分布式水文模型研究與應用進展

徐宗學，程磊

水利工程

分布式水文模型研究與應用進展

徐宗學，程磊

分布式水文模型是探索和認識復雜水文循環(huán)過程和機理的有效手段，也是解決許多水文實際問題的有效工具。本文從當前水文水資源科學研究的熱點問題出發(fā)，系統(tǒng)總結(jié)了分布式水文模型在解決水文學面臨的重要問題中研究與應用的現(xiàn)狀、進展與不足，討論了建模中存在的難點問題和關(guān)鍵技術(shù)，并探討了分布式水文模型的發(fā)展趨勢。

水循環(huán)；水資源；分布式水文模型；進展

來源出版物：水利學報, 2010, 41(9): 1009-1017

入選年份：2014

基于主導生態(tài)功能分區(qū)的河流健康評價全指標體系

張晶，董哲仁，孫東亞，等

摘要：為建立全國河流健康評價標準的方法框架，從影響河流生態(tài)系統(tǒng)的生物、生境要素和人類活動要素出發(fā)，構(gòu)建了包括水文特性、水質(zhì)特性、河流地貌特性、生物特性和社會經(jīng)濟特性5方面、含36項指標的全國河流健康評價全指標體系；提出了基于主導生態(tài)功能和緯度、集水面積、距離河源的位置、河流所處地區(qū)等空間因子的兩級水生態(tài)區(qū)劃方法，根據(jù)河流所屬水生態(tài)區(qū)構(gòu)建了基于一級分區(qū)的特定河流健康評價指標體系，確定河流健康評價重點以及不同指標的權(quán)重；選擇了5條河流作為示例劃分水生態(tài)區(qū)，并明確了建立其河流健康評價指標體系需考慮的重點。

關(guān)鍵詞：河流健康；評價；水生態(tài)區(qū)劃；全指標體系；主導生態(tài)功能

來源出版物：水利學報, 2010, 41(8): 883-892

入選年份：2014

城市飲用水水源地安全評價（Ⅰ）：評價指標和方法

朱黨生，張建永，程紅光，等

摘要：在全國城市飲用水水源地安全保障規(guī)劃相關(guān)成果基礎上，提出了城市飲用水水源地安全的概念和內(nèi)涵。利用層次分析方法構(gòu)建了城市飲用水水源地安全評價指標體系，從水質(zhì)、水量、風險及應急能力等方面提出具體評價指標，確定了各指標的含義和計算方法。針對城市飲用水水質(zhì)安全、水量安全、風險及應急能力狀況及城市飲用水源總體狀況，給出了定性和定量相結(jié)合的評價方法，可為城市飲用水水源地安全評價工作提供重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：城市；飲用水水源地；安全評價；指標；評價方法

來源出版物：水利學報, 2010, 41(7): 778-785

入選年份：2014

干燥與潮濕環(huán)境下混凝土抗壓強度和彈性模量發(fā)展分析

侯東偉，張君，陳浩宇，等

摘要：試驗測量了 C30、C50、C80混凝土在標準養(yǎng)護和自然干燥環(huán)境下典型齡期的軸心抗壓強度和抗壓彈性模量，結(jié)果表明干燥條件下混凝土的抗壓強度和彈性模量普遍降低。采用成熟度法和水化度法分析了混凝土強度和彈模發(fā)展規(guī)律；分析了內(nèi)部濕度對混凝土水化速率的影響機理，建立了濕度影響水泥水化度、進而影響強度和彈性模量的計算修正模型；模型結(jié)果與試驗結(jié)果對比，二者吻合良好。最后對比分析了兩種混凝土彈模一強度關(guān)系模型，結(jié)果表明對于普通與高強混凝土采用統(tǒng)一的模型參數(shù)不可取。

