1470年以來中國東部季風區降水變化規律及趨勢預估

劉艷麗1,2，華  悅3,4，周惠成3，葉  磊3，王國慶1,2，金君良1,2，鮑振鑫1,2

（1. 南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；2. 長江保護與綠色發展研究院，江蘇 南京 210098；3. 大連理工大學水利工程學院，遼寧 大連 116024；4. 中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

摘要：超長系列的降水資料是分析氣候變化和預估未來區域水安全形勢的重要支撐，但目前觀測資料只有幾十年時間尺度，利用相關歷史文獻資料進行系列重建是延長現有觀測資料的主要手段?；凇吨袊灏倌旰禎撤植紙D集》和1959年以來實測降水資料，重建1470—2019年中國東部季風區的長序列降水數據，分析近550 a以來區域降水變化規律，剖析氣候自然變異規律和人為氣候變化對歷史降水的影響，并通過CMIP6中等分辨率氣候系統模式下的4種情景降水數據預估未來降水變化趨勢。研究表明：① 東部季風區降水年際分布不均，有明顯的豐枯變化，1470—1691年整體處于枯水期，1692—1924年處于豐水期，1925年至今處于枯水期，存在準181 a周期；② 1991年后人為氣候變化的影響已經顯現，海河、黃河下游和長江流域部分降水傾向率發生顯著變化，東部季風區總體降水增加趨勢加快；③ 在未來氣候變化情景下多年平均降水量較基準期（1961—1990年）顯著增加，季節性變化加大，區域旱澇風險加劇。由于未來氣候情景的不確定性，未來降水趨勢預測的可信度尚未可知，需要進一步增強風險分析。

關鍵詞：降水系列重建；變化特征；趨勢預估；人為氣候變化；氣候自然變異；中國東部季風區

1996—2020年長江口九段沙濕地植被覆蓋對潮溝演變規律的影響

勞聰聰1，辛  沛1，左  寅1，程海峰1,2

（1. 河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210098；2. 上海河口海岸科學研究中心河口海岸交通行業重點實驗室，上海 201201）

摘要：長江口九段沙濕地是國家級自然保護區，認識植被覆蓋與潮溝網絡間的關系對保護九段沙濕地意義重大?；陂L時序Landsat和HJ-1A多光譜圖像，提取并分析長江口九段沙濕地潮溝和植被覆蓋度數據。結果表明：① 1996—2020年間，潮溝總長度以每年11.71 km速度增加，植被覆蓋面積以每年4.79 km2速度增加，至2020年潮溝等級最高為四級；② 歷年潮溝分布特征變化與高植被覆蓋度區域密切相關；③ 各級別潮溝中，一級潮溝對潮溝網絡的平均歸槽水流長度影響最大，而不同植被覆蓋參數中，植被覆蓋面積影響最大；④ 平均歸槽水流長度與植被覆蓋面積符合指數函數關系，隨著植被覆蓋面積的增大，平均歸槽水流長度逐漸減小，即潮溝網絡排水效率增大。

關鍵詞：潮溝；演變規律；植被覆蓋度；排水效率；九段沙濕地；長江

黃河流域天然河川徑流量演變歸因分析

周祖昊1,2，劉佳嘉1,2，嚴子奇1,2，王  浩1,2，賈仰文1,2

（1. 中國水利水電科學研究院流域水循環模擬與調控國家重點實驗室，北京 100038；

2. 水利部水資源與水生態工程技術研究中心，北京 100038）

摘要：受氣候變化和人類活動影響，黃河流域水資源量持續衰減。以往水資源歸因分析的研究主要針對氣候變化和人類活動對實測徑流量衰減的貢獻，對天然徑流量衰減的原因關注不夠，不利于支撐黃河流域水資源高效利用和科學管理?；邳S河二元水循環模型評價不同時期黃河流域天然河川徑流量，并采用多因素歸因分析方法分析主要影響因素對天然河川徑流量衰減的貢獻。結果表明，2016年水平年情景相比于1956—1979年水平年情景，花園口斷面多年平均天然河川徑流量減少114.6億m3，其中氣候變化、下墊面變化和社會經濟取用水影響的貢獻率分別為24.4%、25.0%和50.6%。從分區來看，蘭州以上氣候變化是主導因素，蘭州以下人類活動是主導因素。為遏制天然河川徑流量衰減的趨勢，促進黃河流域生態保護與高質量發展，應加強深度節水、剛性控水、適度增水、強化管水和立法護水。

