水位流量关系定线方法

水位流量关系是用流量与某一断面的水位建立的,指测站基本水尺断面的水位与通过该断面的流量之间的关系。若测流与水位观测不在同一断面,只要两个断面相距不远,其间无支流汇入或分出,可直接建立水位流量关系。水位流量关系用实测流量和相应水位来确定,河流是处于不断变化的过程中,其特征常发生变动,变动有的是因缓慢的冲刷或淤积而引起的渐变,也有因河床变化而引起的突变。另外,水生植物的生长、衰败,冰盖的形成、融解或者砂石淤垫,均可引起临时变动。

     

建立η坐标系下的假不压模式及其数值试验

滤除声波的大气运动方程中不包含声波,基于滤除声波方程建立的数值模式可以用较大的时间步长进行数值积分。Durran在1989年提出了一种新的滤除声波的方法,命名为“假不可压”方程,该方程考虑了温度扰动引起的密度变化,忽略了气压扰动引起的密度变化。本文根据Durran提出的假不可压理论,推导出了一组地形追随坐标下的通量形式的假不可压方程。该方程在形式上与WRF（Weather Research and Forecasting）模式中ARW（Advanced Research WRF）动力框架的控制方程非常接近。我们进一步将推导出的假不可压控制方程改写到了WRF模式中,建立了基于WRF模式框架的假不可压模式。用构建的假不可压模式和WRF模式做了两组对比试验:湿热泡对流试验和重力流试验。比较两种模式的模拟结果,可以看出假不可压模式的模拟结果与WRF模式的模拟结果非常接近,说明在WRF模式框架下建立的假不可压模式是合理可信的。     

Monte Carlo多源模式在广东核电站大气环境评价中的应用

发展了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ多源模式并用于模拟广东核电站排放的放射性污染物浓度分布和干湿沉积量。数值实验和六氟化硫（ＳＦ６）示踪实验表明,模式能很好地反映复杂地形和生态下垫面对污染物的输送、扩散和干湿沉积的影响;与观测值相比,浓度计算值的准确率大于等于５０％的概率为５８４％。     

JFNK方法在求解全隐式一维非线性平流方程中的应用

JFNK(Jacobian-free Newton-Krylov)方法是由Newton迭代方法和Krylov子空间迭代方法构成的嵌套迭代方法。作者以全隐式差分的一维非线性平流方程（亦称无粘Burgers方程）探讨采用全隐式格式计算的必要性和JFNK方法的有效性。模拟结果表明, 隐式结果比显式和半隐式结果在稳定度和精度方面较大的优越性, 特别是模拟气流强的系统以及要素空间分布具有较大梯度的系统。     

琼江两次洪水过程的水文气象分析

对2012年7月3—5日和2013年6月30日至7月1日四川盆地东南部四川省和重庆市交界处的琼江流域两次洪水过程的水文气象条件进行了分析。利用数字高程模型DEM提取了琼江流域的河网分布和河道距离出口的分布,结合标准化时间距离方法客观地反映了降水（尤其是强降水）的时空分布情况。SWAN输出的组合反射率因子拼图表明两次琼江流域的强降水均由多段强降水雨带导致,对流系统多在右岸支流源头新生,移向与河流流向一致,在干流产生洪水的叠加效应。由于“6．30”过程中强回波几乎覆盖整个琼江流域长达约16 h,导致严重的洪水叠加效应,洪水漫过原有河道形成大面积滞洪区,洪水行至下游河段回归河槽时,加之河道收窄,造成下游水文站洪峰时间滞后。     

北部湾泮的气候资源及开发利用探讨

１　概　述 北部湾东泮位于北回归线以南,２０°１３＇～２１°４０＇Ｎ、１０９°４０＇～１１０°５０＇Ｅ,座落在广东省西南部的雷州半岛。包括吴川市黄坡至廉江市安铺以南的吴川、廉江、遂溪、雷州、徐闻和湛江市区。海拔高度２～５０ｍ。丘陵占１２．８％,台地４０％,冲积平原４８％。耕地４３．３万ｈｍ~２,林地２３．５万ｈｍ~２,植被覆盖率约３５％。境内有流域面积＞１００ｋｍ~２的河流６４条。大型水库２座,中型水库２４座,人造青年运河贯通中北部。各县（市）、区均有海域,海岸线长１５５６ｋｍ,滩涂 ９９０ｋｍ~２,…     

