黄河中游河龙区间区域性暴雨特性分析

利用泰森多边形法,借助于计算机信息处理技术,筛选出黄河中游河龙区间1952—2006年243个区域性暴雨过程,按其日大于25 mm或大于50 mm降水范围分别超过2万、1万km2及持续日数情况,分为大面积暴雨、小面积暴雨、持续性大面积暴雨、持续性大雨、持续性大雨+暴雨5类区域性暴雨过程。分析了各类暴雨过程的发生季节和降水时空分布的定性、定量特征,综合讨论暴雨过程时空特征量的年际、年代际变化,探讨了气候回暖背景下出现的暴雨极值事件情况。

创意产业与复合型艺术人才培养

以前所未有的速度迅速崛起的我国创意产业,需要大量从事创意产品开发的创意人才。复合型艺术人才是创意人才的中坚力量。复合型艺术人才的培养离不开创意产业的实践指导。复合型艺术人才的培养应致力于以艺术为核心,以工程背景为实践依据,以创新能力培养为目标的多学科交叉的人才培养模式研究。

黄河河龙区间年输沙量对水土保持的响应机理研究

采用多元逐步回归分析方法,分析研究1954-2013年河龙区间年输沙量对水土保持的响应机理。结果表明,不同时段计算得出的年输沙量响应回归方程相关系数均达到α为0.001的高显著性水平,随水土保持治理度的提高,河龙区间年输沙量对水土保持治理度的响应敏感性增加,显著程度提高;水土保持治理对减少高降雨产沙的效果明显;随着水土保持治理度的提高,河龙区间年输沙量对相同降雨条件响应的敏感程度减弱。

黄河河龙区间年输沙量的仿真模拟

准确地模拟黄河输沙量的变化过程,可为研究黄河泥沙变化的原因和建立黄河泥沙预测模型提供必要的技术基础。黄河泥沙主要来源于河口镇至龙门区间,为精细模拟该区间输沙量的变化,进一步划分了亚区,选择了23个降雨因子和一个水土保持治理因子,采用回归分析方法,筛选出河口镇至吴堡区间7—8月降雨量、水土保持治理度、陕西北片最大3 d降雨量等3个解释因子。利用这3个因子解释和仿真模拟了1954—2005年河龙区间年输沙量的年际波动变化与长期递减变化过程,其相关系数为0.886,显著性水平达到0.01,判定系数为0.772,说明本次研究拟定的技术路线可行,确定的解释变量合理,采用的计算数据客观。

长顺直河段边滩冲淤对新洲—九江河段航道的影响及治理

针对新洲—九江河段顺直段边滩频繁冲淤对航道的影响和治理问题,通过实测资料分析,探讨边滩冲淤与河段浅区航道条件之间的关系。结果表明河段浅滩航道条件与顺直段边滩冲淤有直接关系:边滩完整、位置偏上时,航道条件较好;反之,则较差。基于此提出增强滩体控制力度、限制沿岸槽发展、适当增加浅区冲刷的河段6m航道治理思路和治理措施。

下辽河平原水肥交互作用及对玉米产量的影响

以沈阳生态试验站一组持续16年的长期定位试验为平台,研究了不同降水年景作物对施肥的增产反应及水分对肥料增产的促进作用,估算了下辽河平原地区水肥交互作用对作物增产的贡献。结果表明,该地区玉米蒸散耗水与其生育期内降水之间关系密切,且不同的施肥处理对玉米消耗水分量影响不大。过少或过多的降水均会降低玉米产量。在高肥力水平下平水年(降水400-550 mm)玉米产量最高,水肥交互作用对作物增产的贡献亦达最大,可占总增产量的44.9%。

长期水土保持措施对坡耕地土壤有机质和氮素的影响研究

通过对位于金沙江下游流域的四川省宁南县马桑坪15个坡耕地径流小区采取13 a水土保持措施（植物篱、坡改梯）后的土壤与对照（坡耕地）土壤主要荞分含量差异分析,研究长期水土保持措施对坡耕地土壤有机质和氮素含量的影响.结果表明,采用植物篙措施的土壤有机质、全氮、水解性氮均与对照组有显著性差异（P＜0.05）,其中有机质的提高幅度为12％～20％;全氮提高的幅度为34％～65％;水解性氮提高的幅度为34％～44％.但坡改梯后的土壤有机质、全氮、水解性氮较之对照并无显著提高.同时,植物篙处理13a后,植物篱带上、中、下各部位的土壤养分差异不显著,表明植物篱改造后的坡耕地巳达到稳定时期.长期试验表明植物篱不仅能保持水土,还可以显著提高坡耕地土壤土壤有机质和氮素含量.

