一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级指标的方法

提出一种基于水文模拟建立中小河流洪水气象风险等级临界累积面雨量指标（简称气象风险等级指标）的方法,由水位-流量曲线估计不同风险等级相应的临界参考流量,将2009年5月1日—9月30日綦江五岔、东溪、石角水文站的08：00BST报汛流量和雷达联合地面雨量计估测的流域面雨量作为TOPMODEL降水-径流模型率定时的流量和降水输入;在TOPMODEL水文模拟的基础上,选取2009年峰值流量过程,设计不同的小时面雨量序列进行水文模拟,得到峰值流量与流域累积面雨量的关系,根据临界参考流量,建立不同气象风险等级的临界累积面雨量指标;用2010年相应流域洪峰过程对所建立的指标进行检验。结果表明,利用气象风险等级指标推断的风险等级与实际洪峰对应的风险等级较为一致。     

哈萨克斯坦北部伊希姆河径流对气候变化和人类活动的响应

基于1933-2016年哈萨克斯坦北部伊希姆河彼得罗巴甫洛斯克水文站流量观测数据以及流域内格点气象数据，利用线性趋势法、Mann-Kendall检验、相关普查法和累积量斜率变化率比较法等方法，探讨了气候变化背景下伊希姆河流量变化及其主要驱动因子。结果显示:（1）伊希姆河流域近84年来气温和降水呈上升趋势，且在20世纪70年代后增加趋势更为明显。（2）伊希姆河流量年内分布不均，年际流量变化总体呈下降趋势，但趋势不明显。（3）伊希姆河流量受流域内降水和气温共同影响，其中降水与流量相关性最大，且降水的变化对流量补给具有滞后性，6-9月气温对同时期流量影响较大。（4）T1时段（1969-1996年）和T2时段（1997-2016年）与T时段（1933-1968年）相比，气候变化对流量减少的贡献率分别为16.09%和44.83%，而人类活动对流量减少的贡献率为83.91%和55.17%。流域内水资源的开发及利用、人口数量和土地利用方式的变化等人类活动因素在很大程度上影响了伊希姆河流量。     

气候变化对和田河夏季平均流量的影响

选择和田河流域作为和田地区水资源的典型代表,和田河流域代表站和田市气象站1961～2004年的夏季高空500～300hPa气温、0℃层高度资料、和田河上游(乌鲁瓦提和同古孜洛克站)水文资料,分析了和田河流域夏季高空气温、0℃层平均高度和夏季流量的年际线性趋势变化。结果表明:近44a来和田河流域夏季高空500～300hPa平均气温和0℃层高度呈下降趋势,倾向率分别为-0.322℃/10a、-32.42gpm/10a;夏季流量也呈下降趋势,其倾向率为-7.26m3s-1/10a。和田河流域夏季高空500～300hPa平均气温和0℃层高度的下降等高空气候变化是和田河夏季流量减少的主要原因。     

新疆戈壁地区风沙流结构及其粒径特征研究

为掌握研究区域风沙流活动情况,设计并完成了长跨时(2016年5月—2018年5月)的戈壁风沙流现场累积观测。基于观测数据和砂土样品,对研究区域的风沙流活动特征及其结构进行系统分析,在此基础上建立输沙通量廓线函数模型。结果表明:1)观测期间现场输沙率水平在177—330 g/(cm·a),均值约247 g/(cm·a)。2)风沙流和地表砂土粒径分布分别呈双峰和单峰型,且风沙流中砂土占比与地表砂土占比的比值随粒径增大而减小。3)建立的线性-多项式-幂函数和指数-幂函数两种模型都能较准确地描述风沙流的输沙通量廓线,拟合优度均值超过0.98,适用于反映现场风沙流结构。     

汉江子午河流域洪水预警指标及阈值计算方法

利用汉江子午河流域水文站及雨量站监测资料,采用区域临界雨量法、洪水与降雨频率分析法对预警断面临界雨量分析确定;以警戒流量(水位)、保证流量(水位)等防汛特征值为目标,结合洪水频率结果,确定预警断面的临界流量(水位)。结果表明:预警断面有水文站控制的采用临界流量(水位)为预警指标,预警断面无水文站控制的采用临界雨量为控制指标,并将结果应用于子午河流域预警发布,取得了良好效果,对秦岭北麓及汉江支流的洪水预警预报有一定的参考价值。     

