万安水利枢纽工程运行对赣江中游水文情势影响

为分析万安水利枢纽工程运行对赣江中游水文情势的影响,建立了赣江中游水动力数学模型,研究了万安水利枢纽工程运行前后对赣江中游水文情势变化影响,得到了水位、流量等水文参数的变化趋势和规律。结果表明,万安水利枢纽工程运行前后水位、流量和流速总的变化趋势是一致的,但在局部时段,万安水利枢纽工程运行前后各个位置水位、流量和流速变化范围较大;由于万安水库的调蓄作用,万安水利枢纽工程运行后水位和流量的最大值都有所降低,水位最大值降低范围为0. 137~0. 250 m,最大流量值降低范围为309~405 m^3/s。

基于Mike 11的中小河流溃堤洪水预警指标研究

针对水文资料缺乏的中小河流,以贵溪市罗塘河下游段为例,通过小流域水文计算和MIKE 11水动力模型对罗塘河洪水预警指标进行了研究,提出了临界水位预警指标的确定方法,并给出了警戒水位和危险水位建议值,计算结果可为中小河流防洪决策提供依据。

基于投入产出模型的萍乡市水资源短缺风险的经济评估

水资源短缺成为制约缺水型城市经济发展的重要因素,准确地评价水资源短缺的经济损失能够为政府相关部门提供科学的决策依据。将水资源投入产出线性规划模型分段优化处理,计算了水资源的影子价格,并得到了2020、2030年萍乡市水资源短缺的经济损失及概率分布。结果表明,二次水资源供需平衡后,2020、2030年由于缺水造成的经济损失最高可达1. 133、2. 005亿元,对国民经济的影响较大。

灌溉定额与灌溉水矿化度对春玉米生长影响研究

在甘肃省石羊河流域开展春玉米咸水灌溉田间试验,研究了灌溉定额和灌溉水矿化度对春玉米生长的影响。研究结果表明相同灌溉水矿化度不同灌溉定额下,株高随着灌溉定额的减少而降低;相同灌溉定额不同灌溉水矿化度处理下,春玉米株高具有较大的差异;春玉米叶面积指数具有与株高类似的变化规律,重度缺水灌溉处理下,生育末期淡水灌溉处理的叶面积指数分别比3 g/L水处理、6 g/L水处理高出8%、20%。春玉米根长密度随着灌溉水矿化度的增大而减小,随着灌溉定额的减少而增大。随着灌溉定额的减少和灌溉水矿化度的增加,春玉米的产量逐渐降低。水盐联合胁迫作用下,3 g/L的轻度缺水灌溉处理、6 g/L的轻度缺水灌溉处理、3 g/L的重度缺水灌溉处理和6 g/L的重度缺水灌溉处理分别比淡水充分灌溉处理减产了29.8%、34.8%、37.9%和46.2%。

基于证据理论的萍乡市水资源短缺风险评价

影响水资源短缺风险的因素众多,且部分信息的获取存在着不确定性,是一个典型的具有不确定性、不完备信息的多目标决策问题,构建了基于证据理论的区域水资源短缺风险评价模型与评价方法。从生活用水、工业用水、农业用水和生态环境用水4个方面分析了水资源短缺的主要风险因素及其内涵与来源,建立由总目标、子目标层和子指标层构成的递阶结构模型,由决策群体对可行方案下各个计算单元的属性进行赋值,并对相关证据进行合成,构造风险评价绩效函数,对萍乡市各地区的水资源短缺风险进行评价。结果表明萍乡市水资源短缺情况比较严重,各地区水资源短缺风险度大小排序为:安源区>上栗县>芦溪县>湘东区>莲花县。

基于MIKE Flood的中小河流溃堤洪水演进数值模拟

针对水文资料缺乏的中小河流,以贵溪市罗塘河下游段为例,应用MIKE软件对河流溃堤洪水演进进行了研究。采用瞬时单位线法推求断面各频率的设计洪水,并将其作为洪水演进模型的输入;利用MIKE软件建立了贵溪市罗塘河下游段的一、二维耦合水动力模型,对该河下游段溃堤洪水演进过程进行了模拟;通过模拟分析,得到了溃口流量过程和堤防保护区洪水淹没过程。研究成果可为中小河流洪水风险分析和灾害损失评估提供技术支撑。