黄河上游径流动态变化趋势预测

本文在综合各种信息后 ,认为应当把水资源的有限性和径流过程的非线性作为径流长期预测的重要前提 ,并在此基础上首次建立了对径流进行长期趋势预测的生命旋回模型。通过黄河上游贵德站和兰州站实例验证表明模型预测精度较高 ,符合规范要求。利用该模型定量预测贵德站和兰州站未来 10 0年径流量 ,结果表明黄河上游径流变化有减小趋势 ,这一结论为黄河上游梯级电站的规划。

近五百多年来黄河宁蒙河段泥沙沉积量的变化分析

宁蒙黄河河段主要穿行于断陷盆地中,近期淤积严重,同流量洪水水位抬升,洪灾和土地盐碱化问题加重。为了弄清该河段泥沙淤积长期变化过程,正确预测河段泥沙淤积变化趋势,以利制定合理的治河措施,本文利用河段来水来沙与河道淤积关系、气候要素与区域产沙关系以及古气候与古径流等相关资料,重建了宁蒙河段近500多年来年沉积量的变化过程。结果显示1989年以前505年间宁蒙河道年均泥沙沉积量达0.55×108 t/a,其中1850年至1989年间为0.52×108 t/a,高于上世纪50至80年代宁蒙河道年均泥沙沉积量。因此黄河宁蒙河段是一个长期泥沙淤积比较强烈的河段。虽然近20多年来宁蒙河段年淤积量已高于近500多年来宁蒙河道年泥沙沉积量,但历史上也出现过连续25年河道年均淤积量接近近20多年的年均淤积量。

下辽河平原不同水-肥条件下玉米地土壤养分收支及氮肥利用效率

【目的】了解下辽河平原地区施肥与水分条件对玉米地土壤中氮、磷、钾养分收支以及氮肥利用效率的影响。【方法】利用持续16年的长期田间试验结果结合气象观测资料,对不同水肥条件下玉米农田养分收支与氮肥利用效率进行研究。【结果】施肥条件差异可使玉米移出农田的养分量高出无肥处理2～3倍。水分条件对农田养分移出量的作用虽不如施肥明显,但在较好的降水条件下,即使较为理想的施肥模式,玉米地土壤中养分仍有可能出现赤字;氮肥的施用加剧了土壤磷的赤字,而氮、磷肥施用可加剧土壤钾收支赤字,有机肥的施用可以使养分收支赤字得到缓解;水分条件的改善则加速了养分收支赤字的出现,但适宜的水分供给对氮肥利用效率的提高作用显著。【结论】在下辽河平原地区,水肥条件对玉米土壤养分收支有显著影响,水分条件适宜土壤养分收支出现赤字的可能性增大,但保持农业系统养分循环再利用并根据土壤肥力适当施用化肥,既可满足作物丰产的养分需求又有利于平衡土壤养分收支,提高氮肥利用效率,减少农业对环境的影响。

长江下游镇扬河段历史变迁与河道演变分析

镇扬河段位于长江下游感潮段,为典型的分汊河道,长期以来其河道演变复杂多变。基于历史文献、古地图、近现代地形测图及水文资料等资料,分析了镇扬河段长期演变规律。研究表明:西汉之前镇扬河段为长江河口,泥沙在古河口逐渐落淤,北岸边滩发育,河道总体南移、河宽缩窄,江中泥沙落淤并逐渐发育为稳定沙洲,形成世业洲汊道与和畅洲汊道。历史时期,河道水力和输沙特性是河道形成和演变的主要因素,南北两岸节点为控制河势的关键;20世纪50年代后,镇扬河段河道形态相对稳定,近期演变主要表现为汊道段河势格局的调整,河道内各类工程的建设等人类活动成为影响河床演变的重要外因。