關鍵詞：天然河川徑流量；評價；歸因分析；黃河流域

嘉陵江不同區域場次洪水輸沙規律

劉尚武1，張  鵬2，苗  蔚3，王治力1，李丹勛1

（1. 清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084；2. 重慶交通大學國家內河航道整治工程技術研究中心，重慶 400074；3. 華北電力大學水利與水電工程學院，北京 102206）

摘要：對于雨洪河流，河流年輸沙量主要來源于1場或幾場高強度暴雨洪水過程，開展流域次洪輸沙規律研究對認識流域水沙變化特性、提升流域產輸沙的預測能力具有重要意義。利用嘉陵江流域小河壩站、羅渡溪站、武勝站及北碚站的歷年場次洪量與輸沙量資料，基于徑流侵蝕功率理論和M-K分析等方法，系統分析了嘉陵江不同區域的次洪輸沙特性。結果表明：嘉陵江流域汛期洪量和輸沙量主要來自于嘉陵江干流；嘉陵江不同區域場次洪量均呈不顯著減少趨勢，次洪輸沙模數（輸沙量）總體呈顯著減少趨勢，但小河壩站2013—2020年次洪輸沙模數（輸沙量）呈顯著增加趨勢；隨著徑流侵蝕功率的逐漸增加，各區域不同時段的次洪輸沙模數（輸沙量）的變幅逐漸減??；嘉陵江干流區武勝站場次洪水輸沙過程受人類活動影響最大、渠江羅渡溪站次之、涪江小河壩站最??；受汶川地震及強降雨等影響，小河壩站和北碚站2013—2020年次洪輸沙量較1999—2012年有一定程度增加，但北碚站增幅小于小河壩站。

關鍵詞：輸沙量；場次洪水；洪量；洪峰流量；嘉陵江

區域水安全評價指標體系構建與應用

鄧捷銘1,2，賈紹鳳1

（1. 中國科學院地理科學與資源研究所中國科學院陸地水循環及地表過程重點實驗室，北京 100101；2. 中國科學院大學，北京 100049）

摘要：水安全是耦合資源利用、環境保護、防災等多維視角的復合概念。為提高水安全評價的系統完備性，避免各維度間概念重合，提升問題診斷的精確性，基于對水安全定義、內涵及評價維度的總結述評，構建了由數量充足性、水質符合性、可持續性、成本可承受性和防洪安全保證性5個評價維度構成的區域水安全評價指標體系，并結合專家群決策進行指標權重量化與數據標準化。該評價體系體現了資源安全中關于數量保障與可持續性保障的概念內涵，相比單純利用資源稟賦指標評價水資源數量安全，更能科學辨析區域真實缺水原因；補充前人研究較少涉及的成本可承受性，保證了水安全內涵的系統完備性。以中國各省為例，結合聚類分析開展水安全評價的實例應用，評價結果較好地診斷了中國各區域主要水安全問題，符合中國現狀，說明該評價體系具備較好的科學性與實用性。

關鍵詞：水安全；指標體系；評價；專家群決策；聚類分析

地下水與地表水水量交換識別及交換量計算

——以新汴河宿州段為例

束龍倉1，宮  榮1，欒佳文1，龔建師2，陶小虎2，趙貴章3，陶月贊4

（1. 河海大學水文水資源學院，江蘇 南京 210098；2. 中國地質調查局南京地質調查中心，江蘇 南京 210016；3. 華北水利水電大學地球科學與工程學院，河南 鄭州 450045；4. 合肥工業大學土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009）

摘要：為提高地下水與地表水交換量計算結果的準確性，本文利用水力聯系、水頭差、水溫、氡-222、氫氧穩定同位素構建綜合識別方法（HHTRO），對新汴河宿州段地下水與地表水水量交換進行識別，并計算交換量。計算結果表明：研究河段單位河長地表水補給地下水的水量變化范圍為8.69~366.82 m3/(d·m)，地下水補給地表水的水量變化范圍為0.72~120.90 m3/(d·m)；研究河段左岸為地下水補給地表水，單位河長凈補給量為45.26 m3/(d·m)；河段右岸為地表水補給地下水，單位河長凈補給量為214.33 m3/(d·m)；研究河段地下水與地表水水量交換以地表水補給地下水為主，地表水補給地下水的比例為55.14%。本研究可推動地下水與地表水交換量計算方法的發展，為流域或區域水資源評價提供必要的理論方法。

