地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。     

地下水系统理论研究综述

地下水系统理论是目前水文地质研究的重要指导思想和分析工具,地下水系统的研究已成为正确评价和合理开发、利用和保护区域地下水资源的基础。从一般系统的概念入手探讨了系统思想的基本观点,简要讨论和分析了地下水系统的概念,综述了地下水系统理论的发展历程和应用实例,指出地下水系统理论的应用尚未形成统一明确和易于操作的规范方法,建立一套便于掌握与操作的地下水系统理论应用规范或方法框架,应该是今后地下水系统理论和方法研究的主要任务之一。     

浅谈吉林省水文计划管理信息系统建设

本文简要介绍了吉林省水文计划管理信息系统的建设和开发。阐述了系统建设的必要性,提出了 系统建设的目标和原则,系统建设的总体思路,系统建设的内容,系统建设中应注意的问题,系统建设的 保障措施等。尤其对系统建设的思路及步骤做了详细的论述,从系统开发前的准备、系统调查、系统分析 到系统实质性设计、系统实施、系统转换以及系统建成后的运行和维护、系统后评价等都结合吉林省实 际情况提出了切实可行的方案。     

地球系统科学发展方向与趋势

首先从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化和地球系统科学与传统地球科学三个方面介绍了地球系统科学提出的背景;在此基础上,阐述了地球系统科学国内外研究现状;然后详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程、全球一区域信息获取、海量信息处理和分析及系统模型等;第三构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括:地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统;然后重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学模型与效应;第四,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略科学基础。最后,简述了中国开展地球系统科学研究的方向和面临的主要科学问题。     

论含油气盆地流体系统

我国含油气盆地地下水系统可分为油田水系统和溶滤水系统,二者之间按电性、富水性和矿化度大致以上、下第三系为界。含油气系统按成藏过程及其地质特征分为生成系统、运移系统和聚集系统。地下水系统是流体系统的主体部分,它包含了含油气系统。油田水系统与含油气系统关系十分密切,油气的生成、运移和聚集过程都是在油田水参与下进行的。溶滤水系统影响并改造着含油气系统,油气藏会在溶滤水作用下遭到破坏。异常高压由排水固结的不均衡所形成,它的存在阻止了油田水向上运移。含油气盆地流体系统研究是现代水文地质学的一个新的研究领域,是油气成藏研究的一种有效途径。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究

地下水系统研究是正确评价和合理开发利用区域地下水资源的基础,也是区域地下水资源规划的重要依据。在对鄂尔多斯盆地白垩系岩相古地理和含水介质空间展布研究的基础上,应用区域地下水动力场、水文地球化学场和深井Packer系统所获得的不同深度的水位数据以及同位素资料,将白垩系地下水流系统概括为局部水流系统、中间水流系统和区域地下水流系统3种类型。以盆地中部的白于山地表分水岭为界,划分为南北2个地下水亚系统和5个分支系统,其中南部黄土高原地下水亚系统为典型的自流水盆地,而北部沙漠高原地下水亚系统则具有潜水盆地的特征。     

可持续水资源系统机制研究

基于系统与可持续理论,探讨了可持续水资源系统的内涵和特性。剖析了可持续水资源系统,主要由动力机制、阻力机制和协调机制构成,三者相互关联、相互作用,共同维系和制约着可持续水资源系统的演化。运用二次非线性微分方程来描述和分析可持续水资源系统的演化动态过程,指出一个系统演化要经历初始、发展、成熟和稳定4个阶段,之后进入下一个演化周期。以上海市为例,评判了可持续水资源系统状态,拟合了2001-2010年可持续水资源系统的演化曲线,并分析给出了该系统这一时段的演变过程。     