新形势下长江中下游河道治理与保护长效机制探讨

加强长江中下游河道治理与保护,是保障中下游地区防洪安全、生态安全、供水安全、通航安全和河势稳定的基础。在分析三峡水库蓄水运用以来长江中下游河道水沙条件、河床冲淤、江湖关系变化的基础上,全面梳理了长江中下游河道治理与保护存在的主要问题和面临的新形势,围绕持续做好河道监测、滚动研究、崩岸预警、崩岸应急抢护、护岸岁修加固等工作,对长江中下游河道治理与保护长效机制进行了探讨。

60年来黄河河龙区间水沙变化特征及人类活动影响评价

采用线性分析、多年滑动平均、Mann-Kendall趋势检验等方法对黄河中游河龙区间1950-2012年的水沙变化特点和趋势进行了分析。结果表明:河龙区间年际水沙变化整体呈现递减趋势,且阶段性变化趋势差异较大;径流量和输沙量在年内分配不均,水文站径流量和输沙量主要集中在汛期;河龙区间年均输沙量分别在1979年和2000年存在两个显著突变点。应用距平累积曲线分析表明,1974年后人类活动对输沙的影响显著增强,1975-2012年人类活动总减沙量为179.75亿t,年均减沙量4.73亿t。研究结果可为流域生态和水利设施建设提供基础理论依据。

航道整治工程中长河段复合模型方法研究

鉴于数学模型在解决水沙运动及河床冲淤变化三维性较强的局部工程问题时存在一定的局限,以及物理模型在模拟长河段时受时间变态影响较为严重的问题,提出综合物理模型和数学模型优点的长河段复合模型。综述国内外复合模型的发展情况、优缺点及发展趋势,结合物理模型和数学模型在航道整治工程中的应用,提出航道整治工程中长河段复合模型研究思路与方法。

长河段航道整治的数值模型与地形可视化

在正交贴体坐标系下建立长河段的二维水流数学模型,并详细阐述模型的主要方程、给定的边界条件、动边界的处理技术和数值计算方法等。根据广西右江那吉—鱼梁河段的实测资料,验证该模型的合理性和适用性,探讨关于长河段航道治理的相关问题,并采用Matlable可视化技术对河道地形进行演示。

黄河河龙区间泥沙量的时空分布特性

取水防沙是合理利用黄河水资源的重点,黄河水沙情态随着人为和自然因素不断变化。【目的】分析近年来黄河河龙区间水沙变化规律。【方法】搜集了2006—2015年黄河河龙区间龙门站和吴堡站多年泥沙资料,分析了年均含沙量、最大含沙量、月均含沙量、中值粒径、平均粒径等的变化规律。【结果】2006—2015年,2站年均含沙量呈减少趋势,由于上游水利枢纽的调控,吴堡站年均含沙量较龙门站要小。受极端天气和泄洪影响,2站年最大含沙量呈升高趋势,吴堡站增长率大于龙门站。分析各月含沙量,7、8月含沙量最高,9月、3月次之,吴堡站多年月均含沙量均不同程度低于龙门站。分析中值粒径,平均粒径,认为各站年内枯水季节较丰水季节颗粒大,多年平均各月泥沙粒径由大到小排列为1、2、12、5、11、10月,其他各月相对较小,吴堡站较龙门站泥沙颗粒大。【结论】研究可为河龙区间提黄灌溉工程水质处理和经济运行提供一定的技术支撑。

