基于WEP的横断山垂直带水文过程模拟研究

为了更好模拟横断山在气象、植被、土壤、水分等垂直地带性影响下的水文过程，本文采用分布式流域水文模型 WEP，提出反映空间分异特征的垂直带参数化方案，并选择横断山流域 14 个水文控制断面 1960—2015 年的逐月径流数据进行了模拟验证。结果显示，垂直带参数化方案较好地模拟了横断山区的水循环过程；通过两种对照方案和垂直带参数化方案的对比表明，“垂直带参数化方案”比“普通的参数方案”的 NS 提高 0.03、RE 降低1%，比“均一化参数方案”的 NS 提高 0.3、RE 降低 19.6%。通过考虑参数的垂直变化影响，能够提高模型模拟效果，且可更好地反映气象、植被、土壤、水分等信息的垂直地带性，弥补以往水文模型对参数的垂直变化描述不足的问题。     

黄土高原地区小尺度分布式水文模型研究

结合黄土高原的实际情况，提出了一个适用于干旱半干旱地区的基于栅格的较小尺度的连续计算分布式水文模（THIHMs—SW），并在岔巴沟小流域进行了验证应用。结果表明：模型能够较好地反映小流域尺度内时空变异性；模型中的大多数参数具有物理意义，需要率定的参数较少；模拟计算内容丰富，计算得出的信息全面；模型对黄土高原正在开展的水土保持生态建设具有重大的现实意义。同时，模型中预留了水力侵蚀及重力侵蚀产沙模块，以便在以后的研究工作中实现水沙的耦合计算，建立适用于黄土高原的产水产沙及水沙输送模型。     

干旱区绿洲耗水分析

耗水分析是干旱区平原绿洲水资源配置的基础。干旱区平原绿洲耗水分析的基本方法包括断面法、水量平衡法、四水转化模型、遥感模型等。以新疆叶尔羌平原绿洲为例,应用四种方法,分析了叶尔羌平原绿洲2002年水资源转化及消耗,重点是四水转化模型的分析模拟。四种方法的总耗水量分析结果基本一致,四水转化模型、遥感模型还得到了不同分区、不同土地类型、不同月份的耗水结果。分析表明,叶尔羌平原绿洲社会经济与自然生态耗水比例各占50%,自然生态耗水维持一定水平,水资源配置基本合理。     

干旱区膜下滴灌农田土壤盐分非生育期淋洗和多年动态

膜下滴灌土壤盐分在生育期和非生育期的累积与淋洗,共同决定了土壤的盐碱化趋势,影响着当地农业的可持续发展。为分析长期膜下滴灌土壤盐分多年动态,于2008—2013年在中国西北干旱区的清华大学-库尔勒生态水文实验基地开展了棉田实验,采集和化验了15 000余个土壤样本,结合SHAW模型模拟,探讨了非生育期冬春灌方式的盐分淋洗效果;基于长期连续观测及理论分析,评估了区域盐碱化趋势。结果表明:冬灌和春灌的盐分淋洗作用明显,冬灌盐分淋洗深度大致为60 cm,效果优于春灌。若膜下滴灌条件下综合采用非生育期冬灌或春灌洗盐,在多年尺度上土壤根区盐分不会出现明显累积,土壤盐碱化趋势可以得到控制。     

优化Z—R关系及其在北京地区面雨量估测中的应用

运用最优化方法,选取北京市新一代天气雷达2007年5场降雨的基数据资料与对应的地面雨量计资料进行Z—R关系研究,对比由雨量计观测值和雷达估测值插值得到的面雨量分布情况。结果表明：采用缺省的Z—R关系估算出的区域面雨量普遍偏小很多,优化后雷达估测的雨强分布与雨量站点测量的雨强分布更接近,且雷达定量估测区域面雨量的精度有了...     

