin
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作者 LI Ming-Xing MA Zhu-Guo 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 CSCD 2013年第4期191-196,共6页
The changes in hydrological processes in the Yellow River basin were simulated by using the Community Land Model(CLM,version 3.5),driven by historical climate data observed from 1951 to 2008.A comparison of modeled so... The changes in hydrological processes in the Yellow River basin were simulated by using the Community Land Model(CLM,version 3.5),driven by historical climate data observed from 1951 to 2008.A comparison of modeled soil moisture and runoff with limited observations in the basin suggests a general drying trend in simulated soil moisture,runoff,and precipitation-evaporation balance(P-E) in most areas of the Yellow River basin during the observation period.Furthermore,annual soil moisture,runoff,and P-E averaged over the entire basin have declined by 3.3%,82.2%,and 32.1%,respectively.Significant drying trends in soil moisture appear in the upper and middle reaches of the basin,whereas a significant trend in declining surface runoff and P-E occurred in the middle reaches and the southeastern part of the upper reaches.The overall decreasing water availability is characterized by large spatial and temporal variability. 展开更多
关键词 water availability VARIABILITY the Yellow River basin
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Study on virtual source method under complex overburden in horizontal well 被引量:3
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作者 WANG Le HAN Liguo +1 位作者 LIU Yanqiu XU Zhuo 《Global Geology》 2014年第2期115-119,共5页
In conventional seismic exploration,complex overburden prevents us from imaging the deeper underground structure,because near-surface velocity model cannot be efficiently simplified and accurately established. The vir... In conventional seismic exploration,complex overburden prevents us from imaging the deeper underground structure,because near-surface velocity model cannot be efficiently simplified and accurately established. The virtual source method provides a promising solution,which images below a complex overburden without the knowledge of overburden velocities and near-surface changes. In this paper,the authors simulate the forward modeling under complex overburden with sources on the surface and receivers in the horizontal well,and reset the real sources into the horizontal well using the virtual source method,which subtly avoid the distortion effects of the complex overburden. Finally the underground structure can be imaged using Kirchhoff migration,so the feasibility and advantages of the virtual source method are verified. 展开更多
关键词 virtual source seismic interferometry complex overburden numerical modeling Kirchhoff migration
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气候变化及南水北调中线工程对白洋淀流域水文的影响 被引量:7
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作者 王蕊 王中根 +2 位作者 夏军 李璐 陈向东 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期14-19,共6页
本文从完整的水循环过程出发,将基于水文非线性理论的分布式时变增益模型(DTVGM)和以交替方向隐式差分法(ADI)求解的地下水模型(GWM)相耦合,建立了一种分布式的地表水地下水耦合模型,随后将其应用到南水北调中线典型受水区白洋淀流域,... 本文从完整的水循环过程出发,将基于水文非线性理论的分布式时变增益模型(DTVGM)和以交替方向隐式差分法(ADI)求解的地下水模型(GWM)相耦合,建立了一种分布式的地表水地下水耦合模型,随后将其应用到南水北调中线典型受水区白洋淀流域,分析现状和未来气候下,调水对区域地表水与地下水可能产生的影响。模型识别结果表明:(1)DTVGM-GWM可较合理地反映河道流量和潜水位变化过程,模拟的浅层地下水流场基本上反映了地下水流动的趋势和规律;(2)南水北调工程的实施将大大缓解受水区特别是城市地区的地下水压力;在现状和未来气候条件下,调水后,平原区潜水位普遍抬升,流域地下水开采量明显减少,地下水蓄量、潜水蒸发明显增加,且春、秋季增加较多;流域径流量会有一定的减少,且夏、秋季减少较多;(3)在本文假定的水源配置方式下,未来实际蒸散发、潜水补给在调水影响下略有增加,在全年和各季节的变化主要受未来气候变化的影响。 展开更多
关键词 工程水文学 地表水与地下水耦合模拟 水文响应 气候变化 南水北调中线工程
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特高压汉江大跨越工程滩地立塔的二维数值计算
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作者 朱洪英 胡昌盛 《电力建设》 2012年第12期37-39,共3页
特高压输电线路在河流滩地立塔时,需要进行滩地塔位选择和方案比选。采用地表水模拟系统(surface water modeling system,SMS),分析了河流滩地在设计洪水条件下的流场分布情况,并根据滩地流速分布对跨越塔位置进行选择和评估。SMS的计... 特高压输电线路在河流滩地立塔时,需要进行滩地塔位选择和方案比选。采用地表水模拟系统(surface water modeling system,SMS),分析了河流滩地在设计洪水条件下的流场分布情况,并根据滩地流速分布对跨越塔位置进行选择和评估。SMS的计算结果直观、合理,可为线路选择滩地流速相对较低、局部冲刷深度较小及对河道行洪影响较小的位置立塔。 展开更多
关键词 滩地立塔 特高压 地表水模拟系统(SMS) 流场计算
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东村河水环境评估及综合治理措施
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作者 刘淑惠 李政宇 潘红澈 《区域治理》 2022年第33期59-62,共4页
以海阳市东村河流域为例,搭建流域水文、水动力与水质耦合模型,模拟山溪性雨源型河流在典型年汛期和非汛期水质变化,分析污染负荷分布与河道水质响应规律,预测城镇截污纳管、水资源调度措施下水资源、水质改善效果。模拟可知,东村河流... 以海阳市东村河流域为例,搭建流域水文、水动力与水质耦合模型,模拟山溪性雨源型河流在典型年汛期和非汛期水质变化,分析污染负荷分布与河道水质响应规律,预测城镇截污纳管、水资源调度措施下水资源、水质改善效果。模拟可知,东村河流域现状的污染源主要为农业源和生活源,尤其是汛期水质不容乐观,城区段雨污管道混接情况严重,致使在暴雨时期,管道沉积的淤泥、污水经雨水冲刷进入河流,污染水体,威胁东村河水环境安全。多措施综合治理后,东村河水质可有明显改善,所构建的流域水文、水动力与水质多耦合水环境模型在流域水环境污染解析、评估与预测应用中具有较好的可靠性和普适性。 展开更多
关键词 地表水模拟 水环境 水动力
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