系统维度对变密度溶质运移的影响研究

关于地下水变密度流与溶质运移的研究通常局限于二维系统中,三维系统中的研究非常有限。然而,仍有零星研究表明,三维系统中的对流过程与二维系统不同。文章通过SEAWAT-2000进行数值模拟,系统研究了二维和三维系统中的变密度溶质运移过程,利用舍伍德数、空间矩和稀释指数量化了系统的不稳定性和溶质扩散、稀释程度。结果表明:二维系统产生分散指流,而三维系统中因扩散程度的增强使得分散指流的产生受到抑制,但是,三维系统的不稳定性比二维系统更强,对流入渗更快,与指流的产生与否并无直接关联。另外,三维系统中溶质的稀释程度大于二维系统,但溶质在二维系统中将更快接近稀释的最大值,传统二阶中心矩可能会造成自由对流和不稳定性溶质运移过程中溶质扩散和稀释程度的错误估计。研究结果将有助于正确预测三维自然含水层中的自由对流和溶质运移。     

"校园一卡通"系统中呼叫中心的设计与实现

呼叫中心(Call Center)系统是综合利用先进的通信及计算机技术,对信息和物资的流程进行优化处理和管理,集中实现沟通、服务和生产指挥的系统。详细介绍了小型呼叫中心系统的实现及在校园一卡通系统中的应用。本系统结合实际需求,采用板卡实现方案,有效地提高了系统的性能价格比,解决了呼叫中心在客户服务系统应用中所涉及的相关问题。     

中国北方地下水系统划分方案研究

地下水系统是水文地质学的研究热点之一。学术界对“地下水系统”的概念尚没有明确和统一的认识,不同学者对“地下水系统”的理解各有侧重,划分依据与标准不一,划分结果各异,故在应用上常造成混乱。文中基于地下水流系统的概念,归纳了地下水系统划分的原则和依据,认为地下水系统划分应以自然状态不同级别的地下水流系统为首要依据,以含水层系统为判断水力联系和流动系统内部结构的重要基础,提出了一套划分中国北方地下水系统的方案,将其划分为4个地下水系统区块、10个一级地下水系统和56个二级地下水系统。地下水系统区块主要依据特大区域尺度上具有相似地下水循环特征且在地域上毗邻的盆地（流域）的组合体划分：一级地下水系统主要依据盆地（流域）尺度的区域地下水流系统和区域地下水流向划分;二级地下水系统主要依据区域水流系统的分区特征（受次级盆地或次级流域控制）划分。这一方案为中国北方区域地下水资源评价、地下水资源管理、地下水与环境等相关问题的研究提供地下水系统的框架基础。     

基于PDA的雨水情查询系统设计与应用

水利信息化的不断发展,使得在防汛现场获得实时水文信息成为可能。分析了基于PDA的雨水情查询系统的关键问题,并介绍了系统设计和应用示例。系统以实时雨水情数据库为基础,基于移动网络技术和PDA设备,设计实现了随时随地查询防汛雨水情信息及各类图片文档等信息的功能,为防汛指挥决策提供了技术支撑。     

沂沭泗防汛水情信息系统

沂沭泗防汛水情信息系统是防汛调度决策支持系统中的一个重要组成部分。主要介绍系统的开放性、水情信息处理的自适应性、水情信息图形化、图形漫游、水情信息综合显示、多窗口结合、图形叠加、人机对话、历史资料检索以及屏幕绘图与绘图仪绘图相对应等主要设计特点。     

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.     

三峡区间入库洪水实时预报系统研究

三峡区间的数字流域水系模型采用基于格网型的数字高程模型坡面流模拟方法和处理"洼地"的最短流程法构建,并以新安江模型为基础建立具有诸多特点的三峡区间流域水文模型;以水动力学理论为基础建立考虑水利工程影响的河川型水库洪水演进模型,并实现这两者的有机耦合。在GIS平台上,将三峡区间流域水文模型、库区洪水演进模型和流域水系生成模型在底层集成,研制了功能先进和完善的三峡水库实时洪水预报系统。该系统已安装在三峡总公司梯级水库调度中心,投入试运行。     

基于多源空间数据的淮河流域洪涝灾害监测评估

提出了综合利用被动微波卫星、中等空间分辨率光学卫星、高空间分辨率光学卫星和雷达卫星等遥感数据,地理数据,以及水文和气象等多源空间数据的洪涝灾害监测评估方法。并以2007年淮河流域洪涝灾害监测为例,快速获取了全流域洪涝灾害的时空变化特征信息,以及淮河干流区域的最大淹没面积及淹没历时数据,实现了重点区域灾情的精细监测和量化评估。结果表明,该方法充分利用多源空间数据,保证下垫面洪涝灾情信息的及时获取,克服了传统调查统计方法的不足,在2007年淮河流域防洪减灾服务中发挥了重要作用。     

