华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

水安全专题

  • 哈尔滨地区汛期径流量变化趋势与复杂性分析

    刘东;程晨;KHAN Muhammad Imran;FAIZ Muhammad Abrar;

    区域水文要素复杂性研究是当今的热点问题,为了研究哈尔滨地区汛期径流量的复杂性特征及变化趋势,将R/S分析法和等概率粗粒化LZC算法引入到区域径流复杂性分析与变化趋势预测中,对地区内10个水文站点的汛期径流序列的复杂性进行诊断并对其变化趋势进行分析。研究结果表明:哈尔滨、通河、阿城、依兰、烟囱山各站未来的汛期径流量呈减少趋势,岔林河、莲花、西北河、延寿、四平山各站未来的汛期径流量呈增长趋势;各站点汛期径流序列的复杂度由高到低依次为:四平山、烟囱山、岔林河、阿城、西北河、依兰、莲花、通河、哈尔滨、延寿;从河流集水面积对其径流长程相关性和复杂性的影响可以看出,站点的河流集水面积越大,其径流量的长程相关性越强,复杂性指数越小。研究成果揭示了本地区汛期径流量的变化趋势以及复杂性演变特征,该特征可为区域径流预测及水资源优化配置提供科学依据。

    2017年04期 v.38;No.153 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 基于优化配置的农业水资源安全度量与动态分析

    李茉;郭萍;

    农业水资源安全直接影响粮食安全,对农业水资源安全进行度量及动态分析对农业可持续发展具有重要意义。以黑河中游绿洲的甘州区、临泽县和高台县为研究对象,在对研究区域进行来水和需水模拟、预测的基础上,采用线性多目标规划方法对研究区域的农业水土资源进行综合优化,在此基础上,估算农业水资源安全度并对其进行动态分析。结果表明:(1)3个区(县)的总优化配水量为7.68亿m3,灌溉面积为13.12万hm2,规划水平较现状水平总配水量减少,灌溉面积略微增加;(2)临泽县的农业水资源安全度最高,其次为高台县的,最后为甘州区的;(3)将规划水平与现状水平进行对比,高台县的农业水资源安全度从0.71增加到0.84,表明高台县的农业用水安全情况逐渐好转,临泽县的基本保持不变,而甘州区的呈下滑趋势。研究所采用的方法及相应结果对促进研究区域及类似地区的农业水资源管理具有重要意义。

    2017年04期 v.38;No.153 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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  • 基于指标规范化的正态云模型的水安全评价

    周云哲;粟晓玲;

    针对传统评价方法没有同时兼顾评价指标的不确定性和模糊性问题,引入正态云模型对水安全状况进行定量评价。为克服正态云模型评价无法规范地体现不确定性的问题,运用指标规范化变换统一正态云模型中超熵的取值,使正态云模型评价规范化。以甘肃省河西走廊黑河中游地区为例进行了水安全评价研究。评价结果表明:2005—2011年,黑河中游地区水安全状态由不安全级别提升至临界级别;2011—2015年间,水安全状态基本稳定且有变好趋势,但工业用水重复利用率、土壤盐渍化率、森林覆盖率、水利投资占GDP的比例等指标处于危险级别或不安全级别,采取有效的管控手段是当前该区域水安全建设的重点。

    2017年04期 v.38;No.153 18-24+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 188K]
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  • 基于ANN-MC模型的农村饮用水源健康风险不确定性量化研究

    邓玉;倪福全;李林桓;王志刚;刘金山;周登科;

    饮用水源健康风险非确定性的定量化对水安全的准确评估十分重要。为减小非确定性对健康风险的影响,基于美国环境保护署推荐的健康风险评价模型,将人工神经网络和蒙特卡洛分析方法进行耦合,构建了ANN-MC健康风险评估模型,并对四川盆地西南缘周山地典型区的农村饮用水源进行健康风险评价。结果表明:在2010年、2011年、2012年,样本非致癌风险高于可接受水平"1.0"的仅为0.31%、0.04%和0.04%,而在0.1≤HQ<1.0之间的样本数分别为95.00%、78.75%和66.80%,说明研究区域内大部分居民可能通过饮水途径造成健康危害;该区农村饮用水源中需要重点控制的污染物为氟化物、硝酸盐、铁、锰和铜。ANN-MC模型预测健康风险是一种有效评估饮用水源健康风险的方法,可为水安全管理提供更加可靠的科学依据。

