浅水湖泊洪水资源适度开发规模优选模型

在保障防洪与河湖生态安全的前提下,将汛期洪水尽可能多地蓄存起来以满足当前及未来一段时间的河道外用水需求,是浅水湖泊洪水资源利用所追求的目标。为综合考虑区域来水和需水不确定性、潜在储水空间和利用方式,合理确定洪水资源开发规模,采用模拟与优化相结合的方法,建立了浅水湖泊洪水资源适度开发规模优选模型,并将该模型应用于南四湖。研究结果表明:以滨湖反向调节利用方式为主的浅水湖泊洪水资源开发规模,受制于泵站启动水位、抽水能力和河道外蓄水空间的共同作用,但并不呈现线性关系,存在明显的阈值效应;南四湖洪水资源开发的适度规模为多年平均全年3.63亿m3、汛期1.56亿m3,开发条件是泵站启动水位为33.75 m、泵站抽水能力为48 m3/s、区域蓄水体容积为4.80亿m3。研究可为确定南四湖洪水资源利用规模提供依据,为类似流域提供借鉴和参考。     

洪水资源利用风险适度性分析

洪水资源利用有助于缓解北方地区的水资源紧缺形势,风险适度性作为洪水资源利用三大适度性之一,用于指导洪水资源的合理开发与安全利用。在水库汛限水位调整中,提出采用不同频率设计洪水进行不同汛限水位条件下的洪水调节计算,并结合水库的经济与生态供水目标进行长系列用水调度模拟和供水效益分析,综合确定风险适度性的方法。对密云水库的计算分析表明,主汛期汛限水位从原设计的147.00 m安全抬高至目前的152.00 m是可靠的,其风险阈值上限为153.20 m;后汛期汛限水位可从目前的154.00 m安全抬高至155.40 m。两种情况下水库供水保证率可以分别提高0.30%和0.01%,且大坝和下游防护区的防洪风险率分别为0.01%和1%,与原设计一致,满足洪水资源安全利用的风险适度性要求。     

三峡水库动态汛限水位洪水调度风险指标及综合评价模型研究

汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,也是协调防洪和兴利矛盾的焦点所在。现行的汛限水位过多地考虑了小概率洪水事件,不能充分挖掘水库汛期的兴利效益,因此,采用动态汛限水位进行调度,对综合利用水库的运行具有重要的理论意义和实用价值。根据三峡水库围堰发电期的调度规程,建立预报预泄调度模型,采用宜昌站1882-2001年汛期实测日流量资料,实现了考虑预报信息的动态汛限水位洪水调度模拟;提出了多目标风险指标体系;计算了9种动态汛限水位方案下的风险指标值,通过综合评价模型对各方案进行比较和优选,得到了相对合理的动态汛限水位方案。     

多目标模糊优选模型在环境质量评价中的应用

环境质量评价属于多因子识别和排序问题。在实际应用中评价因子的基准往往难以确定 ,从而影响评价结果。针对此问题 ,提出了多目标模糊优选模型 ,它是分析多目标环境系统的一个较新的方法 ,在介绍该理论的基础上 ,建立了环境质量评价模型 ,并在吉林西部进行了应用 ,通过与其它评价方法的比较表明 ,该方法用于环境质量评价具有通用性、合理性和实用性     

水库长期优化调度的可持续性模型初探

在水资源可持续利用思想指导下,建立了水库可持续长期优化调度模型.该模型以包含经济、社会、环境效益的综合效益最大化作为目标函数,在满足各种约束条件下协调当代与后代的用水需求.文中同时提出了分层模糊多目标动态规划法作为模型求解的一条途径.实例计算表明,该模型在一定程度上能够为水库可持续利用提供令人满意的决策方案.     

城市岸线资源开发潜力综合评价及优化利用研究——以南昌市为例

作为城市发展的重要资源,城市岸线具有无法替代的生态、生活和生产功能。本文以南昌市为例,选取岸线稳定性、生态敏感度、交通便利度、夜间灯光指数等12个指标,运用层次分析法构建评价指标体系,对赣江南昌段的城市岸线资源开发潜力进行综合评价,分析城市岸线资源利用存在的问题,并提出优化利用策略。结果表明：赣江南昌段岸线资源中,自然岸线约占81.08%,人工岸线约占18.92%;岸线资源开发高潜力区面积约为12.43 km²,较高潜力区面积约为157.98 km²,中潜力区面积约为128.83 km²,较低潜力区面积约为117.24 km²,低潜力区面积约为65.16 km²;岸线资源开发潜力大,但存在岸线利用程度总体较低、部分岸线利用不合理、岸线开发保护冲突等问题。据此建议从丰富岸线利用类型、优化开发利用方式、保护岸线生态、加强修复治理等方面对南昌市城市岸线资源的利用方式进行优化。     

