干旱区内陆河流域水文与水资源问题

阐述了我国水文水资源研究的发展阶段,面临的主要问题,以及当前研究中的热点问题。以新疆地区为例,对干旱区内陆河流域的水文水资源研究方向作了初步探讨。     

"渗流-管流耦合模型"的物理模拟及其数值模拟

井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明。陈崇希 (1993 )提出的“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在理论上已解决多个水文地质问题 ,也用于几个实例 ,本文再用物理模拟检验其可靠性。论文针对具有典型意义的河床下水平井或傍河垂直井地下水流问题做了砂槽物理模拟 ,并用基于“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”的数值方法仿真模拟了此条件下地下水流的规律。成果表明 ,数值模拟观测孔水头动态相当好地再现了物理模拟结果。论文指出了“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在井孔 -含水系统问题上的广泛应用前景。     

基于流溪河模型的新丰江水库入库洪水预报模型研究

基于流溪河模型构建了不同空间分辨率的新丰江水库入库洪水预报模型,采用粒子群算法优选模型参数进行洪水模拟,对比实测资料验证了模型性能。结果表明,建立的新丰江水库入库洪水预报流溪河模型模拟效果优良,符合新丰江水库入库洪水预报的精度要求,可用于新丰江水库入库洪水预报：90 m空间分辨率的模型模拟效果最好,200 m空间分辨率的模型也具有良好的模拟性能,500 m空间分辨率的模型模拟性能有明显降低。模型计算工作量随分辨率的提高呈指数增加,90 m空间分辨率的参数优选时间是200 m空间分辨率参数优选时间的7.04倍,而200 m空间分辨率的参数优选时间是500 m空间分辨率参数优选时间的3.53倍。     

矿业城市土地利用/覆被变化的水文效应研究

矿业城市受到矿山开发与城市扩张的双重影响,生态环境遭到严重破坏,水环境问题尤为突出。本文以煤矿城市河南省鹤壁市为研究区,根据汤河流域1970—2015年土地利用覆被时空变化特征设定5种不同时期土地利用情景,采用SWAT模型模拟分析5期土地利用/覆被变化的水文效应以及变化规律。研究结果显示,1970—2015年间,土地利用变化引起流域内蒸散发量、土壤下渗量和地下径流量年均分别减少-1. 48 mm、-0.38 mm、-0.29 mm,地表径流量年均增加0.76 mm,汛期与非汛期径流增加;在不同水文年份,土地利用变化对平水年的年径流影响最为明显,对枯水年年径流的影响大于丰水年。本文主要提出了以矿业城市土地利用变化对水循环的影响,该方法对矿区范围内水资源的科学管理具有一定的参考意义。     

Operation of two major reservoirs of Iran under IPCC scenarios during the XXI century

We assess the effects of prospective climate change until 2100 on water management of two major reservoirs of Iran, namely, Dez (3.34 × 10⁹ m³) and Alavian (6 × 10⁷ m³). We tune the Poly‐Hydro model suited for simulation of hydrological cycle in high altitude snow‐fed catchments. We assess optimal operation rules (ORs) for the reservoirs using three algorithms under dynamic and static operation and linear and non‐linear decision rules during control run (1990–2010 for Dez and 2000–2010 for Alavian). We use projected climate scenarios (plus statistical downscaling) from three general circulation models, EC‐Earth, CCSM4, and ECHAM6, and three emission scenarios, or representative concentration pathways (RCPs), RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5, for a grand total of nine scenarios, to mimic evolution of the hydrological cycle under future climate until 2100. We subsequently test the ORs under the future hydrological scenarios (at half century and end of century) and the need for reoptimization. Poly‐Hydro model when benchmarked against historical data well mimics the hydrological budget of both catchments, including the main processes of evapotranspiration and streamflows. Teaching–learning‐based optimization delivers the best performance in both reservoirs according to objective scores and is used for future operation. Our projections in Dez catchment depict decreased precipitation along the XXI century, with ?1% on average (of the nine scenarios) at half century and ?6% at the end of century, with changes in streamflows on average ?7% yearly and ?13% yearly, respectively. In Alavian, precipitation would decrease by ?10% on average at half century and ?13% at the end of century, with streamflows ?14% yearly and ?18% yearly, respectively. Under the projected future hydrology, reservoirs' operation would provide lower performance (i.e., larger lack of water) than now, especially for Alavian dam. Our results provide evidence of potentially decreasing water availability and less effective water management in water stressed areas like Northern Iran here during this century.     

