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水科学进展
南京水利科学研究院　水利部 交通运输部 国家能源局 中国水利学会
水科学进展

南京水利科学研究院　水利部 交通运输部 国家能源局 中国水利学会

张建云

双月刊

1001-6791

xkxjz@nhri.cn

025-85829770/85828537

210029

南京市广州路225号

水科学进展/Journal Advances in Water ScienceCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是以水为论述主题的学术期刊，主要报道关于水圈研究的新事实、新概念、新理论和新方法，反映国内外在暴雨、洪水、干旱、水资源、水环境等领域中科学技术的最新成就、重要进展、当代水平和发展趋势。交流新的科研成果、技术经验和科技动态。涉及与水有关的所有学科，包括水文科学、大气科学、海洋科学、地质科学、地理科学、环境科学、水利科学和水力学、冰川学、水化学、生态学、水生生物学以及法学、经济学和管理科学中与水有关的内容。
正式出版
收录年代

    关于中国水达峰几个问题的讨论

    张建云王建华何国华赵勇...
    1-10页
    查看更多>>摘要：用水演变态势与需求峰值事关经济社会发展、生态环境保护大局,直接影响国家水网规划布局和重大水利工程建设.本文在水达峰内涵解析的基础上,总结了水达峰的自然社会特征和内涵,阐明了水达峰与需水、用水、缺水之间的关系,深入分析了中国统计用水量出现拐点的现象以及造成这种现象的6种可能原因,指出目前尚不能得出中国用水需求已达峰的结论.通过与国际上发达国家水达峰时人均GDP、产业结构、城镇化率等主要指标对比分析,认为中国现阶段也不具备水达峰的经济社会基础.最后指出,目前中国水资源保障安全的压力仍然较大,未来用水演变态势存在一定的不确定性,中国用水何时达峰、达峰水量是多少等结论需要进一步深入研究.需要做好国家水网工程的顶层设计,提升不同尺度的水资源优化配置能力,为国家高质量发展提供水资源保障.

    水达峰自然社会基础演变态势缺水识别用水需求

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    水网布局下黄河流域应对极端枯水的关键科学问题

    王煜彭少明郑小康尚文绣...
    11-23页
    查看更多>>摘要：变化环境下极端气象水文事件频发,长江、黄河面临同枯风险.在国家水网建设背景下,为提高长江、黄河同枯的极端不利情景下黄河流域水资源安全保障能力,本文分析了长江、黄河两大流域水资源安全面临的现实问题,识别了变化环境下大型流域枯水遭遇—水危机形成—跨流域调水潜力—多线路成网互济—极端枯水下水资源安全保障中亟需破解的关键科学问题,构建了水网布局下黄河流域应对极端枯水的总体研究框架,提出该领域重点研究方向包括:变化环境下长江、黄河极端枯水遭遇规律与空间变异机制,水危机风险多链路传导与复合影响定量评估,极端枯水下跨流域调水挖潜增供,长江和黄河跨流域联合调配与多线路互济精细化调控、极端枯水下流域水资源韧性提升优化调控等.

    极端枯水枯水遭遇水危机跨流域水资源调配水资源系统韧性南水北调黄河长江

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    基于多源数据的长江流域1982-2022年骤旱事件时空演变

    熊立华李姝仪查悉妮
    24-37页
    查看更多>>摘要：骤发性干旱(简称骤旱)是一种突发性高且强度大的极端干旱现象,会对农业生产和生态系统构成严重威胁.近年来,长江流域骤旱频发,然而其骤旱时空演变格局及规律尚不明晰.本研究基于GLEAM、GLDAS和ERA5-Land数据,以标准化蒸发胁迫比及其变化值作为识别指标,开展1982-2022年长江流域骤旱识别,全面分析长江流域骤旱空间分布和时间演变特征;并鉴于2022年旱情的严重性和特殊性,重点分析该年长江流域骤旱事件.研究结果表明:①在空间分布上,长江流域上游的金沙江水系和中下游的大型水库湖泊骤旱发生频率最高且强度最大;②在时间演变上,骤旱发生频率、平均持续时间和强度均在长江流域整体上呈现出非显著上升趋势,而有显著变化趋势的区域在2001年前后表现出明显的趋势反转现象;③2022年夏季受极端高温热浪影响,长江流域遭遇大规模骤旱事件,具有波及范围广、持续时间长的特点,且骤旱在空间上呈现出从上游向下游传递的态势.