RegCM3区域气候模式对中国气候的模拟

使用RegCM3区域气候模式嵌套ERA40再分析资料,对东亚地区进行了15 a（1987-2001年）时间长度的数值积分试验。结果表明：模式可较好地模拟中国地面气温的分布和季节变化,但存在系统性的冷偏差;对降水的变化模拟也较好,但其地理分布模拟存在一定偏差。     

不同下垫面水分与能量传输模式

首先从简单生物圈模式（Simple Biosphere Model） 的物理模型出发,对其控制方程进行了修改。土壤温度使用求解热传导方程得到,土壤湿度使用了水汽扩散方程、Darcy的水流方程同时求解得到,目的是使简单生物圈模式既能在有植被下垫面使用,又能扩展到考虑水汽运动的沙漠地区使用。为了检验修改后的模式能适用于计算不同下垫面的地气之间水分和能量交换,选择了草原、森林和沙漠三种类型,在4个不同的实验点得到的资料,进行了单点模式（OFF LINE）检验。结果表明,修改后的简单生物圈模式模式可使用于不同下垫面地气之间水分和能量交换,尤其是解决了沙漠地区水热传输的模拟问题。     

完全非内插半拉格朗日格式在一维 Burgers方程及二维浅水波方程上的应用

在作者过去提出的完全非内插半拉格朗日格式的基础上,针对半拉格朗日格式由于内插带来预报场人为的光滑性问题,进一步发展了这种计算格式,证明了此格式的计算稳定性。为检验这种新的计算格式的性能,在一维和二维问题上进行了应用。在一维问题中采用了一维无粘Burgers方程（方程中有突变点）;二维问题采用了浅水波方程,同时将这些计算结果与Ritchie方案及欧拉方案或一般半拉格朗日内插方案的计算结果进行了比较,发现新格式消除了内插和预报场的人为光滑,并且计算精度有一定程度的提高,这为以后将此格式推广到全球谱模式打下了基础。     

Hadley环流数模所用的假设之一——简化的经向运动方程精度的估计

利用具有二阶精度的中央差分格式和美国环境预报中心提供的2.5°×2.5°（经纬距）网格资料,对Hadley环流数值模拟中采用的局地和全球纬向平均的简化经向运动方程的精度进行检验。结果表明在热带地区（30°N～30°S）,局地气压梯度力、柯氏力和离心力三者代数和的绝对值（余差）在风速中心和气压梯度力中心重合区比较小,在气压场向风场调整过程中比较大。在所选的冬夏两个时刻余差没多大差别,高低层余差也没有显著差异。全球纬向平均的简化经向运动方程精度检验结果证明中高纬地区以地转风平衡为主,低纬以该简化关系为主。     

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。     

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.     

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。     

Introduction to soil degradation processes in drylands

Two efforts by UN organizations to diagnose and map the distribution and trends of soil degradation in drylands are briefly described and compared.Soil degradation by water is greatly accelerated under poor vegetation cover in the Tropics and Subtropics, probably for two major reasons: high rates of decomposition of organic matter and high intensities of rainfall. The consequences of soil losses and high water runoff can reach far downstream in the river basin, causing damage by sedimentation on floodplains and in reservoirs.Damages by wind erosion and deposition are also much accelerated by overexploitation of the meagre vegetation cover of drylands. Overgrazing, overcultivation, firewood collection are the consequences of human and animal pressure, leading to more or less long-lasting desertification. The finer material, clay, silt, and organic matter, is blown by dust storms over long distances and can be deposited as dry or wet fallout in oceans or on land under the dust trajectories.Salinization often affects highly productive soils under poor irrigation practices. It is therefore a form of dryland degradation which causes particularly high losses of potential crops.     