關鍵詞：水力聯系；水位；同位素；水量交換強度

潛水地下水動態成因類型的綜合判別方法

——以三江平原松花江流域為例

冶雪艷1,2，吳亞敏1,2，杜新強1,2，李婉露1,2

（1. 吉林大學地下水資源與環境教育部重點實驗室，吉林 長春 130021；

2. 吉林大學新能源與環境學院，吉林 長春 130021）

摘要：傳統地下水動態類型的判別方法存在受人為主觀因素影響大、易產生多解性等問題。為提高地下水動態成因類型判斷的可靠性本文提出了基于水文地質條件定性分析與實測數據定量分析相結合的綜合判別方法。根據研究區的氣象、水文及水文地質條件等將地下水各補給項及排泄項對地下水動態的影響進行定量化對動態數據進行相關分析及邏輯判斷辨識出對地下水位動態貢獻最大的補給項和排泄項并依此確定地下水動態的成因類型?；谠摲椒ㄒ匀皆苫ń饔?011年及2015年相同的57個地下水觀測點為例結合地下水位埋深、地下水位、河水位、降水量、觀測井距河流的距離、包氣帶巖性等資料將研究區地下水動態成因類型共劃分為水文型、降水入滲型、降水入滲-蒸發型、降水入滲-徑流型、降水入滲-開采型和人工開采型6種類型；對比2011年及2015年研究區地下水動態類型的變化降水入滲型、降水入滲-徑流型等天然地下水動態成因類型占比減少而受人類活動影響的地下水動態成因類型占比增加表明人工開采活動對地下水動態的影響日益增強。相比根據地下水動態曲線特征確定動態成因類型的傳統定性分析方法本研究提出的綜合判別方法能夠在充分考慮水文地質條件的基礎上結合定量化方法識別地下水位動態的驅動因素提高地下水動態成因類型判別的科學性、可靠性以及工作效率。

關鍵詞：地下水；成因類型；判別方法；補給；排泄；松花江流域

結構-功能耦合下的城市水系連通方案兩階段優化

竇  明1,2，宋孫娟1，石亞欣3，靳  夢4

（1. 鄭州大學水利科學與工程學院，河南 鄭州 450001；2. 鄭州大學生態與環境學院，河南 鄭州 450001；3. 南方科技大學環境科學與工程學院，廣東 深圳 518000；4. 鄭州市水利局，河南 鄭州 450000）

摘要：傳統水系連通方案編制主要以水系結構為主導，忽略了連通后對水系功能的影響，本文在進行城市水系布局時，將水系連通形狀和連通功能兩部分納為一體來制定水系連通方案?；谥行男栽u價方法，提出河段重要性計算方法來定量刻畫河段重要性；借助隸屬度函數建立連通功能及其表征參數的函數關系，據此量化水系連通功能效果；以河網連通功能達標率和水系連通性滿足度為優選目標，建立結構-功能耦合下的水系連通方案兩階段優化模型，優選最佳閘門聯合調度方案。以清潩河許昌段為實例，優化原河網及不同水系連通情景的連通性。研究表明：經過優化后，原河網清潩河水系連通性總體較好，但護城河附近和飲馬河的連通性較差；連通護城河和清泥河、連通飲馬河和小洪河能極大地提升護城河附近和飲馬河的水系連通性。

關鍵詞：水系連通；結構-功能耦合；兩階段優化；清潩河

長江下游典型平原城市感潮河網水動力提升分析

王思如1,2，顧一成2，楊大文1，孫金華2，胡慶芳2，張  熹3

（1. 清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室，北京 100084；2. 南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；3. 啟東市住房和城鄉建設局，江蘇 啟東 226200）