    骤旱时空演变多源数据标准化蒸发胁迫比长江流域

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    基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估

    徐宗学唐清竹陈浩杨芳...
    38-47页
    查看更多>>摘要：针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害工作的空白,本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合,构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系,量化了深圳河流域脆弱性等级.研究结果表明:单一数据不足以准确模拟流域GDP密度,结合多源数据是进行GDP空间精细化更加有效的办法;深圳河流域GDP密度与第二、三产业空间化结果显示出高度一致性,产值密度最高达617 214万元/km2;流域两岸脆弱性等级存在显著差异和区域特征,深圳侧脆弱性明显高于香港侧,高脆弱性地区约占流域面积的8.8％.研究结果有助于识别灾害危险性大小和损失程度,提高城市洪涝灾害评估的精确性.

    城市洪涝承灾体脆弱性空间精细化深圳河

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    顾及分类与定量误差订正的数值预报降水统计后处理方法

    李伶杰王银堂云兆得刘勇...
    48-61页
    查看更多>>摘要：采用统计后处理方法的数值预报降水是延长水文预报有效预见期的重要途径,已有统计后处理方法不能同时订正预报降水的分类和定量误差,且对预报降水有效预见期的影响关注不足.提出耦合经验分位数映射模型(EQM)和伯努利-元高斯模型(BMGD)的统计后处理方法EQM-BMGD,建立用于有效预见期评价的综合精度指标,应用于汉江流域.研究结果表明:EQM-BMGD集成了 2种单一方法的优势,并输出了更高精度的预报降水;订正后面平均预报降水各预见期晴雨预报准确率(OP)和绝对平均误差(EMA)的增益均超过了 10％,预见期222～228 h的OP仍接近0.7且EMA低于0.7mm/(6h),有效预见期延长18～66 h;在栅格尺度上,所有栅格在预见期96～102 h的OP和EMA增益分别超过10％和20％,除西南少数栅格外,OP超过0.8同时EMA控制在1.0 mm/(6 h)以下,北部部分栅格有效预见期延长了 18～54 h.EQM-BMGD被证实能够兼顾分类和定量误差的削减,丰富了数值预报降水统计后处理方法的选择.

    数值预报降水统计后处理经验分位数映射伯努利-元高斯分布有效预见期

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    基于深度学习的点云分割与洪水风险模拟方法

    姜佩奇伍杰张社荣来亦姝...
    62-73页
    查看更多>>摘要：传统的洪水风险分析方法由于计算时长、数据不足和难以适应地形变化等,限制其在快速应急响应中的应用,亟需对大场景洪水进行快速预测建模与分析.本文推出一种融合大场景点云分割与深度学习的洪水风险快速模拟方法,通过数据采集与预处理、点云分割、重建数字高程模型和水动力学模拟,在中国南水北调工程的局部地区进行实证研究.结果表明,提取原始地面特征的平均交并比和总体分类精度分别高达70.8％和88.7％,洪水模拟设计与校核情景下的最大淹没面积分别为7.0万m2和10.5万m2.该方法为洪水风险快速评估提供了新方法,可提高洪水风险测绘的建模效率和分析精度.

    洪水风险点云分割深度学习DEM重建水动力学模拟

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    基于多源数据的山区小流域降水融合模型

    詹昌洵张挺蒋嘉伟
    74-84页
    查看更多>>摘要：为准确获取山区小流域的降水空间分布及其资源量,采用Kriging插值法对低分辨率卫星数据进行空间降尺度处理,通过长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)将局部卫星与观测数据进行降水融合,引入前期降水信息加强卫星与观测降水之间的时间相关性,并利用该模型进行流域降水空间分布估计.结果表明:从空间分布来看,融合模型对暴雨中心位置的捕捉更加精确;从降水量来看,所提模型在短时强降水下的探测率和临界成功指数分别为0.60和0.50,能够改善原始低分辨率卫星降水数据,使其更接近实际情况;从雨量站数量来看,融合降水的精度随着站点数量的增加而提高,当站点数量达到某个临界值时,融合降水的精度趋于稳定.Kriging-LSTM模型为准确获取山区小流域的降水资源提供了新思路.