關(guān)鍵詞：抗壓強度；彈性模量；養(yǎng)護；內(nèi)部濕度

來源出版物：水利學報, 2012, 43(2): 198-208

入選年份：2014

可變集及水資源系統(tǒng)優(yōu)選決策可變集原理與方法

陳守煜

摘要：將可變模糊集發(fā)展到可變模糊清晰集，簡稱可變集，研究建立清晰性與模糊性兩者動態(tài)變化統(tǒng)一的可變集理論，并將其應用于水資源系統(tǒng)優(yōu)選決策實踐。提出動態(tài)與模糊對立公理和基于可變集的水資源系統(tǒng)優(yōu)選決策原理與方法。給出兩個應用實例，并與可拓學、模糊集對分析優(yōu)選方法進行了詳細的比較分析。結(jié)果表明可變集不僅對水資源系統(tǒng)優(yōu)選決策，而且可推廣用于其他系統(tǒng)，如水利水電、土木建筑工程系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域的優(yōu)選決策，具有廣寬的應用前景。

關(guān)鍵詞：可變集；水資源系統(tǒng)；可變模糊集；對立統(tǒng)一

定理；優(yōu)選

來源出版物：水利學報, 2012, 43(9): 1066-1074

入選年份：2014

中國洪災風險區(qū)劃研究

李林濤，徐宗學，龐博，等

摘要：考慮氣候、地貌和流域水系作為洪水發(fā)生的影響因素，分別選取特定頻率下的三日降水量、中國氣候分區(qū)圖、坡度圖、高程圖和河湖緩沖區(qū)作為洪水發(fā)生的影響因子，并兼顧歷史洪水頻次數(shù)據(jù)，采用成因分析法和層次分析法確定各影響因子的權(quán)重，在 ArcGIS環(huán)境下制作了特定頻率下的中國洪水風險區(qū)劃圖。分別以人口和 GDP作為社會經(jīng)濟指標，分析并制作了中國發(fā)生特定頻率洪水時的受災人口分布圖和GDP損失分布圖。區(qū)劃圖符合歷史洪水資料的統(tǒng)計情況，客觀反映了中國洪水風險區(qū)域的空間分布情況。

關(guān)鍵詞：洪水風險；洪災風險；風險區(qū)劃

來源出版物：水利學報, 2012, 43(1): 22-30

入選年份：2014

水資源系統(tǒng)可變集評價原理與方法

陳守煜

摘要：根據(jù)筆者建立的可變集及其辨證法基本規(guī)律數(shù)學定理，提出事物相對差異度演變定理和可變集模式識別矩陣，在此基礎上提出水資源系統(tǒng)可變集評價原理與方法。列舉了廣東省東莞市4個水平年水資源可持續(xù)利用協(xié)調(diào)程度評價實例，并與模糊集對評價法進行了比較與分析，指出該法存在的問題與錯誤。實例與比較表明，以可變集理論為基礎的水資源系統(tǒng)評價原理與方法，具有理論嚴謹、概念清晰、計算簡便的優(yōu)點，可以推廣應用于環(huán)境工程、水利水電工程、土木建筑工程、管理工程等眾多學科的多指標（目標）評價領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：可變集；水資源系統(tǒng)；相對差異度；模式識別矩陣；評價；集對評價法

來源出版物：水利學報, 2013, 44(2): 134-142

入選年份：2014

長江流域上游控制性水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度研究

李安強，張建云，仲志余，等

摘要：長江流域水系復雜，防洪對象分布范圍廣，控制性水庫的防洪調(diào)度目標具有多元化、分布多區(qū)域特征，如何科學運用水庫防洪庫容，有序兼顧各區(qū)域防洪是流域控制性水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度的關(guān)鍵。選取溪洛渡、向家壩與三峽水庫組成的水庫群為對象，基于大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)原理，先通過逐次分解各防洪區(qū)域?qū)ο宥?、向家壩兩庫預留防洪庫容的要求，在結(jié)合區(qū)域間洪水遭遇關(guān)聯(lián)性分析的基礎上，提出兩庫防洪庫容在協(xié)調(diào)川江與長江中下游兩區(qū)域防洪中的分配方案；同時對三峽水庫的防洪調(diào)度方式深入優(yōu)化，提出適當擴大對城陵磯防洪補償庫容分配方案。研究成果表明，聯(lián)合調(diào)度方案可進一步減少長江中下游分洪量，對于提高整個流域防洪減災水平，完善長江流域庫群防洪調(diào)度體系具有重要意義。