    2017年04期 v.38;No.153 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 199K]
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  • 四川省区域经济发展与水安全时空格局的耦合研究

    闻豪;倪福全;邓玉;肖洪敏;王珊;

    为探究区域经济发展与水安全的关系,基于水贫困指数WPI计算模型,从四川省21个市(州)2006—2013年收入水平In、支出水平Ex、受教育水平Ed、健康水平He、发展环境DE、家庭与就业FE等6方面和水资源禀赋R、供水设施A、水资源管理能力WC、水资源利用水平U、生态环境E等5方面,构建了适用于市(州)间进行对比分析的经济发展和水安全的评价指标体系,利用均衡赋值法WAMM为各个指标赋予权重,对2006—2013年8 a间各市(州)的经济发展指数EDI及水安全指数WSI进行定量分析与评价,并根据其排名评价结果对经济发展与水安全的耦合度C、耦合协调度D进行计算和时空特征分析。该分析结果能够反映四川省区域经济发展与水安全的实际状况,显示出大多数市(州)的经济发展与水安全存在较高程度的耦合关系,总体上表现为沿川东北经济区、川南经济区、攀西经济区、川西北生态经济区向成都平原经济区方向水安全状况逐渐变好,得出四川省经济发展与水安全为共生关系,在扶贫政策中应增加水安全的策略,从强化水安全意识、提升高效用水能力、科学优化配置水资源、提高水利用保障率、严格水资源管理、调控产业结构及生产模式、系统管控水安全风险、提升水管理能力、加大政府财政投入、积极推进水权改革、增强水利扶贫力度、助推扶贫攻坚等方面提出政策建议。

    2017年04期 v.38;No.153 33-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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水文不确定性专题

  • 单变量独立同分布水文事件重现期的计算原理与方法

    宋松柏;金菊良;

    研究了单变量独立同分布水文事件的重现期的计算原理与方法。根据事件首次发生的期望等待试验次数与连续两次事件间期望间隔试验次数的两种重现期定义,采用数学期望值和概率母函数法,系统地推导了独立同分布水文事件重现期的计算公式。结果表明,单变量独立同分布水文事件在两种定义下的重现期相等。所得计算公式具有严格的数学基础,以期为我国现行水文频率的计算提供理论支撑。

    2017年04期 v.38;No.153 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 110K]
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  • 基于TFPW-DT-ICSS法的渭河水文序列方差变异识别与诊断

    张洪波;张姝琪;李吉程;李娇娇;

    水文变异现象已造成许多地区的水文数据受到"污染",使得传统水文频率计算举步维艰。同时,水文变异识别方法的异法异解、隐藏效应、自相关性影响、变异信息交叉等问题也困扰着水文变异理论的发展,亟待解决。针对水文变异识别中的序列自相关性影响,提出将去趋势、预置白与ICSS检验法相结合,构建TFPW-DT-ICSS法,对渭河咸阳水文站的径流数据进行方差变异的多点识别,同时应用水文频率计算方法验证变异点的准确性。结果表明:TFPW-DT-ICSS法通过TFPW处理,可缓解序列自相关性对结果的影响;ICSS算法在方差变异检验上可获得较为准确的识别结果,适用于水文序列的方差变异诊断;ICSS算法对数据长度变化的响应不敏感,可实现多序列上的有效识别。研究成果可为变化环境下的水文计算与设计提供数据支持和技术支撑。

    2017年04期 v.38;No.153 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]
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  • 水资源集对分析理论与应用研究进展

    金菊良;沈时兴;潘争伟;汪明武;崔毅;

    集对分析是利用结构式的联系数描述和处理系统不确定性问题的一类智能计算的新理论和新方法,基于处理不确定性问题的显著特点,开始被广泛应用于许多学科领域。水资源系统包含了随机性、模糊性等多种不确定性,集对分析是处理水资源确定不确定系统问题的理想的系统分析方法。从理论和应用研究方面对水资源集对分析进行了系统的综述,结果表明:联系数结构式是集对分析方法的重要创新,但其差异度系数的不确定性造成联系数运算的不确定性和复杂性,在一定程度上限制了集对分析理论体系的建立和发展,需要进一步加强水资源集对分析的理论基础研究,不断加深、拓宽和完善集对分析的理论体系。

    2017年04期 v.38;No.153 54-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
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  • 山西省岚河流域水文气象要素演变及响应关系

    王国庆;唐雄朋;刘佩瑶;刘翠善;王建云;

