全国水文学术讨论会即将召开

为了交流水文科学研究的新进展,活跃水文学术气氛,中国水利学会水文专业委员会将于2004年11月在南京召开全国水文学术讨论会,并于2004年2月18日发出了一号通知,具体事宜请查询中华人民共和国水利部网(http://www.mwr.gov.cn/index/20040220/30148.asp)、中国水利学会网(http://www.ches.org.cn/chesnews/newsview.asp?s=1510)和河海大学网(http://www.hhu.edu.cn/insites/ztbd/kxyjyl.htm)。     

GIS Spatial-Temporal Modeling of Water Systems in Greater Toronto Area, Canada

Modeling landscape with high-resolution digital elevation model (DEM) in a geographic information system can provide essential morphological and structural information for modeling surface processes such as geomorphologic process and water systems. This paper introduces several DEM-based spatial analysis processes applied to characterize spatial distribution and their interactions of ground and surface water systems in the Greater Toronto Area (GTA), Canada. The stream networks and drainage basin systems were derived from the DEM with 30 m resolution and the regularities of the surface stream and drainage patterns were modeled from a statistical/multifractal point of view. Together with the elevation and slope of topography, other attributes defmed from modeling the stream system, and drainage networks were used to associate geological, hydrological and topographical features to water flow in river systems and the spatial locations of artesian aquifers in the study area. Stream flow data derived from daily flow measurements recorded at river gauging stations for multi-year period were decomposed into “drainage-area dependent“ and “drainage-area independent“ flow components by two-step “frequency“ and “spatial“ analysis processes. The latter component was further demonstrated to relate most likely to the ground water discharge. An independent analysis was conducted to model the distribution of aquifers with information derived from the records of water wells. The focus was given on quantification of the likelihood of ground water discharge to river and ponds through flowing wells, springs and seepages. It has been shown that the Oak Ridges Moraine (ORM) is a unique glacial deposit that serves as a recharge layer and that the aquifers in the ORM underlain by Hilton Tills and later deposits exposed near the steep slope zone of the ridges of ORM provide significant discharge to the surface water systems (river flow and ponds) through flowing wells, springs and seepages. Various statistics (cross- and auto-correlation coefficients, fractal R/S exponent) were used in conjunction with GIS to demonstrate the influence of land types, topography and geometry of drainage basins on short- and long-term persistence of river flows as well as responding time to precipitation events. The current study has provided not only insight in understanding the interaction of water systems in the GTA, but also a base for further establishment of an on-line GIS system for predicting spatial-temporal changes of river flow and groundwater level in the GTA.     

考虑有效不透水下垫面的城市雨洪模拟模型——Ⅰ.模型原理与模型构建

为满足新形势下雨洪管理实践的需求,揭示有效不透水下垫面对城市水文过程的影响,需研发考虑有效不透水下垫面的城市雨洪模拟模型。将不透水下垫面分为道路和屋顶,综合运用地理信息系统、城市雨洪模型等技术手段,基于不同分类属性分步确定有效不透水面积;考虑模型复杂性、建模数据可用性和模型预测能力,确定模型结构。区分有效不透水下垫面和非有效不透水下垫面产汇流过程,将具有高度异质性的城市下垫面离散成具有均匀或准均匀特性的子汇水区,考虑不同下垫面各子汇水区内部及子汇水区之间汇流路径,采用不同的产汇流计算方法,构建了精细模拟模型,可为城市洪涝防治及海绵城市建设提供技术支撑。     

阿拉斯加湾逆温现象的时空变化特征

基于阿拉斯加湾(Gulf of Alaska, GOA)2002—2020年的Argo浮标数据,本研究分析了该海湾逆温现象的时空变化特征,并探讨其年际变化与水体垂向位温异常的联系。结果显示,阿拉斯加湾逆温现象存在明显的时空变化。空间上,逆温幅度(ΔT)在湾北部最大,湾东南部次之,湾西南部最弱。逆温厚度(ΔD)在湾西南部最厚,湾北部和东南部依次变薄。在季节尺度上,湾北部逆温现象的季节变化最明显,冬季ΔT最大和ΔD最厚,随季节性的加热和混合作用,ΔT持续减弱,ΔD不断变薄。在湾东南部,ΔT分别在3月和9月具有0.46、0.40℃的峰值;ΔD在整个海湾中最薄,冬季最大为44 m,而秋季最小仅为23 m。在湾西南部,ΔT介于0.24～0.33℃之间,分别于4月和10月具有0.31、0.33℃的峰值;ΔD冬季最大超过100 m,秋季最薄约为57 m。年际变化上,ΔT在2002、2007—2009、2012、2017年表现为正异常,但在2003—2005、2010、2013—2016、2018—2020年表现为负异常;ΔD在2002、2007—2008、2012、2017—2020年主要偏厚,在2...     