    降水融合降水空间估计山区小流域Kriging插值法长短期记忆网络(LSTM)

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    三峡水库运行后汉口—九江河段水位变化特征及成因

    章广越谈广鸣张为李明...
    85-97页
    查看更多>>摘要：大型水库的修建引起坝下游的水位调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响.为探究汉口—九江河段水位变化特征及成因,采用M-K分析法分析1988-2022年汉口、黄石港和九江站的水位变化趋势,并使用基于距平残差的水位变幅分析方法和一维水动力模型,分析河道冲淤、下游水位和阻力变化对不同特征流量下水位变化的影响.研究结果表明:①三峡成库前,除九江站枯水位呈显著性下降趋势,各级流量下的水位均没有显著性变化趋势.②三峡成库后,九江站的水位变化趋势与建库前相同;汉口站、黄石港站在12 000 m3/s和20 000 m3/s下的水位呈显著性下降趋势,12 000 m3/s时降幅分别为0.072、0.045 m/a,20 000 m3/s时降幅分别为0.048、0.027 m/a;水位变化的临界转换流量约为30 000 m3/s,在该流量附近水位未出现明显变化;当流量大于30 000 m3/s时,水位呈非显著性上升趋势,45 000 m3/s下的升幅分别为0.037、0.049 m/a.③临界转换流量以下水位下降的主导作用为河道冲刷,临界流量附近的水位未出现明显变化源于阻力增大作用接近抵消了河道冲刷的影响,临界转换流量以上的水位上升源于阻力增大作用更加明显,个别年份的洪水位上升显著源于下游水位顶托作用明显.

    水位变化水位—流量关系河道阻力M-K分析法汉口—九江河段三峡水库

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    长江中游通江湖泊对干流顶托作用变化规律

    杨春瑞邓金运陈立郑柠辉...
    98-111页
    查看更多>>摘要：长江中游通江湖泊(洞庭湖和鄱阳湖)对干流的顶托作用直接关系到区域防洪安全.通过构造支流顶托强度指标并结合Copula函数,分析三峡水库蓄水前后两湖出流对长江干流顶托强度的变化和异同,讨论干支流流量分布和地形变化对两湖顶托强度变化的贡献.研究结果表明:①三峡水库蓄水后,对干流顶托强度变化方面,汛期洞庭湖变化不大、鄱阳湖明显减弱;枯水期洞庭湖略有增强、鄱阳湖变化不大.②干支流流量分布导致的汇流比变化和江湖交汇区地形调整综合影响导致了两湖蓄水后顶托强度变化的差异;三峡水库蓄水后,干支流流量分布变化使洞庭湖、鄱阳湖对干流平均顶托强度分别减弱5.11％和13.45％;干流河床冲刷加剧导致的交汇区干支流河床高程差增大使洞庭湖、鄱阳湖对干流平均顶托强度分别增强6％和0.9％.

    顶托作用汇流比Copula函数长江中游洞庭湖鄱阳湖

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    三峡水库场次洪水排沙规律及影响因素

    高宇任实王海吕超楠...
    112-122页
    查看更多>>摘要：水库泥沙淤积导致库容损失,影响水库综合效益发挥,研究水库排沙规律及影响因素对于改善水库淤积状况具有重要意义.根据2003-2021年朱沱、北碚、武隆、寸滩等水文站实测数据,合理划分三峡水库场次洪水过程,分析其排沙规律,并重点研究坝前水位、入出库输沙率、洪水滞留时间等因素对排沙的影响.结果表明:三峡水库场次洪水过程的划分采用统一的定量标准并考虑洪峰沙峰异步传播的影响更加合理;水库排沙主要集中在汛期场次洪水,各年汛期场次洪水排沙总量平均占全年的67.0％;场次洪水排沙比与坝前水位成反比、与入出库输沙率成正比,但相关性均小于与其成反比的洪水滞留时间,且当入库平均流量大于30 000 m3/s或坝前平均水位低于150 m时,排沙比与各因素之间的相关性均有所提升.研究成果可为优化三峡水库运行方式、减少水库泥沙淤积等提供重要参考.

    排沙比场次洪水洪峰沙峰异步洪水滞留时间三峡水库

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