水文模型参数多目标率定及最优非劣解优选

针对概念性水文模型参数众多、相互制约,且多目标参数优化率定最优参数求解困难、易受决策者主观因素影响的问题,采用多目标优化算法对水文模型参数进行率定,得到模型参数最优非劣解集,在此基础上,引入最小最大后悔值决策理论,并结合Pareto支配基本理论,提出了一种多目标最优非劣解选取准则。以柘溪流域为研究对象,采用三目标MOSCDE优化率定新安江模型的参数,并与单目标SCE-UA优化结果进行对比分析。结果表明,提出的非劣解选取方法可以有效从大规模非劣解集中筛选出最优非劣解,大大缩短参数率定耗时。     

基于免疫禁忌算法的区域水资源可持续利用Logistic模型

通过模拟区域水资源的自然变化过程,提出用于区域水资源可持续发展评价的Logistic曲线模型,耦合后的免疫禁忌搜索算法用于模型的参数优化.优化好的Logistic模型适用于区域水资源可持续利用的多项指标的评价,形式简单,方便实用.通过对中国淮河片区域水资源可持续利用实例分析,表明了此方法的正确性和实用性,并具有较好的通用性.     

骆马湖汛期分阶段限制水位分析研究

针对江苏省淮北地区水资源严重不足的状况,研究了淮北地区重要灌溉水源之一骆马湖所在区域的历年汛期降雨以及上游来水的规律,将骆马湖汛期划分为5个阶段,除了洪水高发期的7月11日~8月15日外,对其他四个阶段推求了频率为10%、5%、2%的入湖设计洪水,并以不同起调水位进行骆马湖调洪演算,提出了在保证洪水安全的前提下各阶段汛限水位方案,可作为汛期骆马湖水位控制调度的参考,以进一步提高洪水资源利用率。     

The link between grain‐size components and depositional processes in a modern clastic lake

It is widely recognized that lake sediment grain‐size distributions tend to be polymodal and consist of two or more grain‐size components. However, for specific cases, the genesis of each component usually is poorly understood. In this study, the grain‐size components of the surface sediments of Hulun Lake, Inner Mongolia, were partitioned using the log‐normal distribution function method and the relationship between the identity of each grain‐size component and the hydraulic condition of the lake was investigated in order to relate the constituent components to specific depositional processes in the lake. The data indicate that the modern clastic sediments of Hulun Lake contain six distinct unimodal grain‐size distributions representing six grain‐size components. Each of the components retains its identity including modal size, manner of transportation and environment of deposition, although the relative percentage varies with the hydraulic conditions throughout the lake. These components are specified from fine to coarse modes as long‐term suspension clay, offshore‐suspension fine silt and medium to coarse silt, and nearshore‐suspension fine sand, saltation medium sand and traction coarse sand. The percentage contribution of several grain‐size components interpreted as being indicative of nearshore environments is shown to be correlated negatively with water depth across the modern lake bed; this suggests that the proportion of these components in core data might be useful as a proxy for water depth. This possibility was tested using a sediment core from Hulun Lake where high percentages of the nearshore grain‐size components were found to be correlated with low regional precipitation reconstructed from the pollen profile of the same core. The coincidence of two independent proxies does not only demonstrate the validity of log‐normal distribution function in partitioning polymodal sediments but reveals the potential of lake sediment grain‐size components for the research of lake‐level fluctuations during the geological past.     

碧流河水库后汛期汛限水位及控制运用方式

水库汛期分期后上下游防洪标准的确定是水库分期运用的难点,针对北方地区后汛期来水特点,提出从防洪、兴利与两者权衡3个角度通过优化推求汛限水位备选方案,并协调方案中各指标间的复杂关系,建立汛限水位多方案分层模糊优化决策模型。经应用于碧流河水库表明,该方法在不改变水库原防洪标准的前提下,抬高水库后汛期汛限水位。研究结果为决策提供了技术支持,对北方缺水地区的其它水库有指导意义。     

山东西南部南四湖水位变化特征及其与气候要素的相关分析

气候变化对水资源的影响是水文领域的一个重要的研究方向, 研究水位变化与气候要素的相关分析, 对预测湖面水位意义重大. 利用1981-2013年山东西南部南四湖水位和沿湖5个国家级气象观测站逐月平均气温、 相对湿度、 风速、 降水和蒸发量等资料, 分析了近33 a来南四湖水位变化特征及气象影响因子. 结果表明: 近33 a南四湖水位升高趋势显著, 平均每10 a升高0.46 m; 水位变化整体分两个阶段, 1989年以前为下降态势, 1989年以后为上升态势, 1994年是水位升高的突变时间点; 平均最高水位出现在3月为33.04 m, 最低出现在12月为32.03 m. 各气象要素对南四湖水位的影响呈明显的季节性, 降水量是影响年水位变化的重要气象因子, 年降水量每增加100 mm, 水位升高0.21 m, 夏季降水量对水位的影响更为显著; 蒸发量在夏、 秋季与水位呈极显著负相关; 水位在夏季与风速、 在冬季与相对湿度均呈显著负相关.     

