基于等容瞬时单位线的水文模型研究

流域下垫面空间分布的不均匀性对径流的形成有较大影响,流域蓄水容量曲线解决了流域产流空间异质性的问题,但在采用瞬时单位线进行地表汇流计算时,又将其作为空间分布均匀的净雨处理,局部产流并没有实现局部的汇流。考虑汇流时间与蓄水容量的空间相关性,通过Copula函数构造二者的联合分布,以条件概率的形式反映不同蓄水容量处汇流时间的空间分布特征,进而以等蓄水容量为计算单元,提出了等容瞬时单位线的概念,相当于采用变单位线的方式计算单元产流量的地表径流,从而可以实现局部产汇流计算过程的统一。由此,创建了基于等容瞬时单位线的水文模型IIUHH,并根据Copula函数的类型构建了多种形式的IIUHH,最后选择清江上游作为案例进行验证。结果表明:Clayton型的IIUHH在研究区域表现更优,相比于新安江模型,Nash效率系数可以提高4%~12%,Kling-Gupta效率系数可以提高13%~27%,洪峰相对误差则可降低26%~36%,较大程度上提高了洪峰和洪水过程的模拟精度。研究成果可为流域高精度径流预报提供技术支撑。

联合PS-InSAR和SBAS-InSAR的鄂西山区滑坡隐患识别——以长阳县清江流域为例

针对鄂西山区滑坡等灾害频发,而部分地区因为地形陡峭调查困难以及潜在滑坡隐患区的空间分布与未来发展趋势不明的难题,如何利用InSAR技术获取的地表形变数据实现滑坡隐患区早期识别成为滑坡研究的热门方向。利用Sentinel-1A升轨数据,分别基于PS-InSAR和SBAS-InSAR技术获取长阳县清江流域北岸2020年7月至2021年12月的地表形变信息,再将两种方法得到的地表形变信息进行叠加融合,综合考虑研究区的地质背景条件、历史滑坡点以及第四系覆盖层厚度等因素,识别出研究区可能发生滑坡的隐患区,并结合GNSS监测数据对识别结果进行可靠性分析。结果表明:基于PS-InSAR、SBAS-InSAR技术得到的研究区地表形变速率范围分别为-32.03~16.74 mm/a、-53.33~26.94 mm/a,根据自然断点法联合分析两种方法得到的监测结果,最终将研究区地表形变速率划分为5个等级,并识别出研究区有18处滑坡隐患区,总面积为27.58 km^(2),主要分布在研究区西部招徕河至资丘镇沿清江段;将PS与SBAS两种InSAR技术的解译结果进行融合判译,不仅能够进一步提高滑坡隐患区识别的精度,为区域地质灾害防控提供更加可靠的科学依据,同时也为基于InSAR技术的滑坡隐患区识别提供了新的思路。

清江流域覃家田滑坡成因机制及稳定性分析

覃家田滑坡位于清江流域隔河岩库区,是灰岩顺向岸坡区沿软弱夹层滑移的代表。水库(区)蓄水后前缘塌岸变形明显,其稳定性直接关系到3户共12人的生命财产安全及隔河岩水库的正常运行。通过野外调查,采用工程地质测绘、钻探、槽探等工程勘查手段,查明滑坡形成条件,分析滑坡形成演化历史和成因机制,并应用极限平衡分析法对滑坡进行了稳定性计算。滑坡稳定性主要受暴雨、水库水位涨落等外动力因素的影响;稳定性计算表明,该滑坡整体稳定性较好,但在暴雨加库水位骤降工况条件下稳定系数有所降低,局部存在滑塌的可能。