从土壤水动力学到生态水文学的发展与展望

在20世纪80年代,土壤水动力学成为我国水文水资源领域的一个新兴研究方向。在此后的30多年中,土壤水动力学得到了巨大发展,并对我国农田水利、水文水资源等领域的科学与技术起到了巨大的推动作用。以土壤水动力学为基础,逐步认识了非饱和土壤中水分与热量、溶质等耦合运移机理与规律,在20世纪90年代发展了土壤-作物-大气之间的水热交换和传输理论(即土壤-植物-大气连续体理论,简称SPAC理论)。以SPAC理论为基础,农田作物模型得到了快速发展,成为本世纪研究气候变化对农业水资源和粮食生产影响的主要工具。与此同时,从农田到区域的水转化机理与规律、不同尺度的农业用水效率、以及水资源开发利用的生态和环境影响等基础科学问题和生产实践问题逐渐被重视,从而形成了新的交叉学科——生态水文学。生态水文学以水分-能量-物质耦合循环的动力学过程为基础,注重区域气候-植被/作物-水文相互作用的基础科学问题,旨在为区域水资源、生态和环境评价与管理提供科学依据。     

河流洪水资源利用的社会效益分度测评定量评估研究

针对洪水资源利用社会效益难以定量评估的问题,以模糊优选理论为基础,引入熵权的概念,构建了基于熵权的分度测评定量评估模型,通过计算级别特征值和综合评价值得出社会效益的分度值和评价等级,实现对洪水资源利用社会效益的定量评价.应用该模型对吉林省白城市洪水资源利用进行实例验证,认为该模型能够对社会效益进行较为准确的评估,克服了以往定性描述法和有无对比法只能粗略评价,不能准确定量的缺点,为进一步科学合理的利用洪水资源奠定了基础.     

滴灌条件下干旱区农田水盐运移及调控研究进展与展望

以滴灌为代表的节水灌溉技术在我国干旱区大面积推广应用,提高了水肥利用效率,也改变了农田水盐运移模式。一方面,地下水位下降,土壤水与地下水之间的联系减弱,减少了潜水蒸发带来的盐分,使得土壤盐碱化减轻;另一方面,由于缺乏洗盐水量,导致积累在土壤表层的盐分不能及时淋洗入深层,表层土壤盐碱化加重。本文通过回顾滴灌技术在干旱区的应用和研究,系统分析了滴灌条件下干旱区农田土壤水盐运移特点和盐分累积规律,概括了不同作物的水盐响应特征,总结了不同滴灌条件下的土壤水盐数值模型,归纳了目前常用的土壤水盐调控方法。在此基础上提出了需要进一步研究的问题和方向,包括:进一步揭示滴灌条件下土壤水盐运移及累积特征,科学制定农田水盐调控方案;进一步揭示作物水盐耦合响应动力学机制,科学确定调控阈值;发展具有我国自主知识产权的水盐运移和作物生长耦合模拟软件;构建基于生态格局的农田排水和区域盐分处置模式。     

绿化屋顶雨水滞蓄能力试验研究

屋顶绿化可以配合既有绿地涵养水分,是解决城市雨洪问题的有效策略之一。本文基于绿化屋顶观测试验结果,初步定量研究了北京城市气候下绿化屋顶的雨水滞蓄能力。结果表明：绿化屋顶具有较好的雨水持蓄能力,不同降雨条件下,约有70%的降雨被持蓄;绿化屋顶具有明显的减滞洪峰效果,不同降雨条件下,绿化屋顶均可有效的削减洪峰流量、延滞洪峰到达时间。根据降雨产流过程的观测与分析,归纳出绿化屋顶典型降雨产流模式,即可划分为初期雨水持蓄、快速产流及缓慢释放等3个阶段,并定量分析了各阶段的雨水持蓄特点。     

基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析

以SWMM为基础,选取北京市典型小区,计算不同频率设计暴雨下小区排水效果以及积水、道路坡面流等情况,同时进行不同情景下的暴雨洪水模拟并评价其影响,包括改凸式绿地为平式和凹式、设置蓄洪区等。模拟计算的结果显示,以上3种方式对入渗、径流、洪峰流量、坡面流等均有较大影响,作为城市防洪排水的重要辅助措施,可以极大地缓解排水管道压力,同时削减洪峰、增加入渗。