關(guān)鍵詞：防洪調(diào)度；流域控制性水庫；金沙江梯級水庫；三峽水庫

來源出版物：水利學報, 2013, 44(1): 59-66

入選年份：2014

灌溉水利用效率指標研究進展

崔遠來，熊佳

摘要：回顧了灌溉水利用效率評價指標的發(fā)展歷史，分析了現(xiàn)有灌溉水利用效率評價指標的不足，總結(jié)了其適用條件。結(jié)果表明，目前還沒有一套在任何條件均適用的灌溉水利用效率評價的量化指標，原因在于：一是不同灌溉水利用效率指標術(shù)語內(nèi)涵不明確，導致在不同條件下很多指標被混用；二是部分指標即使理論框架比較清晰，但在實際運用時，許多計算要素難以確定或是無法確定，不利于在灌區(qū)水管理中推廣。指出對現(xiàn)有灌溉水利用效率指標進行科學的界定和評價，規(guī)范不同指標的使用范圍，研究它們之間的相互關(guān)聯(lián)規(guī)律、影響因素，探討節(jié)水潛力評價方法的重要性。

關(guān)鍵詞：灌溉水利用效率；灌溉效率；水分生產(chǎn)率；評價指標；節(jié)水潛力

來源出版物：水科學進展, 2009, 20(4): 590-598

入選年份：2014

水的生態(tài)服務功能研究進展及關(guān)鍵支撐技術(shù)

張誠，嚴登華，郝彩蓮，等

摘要：作為協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的關(guān)鍵支撐技術(shù)，生態(tài)服務功能評價研究得到了相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注；由于水生態(tài)系統(tǒng)日益惡化，與水相關(guān)的生態(tài)服務功能研究成為生態(tài)系統(tǒng)服務功能研究中的熱點。從水的生態(tài)服務功能內(nèi)涵出發(fā)，對水的生態(tài)服務功能研究中的識別、

評價方法及驅(qū)動機制等熱點問題進行了闡述，并提出了水的廣義與狹義的生態(tài)服務功能內(nèi)涵和雙層生態(tài)服務功能識別方法與研究模式。介紹了原型觀測技術(shù)、基于統(tǒng)一物理機制的生態(tài)水文模型與多維度分析等關(guān)鍵支撐技術(shù)，同時指出內(nèi)涵與功能識別不清、評價方法不完善、關(guān)鍵支撐技術(shù)尚待開發(fā)及應用效果不理想是目前研究中存在的主要問題，對水的生態(tài)服務功能研究做了展望。

關(guān)鍵詞：水；生態(tài)服務功能；研究進展；關(guān)鍵支撐技術(shù)

來源出版物：水科學進展, 2011, 22(1): 126-134

入選年份：2014

氣候變化與人類活動對水文影響的研究進展

董磊華，熊立華，于坤霞，等

摘要：氣候變化與人類活動對水文過程產(chǎn)生了重大影響，估計和區(qū)分二者的影響是水科學研究中的熱點問題。針對氣候變化和人類活動（土地利用/覆蓋變化）兩個驅(qū)動因素，分別綜述了氣候變化、人類活動和兩者綜合對水文影響的研究進展；介紹了未來的氣候情景和人類活動情景；闡述了區(qū)分氣候變化和人類活動對水文要素過去和未來影響的研究方法，并總結(jié)了方法中常用的分布式水文模型。提出當前研究中存在氣候和人類活動情景重復交叉、缺乏兩者對水文極值事件的影響研究等問題。

關(guān)鍵詞：氣候變化；人類活動；水文影響；驅(qū)動因素

來源出版物：水科學進展, 2012, 23(2): 278-285

入選年份：2014

明渠交匯水流阻力對平面二維數(shù)值模擬的影響

楊青遠，周蘇芬，盧偉真，等

摘要：與順直明渠水流相比，明渠交匯水流由于存在分離區(qū)和自由剪切面，其紊動特性引起的阻力較為復雜，交匯水流除床面阻力外還受到較強的阻力?；跀?shù)值模擬與實驗比較分析表明，分離流與自由剪切流所產(chǎn)生的阻力（紊動粘性阻力）對于交匯水流數(shù)值模擬具有重要影響。同時，由于平面二維模型對二次流影響的忽略，斷面環(huán)流較強時數(shù)值模擬會產(chǎn)生較大的阻力（環(huán)流阻力），而斷面環(huán)流較弱時，交匯水流的三維特性相對較弱，采用平面二維模型和k-ε紊流模型能達到較好的模擬效果。因此，紊動及環(huán)流阻力的計算對交匯水流數(shù)值模擬的精度至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：交匯水流；平面二維模型；入?yún)R流量比；紊動粘性阻力；環(huán)流阻力