基于SDSM的赣江流域未来降水与气温的时空变化分析

利用赣江流域6个气象站数据(1961年~2005年)和NCEP 再分析资料,建立了气候要素的SDSM降尺度模型,并将模型应用于CanESM2模式的RCP4.5情景,得到了流域未来气温与降水的变化趋势。即SDSM降尺度模型对赣江流域气温的模拟效果较好,降水略差;赣江流域未来降水均呈增加的趋势,降水空间分布基本呈南低北高趋势;未来气温均呈增加的趋势,各时期最高气温稍大于基准期;各时期最低气温稍大于基准期;赣江流域未来不同季节的平均气温均大于基准期;赣江流域未来气温空间分布呈现南高北低,西高东低的趋势。

Cl^-随水分在不同体积质量红壤中的迁移特性及再分布

采用一维垂直入渗法(相同入渗水头、含有相同质量分数的氯离子),研究不同红壤体积质量条件下水分及溶质在红壤中的垂直迁移和再分布规律,记录土柱湿润锋等指标的变化,并测定入渗结束后及24 h后土壤中的土壤含水率及含Cl-量。结果表明,土壤的入渗能力易受到土壤体积质量的影响,相同入渗时间,体积质量越高,湿润距离越小,在入渗500 min后体积质量对入渗率的影响减小,不同体积质量的土壤达到稳定入渗率的时间不同。入渗结束后及再分布24 h后Cl-的质量锋溶质锋面总是滞后于湿润锋,Cl-的向下迁移与水分向下入渗受到体积质量的影响相同;再分布过程中,土壤中的Cl-受到向下运动水分的淋洗。

中低山台风暴雨型泥石流形成机制和动力特征——以江西德安杜家沟泥石流为例

受台风"麦德姆"登陆影响,江西省德安县博阳河流域曾于2014年7月24日爆发群发性泥石流,该次泥石流物源类型多样、地质条件复杂,对沟口杜家沟及下游居民的生命财产安全产生了巨大威胁。通过野外调查及室内试验,分析本次泥石流的发育条件和形成机理,利用极限平衡法计算了泥石流的稳定性,提出了治理的方法和对策。研究表明:该次泥石流是在强降雨诱发下,以中上游沟道松散物为启动点、沿程崩滑、侵蚀、揭底、堵塞、溃决,是一场由台风暴雨形成的突发灾害。影响泥石流形成的主要因素是强降雨、丰富的松散物源和陡峻的地貌;泥石流形成过程可分为强降雨、崩滑侵蚀、堰塞溃决三个阶段。参与杜家泥石流启动汇集的物质来源主要为崩滑物源和沟道物源,其中,沟道崩滑量占总量的85%,沟道物源补给以沟道松散物为主,占总量的15%。杜家沟泥石流的成灾模式类型多样,表现为撞击冲毁、堵塞沟道、威胁下游。该泥石流具有低频、灾害链效应。

基于分形理论的堤防软基固结SEM分析——以长江江西济益公堤为例

研究软基堤防固结沉降特性对于增强沿江沿湖安全保障,具有十分重要的意义。而软基堤防加固的关键是从软土的结构特征揭示影响软土变形和强度的成因。以长江江西九江济益公堤软土地基为研究对象,结合河湖相沉积软土的物理力学性质和微观结构特征,利用PCAS软件分析了不同固结压力下软土SEM图像的定量参数。通过室内试验和理论分析,对河湖相沉积软土的微观结构与宏观力学性能进行了系统的分析。并对河湖相沉积软土的结构强度和工程效果进行了分析论证。提出了孔隙结构因子作为综合参数,利用分形评价理论对孔隙结构强度和破坏趋势进行综合参数测量。同时求解预固结压力,可以定量确定土体的结构强度,该方法对湖相软土的固结变形计算具有参考意义。

