华北山区坡地土壤水分动态实验研究

在北京市怀柔区汤河口镇东台沟坡地径流实验小区上进行人工模拟降雨实验，探索降雨过程中体积土壤含水量和土壤水基质势的动态变化。结果表明：在降雨强度和前期土壤含水量较为稳定以及蒸发微弱等条件下，不同场次降雨过程中土壤水分动态变化时间与降雨强度之间呈现明显的幂函数关系；同一场次降雨过程中，坡地内不同部位不同土壤层次的土壤水分动态变化时间与土壤层次和土层部位相联系。降雨过程中体积土壤含水量和土壤水基质势的动态变化可划分为5个阶段。得出的坡地土壤水特征曲线表明了坡地砂质土壤在含水量较大时土壤吸力较小、含水量减小时土壤吸力迅速增大的水力特性。     

基于环境同位素技术的怀沙河流域地表水和地下水转化关系研究

地表水和地下水是流域水循环的重要组成部分, 流域内地表水和地下水之间的相互作用历来是流域水循环研究的关键环节. 环境同位素和水化学作为水循环研究中的示踪剂, 可以有效地揭示流域内地表水和地下水之间的转化关系. 在对位于北京市怀柔区的怀沙河流域进行现场调查并对泉水、河水和井水采样进行氢氧稳定同位素和水化学组成测定的基础上, 分析了流域内沿河道不同部位的泉水、河水和井水的氢氧稳定同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势. 依据泉水出露的高程和氧同位素含量之间的关系, 揭示出泉水的氧同位素高程效应, 为推断泉水的补给来源提供了理论依据; 运用氯离子质量平衡方法, 估计了流域内年平均地下水补给率. 根据地下水补给来源, 联系流域内水文地质状况和现场调查结果, 以及对比怀沙河流域和密云水库以上的潮白河流域20世纪60~90年代同期降雨径流系数, 初步推断出流域内相当一部分地下水来源于流域之外高程较高的区域, 流域为非封闭流域. 在综合分析的基础上, 结合氢氧稳定同位素和水化学组成及流域内地形地质和水系特征, 分析了流域内不同部位地表径流和地下径流对河川径流的相对贡献, 并揭示了地表水和地下水之间的补给-排泄相互转化关系.     

近40年黄河中游径流情势变化分析

20世纪60年代以来，黄河中游地区一系列大规模人类生产活动如引水灌溉、水土保持等，使得黄河中下游的径流情势在过去的几十年里经历了较大的变化，造成流域水土流失、生态恶化和经济损失严重。本文以黄河中游的岔巴沟流域为例，研究了1959～2000年黄河中游地区人类活动对径流情势的影响。结果表明：流域径流在1978年受到水土保持活动的显著干扰，年径流量减少了30％以上，且径流年际、年内变化均有所减小。此外，流域径流情势随淤地坝有起有落的发展过程出现了一系列相应的变化。     

生态水文学学科体系及学科发展战略

生态水文学是一门新兴学科,构建完善的学科体系、制定未来发展战略,对推动生态水文学学科发展具有重要意义。通过查阅文献资料,系统梳理和阐述了生态水文学学科的发展历程,共划分为5个阶段,即生态水文学萌芽期(1970年左右至1986年)、术语提出与初步探索期(1987—1991年)、学科建立与初步发展期(1992—1995年)、学科快速发展期(1996—2007年)和学科完善期(2008年至今);基于对该学科发展历程的分析,提出了以"理论—方法—实践—分支学科"为框架的生态水文学学科体系;最后,从学科研究计划、重点研究项目、国家重大需求、学科建设和国际合作5个方面对生态水文学学科未来发展战略进行了展望,为促进和建立完善的生态水文学学科体系提供支撑。     

国际水文科学研究的新进展

在介绍第七届国际水文科学大会关注热点问题的基础上,总结了近4年来国际水文科学研究的新进展,主要包括：无资料流域水文预测,不确定性、非线性和尺度问题,生态水文学,水文模型及资料获取与参数识别,气候变化的水文响应,水资源可持续利用,城市水文水资源,同位素技术和遥感技术在水文学中应用;提出未来水文学研究的展望。     

