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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

    南水北调西线工程生态环境影响及应对的关键科学问题

    景来红严登明崔萌耿雷华...
    521-529页
    查看更多>>摘要：南水北调西线工程涉及生态环境脆弱区,减缓生态环境影响是工程可行性论证的核心问题之一.本文提出了当前西线工程调水对生态环境影响研究的实践需求,识别了新形势下西线工程在调水阈值和调水扰动的适应性调控中的关键科学问题,构建了西线工程生态环境影响及应对的总体研究框架,并提出重点研究方向:水源区水资源-水生态-经济社会协同演变机制、水源区生态环境需水评估方法与动态调配技术、变化环境下水源区水资源禀赋与可调水量阈值、调水生态补偿机制及生物入侵风险分析,以及系统视角下调水影响综合评估及方案优化等.南水北调西线工程须妥善协调生态保护与调水工程间的潜在冲突,坚持生态优先,确保综合效益在水源区与受水区公平共享.

    生态需水可调水量生态环境南水北调西线工程

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    考虑融雪及土壤冻融的新安江模型及其应用——以雅砻江上游径流模拟为例

    董宁澎王浩杨明祥张居嘉...
    530-542页
    查看更多>>摘要：寒区为中国大江大河的主要产流区,其径流预报精度直接影响下游水利工程调度和水资源科学管理.针对传统概念性水文模型较少考虑积雪融雪及土壤冻融过程对径流的叠加影响这一问题,以新安江模型为基础,以降水量和气温为驱动数据,提出了基于"等效土壤温度"和"土壤冻融特征曲线"的概念性土壤冻融模块来刻画积雪融雪及土壤冻融共同影响下的流域产流过程,构建了考虑融雪产流和土壤冻融的新安江模型.以雅砻江甘孜水文站以上流域为典型研究区,开展了流域2017-2022 年冰雪消融期逐小时的径流模拟分析.结果表明,相比于HBV模型,考虑融雪产流和土壤冻融的模型可以显著提升流域冰雪消融期的水文模拟精度,各年份消融期径流的纳什效率系数中位数由0.69 提升至0.83,相关系数中位数由0.88 上升至 0.92.本研究所提出的考虑融雪及土壤冻融的新安江模型可以为寒区的水文业务预报提供科学支撑.

    寒区融雪产流土壤冻融新安江模型水文预报

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    黄河兰州以上区域草地覆盖变化对水源涵养的定量影响分析

    朱求安吴晓丽于冬雪江善虎...
    543-555页
    查看更多>>摘要：为厘清黄河兰州以上区域草地变化对水源涵养的影响,利用动态全球植被模型,结合逐年土地利用变化数据,通过不同的情景模拟,定量分析了1980-2020 年黄河兰州以上区域水源涵养量的变化趋势和响应特征.结果表明:该区域年均水源涵养总量约242.1 亿m3,其中草地生态系统的贡献量约为202.8 亿m3,占比83.8%,并且在2002 年前、后分别呈下降(-5.1 亿m3/a)和上升(3.5 亿m3/a)趋势;黄河兰州以上区域 1980-2020 年草地变化对该区域水源涵养具有不显著的负向效应,2015-2020 年间年均减少了6.7 亿m3,整体上并未显示出明显的区域差异;不同草地退化程度情景下的模拟表明,虽然轻度退化带来的草地蒸散发分量变化使得区域水源涵养量略有提升,但随着退化程度的加剧区域水源涵养量显著减少.

    水源涵养草地覆盖变化动态全球植被模型黄河上游

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    气候变化对HBV水文模型参数敏感性和不确定性的影响

    马秋梅桂绪熊立华宋文婕...
    556-568页
    查看更多>>摘要：阐明气候变化对流域水文模型参数的影响是分析参数可移植性、预估未来水量平衡组分的基础科学问题.基于CMIP6 框架下3 种数据来源(CNRM、IPSL和MRI)的气象信息,驱动HBV水文模型模拟赣江流域2015-2100年的月径流变化,量化并评估气候变化下控制径流模拟过程典型参数的敏感性和不确定性.研究结果表明:① 未来降水增多或减少比持平情况下模型参数敏感性整体更高,其中土壤模块(计算土壤蒸散发和含水量)参数敏感性最高;② 区分年内丰枯期与全年平均结果相比,响应模块(划分各径流组分)参数敏感性更高、未来增幅更大,且未来降水增多或减少均会使枯水期土壤模块和响应模块参数的敏感性增高,表明降水量及其年内分配会影响模型参数敏感性;③ 随机扰动响应模块参数导致的径流不确定性最大(贡献超50%),特别是未来降水增多情景下(超70%),因此,若未来气候变化使径流组分(快速、慢速流比例)大幅变化,需重点关注该模块参数.