MapGIS下空间数据库的建立及其典型问题研究

以云南省地质图、水文地质图空间数据库的建立为例,通过对空间数据库建设中资料准备、图形矢量化、空间数据处理及文件转换四个过程的分析,总结了在进行回溯型空间数据库建库过程中需要注意的一些典型问题,并提出了解决的办法。论述了在MapGIS下空间数据库建立过程中的一些技巧及经验。     

疏勒河上游径流组分及其变化特征定量模拟

气候变化背景下,西北干旱区内陆河流域的水文过程发生显著变化,制约着地区经济社会和生态建设的稳定发展。定量分析和评估高寒山区径流的变化,有助于加强西北地区水资源的规划管理,实现水资源的可持续利用,保障区域水安全。选取位于青藏高原东北边缘、祁连山西段的疏勒河上游作为研究区,利用包含冰雪消融模块的寒区水文模型分布式SPHY模型（Spatial Processes inHydrology model）对流域的径流过程进行定量模拟,根据模拟结果分析了疏勒河上游近45 a径流组成及径流与各组分的变化特征。结果表明：（1）率定期日径流和月径流模拟的Nash效率系数分别为0.62和0.86,验证期达到0.79和0.95,模拟的月径流与实测月径流过程基本一致;（2）径流由四部分组成,冰川径流占总径流的年平均比例为30.5%,融雪径流的占比为12.9%,降雨径流的占比为13.5%,基流的占比为43.1%;（3）由于气温升高、降水增多,冰川径流与降雨径流均呈增加的趋势,平均增加幅度分别为4.66×10⁶ m³·a^-1和2.46×10⁶ m³·a^-1,融雪径流呈减少的趋势,平均减少幅度为1.01×10⁶ m³·a^-1;（4）近45 a年径流增加了69.6%,冰川融水对流域径流增加的贡献率达到48%,非冰川区降水增加的贡献率达到52%。     

塔里木河断流与未来水文情势分析

采用灰色拓扑模型对塔里木河三源流及干流径流趋势进行分析预测,研究结果表明未来五年内阿克苏河与和田河径流量不具有明显上升趋势,而叶尔羌河径流量在未来五年内则出现下降趋势,这种情况将加剧干流断流的现状。在上述研究的基础上,作者还对博斯腾湖大山口站径流变化趋势和车尔臣河水系对台特玛湖的作用进行分析,探讨了向塔里木河输水的可持续性问题。     

气候与土地利用变化对水文水资源的影响研究

水资源短缺和水患灾害已成为全球关心的重大问题。气候与土地利用变化对流域水资源和旱涝的影响以及由此产生的社会经济后果已引起人类社会的广泛关注。深入综合地开展这方面的研究对国民经济建设和可持续发展规划决策有重要的意义。通过分析总结已进行的有关研究工作 ,对该领域的研究进展作了简要回顾 ,讨论了现有工作的不足和今后的研究内容和方法。     

青藏高原水文模拟的现状及未来

介绍了青藏高原水文模拟的研究现状和发展趋势。水文模拟是研究水文过程的主要手段,可为流域水资源管理及防灾减灾提供理论和决策支持。国际上第一代水文模型为"集总式",第二代水文模型为"分布式",但它们大都以描述降水—产流的水分输移为主("水圈"),未仔细考虑陆—气水热交换中植被的调节作用("生物圈—大气圈")。近10年来,在气候变化的背景下,随着大气科学以及生态学的蓬勃发展,分布式水文模型开始描述生物圈—大气圈相互作用;通过改进陆—气间的水热交换过程以及植被的生理过程,实现了对流域水圈—生物圈—大气圈的综合模拟。然而,针对显著受冰冻圈过程影响的青藏高原,需要深入研究冰冻圈与其他圈层(水圈/生物圈/大气圈)的相互作用机理,并实现其在水文模拟中的参数化,以提升区域水资源和水灾害的预测能力。