基于集合卡尔曼滤波法的清江流域多源融合降水分析

高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。针对流域尺度内现有融合降水数据空间分辨率低的问题,通过集合卡尔曼滤波(EnKF)融合算法对清江流域33个地面站点和TRMM及CMORPH两种卫星产品的降水数据在日尺度上进行融合,得到了0.05°×0.05°的清江流域融合降水数据MSAP。利用留一交叉验证的方式对卫星降水、地面插值和MSAP融合降水数据进行定量分析,证明EnKF融合算法能从相关性系数R、平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE 3个方面改善清江流域降水的精度,并且融合算法改善了卫星数据和地面数据在流域边界部分区域精度低的缺点,展现了EnKF融合算法在降水数据融合中的应用潜力。进一步地,将MSAP与CMFD、ERA5和MSWEP等3种主流再分析数据进行对比,并对1998年汛期清江流域与长江干流四次洪峰遭遇中最大的两次遭遇所对应的场次强降水进行了空间分析。结果表明,在时间尺度上,MSAP数据具有最高的R和最小的MAE及RMSE;在误差的空间分布上,MSAP数据在各站点精度评价指标的空间差异最小,四种再分析数据精度由高到低排序为MSAP>CMFD>MSWEP>ERA5;在历时5日和历时2日的场次强降水过程中,CMFD、MSWEP和MSAP均能在一定程度上反映出暴雨中心,在空间分布和降水量级上,MSAP和CMFD基本保持一致。

新能源对清江梯级电站运行影响分析研究

随着我国碳达峰和碳中和目标的提出,以风电、光伏发电为主的新能源将成为我国能源结构优化的主力军。从生产特性来看,新能源发电具有波动性、随机性、间歇性的特点,水电作为调节性能优异的清洁能源,其灵活快速的调峰能力可充分弥补新能源出力的不确定性。在区域电网内,充分利用水电及新能源,实现灵活互补优化调度,是构建清洁低碳多能互补电源体系的大势所趋,但同时,也会给水电的运行方式带来明显影响。以清江梯级电站为例,构建水、风、光互补运行出力模型,分析了新能源对清江梯级电站运行影响。

基于不同改进RVA法的水利工程对清江流域生态水文情势综合影响分析

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度,在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上,通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明,工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变,且清江流域水文情势改变度有增大趋势,考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性,能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。

气候变化对清江未来径流及隔河岩电站发电的影响

以历史径流为依据的清江梯级调度规则难以适应气候变化需求,必然对梯级水库的安全稳定运行和兴利效益发挥带来影响。基于清江流域空间数据和观测数据,采用SWAT模型,运用统计降尺度方法模拟3种情景下流域内各站点的未来气象数据,进而对径流进行模拟,并对隔河岩水电站发电量变化进行分析。结果表明:未来时期RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5共3种气候情景下,清江流域出口长阳站多年平均径流呈上升趋势,年均径流增幅分别为6.0%、8.7%和13.2%;隔河岩水电站在上述3种情景下近期(2020—2045年)、中期(2046—2070年)和远期(2071—2100年)多年平均发电量增幅分别为3.4%~5.1%、7.7%~10.3%和13.4%~16.0%。该研究可为气候变化条件下清江流域水资源管理与隔河岩水电站发电调度运行提供参考。

论土家族撒尔嗬仪式中文化隐喻与生命关照——基于清江流域的人类学考察

撒尔嗬是土家族的民间信仰仪式,对于弘扬民族精神、唤醒生命共同体意识具有重要意义。运用文献资料、实地考察、访谈等研究方法,对清江流域土家族撒尔嗬仪式展开研究,认为撒尔嗬内聚中华传统礼乐文化基因,是一种以礼“敬”亡者而以乐“亲”生者的丧葬礼仪。撒尔嗬具有土家人生与死象征性交换的独特文化隐喻,“歌丧”是土家人生者祭死的豁达情感表征,“跳丧”是土家人死者“寄身”的神圣体验。撒尔嗬仪式中清江流域土家人的生命关照体现在:以神话之歌指涉土家人延续族群生命记忆的愿景、以爱情之歌表达土家人内隐的生命精神诉求、以先祖之歌唤醒族群生命共同体意识。

某水电站拉锚洞异常来水问题的分析及处置

2016年泄洪期间,清江水布垭电站左岸190拉锚洞内有大量来水,洞内集水井抽水泵抽排能力严重不足。针对拉锚洞异常来水问题,库坝中心结合拉锚洞的设计及其周边地质构造,分析探索在暴雨、泄洪等工况下可能向洞内渗水的缺陷。2020年汛期再次泄洪时,技术人员对可能渗水的薄弱环节进行全面检查或钻孔试验,汛后采取了相应的处理。2021年7月泄洪时洞内来水量明显变小,表明工程处理起到了实质效果。然而汛期泄洪流量比2020年小,持续时间短,所以仍需加强泄洪期的渗水观察和大流量泄洪的考验。

