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

  • 本刊更换国际标准连续出版物编号(ISSN)的启事

    <正>经国际标准连续出版物编码系统中国国家中心批准,本刊自20 1 9年第3期开始,停用原有的国际标准连续出版物编号ISSN 1002-5634,对应曾用刊名《华北水利水电学院学报》,启用新的国际标准连续出版物编号ISSN 2096-6792,对应现用刊名《华北水利水电大学学报(自然科学版)》。

    2019年03期 v.40;No.164 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 275K]
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干旱专题

  • 基于多尺度组合模型的区域农业旱灾损失率预测

    罗党;王小雷;李海涛;

    针对旱灾系统的非平稳和非线性特征,提出了基于经验模态分解和最小二乘支持向量机的多尺度组合预测模型。为了避免分解过程中旱灾序列取值域发生改变的问题,首先采用逆Logistic变换对原始序列的取值域进行扩展;然后使用经验模态分解将旱灾序列进行平稳化,提取出旱灾序列中不同时间尺度的子序列,根据子序列的波动特征选择适用的方法进行预测;最后将预测子序列进行重组和还原。以河南省农业旱灾综合损失率为例进行3步仿真预测。预测结果表明,多尺度组合模型的预测效果和精度均好于最小二乘支持向量机模型的,说明在旱灾序列处理中应优先选用多尺度分析法。

    2019年03期 v.40;No.164 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 721K]
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  • 黑河流域气象农业综合干旱指数构建及时空特征分析

    郭盛明;粟晓玲;

    为更全面地对干旱进行风险评估和决策,以黑河流域为研究区,利用熵权法联合气象干旱指数(标准化降水蒸散指数)和农业干旱指数(标准化土壤湿度指数),构建气象农业综合干旱指数,采用线性趋势、Kendall秩次相关检验法、小波分析及反距离权重插值法分析黑河流域的干旱时空变化特征。结果表明:黑河流域21世纪初10 a的旱情最轻;流域存在21 a与33 a的长振荡周期、9~14 a的中振荡周期及2~6 a的短振荡周期;中、上游旱情呈减缓趋势,下游旱情呈加重趋势;中、上游轻中旱的发生频率高于下游,下游重特旱的发生频率高于中、上游;历史旱情验证表明,气象农业综合干旱指数的验证效果优于标准化降水蒸散指数和标准化土壤湿度指数,说明基于熵权法的气象农业综合干旱指数是一种有效的干旱监测指数。此研究结果可为黑河流域的防旱抗旱及水资源可持续利用提供科学指导。

    2019年03期 v.40;No.164 7-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 塔里木河干流区极端气温变化特征研究

    王光焰;

    为研究塔里木河干流极端气温的变化特征,利用新疆塔里木河干流6个气象站1962—2015年的极端气温资料,采用趋势分析、Mann-Kendall突变性检验和小波分析法研究塔里木河干流极端气温的变化趋势和周期性特征。研究结果表明:①塔里木河干流极端气温均呈现显著上升趋势,但不同河段气象站点测得的极端温度增温速度不同。极端高温的增温速度具体表现为:铁干里克>阿克苏>若羌>轮台>阿拉尔>库尔勒。极端低温的增温速度表现为:阿克苏>轮台>库尔勒>若羌>铁干里克>阿拉尔。②塔里木河干流不同河段的极端气温发生突变年份不同。极端高温发生突变年份具体为:上游段,1982年和2001年;中游段,1985年和1989年;下游段,1989年和1994年。极端低温发生突变年份具体为:上游段,1972年;中游段,1988年;下游段,1973年和1982年。③极端高温呈现2个增-减的周期性震荡,变化周期为20 a左右;极端低温也呈现2个增-减的周期性震荡,变化周期为18 a左右。整体来看,塔里木河干流不同河段在20世纪80年代中后期极端气温都出现了显著的周期性震荡。