摘要：通常平原城市河網水動力條件較差，加快水體更新、增強水體的流動性可改善河網水環境質量。以長江下游典型平原城市啟東市為例，充分利用河道天然潮動力條件，建立河網水動力學模型，通過數值模擬試驗，量化分析優化水系格局、工程布局和調度方式對河網水體流動性的改善程度。結果表明：在最不利潮汐條件下，優化方案可將河網的全歷時生態流速達標率由52.3%提升至94.2%，最大瞬時生態流速達標率由42.6%提升至85.0%，區域生態流速持續度達91.8%，同時還可節約67.5%的引調水量；改善水系格局、優化河網控制工程布局及其調度方案可以減少域外引水，同時顯著增加河網水流更新速率，降低污染物滯留時間，從而改善水環境。該方法可為提升平原城市感潮河網水環境質量提供新手段。

關鍵詞：水動力提升；感潮河道；數值模擬；Infoworks ICM；平原城市

基巖彎曲河段洪水水流結構的試驗研究

白玉川1,2，李 彬2，徐海玨1,2，冀自青2

（1. 天津大學水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300072；2. 天津大學河流泥沙海岸工程研究所，天津 300350）

摘要：低坡度基巖彎曲河流在地質構造控制區域廣泛存在（床面坡度小于5‰），洪水對基巖彎曲河流的河床淤積與侵蝕具有較大影響，但以往研究對基巖彎曲河流的洪水動力結構認識不足。通過幾何概化基巖彎曲河段，考慮Froude相似與邊壁粗糙，建立基巖彎曲河道概化模型，分析洪水下的彎道水面線分布、時均流場與湍流結構特性。結果表明：在洪水流量下，彎頂上游出現最小水面橫比降、凸岸水流分離、凹岸雙環流發育、流速下潛且二次環流強度達到最大，在彎頂下游水面橫比降達到最大并出現環流分裂；床面切應力分布于凸岸水流分離以及彎頂上游中心區域，橫向動量輸移集中于彎頂上游。試驗結果為基巖彎曲河道中的床面侵蝕與沿程淤積提供了水動力方面的解釋。

關鍵詞：湍流動能；基巖河流；二次環流；水流分離；常曲率水槽

東江沙卵石河床淺灘-深潭序列水沙演變特征

顧繼一1，陸永軍1，劉懷湘1，譚寓寧1,2，黃廷杰1，段光磊3

（1. 南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；2. 四川大學水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室，四川 成都 610065；3. 長江水利委員會水文局荊江水文與水資源勘測局，湖北 荊州 434000）

摘要：東江是珠三角網河區入匯河流之一，屬少沙河流，其上游淺灘-深潭序列密集分布，河床結構的演變特性尚不清晰。選取東江淺灘-深潭序列河段進行現場河床質與推移質測量，結合試驗得到不同流量和坡降中水流與河床在無上游來沙補給中的互饋機理。試驗結果表明：淺灘與深潭交替造成沿程平均流速不連續變化，淺灘中部在洪水流量的塑造下容易產生紊動能峰值。無上游來沙條件下，序列中粗化層的形成、破壞過程交替與循環發生，其中靜態分選是主導因素且導致沿程級配不連續。流量與坡降的增大促進淺灘-深潭序列發育，同時使得深潭與淺灘的縱向長度縮短；有上游來沙條件下推移質輸沙率增大，無來沙條件下輸沙率減小。

關鍵詞：水沙演變；淺灘-深潭序列；上游來沙；級配不連續；泥沙輸移；東江

考慮土體非均質傳熱的河岸帶水熱耦合模型

張文兵1,2，沈振中1,3，任  杰4，徐力群3，周聰聰3，楊金孟3

（1. 河海大學水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210098；2. 上海海事大學海洋科學與工程學院，上海 201306；3. 河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098；4. 西安理工大學省部共建西北旱區生態水利國家重點實驗室，陜西 西安 710048）

摘要：為彌補當前河岸帶水熱交換模擬對土體非均質傳熱考慮不足的缺陷，在飽和-非飽和滲流及多孔介質傳熱理論基礎上，引入土體有效導熱系數模型，構建考慮土體非均質傳熱的河岸帶水熱耦合模型。結合COMSOL軟件的特點，給出河岸帶水熱耦合模型的實現方法及求解流程，并通過河岸帶溫度和水位原型觀測資料驗證和對比分析不同有效導熱系數模型下河岸帶水熱耦合模型的模擬效果。結果表明：與傳統不考慮土體非均質傳熱方法相比，該模型能夠較好地反映河岸帶水熱交換過程。此外，基于Johansen有效導熱系數模型的河岸帶水熱耦合模型模擬效果表現最佳，模擬結果與前人試驗結果一致。研究成果可為河岸帶水熱交換及污染物遷移過程的深入研究提供技術支撐。

