泾河中游龙山文化晚期特大洪水水文学研究

通过对泾河流域广泛深人的考察,在泾河中游彬县至永寿基岩峡谷河段发现典型的全新世古洪水平流沉积剖面,进行了古洪水沉积学和水文学研究.对于采集的全新世地层剖面序列样品,进行粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO3,含量等分析,从沉积学角度证明了研究剖面所夹洪水沉积物具有平流沉积特征,为典型的洪水平流沉积物.根据地层学对比和剖面自身龙山文化晚期陶片、烧土等文化遗物分析,确定泾河在4200-4000 a BP发生了特大洪水事件,并利用沉积学和水文学原理恢复其水位,计算出古洪水洪峰流量为19490～22040 m3/s.同时,通过恢复现代大洪水、洪峰流量与流域面积关系对这种方法和古洪水洪峰流量计算结果进行了验证.不仅延长泾河洪水水文数据序列到万年尺度,而且为沿泾河的水利水电和交通工程建设及沿岸地区城镇的防洪减灾提供了重要的基础数据,具有重要的科学意义和应用价值.     

渭河天水峡谷全新世特大洪水水文学研究

古洪水水文学是全球变化科学领域的新兴学科.通过对渭河上游天水段基岩峡谷的详细考察,对在杜家坪村附近发现的全新世古洪水滞流沉积剖面进行了深入研究.沉积学观察和分析结果表明这些沉积物为洪水悬移质泥沙沉积形成,因而其主要成分为粉沙,分选良好.其磁化率值很低,表明它们是全新世晚期的沉积物,还没有受到风化成壤作用的改造.通过与其下游宝鸡峡全新世古洪水沉积剖面的地层学和考古年代学对比,确定其发生的时代在3200～3000a BP之间,即全新世大暖期结束之时.利用古洪水水文学方法,求出该组古洪水沉积层所记录的特大洪水的洪峰流量介于23460～25480m3/s之间.同时,通过进一步分析验证,表明对于古洪水洪峰流量计算结果是可靠的.本研究获得了渭河万年尺度特大洪水的水文学数据,延长了洪水水文数据序列,在工程水文领域有重要应用性价值,对于揭示全球变化的水文响应具有重要的科学意义.     

水面无线自组网装备研发与水动力学监测应用研究

应用窄带物联网技术,研发了一种能够快速构建半径100 km的水面无线网络,并通过投放大量抛弃式带北斗定位的微型浮标,动态采集水动力学数据.该技术能够解决采用传统海洋水动力学监测利用锚泊式大型浮标,固定在一个位置上采集数据的方法成本高、数据精细化程度不够的问题.由大量的海洋试验和研究证明,该方法在泥沙沉积、漂浮垃圾追踪、...     

孔隙网络模型在土壤水文学中的应用研究进展

非饱和土壤的水力性质是采用模型定量模拟水分和溶质在非饱和带中运动的最重要的物理参数,可以用网络模型来预测。孔隙网络模型的主要优点在于可以对发生在土壤孔隙尺度上的物理、化学过程进行直观的表达和模拟。目前,国内外研究者已在样品图像获取、图像分析、模型建立以及求解等方面取得了一定的进展。在对其进行综合评述的基础上,指出了已有网络模型在建立过程中存在的不足之处,并进一步明确了今后的研究方向。     

浅谈西南岩溶山地的水文生态效应研究

生态水文学是以土壤为联系纽带的生态学和水文学的交叉学科。本文总结了20 世纪90 年代以来生态水文学和西南岩溶山地生态水文学理论研究和实践方面的进展、存在的薄弱环节, 在此基础上, 论述了岩溶山地生态水文研究的基本内容和原则, 提出应加强岩溶山地生态格局和过程的水文学机制研究。本文旨在引起有关人员对岩溶山地生态水文过程研究的重视。      