    2019年03期 v.40;No.164 16-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 6580K]
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  • 1988—2017年河北省干旱时空变化特征分析

    刘增进;张静;

    为研究河北省多年来的干旱发生情况,利用1988—2017年30年间河北省20个地市的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级的评价指标,研究河北省降水的年际、季节变化特征以及年尺度、季尺度、空间尺度上的干旱特征。结果表明:①河北省降水年际变化呈现上升趋势,春季、秋季、冬季的降水均呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势;②秋季降水呈显著增加趋势;③1988—2017年间有7 a发生不同程度的干旱,发生干旱的平均频率为23%;④冬季发生干旱的频率最高,发生重大干旱的可能性也最大;⑤20个地市中,青龙地区最易发生干旱。该研究结果可为河北省的干旱监测、干旱评估、干旱预警和抗旱减灾提供理论依据。

    2019年03期 v.40;No.164 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 668K]
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水文水资源

  • 基于可变云模型的南水北调中线供水效益综合评价探析

    陈晓楠;段春青;崔晓峰;冯晓波;靳燕国;

    南水北调工程是缓解北方水资源短缺的战略工程,自中线工程通水以来其发挥的综合效益日益显著,对中线工程的供水综合效益进行量化评价具有重要意义。从调水对受水区水资源承载力提升程度的视角,探析了供水综合效益。在此基础上,结合可变模糊集理论和云理论,建立了一种新的综合评判模型,根据评价指标体系构建了各指标对应不同评价等级差异度函数的云模型,利用三角形正向云生成方法随机产生差异度值,并进行可变模糊综合评价。以北京市为典型研究区,分析预测2030年情形下,南水北调中线工程供水发挥的综合效益,经计算,该综合效益可提高当地水资源承载力2.32%。以水资源承载力提高的程度作为综合效益评价标准,为南水北调综合效益的评价提出一种新思路:基于可变云模型综合评价方法,统筹考虑评价中的"优"和"劣"两个方面,兼顾评价中的随机性和模糊性。因此,具有推广应用价值。

    2019年03期 v.40;No.164 32-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 521K]
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  • 汉江黄金峡以上流域社会经济-生态-水文的变化规律分析

    魏秀;刘登峰;刘慧;李紫妍;黄强;林木;

    在人类活动和气候变化的影响下,人类社会系统和水文系统的关系日益紧密并形成一种动态反馈机制,在跨流域调水的水源区综合治理与保护的背景下,流域的社会经济-生态-水文也在发生改变。以汉江黄金峡以上流域为研究对象,采用回归分析、Mann-Kendall非参数检验模型、突变检验等方法分析经济-生态-水文因子的变化规律,应用灰色关联度分析径流变化量与经济指标主成分、生态因子的关联度。结果显示:总人口在2003年发生突变,反映农业发展的因子——耕地面积和粮食总产量在2000年发生了由下降到明显下降的变化,其增长率在2004年发生由下降到上升的变化;反映社会经济发展的因子在2006—2008年间发生了上升到显著上升的变化,其增长率均在生态治理期间呈显著下降趋势;林草地覆盖率呈显著上升趋势,在2007年发生由下降到上升的突变;黄金峡的年径流量整体呈显著下降趋势,在1990年发生突变。汉江生态综合治理对反映社会经济发展水平的因子的增长具有减速的作用,林草地覆盖率和黄金峡的年径流量分别由治理前的不显著增加趋势变为治理后的显著增加趋势,不显著减少趋势变为不显著增加趋势。黄金峡以上流域的经济发展规模指标、农业发展指标和生态因子与黄金峡的年径流变化量的关联度分别为0.690、0.878、0.539,其中农业发展对黄金峡径流量的影响最为明显。

    2019年03期 v.40;No.164 39-47+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2259K]
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  • 绿色屋顶及滞蓄屋顶的径流水量调控效果试验研究

    蔡欢欢;张书函;刘丽丽;王尔菲耶;程帅;