關鍵詞：河岸帶；水熱耦合模型；非均質傳熱；有效導熱系數模型

分層沉積物河流-地下水系統水力連通演化

程大偉1,2，詹紅兵3，李 潔1,2，鄧婧芫1,2

（1. 長安大學水利與環境學院，陜西 西安 710054；2. 長安大學旱區地下水文與生態效應教育部重點實驗室，陜西 西安 710054；3. Department of Geology and Geophysics，Texas A&M University，College Station，TX 77843-3115，USA）

摘要：為揭示河流-地下水系統水力連通狀態演化特征以分層沉積物季節性失水河流-地下水系統為研究對象解析水力連通狀態判別標準剖析系統內滲流變異機制闡明水力連通狀態變異類型與機制完善演化理論框架。構建6個具有不同分層沉積物的河流-地下水系統滲流模型利用數值模擬方法模擬水力連通狀態演化及變異。結果表明：濕潤鋒曲線和飽和帶前鋒曲線是刻畫水力連通狀態演化的特征曲線；沉積物內滲透能力和毛細力作用差異是導致變異的原因。濕潤鋒曲線變異類型為陡坎型、緩坡型或交替型；飽和帶前鋒曲線變異類型為后移型、前突型或交替型。研究成果為進一步開展河流-地下水系統內水量評估、物質遷移和能量傳輸研究提供理論支撐。

關鍵詞：河流-地下水系統；水力連通狀態；分層沉積物；濕潤鋒曲線；飽和帶前鋒曲線；變異

巖溶管道與裂隙介質間溶質暫態存儲機制

羅明明，季懷松

（中國地質大學（武漢）環境學院，湖北 武漢 430078）

摘要：溶質暫態存儲是巖溶地下水溶質運移過程中的普遍現象。為揭示巖溶管道與裂隙介質間溶質暫態存儲機制，本文構建室內管道-裂隙物理模型開展集中補給條件下的定量示蹤試驗，運用雙區對流彌散模型實現溶質運移過程模擬。研究表明：隨著集中補給水動力條件的增強，裂隙暫態存儲水量呈線性增加趨勢，溶質穿透曲線由單峰型向雙峰型轉變；管道和裂隙中的平均流速呈負相關關系，溶質在管道和裂隙中的滯留時間差決定了穿透曲線的形態；溶質暫態存儲引發了穿透曲線的拖尾效應和雙峰現象，對巖溶地下水溶質運移過程具有重要的控制作用。

關鍵詞：溶質運移；管道-裂隙物理模型；暫態存儲；穿透曲線；南方巖溶

城市洪澇中人體失穩機理與判別標準研究進展

夏軍強，董柏良，周美蓉，王小杰，夏 軍

（武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北 武漢 430072）

摘要：受全球氣候變化和人類活動影響，近年來極端降水事件增多，由此引發的城市洪澇災害頻發。行人在洪水作用下易失去穩定，威脅生命安全，研究洪水中人體的失穩機理與判別標準，能為城市洪澇災害的風險評估與管理提供科學依據。本文首先總結了國內外城市洪澇中人體失穩機理研究的相關成果，評估了現有人體失穩判別標準的適用范圍及優缺點?；诹W分析和實測數據率定的計算公式雖然在推導過程中有一定的簡化，但能較好地反映洪水中人體失穩的動力學機理，可以評估不同人群與不同洪水條件下的人體穩定性。針對當前城市洪澇中人體穩定性研究存在的不足，需要開展真實洪水中行人逃生以及沿漫水樓梯行走時的失穩機理與判別標準研究，并深入研究行人站立姿勢調整對洪水中人體穩定性的影響；還需基于大數據等手段獲取互聯網上洪水中人體失穩的影像資料，構建洪水中人體失穩的實測數據庫；同時還需推動人體失穩判別標準在洪水風險管理中的具體應用，最大程度地降低城市洪澇災害帶來的不利影響。

關鍵詞：城市洪澇；人體失穩；失穩機理；失穩標準