    水量平衡水文模型气候变化CMIP6水循环过程模拟

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    控制性供水湖泊旱限水位确定方法——以洱海为例

    严子奇周丽垚程刚蒋云钟...
    569-579页
    查看更多>>摘要：旱限水位作为干旱预警以及工程抗预案的重要指标和依据,对科学指导湖泊开展抗旱调度具有重要的作用.本文针对控制性供水湖泊的特征,在充分考虑湖泊自身生态健康稳定的同时,结合湖泊兴利调节逆序递推计算,提出了一种控制性供水湖泊旱限水位计算方法,以洱海为例,验证了该方法的合理性.结果表明:通过设定旱限水位,在考虑湖泊最小生态需求的基础上,通过在干旱前期预留水量,可有效缓解干旱年份的湖泊周边地区的严重缺水情况;在设置旱限水位后,连旱最不利年份下洱海环湖供水缺水量减少1 023 万m3,引洱入宾农业灌溉用水减少1 016 万m3,环湖城市供水、引洱入宾灌溉严重缺水月数分别减少 11、10 个,低于最低生态水位月数减少15 个.本研究为水旱灾害防御部门制定湖泊旱限水位、指导湖泊开展抗旱调度提供了一套通用算法,能够为干旱防御决策提供科学依据和技术支撑.

    旱限水位控制性供水湖泊生态需水抗旱调度洱海

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    基于场次洪涝灾害的损失函数构建方法

    苏鑫王银堂邵薇薇王磊之...
    580-594页
    查看更多>>摘要：构建洪涝灾害损失函数对于认识洪涝灾害损失的发展规律、提高灾害损失的评估时效性具有重要意义.提出了耦合洪涝致灾因子空间分布的动态模拟、社会经济数据空间化处理、灾害直接和间接损失计算以及曲线拟合的场次洪涝灾害损失函数构建方法,构建了洪涝灾害损失—时间函数,并建立了函数参数的调整策略,在上海市开展了实例研究.研究结果表明:场次洪涝灾害直接经济损失的发展过程呈"S型"曲线的变化特征,可将weibull分布函数作为其损失函数;减停产损失的日变化过程呈"L型"曲线的变化特征,可将双曲递减函数作为其损失函数;产业关联损失的日变化过程呈"倒U型"曲线的变化特征,可将Hoerl函数作为其损失函数;累计产业关联损失约为停产或减产损失的1.77 倍,间接经济损失约为直接经济损失的1.29 倍;损失函数参数与灾害发生概率多呈非线性的单调递增或递减关系,基于拟合参数的洪涝灾害损失评估相对误差在5%以内.本研究的方法被证实具有较高的模拟精度,为认识洪涝灾害损失的发展规律和提高洪涝灾害损失评估时效性提供了新途径.

    洪涝灾害损失动态评估损失函数时效性

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    可变TOPSIS水安全韧性三支决策方法及应用

    杨亚锋王红瑞曹永强刘琳...
    595-605页
    查看更多>>摘要：为克服当前水安全评价中常用的TOPSIS方法适用于排序但决策指导意义相对较弱的不足,借助可变模糊集中的相对隶属度方法改进其数据标准化过程,进而计算贴近度用于估计三支决策中的条件概率,基于综合阈值生成三支决策规则;设置不同的风险规避系数(σ),动态细化三支决策粒度,实现等级评判和调控决策.基于韧性理念,从抵抗性、恢复性和适应性3 个方面构建水安全评价指标体系,并以京津冀地区为例开展实证研究.结果表明:2006-2020 年,京津冀三地的水安全水平稳中有升,空间分异特征显著;北京和天津年际变化较小,河北2015 年以来则有显著提升;当前北京和天津水安全的主要韧性调控方向为抵抗性,而河北则需要进一步加强适应性.