    绿色屋顶及滞蓄屋顶是海绵城市建设中较为经典的单项调控措施。为研究绿色屋顶及滞蓄屋顶相对于平面屋顶的径流水量调控效果,通过对天然降雨量、3种试验屋顶的雨量及径流过程的监测,计算3种试验屋顶的雨量径流系数、径流峰值削减率、径流延长时间及时段洪峰滞后时间。计算结果显示:由于各试验屋顶的结构及作用的不同,在中雨以下的降雨等级条件时,绿色屋顶及滞蓄屋顶的雨量径流系数均不超过0.1,二者相对于平面屋顶的削减率分别可达到70%及90%以上;在中雨条件下,绿色屋顶及滞蓄屋顶相对于天然降雨的径流峰值削减率均达到90%以上,二者相对于平面屋顶的径流峰值削减率最高分别可达85.23%及73.46%;3个试验屋顶的时段洪峰滞后时间控制效果排序为:滞蓄屋顶>绿色屋顶>平面屋顶。该研究可为后期硬化屋面改造类型的选择及改造前后的径流调控效果研究提供参考。

    2019年03期 v.40;No.164 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 768K]
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  • 水库大坝工程生态流量评估的分类管理方法研究

    吴淼;陈昂;

    为解决不同用水目标的利益分配问题,完善流域尺度的生态流量管理和生态用水调控,通过开展生态流量管理指标和方法研究,建立了一种水库大坝工程生态流量评估的分类管理方法,从水库大坝工程的工程属性、河流水文情势与水生生物3个方面建立了生态流量的分类管理指标和方法,并建立了中国水库大坝工程生态流量评估的4个管理分类。研究认为:坝下河段存在珍稀濒危保护鱼类的工程,其泄放生态流量的紧迫性较高,应开展基于保护目标的泄流过程研究;对河流水文节律影响较大的工程,应优化泄流过程以恢复河流水文节律,减缓筑坝的水文影响;对调节性能较好的工程,应根据上游来流情况开展梯级水库的联合调控研究,保障生态基流泄放;对调节性能较差的工程如径流式电站,其泄放生态流量的紧迫性较低。本研究在一定程度上丰富了生态流量研究的理论方法体系,可为水库大坝工程生态流量评估与管理提供参考。

    2019年03期 v.40;No.164 54-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1868K]
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治河与防洪

  • 基于TVD隐格式的二维水动力学模型在蓄滞洪区洪水淹没模拟中的应用研究

    李春红;徐青;周元斌;吉庆伟;向小华;

    蓄滞洪区淹没涉及大量的人员和财产损失。为更科学、有效地利用蓄滞洪区,降低灾害损失,需要模拟计算不同进洪方式下的淹没情况,为此建立了基于TVD隐格式的黄墩湖蓄滞洪区二维水动力学模型,完成了4种组合进洪方式下的洪水演进模拟。结果表明,该方法可有效计算蓄滞洪区洪水演进过程,进而分析淹没水深、淹没区域以及骆马湖水位的变化过程。将洪水淹没模拟结果辅以蓄滞洪区的人口、经济分布,可有效计算不同进洪方式下的人民经济财产损失,进而为制定科学合理的进洪方式和应急预案提供可靠的数据支持。

    2019年03期 v.40;No.164 65-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 5349K]
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  • 凤亭河水库黏土心墙坝库水位变动渗流特性分析

    李林;冯明珲;朱化鹏;何令祖;郁舒阳;马明瑞;