南水北调西线一期工程坝址处径流量计算与分析

南水北调西线一期工程调水区所涉及的6条河流(泥曲、达曲、色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河)坝址处均无实测的径流资料,开展该地区的水文研究属于无资料水文预报问题(PUBs)。利用年径流量的变差系数Cv值、年际变化绝对比率P和不均匀系数α对坝址下游的朱倭、朱巴、足木足、绰斯甲4站的实测年径流的年际变化进行分析,计算结果为各坝址径流年际变差系数Cv为0.15~0.26,表明调水区的多年径流量变化不大;年际变化绝对比率P为1.88~3.00,其中朱倭站的径流年际变化最大,最大径流量是最小径流量的3倍,绰斯甲站的最大径流量是最小径流量的1.88倍,4站的径流变化都不剧烈;径流不均匀系数α为0.58~0.75,表明该流域径流量的年际变化较为均匀;利用水文比拟法对坝址处的径流进行了计算,并根据R/S分析法对坝址处径流序列的未来趋势进行了初步分析,各坝址处的年径流序列的赫斯特系数均大于0.5,说明各径流序列的未来趋势具有持续性,即未来趋势与历史呈正相关,6个调水坝址中只有扎洛和克柯处的径流未来是减少的,其余坝址处径流都是增加的,这样西线一期工程调水区的河流有利于水资源的可持续开发利用。     

台湾海峡M2分潮潮汐潮流特征分布及机制研

台湾海峡同时拥有居我国第二位的大潮区和除无潮点外的小潮区,M₂分潮作为主要分量,其潮汐结构的形成机制尚存争议。本研究基于MIKE 21水动力模型,建立了台湾海峡及其周边海域潮汐潮流的数值模型,数值模拟结果与20个验潮站以及4个ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）观测站数据吻合程度良好。根据数值模拟结果分别给出M₂分潮在台湾海峡的同潮图、潮流椭圆和潮能通量分布,同时分别针对地形和南边界条件进行敏感性实验。研究结果表明M₂分潮受东海传入的潮波控制,潮波受台湾岛以南陡峭地形影响发生反射,由于反射波的迟角与吕宋海峡传入潮波的相近,二者叠加后向北传入台湾海峡,在与南下潮波迟角相同处,出现最大振幅,即在台湾海峡西岸形成强潮区。研究还表明,吕宋海峡传入潮波在台湾岛南缘迟角与南下潮波的相反是出现波节带结构的主要原因,其对台湾海峡西岸振幅增益也起到促进作用。     

珠江口近30a的SST变化特征分析

根据珠江口多个定点站近30a表层海水温度（SST）实测资料和气象站观测的气温资料，使用功率谱和小波分析方法，计算分析珠江口SST变化特点、上升趋势及其与El Nino／La Nino的响应关系．结果表明各月SST存在着1-2℃的海域差异，SST的年较差达10～11℃，SST的季节变化与全球气候变暖呈显著相关．1971-2003年SST呈显著上升趋势，其线性上升率为0．019～0．034℃／a，且珠江口外高于口内．El Nino／La Nino事件对珠江口SST变化的影响并非单一的对应关系．     

福宁湾海域溢油扩散影响的数值模拟研究

应用非结构化网格形式的MIKE 21水动力模型及溢油模块建立福宁湾海域海工工程施工期溢油扩散的数学模型,对在静风、全年主导风及不利风等3种不同风况条件下,一个潮周期内包括涨憩、落急、落憩、涨急等4个典型潮时分别发生100 t燃料油持续泄露30 min的事故溢油工况进行溢油扩散数值模拟.分析显示,事故溢油在福宁湾海域的扩散过程主要受潮流和风的影响.计算结果给出了事故溢油发生后24 h内的影响范围及0. 05 mg/dm3油浓度(一类或二类水质标准)溢油最快到达福宁湾内主要敏感目标的时间,为海洋环境影响评价和溢油事故应急措施的制定提供了科学依据.     

2DVAR方法在台湾海峡海表流场融合中的应用

高频地波雷达可以提供沿岸大面积海表流的观测,但单个地波雷达只能提供径向流观测。本研究发展了一套二维变分(Two-Dimensional VARiational Method, 2DVAR)数据融合方法,将台湾海峡海域的地波雷达径向流数据与ROMS (Regional Ocean Model System)模式输出结果进行融合,得到一套较好的融合产品。结果显示,融合产品与雷达径向流的平均相对误差相较于模式输出与雷达径向流的平均相对误差由9.70%降低至1.54%。为进一步检验融合方法,设计了两种独立样本试验。试验一将雷达径向流按空间均匀划分为融合样本与独立样本,使用雷达融合样本与模式输出进行融合,此时融合结果的平均均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)相较于模式输出由0.41 m/s降低至0.19 m/s。试验二将雷达径向流和模式输出在空间上都均匀划分为融合样本与独立样本,对两种数据的融合样本进行融合,使用TC (Triple Collocation)方法估计模式输出、雷达观测与融合结果的误差方差,此时融合结果的平均误差方差最小,且其误差方差相对于独立的雷达径向流与模式输出在远岸处有明显减小。以上结果都表明融合数据更加接近实际海流,证明了2DVAR方法融合海表流的有效性。     

阿拉伯海上层海温的双峰特征

利用全球海洋Argo网格数据集、SODA月平均海洋数据集和CCMP风场数据,通过EOF分析,揭示了阿拉伯海5、50、100、200 m层海温全年2次增温、2次降温的双峰变化特征.结果表明,5 m层温度变化双峰信号出现在第一模态,其方差贡献率为75.79%,该信号主要受风场、太阳辐射及风生环流影响;50 m层温度变化双峰信号出现在第三模态,其方差贡献率为11.95%,该信号主要受风生环流影响;100 m层温度变化双峰信号出现在第一模态和第三模态,其中第一模态方差贡献率为52.03%,第三模态方差贡献率为9.55%.由100 m层第一模态可知,100 m层温度变化幅度最大、变化范围最广,是由于100 m层处于海洋温度变化最为剧烈的温跃层中.100 m层海温变化主要受风应力旋度(方向:向上为正)影响,风应力旋度为负时,大气对海洋的强迫导致局地海水辐合,温跃层加深,100 m层部分海域温度升高;风应力旋度为正时,大气对海洋的抽吸导致局地海水辐散,海洋深处的冷水上升,100 m层部分海域温度降低.