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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。
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    长江和黄河流域降水丰枯遭遇及不确定性分析

    阮俞理张建云王乐扬刘翠善...
    865-876页
    查看更多>>摘要：长江和黄河流域降水遭遇概率分析对中国南水北调工程水安全保障具有重要的意义.重构长江和黄河流域上、中、下游不同区域 500 a降水资料,采用Copula函数理论及多维方差分析方法,分析长江、黄河流域不同区域降水丰枯遭遇概率,并解析丰枯遭遇结果的不确定性及其主要来源.结果表明:长江、黄河流域间不同区域降水枯-枯遭遇概率均较小,均未超过 20%,流域内部上、中、下游降水枯-枯的概率均未超过 10%;丰-丰、枯-枯、丰-枯和枯-丰 4种组合的遭遇概率计算结果不确定性较大,较上游和中游而言,下游的不确定性总体较小;边缘分布、Copula函数、数据样本长度间的相互作用是长江流域上、中、下游降水遭遇概率结果不确定性的主要来源,黄河流域则主要受不同数据样本长度的影响.

    降水遭遇不确定性分析Copula函数长江流域黄河流域

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    重庆市雨洪演变及未来洪涝风险预测

    金君良李文鑫舒章康张建云...
    877-889页
    查看更多>>摘要：全球气候变化和快速城镇化双重影响下,城市洪涝问题日益突出,严重威胁区域的可持续发展.本文基于1960-2019年重庆市水文气象数据和第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的 10种全球气候模式,分析了重庆市极端降水、区域洪水的历史演变规律,构建了适用于重庆市的VIC-Cama Flood模型,并利用该模型对未来城市洪涝风险进行预估.主要结论如下:①重庆市 1960-2019年极端降水量增多趋强,降水径流不均匀性上升;②VIC-Cama Flood模型在长江上游适用性较好,各子流域日径流过程模拟的平均纳什效率系数与相对误差绝对值分别为 0.81、4.7%,水位模拟的平均纳什效率系数与相对误差绝对值分别为 0.87、0.4%;③气候变化下重庆市未来极端降水大幅增加,不同情景下汛期超 99%分位数年累积降水量较 1985-2014年增加 16.9%～85.9%;高排放情景下各站点年最大洪峰流量和年最大 5日洪量的 50年一遇值将缩短至 20 年一遇以下;④在不考虑水利工程调度影响下,未来气候变化将增加重庆市洪涝风险.极端降水-过境洪水-城市内涝的级联风险加剧将严重威胁城市防洪安全.

    城市洪涝极端暴雨气候变化VIC-CamaFlood模型CMIP6

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    青藏高原水汽来源及其对降水变化的贡献

    叶立娟王文胡彦君张增信...
    890-899页
    查看更多>>摘要：1980年以来,青藏高原降水呈现北增南减的变化趋势,增加了水资源系统的复杂性和不确定性.为探讨其中原因,在已有降水再循环率计算方法的基础上,提出水汽输送追踪与不同水汽源区贡献率的估算新方法,量化不同水汽源区对青藏高原降水及其降水变化的贡献.研究表明:1980-2020年印度季风控制的西南源区、西风带控制的西部源区、本地再循环源区以及东亚季风控制的东南源区对青藏高原降水的水汽贡献率分别为 38.5%、31.6%、24.6%和 0.2%;西南源区为高原整体降水的增加贡献了 42.9%的水汽,并且是高原西南部降水增加的主要水汽贡献者;本地再循环源区为高原整体降水的增加贡献了 36.2%的水汽,是高原中部和北部降水增量的主要水汽贡献者;西部源区仅为高原整体降水的增加贡献了 10.6%的水汽,并且其对高原西北部降水的水汽贡献量呈增加趋势,而对东部和南部降水的水汽贡献量有所减少.