    为研究库水位变动情况下凤亭河水库黏土心墙坝的渗透稳定性规律,根据非饱和渗流原理,利用Geostudio软件进行了数值模拟,得到了不同工况下坝体内部的浸润线变化情况、渗漏量以及上下游坝坡的稳定性规律,并对工程的防渗墙长度进行了优化。结果表明:库水位水平越低,浸润线也越低;库水位骤降时,心墙处的浸润线有一个"延缓下降"的效应;库水位水平越高,渗漏量越大,防渗墙深度越深,相同情况下的渗漏量越小;库水位水平越低,上游坝坡安全系数越低,而下游坝坡安全系数越高,防渗墙深度对下游坝坡安全系数大小的敏感性要大于上游坝坡;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先减小、后增大,最后保持不变,而下游坝坡安全系数持续增大;根据凤亭河水库黏土心墙坝渗透稳定性计算结果,建议凤亭河水库黏土心墙坝防渗墙深度取为50 m。

    2019年03期 v.40;No.164 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2245K]
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  • 关于黄河河口航道治理的初步思考

    于晓龙;刘新阳;高传昌;

    简要总结了黄河河口流路演变和治理概况以及国内外河口航道治理现状,提出了黄河河口航道治理初步措施和建议:黄河河口航道治理需要与河口综合治理相结合,以实现全面治理;治理措施主要是整治和疏浚相结合,包括整治河道控制工程长度和完善节点工程,加大挖沙降河力度,开展拦门沙泥沙治理;航道治理要有动态的理念,适应河口演变规律;尊重河口自然规律并制定科学的治理方案;加强现场监测、生态监测与航道建设管理,保证航道治理的顺利开展。

    2019年03期 v.40;No.164 79-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 124K]
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  • 20年来中国河流水质变化特征及原因

    王乐扬;李清洲;杜付然;刘晶;刘翠善;

    根据1997—2017年中国水资源公报所发布的全国降水量、污水排放量、地表径流量以及水质环境评价总河长、各类水质河长占比等信息,分析了我国江河水质演变态势及其变化原因。结果表明:20年来,我国污水排放量总体呈现增长趋势,但2011年之后逐年下降;降水量和地表径流量呈先减少后增加的趋势;2010年之前,不同级别水质河长占比并没有明显的规律性变化,但2011年之后,Ⅰ~Ⅲ类水质河长占比呈现稳定增长趋势,Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质河长占比呈现减小趋势,说明我国江河水质总体趋于改善。地表径流增加以及近些年来污水排放量减小是河流水质改善的主要因素。

    2019年03期 v.40;No.164 84-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 911K]
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地质工程

  • 不同分散剂对膨胀土颗粒分析试验的影响

    刘娉慧;张培培;刘会平;袁海英;

    膨胀土是一种特殊性土,具有特殊的团粒结构,准确确定其粒组含量对于工程实践有重要意义。以南水北调工程中线南阳段膨胀土为研究对象,在分析其基本物理性质的基础上,通过密度计法对不同分散剂下的膨胀土进行颗粒分析试验,对比研究了分散剂类型对试验结果的影响。结果表明:采用六偏磷酸钠作为分散剂的分散效果较好,氨水的次之,氢氧化钠的分散效果最差。此结论明确了不同分散剂对同一试样的颗粒分析试验结果的影响,对于进一步认识和了解膨胀土的工程性质具有一定的意义。

    2019年03期 v.40;No.164 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
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  • 微生物加固黄河中下游典型粉土的影响因素分析

    肖志阳;程留全;葛飞;郝小红;赵阳;

    采用单因素控制法研究了温度、pH值、接种量、转速4个因素对巴氏生孢八叠球菌脲酶活性的影响,获得了产地为德国的巴氏生孢八叠球菌的优选生长条件,并研究了不同营养盐浓度对黄河中下游典型粉土加固的效果。研究结果表明,温度对该菌种的生长有显著影响,最佳环境温度为32℃;当接种量为5%、pH值为8、摇床转速为180 r/min时,该菌种的脲酶活性值较高。对于该粉土,1.10 mol/L的高浓度钙盐有利于微生物诱导生成更多的碳酸钙,其含量可达261 mg/g,且粉土试样的单轴抗压强度可达1.70 MPa。

    2019年03期 v.40;No.164 94-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 853K]
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