來源出版物：水科學進展, 2012, 23(2): 236-242

入選年份：2014

水沙調(diào)節(jié)后荊江典型河道橫向調(diào)整過程的響應——Ⅰ.二、三維耦合模型的建立

假冬冬，邵學軍，張幸農(nóng)，等

摘要：三峽水庫蓄水運用后，下游河道來水來沙條件均會發(fā)生改變，從而影響河道河勢演變過程（包括垂向沖淤變化以及橫向調(diào)整過程）。為解決長河道因岸灘崩塌引起的河勢演變模擬問題，依據(jù)水位、流量及輸沙量守恒和河床及河岸變形連續(xù)等條件，提出虛擬斷面連接法構(gòu)建了考慮岸灘崩塌的二、三維嵌套河勢研究數(shù)值模型。采用1996年10月—1998年10月沙市至新廠河段實測資料對模型進行了驗證，模擬結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好，從而為定量研究水沙條件變化對荊江河道橫向調(diào)整過程的影響提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：水沙調(diào)節(jié)；三峽工程；河道演變；河岸坍塌；橫向調(diào)整；耦合模型

來源出版物：水科學進展, 2013, 24(1): 82-87

入選年份：2014

SWAT模型在伊河上游徑流模擬中的應用

李曉，李致家，董佳瑞

摘要：為了探討SWAT模型在中國半濕潤半干旱地區(qū)的適用性，依托GIS軟件平臺，將模型應用于中國伊河流域潭頭以上地區(qū)，同時與新安江模型的同系列模擬結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明，研究流域?qū)儆诨旌袭a(chǎn)流區(qū)，以蓄滿產(chǎn)流為主的年份的模擬效果要好于以超滲產(chǎn)流為主的年份。

關(guān)鍵詞：SWAT模型；新安江模型；徑流模擬；伊河上游

來源出版物：河海大學學報（自然科學版）, 2009, 37(1): 23-26

入選年份：2014

綜合誤差系數(shù)在新安江模型參數(shù)全局優(yōu)化中的應用

葉金印，姚成，李京兵，等

摘要：采用SCE-UA算法以及綜合誤差系數(shù)的方法構(gòu)建

考慮多因素的單目標函數(shù)，并將其應用于新安江模型的參數(shù)率定。以皖南山區(qū)蘆溪流域為例，分別對流域的日徑流過程及次洪過程進行模擬，均取得良好的應用效果。研究結(jié)果表明，在目標函數(shù)中考慮多個精度評定指標，能夠使新安江模型模擬結(jié)果的整體效果很好，進而更準確地描述流域的水文過程。

關(guān)鍵詞：新安江模型；綜合誤差系數(shù)；SCE-UA；參數(shù)優(yōu)化；日徑流過程模擬；次洪過程模擬；蘆溪流域

來源出版物：河海大學學報（自然科學版）, 2013, 41(1): 1-5

入選年份：2014

基于熵值法的改進集對分析水質(zhì)模糊評價

鄭志宏，魏明華

摘要：為解決水質(zhì)評價中諸多評價方法在指標權(quán)重確定方面存在的困難，應用熵值法改進集對分析模糊評價方法，實現(xiàn)河流水質(zhì)狀況等級評價。該方法將熵值法客觀賦權(quán)與改進集對分析模糊評價相結(jié)合，克服了單純主觀賦權(quán)的人為干擾，使評價結(jié)果更真實。以灤河下游唐山地區(qū)7個測站為計算實例，得到各個監(jiān)測站點的水質(zhì)評價結(jié)果，與綜合指數(shù)法評價結(jié)果符合度為 100%，這些結(jié)果與灰色關(guān)聯(lián)法評價結(jié)果的符合度為 85.7%，證明了該方法的合理性。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)評價；熵值法；改進集對分析；灤河下游；唐山地區(qū)地表水

來源出版物：河海大學學報（自然科學版）, 2013, 41(2): 136-139

入選年份：2014