特大洪水日地水文学长期预测

对于大江大河重现期为 5 0 10 0a的因暴雨产生的特大洪水 ,要提前 0 5a作出确定性预测和最大洪峰流量预报 ,国内外学者一般认为 ,由于缺乏相应的预测理论和方法 ,实际上不可能。笔者积40a的研究 ,在所创建的日地水文学理论和大洪水长期预测方法多次应用成功的基础上 ,对于 1998年长江特大洪水 ,先提前 10a作出初步预测 ,临期又提前 0 5a作出定性和定量预报。其依据是太阳活动、西太平洋海温下降、印度洋海温异常上升、东南非经南亚至中国西南气流异常降雨降雪、长江下游南侧特别是闽浙赣相邻地区前冬暴雨洪水 ,以及长江中游 133a来枯水季 1月破纪录罕见特高水位等一系列日地水文物理的新发现和先兆分析。经过和 1870年、195 4年、1931年等多次特大洪水的比较研究 ,从初步预测逐步深入 ,结果求得确定性预测。最后再根据上一次 2 2a周期性大洪水 ,按照日地水文相似模型 ,以太阳活动相对增量为参变量 ,建立最大洪峰流量预报公式 ,从而计算求得为80 0 0 0m3 /s。经 1998年 1月下旬提出预报 ,1998年 7月、8月已获得完全证实。在中国和全球大河中 ,80 0 0 0m3 /s特大洪水的成功长期预测 ,这是第一次。在洪水物理和定量预报上获得突破。     

黄河龙门段商周转折时期的古洪水事件及气候背景

通过野外观察研究,在黄河中游晋陕峡谷龙门段乡宁-韩城大桥西端支沟内,发现了全新世古洪水滞流沉积物.通过野外观察和室内实验分析,证明它们是黄河特大洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下的沉积物,记录了黄河晋陕峡谷段一期4次特大古洪水事件.通过地层学对比分析和光释光测年,确定这4次洪水发生在全新世中期-晚期转折阶段,即我国历史上商代末期-西周初期的气候突变转型期.利用"古洪水滞流沉积物厚度含沙量法"恢复古洪水洪峰水位,运用HEC-RAS模型估算出4次古洪水事件洪峰流量介于46280~48800 m~3/s之间.这些成果为黄河中游地区的防洪减灾、水资源开发利用、流域生态环境综合治理等方面提供了可靠的超长尺度水文数据.这为深入理解黄河流域水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的证据.     

Numerical simulation of laboratory experiments in detention pond routing with long rainfall duration

This paper establishes a numerical detention pond volume model based on the hydrological continuity equation and the Runge-Kutta numerical method. Experiments for the conditions of both steady and unsteady flow have been used to verify the model. In unsteady flow cases, the outflow hydrograph by numerical simulation are fairly consistent with experimental value. Both experimental and numerical results indicate that wider rectangular sharp-crested weirs or larger rectangular slot tend to induce greater outflow discharges, which undesirably cut down the detention volume. Experiments show that the necessary detention volume of rectangular slot is smaller than that of the rectangular sharp-crested weir for a constant flood peak reduction. That is, the rectangular slot is the recommended outflow device when flood peak reduction is the design criteria. The study also shows that necessary detention volume of the short rainfall duration is less than that of the long rainfall duration under constant allowable maximum discharge.     

河口生态需水研究进展

针对陆海交互作用下河口生态需水影响因素多且时空差异性显著的特点,在系统分析淡水输入对河口生态系统水环境过程和生物过程影响的基础上,按生态需水目标的差异,将河口生态需水分析方法划分为基于典型生物资源保护目标、基于生境保护目标以及基于多目标整合分析3种类型。从生态需水目标筛选、生态需水目标对淡水输入响应关系以及生态需水计算方法实用性方面探讨了河口生态需水研究中面临的主要问题。结论认为生态系统健康综合表征指标的确定应成为分析河口生态需水的关键科学基础,筛选控制性生态要素构建河口关键生态水文过程模型可成为有效提高生态需水计算方法实用性的主要技术手段。     

黑河流域近两千年人—水—生态演变研究进展

理解流域历史时期的人—水—生态演变过程和规律,对其当前和未来的管理规划极为重要。通过梳理近几十年来有关学者对西北干旱区典型内陆河流域——黑河流域过去2 000年的水环境、人类活动、生态环境演变及其耦合研究等方面的成果,发现单个方面的研究均已较为普遍和成熟,并且积累了大量的素材和数据,但是缺乏以流域为单元,从长时间尺度综合考虑人—水—生态相互作用,定量分析人—水—生态协同演化过程的研究成果。今后的研究,一是应当着重于数据挖掘方法的探索,对已有成果进一步挖掘并进行对比和校正,构建一套长时间序列的可靠的人类活动、水文和生态数据集;二是应当着重于动力学模型的构建,增加生态—水文系统与人类活动的互馈机制描述,刻画人—水—生态的协同演化过程,从而达到通过揭示流域过去2 000年的人—水—生态协同演化过程,为流域当前和未来的管理提供历史镜鉴,为国内外的其他类似流域提供参考。社会水文学的提出无疑将极大地促进流域人—水—生态演变研究的发展。