多点源滴灌条件下红壤水分溶质运移试验与数值模拟

为了掌握红壤多点源滴灌条件下水分溶质运移规律,为红壤丘陵地区脐橙滴灌灌溉设计和管理提供参考,建立了5个不同红壤容重下滴灌水分和硝态氮运移的数学模型。借助Hydrus-3D模型模拟了不同红壤容重、同一滴头流量和施氮量时土壤水分溶质分布特征和湿润锋推移和交汇过程。模拟结果与试验对比表明:模拟的湿润锋运移交汇过程、湿润体内土壤含水率以及NO_3^--N含量与实测值之间的偏差均在9.5%以内;模拟值和实测值具有很好的一致性,并显示在湿润锋交汇处土壤含水率和NO_3^--N含量低于同一深度滴头下方的土壤,另外高容重红壤阻碍湿润锋的推进速度。总体而言,Hydrus-3D可以用于红壤滴灌施肥灌溉条件下湿润体范围以及水分和氮素运移和分布的模拟。

土壤容重对红壤水分垂直入渗特性的影响

为分析红壤地区土壤容重对水分入渗的影响并将其应用于指导灌溉生产,以江西红壤土为研究对象,采用垂直一维入渗方式模拟土壤容重对红壤中水分垂直运动规律影响.结果表明:在同一时刻湿润锋、累积入渗量、入渗率均随土壤容重的增大而减小,时间对湿润锋运移及累积入渗量影响程度相比于土壤容重较高,湿润锋与累积入渗量呈线性关系;入渗初期土壤容重对入渗率影响程度较高,随着入渗的进行其影响程度逐渐减小;饱和导水率与土壤容重呈负幂函数关系,Green-Ampt模型与Philip模型中饱和导水率模拟值在土壤容重大于1.30 g/cm3时相对误差小于9.62%,计算精度较高;再分布过程中,土壤容重越大,同一土层高度上土壤含水量越小,0~50 cm土层中土壤含水量随再分布时间增大而明显减小,土壤容重对含水量影响具有统计学意义(P<0.05),50~70 cm土层中土壤容重对其变化影响不具有统计学意义.该研究成果可为红壤地区农作物的灌溉提供理论支撑.

刺苦草对铜胁迫的耐受性及其恢复能力研究

采用沉水植物对低浓度铜（Cu）污染的水体进行生态修复被认为是一种经济、安全、有效的方法。以鄱阳湖分布较为广泛的刺苦草（Vallisneria spinulosa）为研究对象,设置4个Cu^2＋添加梯度,对照组（CK）为（0.007±0.012）mg/L,试验组（T1）为（0.400±0.026）mg/L,试验组（T2）为（0.830±0.010）mg/L,试验组（T3）为（1.697±0.055）mg/L;处理1周后彻底换水,使其进行为期2周的恢复生长,探究铜胁迫及解除后刺苦草地上部分、地下部分生长状况的变化及其对Cu^2＋的富集效果。结果显示,不同浓度Cu^2＋处理对刺苦草生长产生了严重的胁迫作用,试验组地上部分长度、鲜重和叶绿素含量均显著低于对照组;刺苦草对水体Cu^2＋的去除率在前4d平均为63%,各处理组水体Cu^2＋含量均显著下降;刺苦草地上部分Cu^2＋含量随水中Cu^2＋含量的增加而显著上升,T3组刺苦草地上部分Cu^2＋含量达到（3.68±0.32）mg/g,约为T1处理组的6.4倍,地下部分Cu^2＋含量则没有显著差异;刺苦草Cu^2＋化学计量内稳性较差,其指数（1/H）约为1.09。在解除Cu^2＋胁迫后的恢复阶段,T1、T2和T3地上部分Cu^2＋含量相对于胁迫阶段分别下降了43.04%、92.12%和86.00%,地下部分分别下降了57.91%、42.70%和33.81%,而刺苦草鲜重、叶绿素含量及地下部分Cu^2＋含量则没有显著差异。研究表明,刺苦草是一个较理想的Cu^2＋超富集植物,铜胁迫解除后具有一定的恢复能力。

人工降雨条件下土工格室抗侵蚀性能试验研究

对长江以南低山丘陵区红壤土岸坡抗侵蚀性能开展定量研究具有重要意义。通过边坡模型实验,在人工降雨条件下对红壤土土工格室护岸进行了不同坡度、不同降雨强度及不同格室类型的降雨冲刷试验,对不同格室的抗侵蚀性能进行了定量分析。结果表明:在该试验降雨条件下,土工格室抗侵蚀性良好,对红壤土边坡的降雨冲刷防护效果明显,可在工程实践中推广应用。