沙尘天气下输沙率的野外观测与分析

2014年7月—2014年8月借助风速仪、微梯度集沙仪,通过野外监测系统获取的试验数据,对塔中地区2014年7月—2014年8月沙尘天气过程中贴地层输沙率进行分析,得出:0～85 mm高度内,随着风速的增大,35～85 mm无论是绝对的输沙量还是相对的输沙量都减少。0～85 mm高度内,各层输沙率最大值均出现在风速为8 m·s-1左右,波动较为显著;最小值出现在6.5 m·s-1左右,波动不明显;沙尘天气中,输沙率最大值出现在5～15 mm高度,最小值出现在35～85 mm高度。扬沙天气中,风速9.2 m·s-1时,输沙率最大值在0～5 mm处。沙尘暴天气,拐点风速为7.5 m·s-1,7.5 m·s-1时,输沙率增加不显著,7.5 m·s-1时,输沙率增加显著。通过微梯度集沙仪获得的上述试验数据是风沙工程设计的一个极重要工程参数,具有重要的实践意义。     

E-601B型蒸发器的缺陷及改进办法

Ｅ - 6 0 1型蒸发器 1997年换型为Ｅ - 6 0 1Ｂ型。经过近 3年的使用 ,发现Ｅ - 5 0 1Ｂ存在一些缺陷。1　溢流桶由于Ｅ - 6 0 1Ｂ型蒸发器的溢流桶底部呈上凸的半球形 ,因而不能用专用的量尺测量溢流桶内的溢流量 ,可换用原Ｅ- 6 0 1上水平底的溢流桶 ,也可用杯量法或称量法换算出溢流桶内的溢流量 :如果 2 0时无降水 ,还可把溢流量倒回蒸发桶用测针直接测量 (倒回前测一个数值 ,倒回后再测一个数值 ,两个数值相减即为溢流量 )。2　测　针Ｅ - 6 0 1Ｂ测针新添了音响器 ,为使测针支架上下端绝缘 ,中间用塑料杆通过螺丝相连接。在测量水位时…     

基于GIS淹没模型的洪水演进模拟及检验

用部分溃坝的波流与堰流相交法模拟淦河流域溃口点的流量。以溃口点的流量、DEM为基础数据,利用GIS的暴雨洪涝淹没模型,对2010年7月14日淦河流域由强降水引发的溃口式洪水淹没过程进行模拟,并利用实际灾情对模拟结果进行检验分析。模拟结果表明:随着洪水演进,淦河流域的淹没面积不断地增大,其中0.5~1 m水深段的淹没面积增长最快;14日18时,洪水到达任窝村,20时淹没至马桥镇,22时淹没至严洲村。灾情调查检验结果显示,对于洪水到达时间和地点,淹没模型模拟值与实况值较为吻合,表明该模型在溃口式洪水淹没过程方面具有较好的模拟效果。     

基于TOPMODEL的饮马河流域暴雨洪水模拟研究

将TOPMODEL应用于饮马河流域,选取2013-2019年共6次暴雨洪水过程进行模拟和评估,将饮马河模拟流量与实测流量对比分析,探讨该模型在该流域洪水模拟的可用性.结果表明:TOPMODEL实现了空间产流面积分布的可视化;TOPMODEL在饮马河流域模拟效果较好,可用于该流域流量预报;不同等级降雨量、不同的降雨落区以及前期降雨多寡对饮马河的流量影响较大,即累计雨量越大、雨强越强、强降雨越靠近上游、前期降雨越多,洪峰流量也越大.因此,TOPMODEL可为饮马河流域的防洪调度和防灾减灾提供技术支持.     

CHILL、NEXRAD雷达测瞬时暴雨数据的质量评估

雷达可以获取较高时空分辨率的瞬时降水信息,这对河流流量、洪水预报等至关重要.但由于雷达测雨本身的复杂性,使得测雨结果仍存在误差.本文针对美国丹佛机场附近范围内2008年8月9日的一场降雨,对CHILL及NEXRAD雷达获取的降雨数据,利用METv3.0软件,采用l km×1 km网格及UW-MEAN插值方法,对测雨数据质量进行评估.结果表明:利用METv3.0软件可以进行雷达测雨数据质量评估,能得到测雨可靠的统计分析结果,CHILL雷达的RZK反演模式中研究区的测雨效果最好,降雨强度高估或低估的趋势减弱.所给出的结果对雷达测雨效果的进一步研究及METv3.0在雷达测雨数据分析中的应用研究有重要参考价值.     