基于原位试验银川平原湖泊蒸发模型研究

湖泊在流域水循环中具有重要作用,对于地区的气候调节、促进地区经济可持续发展和维护生态环境具有不可替代的作用。量化湖泊蒸发对西北干旱地区水资源与生态需水量评价至关重要。目前已有的湖泊蒸发量计算方法忽略了水深对蒸发的影响。在宁夏水与环境野外科学观测研究站开展不同水深的水面蒸发试验,利用皮尔逊相关性和非线性回归分析,探究水深与水面蒸发的关系。根据计算的水面潜在蒸发量折算系数,拟合得到适用于银川平原水面蒸发的深度蒸发计算模型。以清水湖为例,利用单波束无人船探测湖床形态,得到湖水水深,并将深度蒸发计算模型与Penman-Monteith（PM）公式进行对比分析。结果表明：2 种模型得出的清水湖年平均水面潜在蒸发量相差0.679 mm/d;在月平均水面潜在蒸发量曲线的走势上,PM公式的计算结果受温度影响明显,而深度蒸发计算模型相对温度的变化具有滞后特征,更好地反映了水深对温度的调节作用,使水面潜在蒸发量的计算更加精准。本研究所拟合的深度蒸发计算模型提高了银川平原湖泊水面蒸发的计算精度,为银川市内湖泊生态研究提供了参考,同时也对该地区的水资源利用和生态环境保护产生基础性影响。     

东平湖区域水资源开发利用浅析

本文介绍了东平湖区域概况、功能及特点,分析了东平湖区域水资源现状及存在问题并提出了对东平湖区域水资源可持续开发利用的途径.     

北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响

为了研究北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响,采用MIKE21构建山东省聊城市东昌湖水动力学模型,分析真实风场作用下6种风应力拖曳系数对应的模拟流速与实测数据的差异,进一步讨论了冰盖面积对模拟结果产生的影响。结果表明,风应力拖曳系数为随风速连续变化比设置为常数模拟精度提高20%左右,其中采用微风条件下的风应力拖曳系数表达式模拟效果最好。此外,冬季水体结冰对风生流数值模拟影响较大,尤其是在被冰盖所覆盖的水域,风应力对水体流动的作用减弱甚至被抵消。与传统的风生流模拟相比,在北方浅水湖泊冬季风生流模拟中,引入冰场或是对风应力拖曳系数进行相应调整是有必要的。     

Reconstruction of Holocene lake level from diatoms, chrysophytes and organic matter in a drainage lake from the Experimental Lakes Area (northwestern Ontario, Canada)

A paleolimnological study of lake-level changes in Lake 239 (Rawson Lake), a headwater lake in the Experimental Lakes Area in northwestern Ontario, indicates large fluctuations have occurred over the Holocene. Analyses are based on diatoms, the proportion of chrysophyte scales to diatoms and organic matter content from near-shore sediment cores. Quantitative estimates of lake level are based on a diatom-inferred depth model that was developed from surficial sediments collected along several transects in Lake 239. Declines of ∼ 1-3 m occurred during the late Holocene, whereas declines of at least 8 m occurred during the more arid mid-Holocene. These results provide the first substantive evidence of large declines in lake level in northwestern Ontario during the mid-Holocene. Conditions during the mid-Holocene may provide a partial view of future conditions under increasing global temperatures.     

黄河下游高含沙洪水过程一维水沙耦合数学模型

采用浑水控制方程,建立了基于耦合解法的一维非恒定非均匀沙数学模型,用于模拟高含沙洪水演进时的河床冲淤过程.然后采用黄河下游游荡段1977年7—8月实测高含沙洪水资料对该模型进行率定,基于水沙耦合解法的各水文断面流量、总含沙量及分组含沙量的计算过程与实测过程符合更好,计算的沿程最高水位及累计河段冲淤量与实测值也较为符合.最后还采用2004年8月高含沙洪水资料对该模型进行了验证.模型率定及验证计算结果表明,采用一维水沙耦合模型计算高含沙洪水过程,能取得较高的精度.