Research Status and Prospect of the Subsurface Hydrology and Ecological Effect in Arid Regions

Centering on the scientific problems faced by subsurface hydrology in arid regions and ecological effect, the urgency of national ecological civilization and the Belt and Road construction towards the research of groundwater discipline, this article analyzed the formation and evolution mechanisms of groundwater and studied the groundwater function of arid regions. Based on the analysis and research, this article discussed domestic and overseas research status, existing problems and developing trend from six aspects, raised key and scientific problems which urgently need to be addressed, aiming at the existing bottlenecks of subsurface hydrology and ecological effect in arid regions and national requirement, so as to make some contribution to the innovative development of China’s groundwater science and national economic construction.     

ARC/INFO在流域水文分析中的应用

以吉林东部某山区小流域水文分析为例,将地理信息系统(GIS)与流域研究相结合,运用ARC/INFO的图像处理功能建立流域数字高程模型(DEM),利用其表面分析功能进行坡度、坡向、流线和流域识别等分析,实现GIS在流域水文分析中的应用。结果表明:运用ARC/INFO分析得到的流域坡度、坡向、流线及流域边界划分合理,输出结果直观美化,并在此基础上预测降水的汇流方向,效果较好。实现了对地形的三维化,提供了一种山区流域水文分析方法。     

水文序列小波分析中分解层数选择方法

小波分解层数的合理选择是水文序列小波分析结果的重要影响因素。在详细分析和定量描述不同类型噪声的能量分布规律的基础上,依据水文序列中确定成分和噪声成分的能量分布规律的差异,提出了一个小波分解层数选择方法。通过对不同类型模拟序列和不同特性实测水文序列进行分析,验证了所提方法的有效性和实用性。结果表明:序列组成、噪声含量等因素对小波分解层数的选择结果有较大影响,但噪声类型对小波分解层数选择结果影响较小;应用该方法确定小波分解层数的同时,还可以有效地识别和区分各层上是确定成分或是噪声成分,进而可为序列模拟预测提供依据。由于所提方法基于水文序列不同成分变化特性的差异建立,因此有较好的物理依据且分析结果合理可靠。     

珠江流域大尺度陆面水文耦合模式的构建及应用

以珠江流域为研究对象,通过更新陆面水文模式所需的下垫面参数数据库,建立适合于珠江流域的大尺度陆面水文耦合模式系统,并利用该模式开展了1963~2006年流域水文水循环过程的数值模拟,通过与实测流量比较,系统考察了陆面水文耦合模型对珠江流域水循环各分量的模拟性能。分析结果表明,该陆面水文耦合模式对珠江流域年平均各水循环要素具有良好的模拟能力;模式对珠江流域干流主要控制水文站的月平均流量也有较高的模拟精度,模式模拟的水量平衡系数均接近1,相关系数均高于0.84,IOA相似度系数均高于0.9;相对而言,模式对流量峰值的模拟能力还有待提高。     

贵州省普定后寨岩溶小流域水文特性研究

本文在揭示后寨岩溶小流域二元流场结构特征的基础上，依据多年水文资料，分析了后寨岩溶流域的降水、径流、暴雨洪涝与干旱特征，阐述了岩溶水资源综合开发利用、因地制宜修建岩溶地下水库拦蓄洪水资源量的重要性。     

流量站网规划与发展问题探讨

在简要回顾甘肃水文站网历史发展的基础上,运用直线原则与区域原则的理论与方法对洮河和陇南嘉陵江干流区进行了站网规划,取得了对实际工作具有指导作用的成果,并就流量站网的规划与调整、流量站网如何更好地为水资源合理开发利用服务等站网发展问题提出了意见。     

中国东部不同特征小流域水文对比观测试验分析

为探讨中国东部地区变化环境下水循环演变机制,通过水文站网加密观测、构建不同特征试验流域等方法,揭示了不同土地利用和不同城镇化水平下水文要素分布及响应规律。结果表明:①小流域内场次极端降雨局部差异较大,主要受到微地形和风向的影响。②鄞江镇试验流域水位涨幅和单位雨量水位涨幅均高于天然画龙溪试验流域,主要受到了流域大小和城镇化率等因素的影响。③城镇用地和耕地土壤水消退过程较快,林地退水过程相对较慢;浅层10cm、20cm和40cm土壤含水率对降雨滞后响应时间分别为0~0.25h、0.25~0.75h和0.5~0.75h,而深层(60cm和80cm)土壤含水率由于受到优势流的影响,响应较为复杂,响应时间变动范围较大。④小流域地下水对降雨的响应存在滞后性,响应时间为6.5~12h。     

小波分析方法在水文学研究中的应用现状及展望

本文首先介绍了小波分析的基本方法,主要包括小波函数、小波变换和小波消噪等。然后从6个方面,即基于连续小波变换的水文序列多时间尺度变化特性分析、基于离散小波变换的水文序列分解和重构、水文过程复杂性定量描述、水文序列小波消噪、水文序列小波互相关分析和基于小波方法的水文序列模拟预报技术,综述了小波分析方法在水文学各领域的研究应用现状和主要不足,以及存在的关键和难点问题。最后,对小波分析方法在今后的水文学研究中的应用进行了展望,并就小波函数选择、小波阈值消噪、小波分解、小波互相关分析、水文序列小波预报等具体问题提出了建议。     

群智能优化算法在水文频率曲线适线中的应用

根据不同适线准则,研究群智能优化算法在水文频率曲线适线中的计算问题,为水利工程规划、水资源优化配置等提供依据。以陕北地区12个主要测站的年径流系列为例,选取五大分布类共12种分布线型,根据我国现行水利水电工程设计洪水计算规范,按照离(残)差平方和最小准则(OLS)、离(残)差绝对值和最小准则(ABS)、相对离差平方和最小准则(WLS),以MATLAB7.6为计算平台,研究模拟退火算法、遗传算法、粒子群算法和蚁群算法进行水文频率参数的估计。在不同适线准则下,陕北地区年径流最优频率分布模型为广义Logistic分布(Generalized Logistic Distribution,GLO),粒子群算法进行参数估算偏差最小。与传统优化方法相比,群智能优化算法对优化目标函数要求低,是一种推求年径流频率曲线统计参数的新途径。     

珠江口磨刀门枯季水文特征及河口动力过程

根据磨刀门2003年12月9~15日的大、中潮同步水文观测资料,分析了磨刀门枯季的潮汐、潮流、余流、悬移质含沙量、盐度等水文特征,并对枯季河口动力过程,如咸淡水混合、河口射流等进行了初步研究。在枯季由于径流较弱,潮流成为主要动力。表层由于受径流和风的影响余流基本上沿河道走向向下游,中层以下有稳定的向上的余流存在。枯季磨刀门含沙量较小(<1 kg/m3),盐度在平面上和垂向上均有一定变化。磨刀门枯季咸淡水混合类型为缓混合型,各站盐度分层参数均在0.01~1.0。从实测流速的分布情况来看,河口下层有反向的水流,存在明显的因密度差而形成的密度环流。根据枯季实测资料计算所得的密度弗劳德数,磨刀门枯季以浮力射流为主。