陆面过程参数化方案研究综述

陆面过程的参数化方法是大气物理学家研究的重点，也是水文学家越来越关注的问题。在大量资料基础上，叙述了大气环流模式（ＧＣＭ）陆面过程参数化方案的一般问题及其发展历程，分别阐述了水桶模式，ＥＡＲＴＨ模式、ＩＳＢＡ模式和ＳｉＳＰＡＴ模式；地在陆面过程参数化方面的研究状况，我国参与了国际地圈生物计划（ＩＧＢＰ）和全球能量与水分循环的研究，特别是在陆面过程的参数化研究方面，提出了一些有价值的土壤－植物－大气     

高海拔寒区隧道主动保温系统加热功率的计算分析

为解决高海拔寒区隧道仅仅依靠保温层还不足以防止隧道洞口段产生冻害的问题,将主动加热系统作为保温层的补充保温措施应用于西藏米拉山隧道。主动加热系统由布设于二次衬砌和保温层之间的电加热带和隧道洞外的太阳能发电系统组成,可用于严寒时期隧道洞口段衬砌的防冻保温。建立考虑隧道衬砌和热源的隧道洞口段围岩传热模型,运用叠加原理得到洞口段围岩温度场解析解。运用反演法来计算洞口段围岩的热物性参数。计算结果表明:在米拉山隧道中,电加热系统的铺设范围建议为0～330 m,其中0～100 m范围的电加热系统的运行功率建议为152 W/m~2,100～200 m范围内的电加热系统功率建议为131 W/m~2,200～330 m范围内的电加热系统功率建议为107 W/m~2,将得到的理论解与试验结果对比,其精度满足工程应用要求。研究成果可为类似高海拔寒区隧道电加热系统的设计与施工提供理论上的指导。     

竖井贯流泵进水流道的数值模拟研究

基于标准k-ε湍流模型,采用雷诺时均N-S方程和SIMPLE算法,通过针对不同竖井线型参数下竖井贯流泵进水流道进行三维数值模拟,展现了各方案进水流道出口断面的轴向速度分布、水平剖面的流线和压力分布以及流道水力损失的状况.通过比较发现:流道过渡平缓时,流道的水力损失性能较好;各方案出口断面上的速度分布呈现为对称分布;由于3种方案的水力损失性能相差不大,考虑到工程的经济性,选择方案1作为最终方案.     

大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力影响研究

为研究大樟溪入汇对乌龙江洪水水动力的影响,采用二维数学模型计算分析了不同洪水工况下乌龙江河道流量、水位及流速分布特征。结果表明:50 a、100 a、200 a一遇工况下,乌龙江流量分别减少125 m~3/s、167 m~3/s、190 m~3/s,相应分流比减少0.38%、0.47%、0.50%;乌龙江进口至峡兜河段洪水位壅高幅度分别为0.10～0.28 m、0.10～0.35 m、0.10～0.42 m,大樟溪入汇对入汇口上游乌龙江河道水位的影响更大;入汇口上游河段流速减小幅度基本在0.10 m/s以下,其中由支干流水流相冲引发的水体滞留区流速最大分别减小0.26 m/s、0.26 m/s、0.31 m/s,入汇口下游左侧主河槽部分流速增幅基本在0.10 m/s以上、右侧支汊除上段流速增幅达0.10 m/s以上以外其余区域流速增幅均小于0.10 m/s,入汇口下游近右岸侧回流区流速最大分别减小0.20 m/s、0.20 m/s、0.20 m/s,大樟溪入汇对入汇口下游乌龙江河道流速的影响更大。     