不同水肥条件下新余蜜橘光合作用光响应特征及其模拟

为揭示不同水肥条件下新余蜜橘光合作用光响应过程,试验设置土壤水分(60%~70%,70%~80%,80%~90%田间持水率)和施肥量(传统施肥、减量40%)两个因素,利用Li-6400XT便携式光合仪测定了橘树光合作用光响应过程,并采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型对其进行拟合。结果表明,土壤水分条件控制在田间含水率的70%~80%时,适当减量施肥有利于提高最大净光合速率P_(nmax)、光饱和点LSP,降低光补偿点LCP,增大表观量子效率,提高光利用效率;两种模型在新余蜜橘光合作用光响应曲线模拟中均具有较高拟合度,但二者均不适用于光抑制下的拟合,且对P_(nmax)和LSP的模拟精度有待提高。

基于CMIP5模式和SDSM的赣江流域未来气候变化情景预估

赣江流域未来气候变化预估,对于了解该流域未来水资源的变化、指导流域防洪抗旱和水资源的合理开发利用具有重要意义。为预估该流域未来气候变化,利用1961—2005年赣江流域6个气象站数据、NCEP再分析数据并选择了CMIP5中CanESM2模式下3种排放情景RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5,采用SDSM模型研究了赣江流域未来气候变化。结果表明:(1)赣江流域未来温度和降水总体均呈上升趋势。(2)在RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5这3种排放情景下赣江流域未来最高气温分别增加1.8,2.1,2.8℃;未来最低气温分别增加1,1.2,1.9℃;未来平均气温分别增加1.5,1.6,2.3℃;3种排放情景下未来温度空间分布都是南高北低,西高东低,并在南北方向呈带状和环状分布。(3)在未来3个时期(2020s,2050s,2080s)、3种排放情景下赣江流域气温呈上升趋势,且6月份增幅最大,2月份增幅最小。(4)在未来3个时期、3种排放情景下,赣江流域未来降水均呈增加的趋势;5—10月降水量均呈现下降趋势,1—4月、11—12月降水量呈现增加趋势;3种情景下的未来降水空间分布基本呈南低北高,在南北方向呈递增趋势。对赣江流域气候要素模拟与预估表明,赣江流域未来气候变化存在降水增加及极端天气事件发生的危险,分析结果可为赣江流域气候变化的水文响应及气候变化的适应性研究提供科学依据。

基于分区异步元胞自动机的土坝漫顶溃坝模拟

根据土坝漫顶溃坝特点,建立了土坝漫顶溃坝分区异步元胞自动机模型,在模型中考虑了不同分区的演化特性,提出了不同区域的径流规则、冲刷规则和坍塌规则,考虑了抗冲性能分布差异对土坝漫顶溃坝过程的影响,该模型能够更加准确地模拟土坝漫顶溃坝全过程。结果表明,溃坝初期,冲刷首先从背水坡发展,背水坡坡面上也会形成冲沟;考虑坝体纵向和横向坍塌影响后,溃坝发展过程比较快,伴随着坝体纵向和横向坍塌,坝体冲刷迅速向坝顶方向发展,直至形成溃口。

非吸附性离子质量浓度对红壤入渗特性的影响

为了研究非吸附性离子(以Cl^-为例)的质量浓度变化对红壤水分运动溶质迁移特性及分布规律的影响,通过一维垂直入渗法,并借助于HYDRUS模型对其进行了模拟.结果表明:初始Cl^-质量浓度对红壤湿润锋推进和入渗能力有较强的影响,初始Cl^-质量浓度越大湿润锋推进越快,累积入渗量和稳定入渗率也相应地增加,但在入渗开始初期100 min内这种影响不显著.初始Cl^-质量浓度也影响了入渗结束后土体内含水率和Cl^-含量的分布,同一土层深度含水率与Cl^-含量随初始质量浓度的增加而变大.HYDRUS模型对不同浓度下的红壤水分Cl^-入渗及分布模拟平均相对误差在9.3%以内,模拟效率系数(NSE)均在0.85以上,模型的适应性较好.研究结果可为红壤区水肥一体化灌溉水分溶质运移研究提供指导.