The wind-induced shaping and migration of an isolated dune: A numerical experiment

Numerical experiments are carried out to simulate the development and migration of a barchan dune starting with a conical pile of sand. Such an experiment is done in three steps: (1) computation of the steady-state wind field over and around a barchan using the numerical meso-scale simulation model FITNAH, whereby the horizontal variation of the friction velocity is also calculated; (2) computation of the sand transport using the friction velocity in the transport formula by Lettau and Lettau (1978); (3) computation of the erosion and deposition rates as the divergence of the sand transport, where a special treatment is used for the slip-face of the barchan dune. Adding these rates to the height field leads to a different shape of the dune after a time step t _h . Then this procedure has to be repeated for the next time step t _h .The results are in good agreement with observations: the initial pile of sand develops wings (horns) and a slip-face between them. In addition, flow separation over the lee-side can be simulated. Finally, the tendency to form a barchan in equilibrium is considered.     

Institutional design propositions for the governance of adaptation to climate change in the water sector

This paper provides an evidence-based contribution to understanding processes of climate change adaptation in water governance systems in the Netherlands, Australia and South Africa. It builds upon the work of Ostrom on institutional design principles for local common pool resources systems. We argue that for dealing with complexities and uncertainties related to climate change impacts (e.g. increased frequency and intensity of floods or droughts) additional or adjusted institutional design propositions are necessary that facilitate learning processes. This is especially the case for dealing with complex, cross-boundary and large-scale resource systems, such as river basins and delta areas in the Netherlands and South Africa or groundwater systems in Western Australia. In this paper we provide empirical support for a set of eight refined and extended institutional design propositions for the governance of adaptation to climate change in the water sector. Together they capture structural, agency and learning dimensions of the adaptation challenge and they provide a strong initial framework to explore key institutional issues in the governance of adaptation to climate change. These institutional design propositions support a “management as learning” approach to dealing with complexity and uncertainty. They do not specify blueprints, but encourage adaptation tuned to the specific features of local geography, ecology, economies and cultures.     

策勒沙漠-绿洲输沙及动力环境特征

利用2012年4月9日—5月9日策勒沙漠和绿洲内部测点的输沙及气象资料,分析了沙漠与绿洲内部沙尘传输的差异性,并从风动力环境上揭示了成因。结果表明:(1)观测期间,通过沙漠测点100 cm(宽)×200 cm(高)断面的沙尘总量为117.5 kg,通过绿洲内部棉田相同断面的沙尘总量为15.1 kg,比沙漠测点减少了87.1%;(2)过渡带和防护林带对风速的消减作用明显,观测期间,沙漠测点起沙风的持续时间为97.4 h,棉田测点仅为18.9 h;(3)观测期间,沙漠测点的总输沙势为114.2 VU,合成输沙势为72.8 VU,合成输沙方向为65.5°;棉田测点的总输沙势为16.1 VU,合成输沙势为15.1 VU,合成输沙方向为104.5°。荒漠过渡带和绿洲防护林通过降低绿洲内部的风速,改变动力环境,削弱沙尘在绿洲区的传输。     

适用于大中尺度污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案

用“二层”模式给出一个适用于污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案,它比较详细地考虑了近地面层的气象条件,地表特性和气溶胶粒子的物理、化学特性等。从计算值与观测值的比较来看,计算值的离散范围能涵盖所有的观测结果,因而从总体上看此参数化方案是合理的,能够描述粒子总污染物干沉降的主要物理过程及机制。       

气候变化对滦河流域水资源影响的水文模式模拟(Ⅰ)降水径流模式系统（PRMS）介绍及其在滦河流域的移植

简单介绍了引进美国地质勘查中心发展的降水径流模式系统（PRMS）。认为PRMS模式具有多种模拟功能，包含的物理过程也较全面，是当前世界上较好的水文学模式。将PRMS模式系统移植到滦河流域，并对其模拟能力进行了初步检验。结果表明，模式系统在我国滦河流域的移植比较成功，而且能够较真实地再现滦河流域河川径流量及水资源其它分量的年际及季节变化，也可以用于研究气候变化对滦河流域水资源的影响。