    变化环境对区域水文会产生非常重要的影响。以山西省岚河流域为研究对象,采用Mann-Kendall方法和有序聚类方法,诊断了1955—2015年水文气象要素演变规律以及变化的阶段性特征,分析了不同阶段降水-径流响应关系。结果表明:近60年来,实测径流量总体呈现减少趋势,平均线性减少率为-0.917 mm/a;降水量变化趋势不明显,但气温却呈现显著性升高趋势;径流突变主要发生在1968年和1982年,上静游站径流系列可划分为4个阶段:天然阶段(1955—1968年)、轻微人类活动影响阶段(1969—1982年)、中等人类活动影响阶段(1983—2000年)和强人类活动影响阶段(2001—2015年)。不同阶段内降水-径流关系存在一定差异,特别是21世纪以来,相同降水量条件下的产流量明显偏少,反映了人类活动对区域水文的显著影响。

    2017年04期 v.38;No.153 67-70+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 183K]
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  • 信息熵在水文水资源科学中的研究进展

    徐鹏程;王栋;

    在介绍信息熵的基本概念与相关原理的基础上,主要从水文序列分析、站网布设评估、水文预报、水质评价、水资源评估等方面,对信息熵在水文水资源科学中近15年的研究进展进行了综述。信息熵原理能够最大化地利用现有的数据,并且允许采用基于经验的主观信息方法。现有的研究成果表明,基于信息熵原理的研究手段在解决水文相关问题的过程中发挥了重要作用,具有广阔的应用前景。未来需要将信息熵和Copula函数有机地结合起来,以解决信息熵理论在联合概率密度选择上的局限性问题。

    2017年04期 v.38;No.153 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 140K]
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  • 河南省旬极端最高气温的时空变化特征

    程芳芳;王纪军;刘翠善;李红卫;余辉;吴洁;李风秀;

    全球变暖背景下极端事件增多、增强,基于河南省107个气象观测站1961—2012年逐旬极端最高气温资料,采用去趋势波动分析方法,分析了河南省旬极端最高气温的时空变化特征。结果表明:河南省平均旬极端最高气温为25.1℃,旬极端最高气温累积离差总体上呈线性下降趋势;站间旬极端气温均方差约1.4℃;站间均方差的累积离差呈现二次函数的上升趋势;107个观测站旬极端最高气温的标度指数均小于0.5,且空间变异性较小。

    2017年04期 v.38;No.153 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 236K]
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水工结构与材料

  • 高温后反复荷载下钢筋与混凝土粘结性能试验研究

    刘桂荣;张华岳;王亚宇;薛宇峰;

    为了研究高温后反复荷载作用下钢筋与混凝土之间的粘结退化性能,对15个遭受高温作用后的混凝土粘结试件进行了反复荷载作用下的加载试验。结果表明:由于纵向受力钢筋受箍筋约束,高温后的试件均发生主筋拔出破坏;高温后钢筋与混凝土的粘结强度随着温度升高而逐渐降低,过火温度为700℃的试块,其粘结强度比常温降低了65%左右;反复荷载作用下,反向加载时钢筋与混凝土的粘结强度比正向加载时降低了约15%。最后,通过试验数据的回归分析,给出了温度对高温后钢筋与混凝土粘结强度影响的回归公式,并考虑高温作用,给出了反复荷载作用下钢筋与混凝土粘结强度的衰减系数。

    2017年04期 v.38;No.153 84-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 172K]
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  • 湿陷性黄土中基坑支护的数值模拟分析

    王玲玲;王江锋;杜春雪;

    以河南省洛阳市某湿陷性黄土基坑工程为例,结合其所在区域的地质条件、周边环境等,采用了桩锚支护的基坑支护方案。针对该支护方案,应用有限差分程序FLAC3D建模分析了不同工况下支护结构和坑周土体的变形规律,得出了坑周土体的位移随着距坑距离的增大逐渐减小;支护桩的水平位移随着开挖深度的增加,桩顶处位移不断增大,而桩底部的位移越来越小;坑周地表沉降和水平位移及支护结构变形均满足设计要求。同时,研究了湿陷性黄土对桩土位移的影响,结果表明,该支护方案较为合理,桩锚支护结构对深基坑的变形起到了很好的控制作用。研究结果可为黄土地区湿陷性条件下的基坑支护技术及理论研究提供参考。

    2017年04期 v.38;No.153 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 302K]
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