GIS支持下的小流域设计洪水过程线推求

浙江省衢州庙源溪为典型的山区河流,庙源溪雨量丰富,河流比降大,源短流急,洪水陡涨陡落,汇流速度快,洪峰流量大。基于GIS的不规则三角网和空间分析功能,实现水文特征值等值线的内插。根据GIS获取的水文特征值,计算不同历时平均点雨量,考虑点面折算系数,得到平均面雨量。通过频率分析,获得不同频率下的设计雨量。采用瞬时单位线法,进行汇流计算,推求设计洪水过程线及洪峰流量,为制作山洪风险图,建立小流域防洪避洪保障体系提供依据。     

An integrated system for forecasting Arno River flash floods

A system for effectively forecasting flash floods of the Arno River (Tuscany, Italy) should provide a flood warning with 10–12 h of lead time, primarily in order to evacuate the city of Florence. This goal may be achieved by acquiring and processing meteorological and hydrological data in real-time and, accordingly, by releasing alarms at different levels of reliability and concern. Through the application of both procedural language and expert system techniques, a prototype was developed which can readily handle a variety of relevant information and make predictions on flood hazard in Florence. The system was fairly successfully tested by processing simple meteorological data which enable a 24 hour forewarning to be released.     

暴雨洪水相似性分析指标体系研究

在实际的防洪决策中,如何将历史暴雨洪水的特性和信息有效地组织和表达,实现与实时预报系统的无缝连接,真正发挥历史暴雨洪水在实时防洪决策中的作用,是提高洪水预报精度和时效,并进行科学的洪水调度决策的前提。本文将实时暴雨洪水与历史暴雨洪水的雨洪信息指标化,运用非平权距离系数法进行相似性分析,最终推选出与实时暴雨洪水相类似的历史暴雨洪水。通过研究与实时暴雨洪水相类似的历史暴雨洪水的发生发展趋势,预测实时暴雨洪水的趋势,从而为实时的洪水调度提供决策支持。本文以1998年松花江流域暴雨洪水为例进行分析,其结果具有较高精度和一定可信度。     

基于水动力学模型的沿海城市洪水实时演进模拟

为了准确分析洪涝灾害对防洪体系现状的影响，做出相应的防洪减灾措施，以浙江省台州市灵江下游流域为研究区域，构建了基于Saint-Venant方程的水动力学耦合模型，对河道溃决洪水过程进行实时仿真模拟。综合考虑研究区域地形、气象、水文资料、水利工程、下垫面条件等因素，在一维河网模型和二维水动力学模型耦合衔接中，最大程度还原真实地形中河槽内外的水流交互淹没，借助研究区域内典型台风暴雨资料，率定验证本文建立的一维-二维耦合水动力学模型，检验后的模型可实现灵江下游沿岸城市不同量级设计洪水及历史洪水的实时淹没过程模拟。模型计算结果表明，该模型模拟复杂地形条件情况下流域洪水实时演进过程达到了较高精度，在水系沿程典型断面水位计算值与实测值误差不超过0.1 m。     

一个稳健的河网水情数据同化耦合模型

为解决河网水情动态系统的数据同化问题,将水情量测数据作为内边界条件,建立了一个基于误差最小二乘原理的河网水情数据同化耦合模型.同时,为了有效控制水情状态变量的校正程度,避免因校正过度而破坏河网系统的水量平衡关系,构建了一个能有效控制及平衡各量测变量校正程度的权重矩阵.通过模拟算例和实例应用,系统检验了模型在河网水情仿真与预报中的实时校正能力,并得到了理想的结果.结果表明:模型理论完备、构建简便、数据同化可控性好,能够有效地进行河网水情动态系统的数据同化,提高河网水情仿真与预报的精度.