变化环境下城市水文学的发展与挑战——Ⅱ.城市雨洪模拟与管理

全球气候变化和快速城市化改变了城市水循环过程,加剧了城市暴雨洪涝问题。从城市雨洪模型构建的角度,回顾了降雨观测与预报技术、城市雨洪产汇流计算方法以及城市雨洪模型的发展历程,总结了各种技术的特点、适用性和局限性,指出城市雨洪模型在机理认识和数据管理方面的不足,提出了城市雨洪模型的概念性框架与基本流程。从雨洪资源化的角度,介绍了城市雨洪管理基本理念和策略,分析了城市雨洪管理的主要技术方案。阐明了城市雨洪模拟与管理的发展趋势及前景,未来应该强化高精度降雨观测和临近定量降雨预报能力,探索城市化流域的产汇流机理和响应机制,开发有效的城市雨洪模型系统,发展多源信息耦合技术,开展城市雨洪模拟预报及资源化利用研究,实现城市可持续发展以及保障城市水安全。     

动态汛限水位研究及在沭河青峰岭水库的应用

动态汛限水位控制是指水库在汛期,根据实时雨、水、墒情,利用暴雨、洪水预报成果,在不降低水库防洪标准,确保水库、上下游地区防洪安全的前提下,按照水库动态汛限水位控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程.结合防汛指挥系统建设,采取动态汛限水位,在保证安全的前提下尽可能多蓄水充分利用雨洪资源、发挥防洪与兴利的最佳结合效益.     

40a来中国旱灾对ENSO事件的区域差异响应研究

利用中国各地区1949—1990年间旱灾的受灾面积比和成灾面积比,分别与ENSO指数进行相关分析.结果发现:ENSO指数与各地的旱灾事件有着一定的反相关关系,表明ENSO的发生对我国大部分地区有着显著的影响,特别是对华北、东北、华南、内蒙古和新疆等地区的相关性具有很好的显著水平.通过对比各个分区对ENSO事件的响应程度,分析了其空间差异性.ENSO指数的变化与中国各地的旱灾有密切的联系,全球升温通过影响ENSO事件而影响中国的旱灾面积:全球升温影响下,ENSO指数升高,旱灾减少.     

淮河流域致洪暴雨的异常水汽输送

为了从多方面提取对致洪暴雨有指示意义的异常信息,进一步提高对致洪暴雨的判别能力,利用Box-Cox变换将信号场方法引入致洪暴雨水汽条件气候异常的诊断,并具体分析了2003年、2005年和2007年淮河流域致洪暴雨850 hPa水汽通量场的气候异常特征。结果表明:淮河流域致洪暴雨期间,850 hPa经向水汽通量信号场105°E~125°E易形成以淮河流域为中心南正北负的双极型配置;850 hPa纬向水汽通量信号场低纬的显著信号反映出各条水汽输送通道的相对重要性因致洪暴雨而异。     

三江平原沼泽湿地的蓄水与调洪功能

以三江平原挠力河1956~2000年宝清站与菜咀子站实测的洪峰流量为例,分析沼泽湿地的蓄水与调洪功能。在该河45 a的实测洪峰流量中,有26 a是下游菜咀子站的洪峰流量小于上游宝清站,表明有大量洪水在其间的河漫滩沼泽(面积28.82×104hm2)之中漫散与蓄存。沼泽的巨大蓄水能力,与其土壤容重小、孔隙度大、持水能力强有关。三江平原沼泽土壤草根层与泥炭层的容重为0.10~0.28 Mg/m3,总孔隙度大于70%,饱和持水量可达4 000~9 700 g/kg,估算全区沼泽土壤的蓄水总量可达46.97×108m3。由于沼泽均分布在地势低洼的负地貌部位,地表平均积水30 cm,则全区沼泽地表积水的储水量还可达17.15×108m3。根据沼泽湿地的蓄水、调洪功能与生物多样性价值,提出严禁开垦与破坏现有的河漫滩沼泽,实施湿地保护的生态工程。     

1950-2003年太湖流域洪旱灾害变化与东亚夏季风的关系

基于太湖流域1950-2003年洪旱灾害等级序列及相应气候指数,采用改进的Mann-Kendall检验、小波分析等方法,研究流域洪旱灾害与东亚夏季风的变化及其相互联系.结果表明:太湖流域在20世纪80、90年代洪灾加剧,原因在于东亚夏季风在70年代末以来呈减弱的趋势,使梅雨期长度和雨量增加.近50a太湖流域洪旱灾害频谱结构发生变化,从以年代际振荡成分为主减弱为以年际变化为主,即变化周期在逐渐变小,同时东亚夏季风指数也发生了类似的变化.流域洪旱灾害与东亚夏季风之间的联系,在70年代以后强于70年代以前,二者反位相关系以1975-1985年左右最为显著.     

广河县流域调查状况及洪水成果合理性探析

广河县受地形地貌和降水时空分布不均影响,建国以来洪水灾害较为频繁。为掌握县域内主要河流的暴雨洪水发生规律,对主要河道及流域进行调查分析,重点对石炭沟、南沟和桦林沟流域历史洪水进行调查,根据现场指认人对洪痕水位的指认和叙述,以及对选取的河段进行了最大和次大洪水的测量,对上下断面数据进行了还原计算,并对计算成果洪峰流量、洪峰流量极值和重现期确定进行合理性分析,最终得到主要流域的水文数据。研究结果可为今后广河县水资源合理开发利用和沿岸人民群众的安全提供保障。     

四阶龙格库塔法在高士沟水库调洪计算中的应用

目前,水库调洪计算有试算法和半图解法,由于两种方法迭代试算或辅助线重复插补求解非线性超越方程的速度较慢,工作量大,故本文将水平衡方程和水库流量曲线归纳为一阶常微分方程,根据边界条件,采用四阶龙格库塔法求解水库洪水调度过程,该方法是一种求解微分方程的数值方法,便于程序设计,精度较高,该方法在水库洪水调度中具有一定的适用性。     

云南澜沧县芒洪铁矿地质特征及找矿远景

云南澜沧县芒洪铁矿是近期开展1∶5万区域地质矿产调查新发现的铁矿床。芒洪铁矿为海相火山-沉积变质型矿床,矿体呈层状、似层状赋存于惠民增生杂岩中,铁矿体的分布受地层层位、岩性建造、火山-沉积旋回等因素联合控制;矿区的物化遥异常与已发现铁矿吻合较好,成矿条件有利,找矿标志明显,具有较好的找矿前景。