A Field Experiment on Dust Emission by Wind Erosion in the Taklimakan Desert

Dust emission by wind erosion in surface is a serious problem in many arid regions around the world,and it is harmful to the ecological environment,human health,and social economy.To monitor the characteristics of saltation activity and to calculate the threshold wind velocity and sediment discharge under field conditions have significance on the research of dust emission by wind erosion.Therefore,a field experiment was conducted over the flat sand in the hinterland of the Taklimakan Desert.One sampling system was installed on the flat sand surface at Tazhong,consisting of a meteorological tower with a height of 2 m,a piezoelectric saltation sensor(Sensit),and a Big Spring Number Eight(BSNE) sampler station.Occurrence of saltation activity was recorded every second using the Sensit.Each BSNE station consisted of five BSNE samplers with the lowest sampler at 0.05 m and the highest sampler at 1.0 m above the soil surface.Sediment was collected from the samplers every 24 h.It is found that saltation activity was detected for only 21.5% of the hours measured,and the longest period of saltation activity occurring continuously was not longer than 5 min under the field conditions.The threshold wind velocity was variable,its minimum value was 4.9 m s 1,the maximum value was 9.2 m s 1,and the average value was 7.0 m s 1.The threshold wind velocity presented a positive linear increase during the measurement period.The observation site had a sediment discharge of 82.1 kg m 1 over a period of 24 h.Based on hourly saltation counts,hourly sediment discharge was estimated.Overall,there was no obvious linear or other functional relationship between the hourly sediment discharge and wind velocity.The results show that the changes of sediment discharge do not quite depend on wind velocity.     

通道感应电荷对放电活动特征的影响

为探究闪电放电后电荷重置方案中异极性电荷植入法对雷暴云放电效应的影响,利用已有的三维雷暴云起放电模式,结合2011年8月12日发生在南京地区一次典型的雷暴个例,通过控制倍数改变闪电通道感应电荷量进行大量敏感性试验。模拟结果表明:闪电通道感应电荷量对空间电荷结构分布和云闪通道长度有明显影响。通道感应电荷量增加,即空间异极性电荷堆增多,加大空间电荷结构复杂程度;云闪通道在发展过程中难以穿越与自身极性相同的电荷堆,导致短通道云闪频次增加。通道感应电荷累积总量相同,不同闪电通道感应电荷量下云闪频次与通道电荷平均累积量呈负相关,即通道感应电荷平均累积量增大,云闪频次减少。而地闪频次、类型与通道感应电荷量相关性不明显。     

CWHF型全自动集沙仪结构设计及应用性能野外验证

集沙仪作为一种风蚀研究装置,可直接和准确的测定风沙流中的输沙量和风沙流结构。为此,我们自行设计了一种全自动、高频风沙流采样器—CWHF全自动集沙仪,并通过与2 m高度风速和Sensit跃移撞击传感器的野外配合观测,对比分析其野外实地的应用性能。CWHF全自动集沙仪整体外形呈“L”状,其最大特点是集沙容器底部安装有高精度单点称重传感器,使其能够实现集沙累积值的实时高频测量及长时间的采样任务。在野外环境中对沙尘暴天气背景下的相关数据进行分析,发现CWHF全自动集沙仪的累积量和输沙通量均与风速和撞击颗粒数间有较高的一致性,其能够很好地捕捉沙物质的输移信息,野外应用效果良好。此外,通过其估算塔中流动沙面2015年5月18日和25日两次沙尘暴天气近地表100 cm高度内,宽度为100 cm的截面上的水平输沙通量分别为101.37 kg和110.83 kg。     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

天气雷达移动测试保障平台自动智能化测试设计及实现

针对天气雷达固定测试平台存在无法完成雷达系统、分系统关键参数测试；便携式移动测试平台不具备对雷达自动控制功能，无法实现一键自动化测试功能；以及雷达故障诊断不具备智能诊断等缺点，设计了一种基于天气雷达移动测试保障平台的自动智能化测试系统，该系统由软件系统、嵌入式计算机系统、测量仪器功能组件以及测试适配接口四大部分组成。该系统基于标准总线与合成仪器的架构，采用高集成度的射频收发硬件平台和具有二次开发能力的开放式可扩展软件平台相结合进行设计。通过仪表和雷达自动化控制、测试数据自动采集和处理、测试报表自动生成、基于逻辑判断的故障智能定位等技术，实现了雷达参数自动化一键测试和定标，以及雷达故障智能定位等功能。结果表明，该系统能提高雷达现场测试、定标和故障诊断效率。     

