长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江中下游水文学洪水演进模型研究

以三峡为中心的长江中下游防洪调度系统需建立三峡库区和坝下游洪水演进数学模型.根据该系统的特点,将模型分解为三峡库区和坝址至湖口两大子系统,采用水文学方法进行洪水演进计算.经1981年、1983年等典型年洪水资料的检验,成果精度较高.引进计算机辅助计算技术,克服了以往模型的缺点.     

长江中下游河湖洪水演进的数值模拟

以长江中下游(宜昌-大通)防洪系统为对象,在水文、河道及湖盆地形现状条件下,建立了一个能适应各种复杂条件的一二维非恒定流模型,来进行长江干流、河网、湖泊、分蓄洪区垸及水库的洪水演进和调度仿真.所建模型的洞庭湖部分采用无结构网格二维非恒定有限体积格式,以适应湖区复杂的边界形状和保持水量平衡.河网区部分采用一维非恒定流显隐结合的分块三级算法,以准确实现河网汊点流量的自动分配和往复流动.为了提高模拟精度和扩展模拟功能,在水流数值模拟的范围内侧重讨论了内外动边界处理、分蓄洪运用及阻力项计算等环节,提出了合理可行的数值处理方法.采用20世纪80年代至90年代共6年汛期洪水资料对所建模型进行了严格的率定和检验,高精度的模拟结果证实了模型的合理性和有效性.     

长江中下游环境地质问题及对防洪工程的影响

今夏,长江继1954年后再次发生全流域特大洪灾。根据对长江中下游的水土流失、江湖淤积、地面沉降等环境地质所作的分析,日益严重的环境地质问题是洪灾加剧的重要原因,并对防洪工程产生不利影响。     

基于DEM的典型地貌区河流形态特征分析

为分析不同地貌类型区的河流形态特征差异,遴选了川中丘陵区、黄土高原、辽河平原三个不同地貌类型区,选择西江河、清水川及沙河的代表性小流域,基于数字地形分析方法,计算了三个样区的分形维数、地形起伏度、平均坡度,对比了丘陵、高原、平原三种地形条件下中小起伏山地河网形态的差异。研究表明:三个小流域河网的分支比分别为3.46、4.45、4.20,长度比分别为1.87、2.48、2.05;河网分形维数为1.99、1.64、1.99。Horton参数能够较好地刻画流域发育状况,可以为不同地貌类型河流形态特征分析提供参考。     

近1000年长江中下游旱涝与气候变化关系

文章利用旱涝灾害历史记载与现代器测降水资料重建长江中下游旱涝灾害等级序列,并通过相关分析与波谱分析、交叉谱分析等分别探讨了长江中下游旱涝灾害发生与东太平洋海水表面温度(SST)以及太阳活动(太阳黑子数)的关系。结果表明,长江中下游涝灾多发生于气候过渡期,即涝灾在气候由一种气候状态向另一种气候状态转变时期多发。谱分析与交叉谱分析结果表明,长江中下游旱涝灾害等级序列在10～11年周期上与太阳黑子数存在相关,但两者有近1年的滞后性。长江中下游旱涝灾害与SST的相关关系分析表明,SST正距平年份,往往对应着长江中下游的涝灾;而SST负距平年份往往对应着长江中下游旱灾。因而可以认为,SST与太阳活动变化(太阳黑子数量变化)在不同周期频度上对长江中下游旱涝灾害具有明显影响。     

长江中下游特大桥主要工程地质问题的勘察与研究

20世纪90年代以来, 长江中下游特大跨江公路专用桥建设开始起步, 至今已有黄石、铜陵、江阴、武汉、南京等长江公路大桥建成通车, 并有多座大桥正在建设和勘测设计.在大桥建设中遇到了地震与断裂构造、软弱层带、极软岩、岩溶等复杂的工程地质问题.在解决这些问题中除了采用常规的工程地质勘察和试验技术外, 还进行了软岩流变试验、钻孔内彩色电视录像、原位承载力及压桩试验、桥基地质力学模型试验等技术和方法, 取得了可靠的数据, 为大桥设计提供了依据, 并通过已建成大桥的实践得到了证明.这些勘察研究的技术方法为长江中下游特大桥建设提供了经验.      