基于Fuzzy-AHP的边坡稳定性分析评价

针对影响水电站边坡稳定的因素存在明显的复杂性和模糊性,采用单一数学分析方法较难有效评价其稳定性的问题,根据水电站边坡实际工程特点,总结了对边坡稳定性分析具有重要参考意义的4类14项评价指标,建立了基于Fuzzy-AHP的边坡稳定性模糊综合评价模型。利用所求评价指标的隶属度和权重值,计算模糊综合评价矩阵,实现了边坡稳定性分级,并通过清江隔河岩水电站工程对所建评价模型合理性进行验证。结果表明:Fuzzy-AHP模型计算所得最大隶属度为0.5302,与之对应的边坡评价等级为稳定状态,评价结果与现场情况基本吻合,验证了所建模糊综合评价模型的准确性与科学性。该方法可为同类型地质条件水电站边坡灾害治理工作提供一定借鉴。

基于同频率法的清江上游干流洪水组合分析

清江上游地区干支流水情复杂,且存在已建控制性调蓄工程。为确定清江姚家平水利枢纽防洪库容需求,利用同频率法分析了湖北省恩施市上游清江干流多区间洪水组合。结果表明,清江上游干流共有4种组合洪水工况:①大龙潭坝址与姚家平坝址发生同频率洪水,上区间发生相应洪水;②大龙潭坝址与上区间发生同频率洪水,姚家平坝址发生相应洪水;③大龙潭坝址相应洪水与姚家平坝址发生同频率洪水,上区间发生相应洪水;④大龙潭坝址相应洪水与上区间发生同频率洪水,姚家平坝址发生相应洪水。最后选取了有代表性的1982年7月、1989年7月、1996年7月洪水作为洪水地区组成分析的典型代表,推求了不同情况下姚家平水利枢纽坝址设计洪水。研究成果可为恩施市城区防洪调度提供参考。

清江流域生态环境存在的问题及措施建议

清江是长江在湖北省境内仅次于汉江的第二大支流,干流全长423千米,流域面积约1.7万平方千米,流域内水量充沛,沿岸生态优良,保护好清江流域生态环境对长江大保护具有重要意义。但随着清江深度开发和沿岸经济社会快速发展,加上清江流域保护联动协调机制尚未真正建立,正面临发展与生态环境保护冲突加剧、面源污染防治短板突出、水资源过度开发、水环境风险隐患依旧存在等挑战。文章通过清江干流“十三五”以来10个水质监测断面水环境质量现状,深入分析清江保护现阶段面临的突出问题,探索提出相关治理建议。对当前及今后保护清江,统筹清江流域“水资源、水生态、水环境”协同共治有一定的现实意义。

长江和清江洪水遭遇风险分析

引入混合von Mises分布拟合了长江上游与清江年最大洪水发生时间的双峰特征,即夏汛和秋汛。随后应用Copula函数分别构造了两江年最大洪水发生时间及发生时间与其量级之间的联合分布,研究了最大洪水发生时间及发生量级遭遇的风险特征,计算得出两江洪水遭遇的两个峰值点7月15日和9月13日的风险率分别为0.02%和0.008%;并定量估算了7月15日两江洪峰流量达到荆江河段安全流量及最大防洪能力的遭遇风险,其最大风险率分别为6.0×10-5和5.8×10-6。最后,绘出了两江同频率洪水的日遭遇风险图和非同频率洪水在遭遇时间两个峰值点的风险图,可为三峡水库和隔河岩水库进行风险调度或补偿调度提供一定依据。

清江中游隔河岩库区偏山滑坡形成机制及稳定性分析

偏山滑坡位于清江中游隔河岩库区,距隔河岩大坝54 km,是该库区的大型滑坡之一,其稳定性直接关系到50多户200多人的生命安全及隔河岩水库的正常运行。通过野外调查,采用工程地质测绘、钻探、物探、槽探等工程勘查手段,分析该滑坡的形成机制,查明除地形地貌、地层岩性、物质结构外,滑坡稳定性主要受暴雨、水库水位涨落等外动力因素的影响;从深部位移及地表位移、地表裂缝的监测结果分析,滑坡局部产生变形及位移,正处于蠕变阶段;通过滑坡稳定性计算,结合滑坡形成机制及影响因素分析,滑坡整体稳定性较好,但滑坡在暴雨加库水位骤降条件下,稳定系数有所降低,局部存在滑塌的可能。