    降水变化水汽输送降水再循环印度季风西风青藏高原

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    基于深度学习集合预报的水库闸门防洪优化调度

    许月萍陆豪楠于欣廷郭玉雪...
    900-913页
    查看更多>>摘要：为了减轻洪水灾害的损失,有必要开展水库防洪预报调度的研究.针对目前水库防洪调度研究较少考虑闸门实际运行及调度方案可执行性的问题,提出以泄放闸门状态与状态持续时长为决策变量的精细化防洪优化调度模型,并且考虑入库流量预报不确定性的影响,将集合了Long Short-Term Memory(LSTM)、Gated Recurrent Unit(GRU)与Transformer深度学习模型的不确定性集合预报作为调度模型输入,在浙江省椒江流域开展实例研究.结果表明:集合预报精度较单一模型提高了 4.6%,其不确定性预报结果可用于水库调度;精细化防洪优化调度相比常规调度优势明显,能降低平均最高坝前水位 0.43 m,降低下游控制断面平均洪峰流量 32.9 m3/s,方案效果受入库流量不确定性的影响更小,方案可执行性高,对水库防洪调度决策有重要的参考价值.

    防洪调度集合预报模型深度学习水库闸门多目标优化不确定性

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    面向水生群落系统稳定性的水库生态调度

    王奕博曾凌刘攀李雨...
    914-926页
    查看更多>>摘要：水库运行导致下游水量和水质的时空变化,对水生群落系统稳定性造成了一定程度的影响.为探究水量和水质随机扰动在水生群落系统中的传播和累积效应并提升水库下游水生群落系统稳定性,通过构建随机动态系统模型,提出水生态系统稳定性评估指标"累积比",以丹江口水库和汉江中下游为例开展多目标优化调度.结果表明:不同水量和水质指标在水生群落系统的不确定性传播系数差异较大,上游站点相比下游站点的群落系统在面临环境扰动时较稳定;优化调度方案的多年平均供水量和多年平均发电量相比常规调度方案分别提升了 4.32%和 0.26%,水库下游多站点的水生群落系统稳定性平均提升了1.58%.研究成果可为水资源管理和水生态环境治理工作提供技术支撑.

    水库调度水生群落随机扰动系统稳定性

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    小浪底水库降水排沙对其下游河床演变的影响

    申冠卿张原锋王平张广明...
    927-937页
    查看更多>>摘要：为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响,基于 2018-2020年黄河水沙观测资料,研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪"瓶颈"河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化.结果表明:2018-2020年 6场洪水共排沙 10.911亿t,下游河道淤积比为 58.0%～84.2%,明显大于 1965-1999年与之来沙系数相近的洪水,泥沙淤积以粗沙占比最大,粗沙、中沙及细沙占比分别为 44.4%、29.0%和 26.6%;淤积主要集中在花园口以上河段,占比为 79.1%,花园口—高村、高村—艾山段占比分别为 15.9%和 3.5%,花园口以上富余的河槽容积对暂滞泥沙发挥了有效作用,洪水期淤积物一般在排沙后当年或之后 1～2a内可被冲走,对河道排洪基本无影响;洪水期悬沙与床沙相互交换,悬沙沿程变细,洪水过后花园口站床沙细化较明显.水库洪水期相机排沙改善了洪水后水沙关系,提高了水资源利用效率.研究成果丰富了多沙河流修建水库对下游河床演变影响的认识,为河道防洪及水库水沙调控提供了技术支撑.

    河床演变水库排沙泥沙输移水沙关系黄河下游

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    长江中游宜昌—监利河段洪峰沙峰异步传播特性及成因分析

    张为陈颖琦李思璇薛居理...
    938-946页
    查看更多>>摘要：洪峰沙峰异步传播会对河床演变产生重要影响,三峡水库蓄水以来,长江中游沙量更加集中于场次洪水,明确场次洪水过程的洪峰沙峰异步运动变化对深入认识水库下游河道冲淤调整尤为重要,但目前对于三峡水库蓄水前后长江中游洪峰沙峰异步特性变化及成因的认识还存在局限.本文基于长江中游宜昌—监利河段 1993-2020年的实测水文资料,分析三峡水库蓄水运行前后坝下游的洪峰沙峰异步特性产生和变化的原因.结果表明:三峡水库蓄水前,宜昌—监利的场次洪水沙峰通常滞后于洪峰;三峡水库蓄水后,尤其是实施中小洪水调度期间,宜昌站沙峰滞后现象更加显著,坝下泥沙的补给效应减弱了沿程传播过程中沙峰的滞后特性.本文可为长江中下游防洪安全和优化水库运行管理等研究提供科学支撑.