长江中、下游特大暴雨洪水的成功预报和科学依据

进入 2 0世纪 90年代以来 ,中国七大江河流域旱涝频繁 ,旱涝灾害和由旱涝引起的次生地质灾害十分严重 ,特别是长江中、下游地区的洪涝几率高达 5 0 % (5 /10 )。 195 1— 2 0 0 0年长江中、下游地区发生了 9个大水年 ,几率为 18% (9/5 0 ) ,90年代洪涝的频繁程度属 2 0世纪之最 ,1998年特大暴雨洪水的时空集中强度也属 2 0世纪之最。长江的大暴雨洪水在近 10a来很频繁 ,但从气候分布几率来看 ,它毕竟是小概率事件 ,对小概率事件的长期预报具有很大的难度 ,而且暴雨洪水的长期影响因子也错综复杂 ,这就给预报带来了艰巨性。通过对降水的各种影响因子的分析研究和多因子集成预报模型的研制 ,对 1998年长江流域的特大暴雨洪水从时间、地区和量级三要素的长、中期预报都取得了成功 ,对其他 5个洪涝年也从趋势和分级两方面做出了成功的长期预报。文中重点剖析了预报取得成功的科学依据。     

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型.为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型.针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法.模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

1849年长江中下游大水灾的时空分布及天气气候特征

清道光二十九年（1849年）长江中下游地区的大水灾,对民生造成了严重的影响。作者系统收集了档案、方志、日记和文集资料中关于该年份水灾的记载,以县级成灾分数资料为基础,重建了此次水灾的时空分布,并分析了形成这次水灾的天气气候特征。研究认为,该年度水灾基本在N28°～N33°间呈条状东西向分布,而以N31°一线的灾情最为严重;连续性的降水开始于5月18日左右,到7月18日才结束,中间还有3次持续各达10余天的强降雨过程;这次大水灾是全流域性的,涝灾大于洪灾,降水最集中区域为东部的太湖流域,这和有器测记录的几次长江全流域大洪水并不一致;本次大水灾的直接天气成因是梅雨期提前并超长,雨量明显偏大,持续时间长达62天左右,比有器测记录的更早、更长;当年夏季风应偏弱,副热带高压脊线位置异常偏南,且西风分支明显,经向环流发展,西风南支位置应该也异常偏南;夏季冷空气异常活跃可能是雨带长期在长江沿岸徘徊的真正原因。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

长江中下游江湖蓄泄关系实时评估数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游蓄泄关系实时评估数学模型.为适应实时蓄泄评估快速、准确的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式、实时校正模式和实时防洪调度的试验机制.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式.为了满足长江中下游江湖蓄泄关系实时评价的需求,探讨了洪水模拟与分蓄洪调度模式的耦合.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了防洪措施蓄泄关系评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了定量的依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

长江中下游江湖水沙调控数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,在大型复杂防洪系统洪水运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统江湖水沙调控需求的长江中下游江湖水沙调控数学模型.为适应江湖水沙调控和评估的要求,提出了基于水动力学的闸坝调度计算模式.此外,还对河网分汊泥沙分配模式进行了深入研究.通过长江中下游防洪规划及其洞庭湖区"控支强干"方案论证模拟计算,较好地解决了防洪措施蓄泄后效评估和工程优化调控模式等关键难题,为防洪规划方案的制定提供了定量依据,主要成果已应用于长江中下游防洪规划方案.     

三峡水库建成后长江中下游防洪战略思考

三峡水库建成后,长江中下游防洪形势显著改善,但由于经济社会发展,防洪要求的提高和江湖关系的变化,长江防洪形势发生了一些新的变化。以1954年和1998年典型大洪水为例,分析了三峡水库建成后长江中下游防洪形势出现的新变化,讨论了长江中下游蓄滞洪空间格局调整及江湖关系变化对于防洪的影响。根据长江水沙变化、河道演变、水库群调控和分蓄洪区使用几率变化等出现的新问题,提出未来防洪战略及对策。结果表明:三峡建成后,百年一遇以下洪水防御形势明显好转,而百年一遇以上特大防洪的防洪形势仍然严峻,洪水风险主要转移到水库群上;今后需要在加强蓄滞洪区建设的基础上,重点推动防洪非工程措施建设,以减轻特大洪水带来的灾害损失。     

长江中下游地区水稻田湿地环境的一些认识

长江中下游地区阡陌纵横的大片水稻田和旱地以及附近的湖泊池塘,构成独特的生态环境,称为"水稻田湿地环境",其属人工改造环境.显然,这里曾经有过一次历时很长的"绿色革命."水稻田湿地环境具多种环保功能,但这里动植物的种类比较单一,个体又较孱弱,容易受到破坏,所以营造平原生态林带和防止化学污染,就成为环保工作中的当务之急.     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。