烤烟主要化学成分因子分析和综合评价

以湖北省清江流域7个烤烟主产区21个烟叶样品为供试材料,对烤烟中10种主要化学成分进行了相关分析和因子分析,并利用因子得分进行综合评价。结果表明,烤烟主要化学成分存在显著或极显著的相关性。相关系数矩阵前4个特征根的累计贡献率已达91.400%。由化学成分的因子载荷矩阵得到4个主因子,即碳氮因子、燃烧性因子、氮碱比因子和淀粉因子。综合评价为利用烤烟化学指标评价烤烟品质提供新方法,并为烟叶的工业可用性提供参考。

鄂西清江流域滑坡崩塌致灾背景及成灾模式

鄂西清江流域是我国滑坡崩塌地质灾害易发区。在该区域11个县市地质灾害详细调查成果基础上,运用归纳和类比等方法,对区内2 276个滑坡和567个崩塌(危岩)的要素数据进行统计分析;归纳总结了区域滑坡崩塌的基本发育特征和分布规律,并从构造作用、岩性组合、河流地貌演化、人类活动、降雨等几个方面,分析多种致灾背景对滑坡崩塌的不同影响和控制作用;继而根据主控因素归纳分析了区内滑坡具有的降雨型、箱形(紧窄)背斜型、宽缓向斜型和水库型等4类主要成灾模式,以及崩塌(危岩)具有的宽缓向斜型和岩溶石柱型两类主要成灾模式;指出了今后需要重点防控的三种类型滑坡崩塌风险。

清江茅坪滑坡形成演化研究

茅坪滑坡是清江隔河岩库区当前变形最严重的大型滑坡,其形成演化研究对于茅坪滑坡发展趋势预测和防治有重要意义。首先,论述清江茅坪滑坡的研究现状,根据清江河谷岸坡发育演化的的地质历史和环境,从河谷演化的角度推定茅坪滑坡发生的时间上限为晚更新世。其次,研究茅坪滑坡的滑带和滑体结构特征,使用工程地质力学分析方法研究茅坪滑坡滑带和滑体物质的来源和成因。最后,讨论茅坪滑坡的形成演化过程与机制。

基于GIS和SWAT模型的清江流域面源污染模拟研究(英文)

水体面源污染评价研究是一项复杂的工作,涉及面广和要求有较长时间序列的数据。面源污染模型很大程度上依赖于对于流域的特征描述的相关参数,因此提高输入模型参数的精度,有利于提升流域面源污染的径流、泥沙和营养物质的产出模拟效果。GIS和面源污染模型的有机结合是当前面源污染模拟研究最有效的方法。本研究建立了基于GIS的基础数据库,其中包括DEM、土壤类型、土地利用、气象数据以及农业耕作管理数据等。面源污染模拟的产生和形成具有很大的不确定性,这更加增加了监测和控制面源污染的难度。探索影响面源污染的主要因素,研究其不确定性对于提出和制定污染控制措施至关重要。本研究进行了清江流域面源污染的参数敏感性分析,根据观测数据对SWAT模型进行验证和率定,并利用SWAT模型进行模拟,揭示了清江流域面源污染的时空分布特征,确定了清江流域水土流失风险区。结果表明清江流域的面源污染主要发生在丰水期,不同的土地利用方式、农业耕作制度以及降水等是影响径流量和营养物质产生的主要因素。

基于SWAT模型的清江流域径流模拟研究

SWAT模型已有针对北美地区流域建立的数据库,将模型应用于我国流域时,需要另行构建数据库,主要包括土壤数据库和天气发生器。以清江流域作为研究对象,分别采用SPAW程序和土壤渗透率经验公式估算土壤水分参数及土壤下渗率,对研究区土壤按美国标准采用水文分组等方法建立土壤数据库;利用PcpSTAT、Dew02等程序估算部分难获得的气象因子,构建天气发生器。依据前述数据库建立的SWAT模型对清江流域径流分别进行月模拟和日模拟,结果表明,构建的SWAT模型在清江流域的应用取得了良好效果,模拟精度较高,对该地区水资源管理具有一定的参考和借鉴价值。

清江流域旅游资源分布规律及成因

通过对清江流域复杂的自然条件和环境的概括，说明了该地区丰富多彩的自然和人文旅游资源形成的根本原因．以该地区最具特色的自然景观———地质地貌景观为主要研究对象，阐述了地质过程、地貌演化是该地区其他自然旅游景观形成、演化的主要动力和控制因素．同时。