A mathematical model of water and sediment flow in open river channels

A one-dimensional mathematical model of water and sediment flow in open channels is proposed based on the forces influencing a water stream and bottom and stream sediments. The equations of water and sediment flow are closed by the equations of continuity of stream, velocity of particle motion in a stream, and the equation of balance of kinetic energy and moving particles: joint calculation of stream hydraulic characteristics and sediment discharge is performed. Hydraulic resistances are retrieved not from the Chezi formula, but based on the balance of forces and kinetic energy. A sediment discharge is calculated from velocities and the number of moving solid particles instead of empirical relationships whose accuracy is usually low. The model is verified against the data of experiments in hydraulic flumes with glass and sand bottom. Comparison with independent data in the glass flume in a wide range of water discharges and bottom inclinations showed a high accuracy of calculation of hydraulic characteristics (relative error is less than 4%). The experimental data showed that the accuracy of sediment discharge calculated by the model exceeds the accuracy of the calculation using traditional empirical formulas.     

灰色系统GM(1,1)模型在预测汾河水库淤积中的应用

在分析汾河水库降水、来水及淤积特性的基础上,运用灰色系统理论建立了汾河水库淤积灰色模型,并对汾河水库的淤积量进行了预测,结果表明,汾河水库在未来10 a内淤积量将进一步减少,表明第一期水保措施发挥了明显的作用,并提出了相应的保护措施,为汾河水库的开发利用提供了可靠依据。     

叶面积测量试验数据对比分析

以河南主要的粮食作物作为研究对象,采用试验对比的方法,对使用两种型号叶面积仪和手工方格纸方法测得的叶面积数据进行比较分析,并以方格纸法测量的叶面积数据为参考,对两种型号叶面积仪的测量精确度和准确度进行了比较。结果表明：采用不同方法测量的叶面积数据的差异随着作物植株叶面积的增加而增大;采用GStar-Ⅲ型叶面积仪测量的叶面积数据重复性更好,测定结果更为稳定,测量精确度和准确度更高。     

一类基于F2812 DSP 的简易流量计

基于高性能的TI F2812 DSP处理器,设计了一类简易的超声波流量计.提出了发射探头在上,下方2个接收探头的三角结构,使得顺逆流时间可以同时测量,避免了测量不同步引入的误差.通过添加一个小键盘和液晶显示单元使整个装置小巧便于使用.另外,还给出了详细的硬件电路设计.实验结果表明该流量计能够用于对流体的测量.     

Comparison of Ozone Fluxes over a Maize Field Measured with Gradient Methods and the Eddy Covariance Technique

Ozone(O_3) fluxes were measured over a maize field using the eddy covariance(EC) technique and gradient methods.The main objective was to evaluate the performance of the gradient methods for measuring the O_3 flux by comparing them with the EC O_3 flux.In this study,turbulent exchange coefficients(K) calculated with three methods were compared.These methods were the aerodynamic gradient(AG) method(in which K is calculated by using wind speed and temperature gradients),the aerodynamic gradient combined with EC(AGEC) method,in which the friction velocity and other variables are based on EC measurements,and the modified Bowen ratio using the EC sensible heat flux and temperature gradient(MBR) method.Meanwhile,the effects of the measurement and calculation methods of the O_3 concentration gradient were analyzed.The results showed that:(1) on average,the transfer coefficient computed by the MBR method was 40% lower,and the coefficient determined with the AG method was 25% higher,than that determined with the AGEC method.(2) The gradient method's O_3 fluxes with the MBR,AGEC,and AG methods were 30.4% lower,11.7% higher,and 45.6% higher than the EC O_3 flux,respectively.(3) The effect of asynchronous O_3 concentration measurements on the O_3 gradient must be eliminated when using one analyzer to cyclically measure two-level O_3 concentrations.The accuracy of gradient methods for O_3 flux is related to the exchange coefficient calculation method,and its precision mainly depends on the quality of the O_3 gradient.