塔里木河下游长期输水条件下河流剖面地下水埋深估算

准确估计输水条件下河岸地下水埋深的动态变化,可以量化生态输水量与地下水埋深的响应关系,并由此估计自然河道所需输水量及持续时间,这对于干旱区水资源管理的可持续发展具有重要的科学意义。结合塔里木河下游20 a生态输水监测数据,用发展的包含地下水和土壤水的拟二维地下水模型,对输水条件下塔里木河下游上、中、下段3个断面(英苏、阿拉干和依干不及麻)的地下水埋深变化进行20 a长期模拟。通过率定期和后11 a(2010—2020年)的地下水埋深模拟结果与站点数据比较,发现两者较一致,证明该模型在塔里木河下游河岸断面地下水长期模拟上的合理性和适用性。然后根据3个断面20 a的模拟结果分析输水条件下地下水埋深和土壤水的长期变化及其对生态输水的响应。结果表明:经过20 a的生态输水,英苏、阿拉干和依干不及麻3个断面上的地下水位和土壤湿度都有明显的上升,地下水位埋深从输水前的8 m左右抬升到输水后的4 m左右,土壤湿度从最初的0.20上升到0.35以上,特别是自2009年以来,随年输水量增加,地下水位和土壤湿度增加幅度明显。生态输水与地下水的年际变化有一定的滞后性,由于土壤湿度和地下水位表现为正相关关系,这使得土壤湿度对输水量也有滞后性的特点。相比于河水流量,地下水水平传导率的取值对断面地下水埋深变化起着更重要的作用。另外,输水量与地下水的年际变化表明塔里木河下游河岸要想获得持续的生态效益,需要对河道提供间歇性的生态输水。

基于近远程视角分析黄河中下游五省区虚拟水贸易

以区域间投入产出表为基础,量化黄河中下游五省区(山西省、内蒙古、山东省、河南省和陕西省)基于消费的水足迹的规模和结构以及与省级的虚拟水贸易,通过近远程视角分析黄河中下游五省区依靠内外部水资源的程度,并通过实例分析虚拟水贸易的空间流动特点。结果表明,黄河中下游五省区各部门的用水系数差别较大,其中内蒙古的农业用水系数最高,均高于700 m^(3)/万元;黄河中下游五省区近远程水足迹之比为99∶1,即对内部水资源依赖性较强,对外部水资源依赖性较弱,近程水资源极大地促进了黄河中下游发展;黄河中下游的水足迹与距离呈现出一定的负相关关系,即距离越大,水足迹流动量越小。五省区的水足迹分别距流出地3.21、68.42、75.18、77.32、19.53 km,其中山西的水足迹距离流出地的平均距离最短,河南的水足迹距离流出地的平均距离最长;在虚拟水近远程贸易中,黄河中下游是虚拟水净流入区,有3976.6万m^(3)的虚拟水净流入量;山西省和陕西省是虚拟水净流入区,内蒙古、山东和河南三省区是虚拟水净流出区。我国蓬勃发展的经济给水资源带来了巨大压力,黄河中下游五省区的水资源压力也在不断增加,提高综合用水效率,调整进出口策略,实施虚拟水贸易策略是黄河中下游高质量发展的重要举措。

山区河流长河段系统治理设计探讨

山区河流一般具有滩多流急、河道弯曲的特点,结合近期实施的长江上游泸州至重庆河段、宜宾至泸州河段航道整治工程的设计思路和治理效果,分析长河段系统治理的主要考虑因素、综合治理思路,提出长河段系统治理的设计方法,为其他山区河流的长河段系统治理提供借鉴和参考。

混沌理论与BPNN耦合的径流中长期预测模型

受诸多因素的影响,径流时间序列具有非线性和混沌特征。单一的BPNN模型可以进行径流的中长期预测,但存在对径流影响因素量化不够的缺点;单一的混沌模型可以量化径流的影响因素,但只能实现短期预测。为此建立了混沌理论与BPNN耦合的径流中长期预测模型。针对黑河上游莺落峡水文站1944-2017年的径流序列,利用混沌理论计算了径流序列的延迟时间τ、嵌入维数m和最大Lyapunov指数λmax,并进行了径流序列的相空间重构,以此确定BPNN的输入层神经元个数、取值和预测的周期时长;利用BPNN对1944年1月-2012年12月的径流量数据进行训练,建立了混沌-BPNN和混沌-BPNN等维递补两种预测模型;以2013年1月-2017年12月(5 a)的径流量进行模型验证。结果表明:混沌-BPNN等维递补模型的预测精度达到了91.84%,预测效果较好。混沌理论与BPNN耦合的径流预测模型将两种方法的优势互补,尤其是混沌-BPNN等维递补模型,在补充新信息的同时剔除因系统发展而使特征意义降低的老数据,减小了BPNN训练的时间跨度,提高了预测精度,为径流的中长期预测提供了新的有效方法。