    洪峰沙峰异步中小洪水调度含沙量—流量曲线三峡水库长江中游

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    2002-2020年深圳湾河床冲淤特性及驱动机制

    康远泰卢陈高时友吴尧...
    947-959页
    查看更多>>摘要：明晰海湾冲淤变化规律与演变模式对城市化河口湾的开发利用具有重要意义.以深圳湾为研究对象,基于2002-2020年深圳湾高程数据,采用经验正交函数(EOF)、冲淤变化定量评估等方法开展年际冲淤变化特征、淤积模式研究,探讨冲淤变化影响因素.结果表明:深圳湾整体成淤积态势,内湾年淤积量为 67.54万m3(平均淤积厚度为 1.5 cm/a),外湾年淤积量为 35.22万m3(平均淤积厚度为 0.98 cm/a);深槽-浅滩界面区域淤积是内湾的主要演变模式,但随着潮滩淤长,该模式逐渐减弱趋于平衡,外湾以深槽区域淤积为主;内湾南槽逐渐萎缩,由"宽窄型"向"等宽型"转变,伴随着喇叭口顶点位置西移、河控范围向下游延伸;潮流作用下的外界(伶仃洋)来沙是深圳湾淤积的主要来源,潮汐动力为主导的动力地貌相互作用是深圳湾演变的驱动机制,而极端天气下的伶仃洋动力格局显著影响深圳湾的冲淤变化.深圳湾治理须顺应以潮流为主导的外界来沙淤积模式.

    冲淤变化淤积模式年际地形影响因素深圳湾

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    精细管网资料缺失城区雨洪过程近似模拟方法

    李东来许钰侯精明梁鑫...
    960-971页
    查看更多>>摘要：为解决精细管网资料缺失城区雨洪模拟中存在的模型物理过程不足、排水能力难以概化、管网溢流倒灌情形难以模拟等问题,提出考虑道路/雨水井排水概化方式+主干管网的精细管网资料缺失城区雨洪过程近似模拟方法.基于GAST-SWMM模型,在二维地表模型中道路/雨水井区域削减水量并将其汇入邻近主干管网雨水节点中进行管网汇流计算,以实现雨洪过程近似模拟.将近似模拟方法应用于河北唐山城市区域,并与精细管网耦合模型、主干管网耦合模型模拟效果进行对比分析.结果表明:在不同降雨重现期下,2种近似模拟方法与精细管网耦合模型的地表积水峰值误差小于20%,管网排水峰值误差小于25%,较主干管网耦合模型分别提高10.2%～32.3%和53.1%～69.8%.表明本文提出的方法可近似表征精细管网排水效果,可为城市区域及其精细管网资料缺失地区的洪涝过程计算提供参考.

    城市雨洪管网资料缺失近似模拟法SWMM耦合模型

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    边滩对分层河岸带潜流层溶质迁移过程的影响

    窦传彬夏继红魏杰祖加翼...
    972-982页
    查看更多>>摘要：为探究边滩对分层河岸带潜流层溶质迁移过程的影响,利用双循环可控式河岸带模型,通过 10组物理模型试验,定量分析了不同边滩淹没深度、河岸带基质和地表水流速条件下的溶质迁移特性.结果表明:边滩促进了滩前和边滩区域的溶质迁移,抑制了滩后区域的溶质迁移;随着边滩淹没深度的增加,溶质迁移速率和面积增加,但当边滩由部分淹没转变为完全淹没时,对溶质迁移过程的促进作用减弱;河岸带潜流层的分层结构显著抑制了溶质的微速迁移阶段,分层条件下微速迁移阶段的溶质质量仅为砾石条件下的 1/3;3种因素对溶质迁移过程的影响程度依次为淹没深度>河岸带基质>地表水流速.本研究丰富了河岸带潜流交换理论,可为河岸带生态修复提供科学依据.

    边滩淹没深度分层结构河岸带潜流层溶质迁移

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