华北石质山区坡地产流模型

坡地是流域的基本产流单元。对坡地产流模型的研究,可为研究流域的水文过程奠定基础。本文在认识坡地产流规律的基础上,经过对人工模拟降雨试验中取得的产流各个环节(降雨、出流及土壤含水量变化)的数据的分析,建立了一个具有物理机制的简单的坡面产流模型。其中,使用Horton模型模拟入渗和地表产流过程,用水箱模型模拟壤中流过程。模型能够同时对降雨过程中的地表、地下出流和土壤含水量变化过程进行模拟。计算得到的产流总量的误差较小,但在变化过程线上存在一些差异。这些差异主要是由模型对实际情况的简化和假定、数学模拟的局限性、变雨强降雨过程的复杂性等因素引起的。这种分层组合的坡面产流模型对华北石质山区的上层超渗、下层蓄满的产流特征是可行的。本文所做的工作是对华北石质山区分布式水文模型的产流模块的初步尝试。     

黑河“97”分水方案适应性分析

黑河"97"分水方案自2000年实施以来,流入下游水量明显增加,缓解了下游生态环境恶化趋势,但在丰水年难以完成分水指标,其适应性受到各方关注。本文在分析"97"分水方案的技术特点及背景条件变化对分水方案适应性影响的基础上,通过构建黑河水资源配置模拟模型,对分水方案在不同需水条件和黄藏寺水库建成运行后长系列年(1958-2012年)实施情况进行了模拟,分析评价了黑河"97"分水方案的适应性。研究表明,由于分水方案制定和实施前后黑河经济社会、水系连通性等背景条件发生了较大变化,在现状工程和需水条件下,不能完成"97"分水方案的分水要求;在中游退耕至2000年水平和黄藏寺水库建成的情况下,虽然可以完成"97"分水方案的分水要求,但仍存在地下水超采情况,因此,基于20世纪80年代中期黑河经济社会和1955-1986年水文条件的"97"分水方案与黑河流域现状存在一定的不适应性。     

中小流域设计暴雨雨型研究进展

设计暴雨是缺乏流量数据的中小流域推求设计洪水的基础,对水利工程设施、市政工程设计等建设标准具有重大影响,国内外对此展开了大量研究。近年来由于气候和环境变化的影响,洪水频发且流量极大,山洪和城市内涝灾害对山区人民和城市居民的财产及人身安全构成了威胁,引起了多起严重事故,因此对设计暴雨雨型提出了更高的要求。论文系统总结了典型暴雨雨型选择的原则与方法和雨型分类方法,梳理了相关方面的国内外雨型推求方法及其特点,包括芝加哥雨型法、Huff雨型法、三角形雨型法、Pilgrim & Cordery雨型法等4种短历时设计暴雨雨型,以及长历时的SCS雨型与同频率分析法;最后提出了中小流域设计暴雨雨型存在的问题并对未来研究方向进行展望。     

长江上游近千年来的洪水变化——比较气候-水文模型模拟数据与重建数据

了解水文过程对温室气体水平上升的响应,对气候变化影响研究至关重要.然而,由于缺乏长期的观测数据来了解气候系统的长期行为,这方面的研究往往受到一定限制.结合重建数据和模型模拟(全球气候模式和水文模型)数据将有助于更好地理解气候和水文过程在过去几十年到几个世纪的时间尺度上的变化.在本研究中,利用模型链方法研究长江上游过去千年至21世纪末的洪水变化.首先,利用四个全球气候模式(BCC-CSM1.1、MIROC-ESM、MRI-CGCM3、CCSM4)的降水和温度数据驱动水文模型,模拟长江上游在过去千年(850～1849年)、历史时期(1850～2005年)和未来时期(2006～2099年)的日径流过程.在此基础上,评估了模拟降水、温度和极值流量是否与文献记载的干湿期、温度变化和古洪水记录具有相似的统计特性.最后,通过模型模拟结果探究了极值流量从过去千年到未来的变化.结果表明:(1) MIROC-ESM模式不同于其他三种气候模式,从温暖期(中世纪暖期; MCA)到寒冷期(小冰期; LIA),温度增加,而其他模式的温度变化与历史记录相似;(2) BCC-CSM1.1模式的模拟降水与记录的干湿期之...     

塔里木河三源流汇流计算模型

针对干旱区河流汇流计算的特点,选用了3种计算模型,即多元线性回归模型、系统模型、人工神经网络模型,并以塔里木河三源流汇流计算为例,建立了多源流汇流计算的三种模型,模拟了实测旬径流过程。通过实例分析,说明本文建立的三种计算模型模拟精度高,且适用性强,可以作为塔里木河汇流计算的预测模型。为塔里木河上游源流来水预测提供基础模型,为流域水资源分配和调度奠定基础。