    水安全韧性可变模糊集相对隶属度TOPSIS三支决策京津冀地区

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    小浪底水库调控后黄河下游冲淤规律与水沙调控指标

    陈翠霞朱呈浩赵翔高兴...
    606-616页
    查看更多>>摘要：为科学指导黄河调水调沙调度实践,根据小浪底水库调控后黄河下游冲淤规律对水沙调控指标进行优化.选取2011-2022 年黄河下游实测121 场不同含沙量级水沙过程,分析黄河下游水沙特点及其冲淤效率与水沙条件的响应关系,以黄河下游不淤积以及主槽过流能力不降低为总体目标提出水沙调控指标.结果表明:① 小浪底水库对黄河下游水沙过程具有两极分化的调控作用,高含沙量水流(平均含沙量Sav>10 kg/m3)的沙量全年占比为94%,清水水流(Sav<1 kg/m3)的水量全年占比为85%.② 高含沙量水流的淤积效率与平均含沙量呈正相关线性关系.③ 清水水流的冲刷效率与平均流量呈正相关对数关系.④ 对于高含沙量水流,丰水年调控水量为80 亿m3,平均流量为2 000～4 600 m3/s,平均含沙量为50 kg/m3;平水年调控水量为10 亿m3,平均流量为2 000～4 600 m3/s,平均含沙量为150 kg/m3;枯水年水库不排沙.对于清水水流,需要避免下泄平均流量在800～1 800 m3/s范围内的水流过程.

    冲淤规律水沙调控水沙过程小浪底水库黄河下游

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    汛期与非汛期水沙条件对黄河下游不同河段过流能力的影响

    曹玉芹夏军强周美蓉程亦菲...
    617-628页
    查看更多>>摘要：20 世纪80 年代以来黄河下游水沙输移特性显著改变,下游河道经历强来沙作用下的持续淤积与小浪底水库调控下的持续冲刷过程.基于黄河下游1986-2020 年实测水沙数据与固定断面地形,计算了河段尺度的平滩流量,量化了汛期与非汛期水沙过程对各河段过流能力的相对贡献.结果表明:① 小浪底枢纽运行前水流冲刷强度随时间减弱,下游河道呈汛期淤积、非汛期冲刷的整体淤积态势,平滩流量持续减小,最小过流能力小于 2 000 m3/s.② 小浪底枢纽运行后水流冲刷强度显著增大,尤其在非汛期,对河床冲刷产生重要影响;各河段过流能力显著恢复,其中游荡段恢复最为迅速.③各河段平滩流量与前5a汛期、非汛期平均水流冲刷强度呈良好的幂律关系,该关系能较好地反映汛期与非汛期累积水沙过程对过流能力的综合影响.④ 小浪底枢纽运行后,非汛期水沙条件对平滩流量的贡献率增大,尤其是对游荡段具有重要影响(占比53%),对过渡段与弯曲段贡献则较小(占比不到20%).

    平滩流量水沙条件非汛期汛期不同河型黄河下游

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    冲刷及整治工程叠加作用下武汉河段滩槽调整特征与成因

    章广越谈广鸣张为尹志...
    629-644页
    查看更多>>摘要：大型水库的修建引起了坝下游的滩槽调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响.为探究滩槽调整的驱动机制,采用 1952-2022 年水沙和 1959-2021 年地形观测资料,以长江武汉河段为例,分析了床沙组成、来水来沙及整治工程等因素的影响.研究表明:① 武汉河段枯水河槽冲刷量占全河槽冲刷量的 90.4%,断面趋向窄深化,河相系数减小.不同江心洲及汊道冲淤出现差异性调整,2001-2021 年,铁板洲和白沙洲洲体面积分别减少了63.1%和61.5%,潜洲和天兴洲洲体面积分别增大了212.3%和14.5%;2013 年后,铁板洲左右汊均冲,天兴洲汊道左淤右冲.② 来沙量锐减,河床以0.125 mm≤d<0.25 mm的细沙居多,抗冲性较弱,是冲刷加剧的先决条件;三峡水库的削峰补枯作用加剧了枯水倾向汊河的冲刷幅度;整治工程改变了滩槽冲淤的横向分布,是江心洲差异性调整的主导因素,也是天兴洲保持左淤右冲的重要原因.③ 三峡水库蓄水前,洲滩之间演变联动性强;三峡水库蓄水后,来沙减少和中水期时间延长导致洲滩冲刷萎缩,洲滩之间演变联动性变弱;整治工程实施后,工程保持了心滩稳定且其缓流滞沙效应提高了抗冲性,心滩淤长的同时限制了边滩发育,叠加来沙进一步减少,边滩之间、心滩之间演变联动性进一步变弱,边滩与心滩之间演变联动性再次增强.

    滩槽调整水沙变化整治工程洲滩联动武汉河段三峡水库

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