基于植被混凝土的不同优势物种根际土壤养分及微生物量化学计量特征差异

为探索不同优势物种对植被混凝土基材肥力的影响,采集向家坝植被混凝土3种优势物种(葛藤(PL)、荩草(AH)、双花草(PA))根际(R)和非根际(N-R)土壤,对土壤的养分和微生物生态化学计量比进行研究。结果表明:①各植物根际土壤养分和微生物量高于非根际,根际表现出明显的富集作用。葛藤对除速效磷外的其他养分的富集作用均较荩草和双花草明显,大部分养分富集作用在荩草和双花草之间差异不显著。葛藤非根际土壤养分和微生物活性低于荩草和双花草。②各植物的碳、氮、磷比都表现为根际土壤大于非根际土壤,葛藤根际土壤C/N和C/P大于荩草和双花草。3种植物根际土壤MBC/MBN差异不大。荩草和双花草非根际MBC/MBN和MBC/MBP均显著大于葛藤(P<0.05)。葛藤根际土壤MBC/MBP和MBN/MBP显著大于荩草和双花草(P<0.05)。相对中国和世界土壤平均水平,3种植物根际和非根际土壤具有较高的C/N和MBC/MBN,C/P、N/P、MBC/MBP和MBN/MBP均较低。③相关性分析表明,MBN、有机碳、总氮、总磷和速效氮之间具有极显著的正相关关系(P<0.01),但MBP只与速效磷有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明植物对植被混凝土基材养分固存起到了积极的作用,葛藤根际富集能力较强。此外,基材磷素含量过高,而氮素含量缺乏,基材养分配比不均衡。     

长江口水源地咸潮入侵应对预案体系

基于对长江口咸潮入侵及其发展态势、水源地咸潮入侵影响因素及其灾害应对措施等的分析,研究了长江口区水源地咸潮灾害应对预案的框架体系及相关要素或指标,提出了预案组织与职责、监测、预报、预警、应急响应、保障等体系的设计方案。     

基于三维激光扫描技术的混凝土磨蚀监测方法研究

水工建筑物的混凝土磨蚀监测是水利工程中的重点和难点。随着技术的进步,现有的混凝土磨蚀监测手段得到长足的发展,但依然存在监测范围小、难以全面反映磨蚀破坏程度等问题。三维激光扫描技术由于具有精度高、抗干扰能力强等特点,被越来越多地应用到高精度工程测量和三维建模中,但将其应用于混凝土磨蚀监测比较有限。因此,首先通过室内测量试验验证了三维激光扫描技术的测量精度可以满足磨蚀监测要求; 随后,利用三维激光扫描技术开展了模型监测试验,结果表明磨蚀坑槽纵截面近似呈梯形分布,相同磨蚀时间内距离射流口越近的位置磨蚀深度越大; 随着磨蚀时间的增加,不同纵截面的破坏程度差异逐渐减小。此外,扫描点云的后处理还可将全部磨蚀破坏信息进行可视化显示,从而直观全面地反映磨蚀破坏分布特征。     

南水北调中线不同调水方案对汉江中下游水华的影响

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响，根据汉江水华发生的成因和关键因子的分析结果，对汉江水华发生的概率进行了定性分析；应用富营养化动力学模型以及随机模拟法对汉江水华发生的概率进行了定量计算。结果表明南水北调中线工程82亿m^3和145亿m^3方案实施后将增加汉江水华发生的概率，而引江济汉工程的兴建将极大地减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库增加枯水期下泄流量和三峡电站减少枯水期下泄流量的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

南水北调中线工程不同调水方案下的汉江水华发生概率计算模型

为了评估南水北调中线工程对汉江中下游水华的影响,在汉江水华发生成因机理分析结果的基础上,对汉江水华发生的概率进行了定性分析;提出汉江水华发生概率的计算模型,并对汉江水华发生的概率进行了定量计算。该模型由水体富营养化模型、河流一维水动力学模型以及随机数生成模型组成,它不仅可以模拟汉江水华发生的机理,而且可以对诱发水华的各种因子进行随机抽样组合,从而求出各方案实施后汉江水华的发生概率。计算结果表明南水北调中线工程调水方案实施后将增加汉江水华发生的概率,而引江济汉工程的兴建将大大减少汉江水华发生的概率。汉江自身的水污染治理是减少水华发生概率的最根本措施。丹江口水库和引江济汉工程的联合调度将减小汉江水华发生的概率。     

干旱期水安全及其风险评价研究

本文分析了水安全的内涵、研究范畴,提出了水安全的定义,在此基础上结合干旱特征,进一步分析了干旱期水安全的特点,并将水资源系统风险分析中的可靠性指标、恢复性指标和易损性指标应用于区域干旱风险分析。在此基础上建立干旱风险指数。在海河流域水安全风险评价中的应用表明,该方法可用于对于旱期水安全进行评价,并为水资源管理者制定和选择抗旱措施提供科学的决策依据。