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[硕士论文] 王星
水利工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:我国各地形成冰的地形地势、气象条件和水动力的不同,造成冰在某些性质上的差异,所以研究冰自身的基本物理参数和力学性质等对于冰冻圈的环境和工程都具有重要意义。本文以2016年12月至2017年3月冬季对乌梁素海湖冰开展了现场的原型观测和室内晶体及力学试验为基础,分析了湖冰生消过程和光学、热学等对湖冰的影响。
  首先,介绍一下冰的原型观测所用到的一些仪器:主要有气象塔、冰-水-泥温度链、光学监测塔、冰下超声测距仪和热电阻丝冰厚测量装置。然后,分析和研究这些仪器所监测的数据:针对乌梁素海湖冰变化历程,确定冰生消阶段的生长期、稳定期和融化期;降雪能够有效的阻碍气温与冰层之间的热量交换,相当于在冰层上面覆盖了一层保温层;超声、电阻丝和钻孔三种测冰厚的方法差值很小,表明三种方法在测冰厚方面的可行性和一致性;冬季期间太阳总辐射有不断增大的趋势,降雪对阳光具有很强的反射作用,是影响反辐射的决定性因素;一天中太阳辐射最强的时刻在13:00左右,此外冰层对红外线有很强的吸收能力;在冰的整个生消期间对冰-水温度剖面曲线进行分类,统计每种类型出现的时间和次数。最后对采集的冰试样进行断裂韧度试验,用费氏台观测冰的晶体结构,计算冰晶粒的平均等效圆直径;在7cm×7cm×60cm和切口深度2cm的标准试样下,分析断裂韧度与温度和应变速率的关系,研究表明在试验温度-2~-10℃下,冰试样的极限断裂韧度在8.87~12.33KN/m3/2区间内。
  本文给出的分析结果有助于湖冰生消变化和湖冰力学性质的发展,并能为冬季湖泊和水库的经营等提供科学的参考价值。
[硕士论文] 王恺祯
水文学及水资源 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:高纬度寒冷地区往往会存在冰凌问题,冰盖的存在使得渠道流动断面的湿周增加,水力半径减小,冰盖下表面的阻力增加。水流条件的改变往往会引发冰凌洪水,危及桥梁、涵洞、河道工程和其他水工建筑物的安全。研究冰期冰情要素、槽蓄水量以及冰下洪水波坦化程度的变化规律,对宏观掌握冰期洪水的发展规律具有重要的理论意义,对防凌减灾具有重要的现实意义。
  我国黄河宁蒙河段每年都会发生不同程度的凌情,本文以黄河宁蒙河段为研究背景,依据2006~2017年的原型观测资料,研究内容主要概括为以下几点:
  (1)以巴彦高勒、三湖河口、头道拐三个水文测站为研究对象,整理和计算黄河宁蒙河段流凌期、封冻期、开河期三个时期的冰情要素特征值,统计分析冰情要素间的函数关系;并对比分析三个水文测站间冰情要素的差异,计算各冰情要素的年际变化。
  (2)以巴彦高勒—三湖河口及三湖河口—头道拐这两条河段作为研究河段,计算不同时期的槽蓄水量变化,统计分析槽蓄水增量与冰情要素间的函数关系,并对比两条河段冰期槽蓄水增量的差异。
  (3)从水量平衡方程和槽蓄方程两方面,探讨马斯京根法应用于冰期的适用性,并分析马斯京根法参数与糙率之间的关系;基于最小二乘法原理,使用MATLAB软件计算拟合,得到各河段不同时期的马斯京根法参数值;对计算出的参数的可靠性进行验证,结果表明计算值与实测值的数值与趋势皆比较接近,整体误差很低,将马斯京根法应用于冰期是可行的。
  (4)将冰盖发展分为冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄两个过程,计算不同冰盖发展过程下的马斯京根法参数值,建立冰厚值与马斯京根法参数的联系,分析两种冰盖发展过程下洪水波传播坦化的规律,研究表明冰盖冻结增厚和冰盖融化减薄过程对洪水波的传播坦化存在差异。
[硕士论文] 王佳
水利工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:安徽省地跨长江和淮河两大流域,处于我国长江中下游梅雨带地段,研究其梅雨的发生特点及演变规律,对于预测安徽省水文水资源的情势变化,制订有效的水资源规划利用及防洪抗旱的方案具有重要的指导性意义。依据安徽省1957~2016年共60年14个站的逐日降水、气温等水文气象资料为基础,识别梅雨过程,得各站的入梅日、出梅日、梅雨期长度和梅雨量等梅雨过程特征值。基于南北气候地理分异规律,将安徽省分为江南、江淮和淮北3个区域,采用标准化指数对3个区域的梅雨量和年降水量的多寡进行状态划分,运用集对分析法对3个区域间的梅雨量、年降水量的空间特征以及每个区域内梅雨量与其年降水量的关系进行分析;同时,运用集对分析法分别对3个区域的梅雨量状态进行预测。研究结果表明:
  (1)江南、江淮和淮北3个区域的多年平均入梅日分别为6月15日、6月21日和7月3日,出梅日分别为7月8日、7月12日和7月19日,梅雨期长度分别为23、21和16天,多年平均梅雨量分别为323.2mm、232.1mm和194.3mm。
  (2)无论是梅雨量还是年降水量,江南和淮北区域间的联系度都是3个区域中的最小值,而江淮和江南区域间梅雨量、年降水量状态的同一度最大,表明降水具有一定的地带渐变特征;3个区域内的梅雨量与年降水量状态的同一度都达到55%以上,其中江淮区域内的梅雨量和年降水量的联系数最大,为0.858。
  (3)通过集对分析法对江南、江淮和淮北3个区域进行梅雨量状态预测,合格率分别为70%、50%、70%,分析对比3个区域的合格率,其中江南区域和淮北区域的预测效果更好。
[硕士论文] 任孝海
水利工程 黑龙江大学 2017(学位年度)
摘要:水文监测承担着为防汛减灾提供及时有效水情信息的重任,受气候、自然、经济、技术等条件限制,哈尔滨地区仍有相当一部分有重要防汛任务的中小河流没有开展水文监测工作,无法控制实时水雨情信息。
  本文以哈尔滨地区中小河流水文监测建设项目为依托,通过收集已有资料、观测数据、现场调查等手段,分析了项目区的水文、气象、地质条件以及现有监测方案,对该地区中小河流水文监测方案分析与评价。开展的工作及成果如下:
  1、收集整理研究区域的基本资料,对研究区中小河流水文监测现状进行分析研究。通过资料分析研究得出,该地区通河县岔林河、大古洞河、小古洞河、西北河及依兰县巴兰河、木兰县白杨木河、阿城区阿什河的洪水灾害最为突出,该地区水文站网密度偏稀,水文站点布局不尽合理,中小河流水文站偏少,水文巡测能力亟待加强。
  2、对研究区域的河流特点进行分析,河流含沙量小,河床相对比较稳定的河流,走航式ADCP等新型设备具有很好的使用效果,尤其是对洪水陡涨陡落的中小河流,更可在较短的时间内实测流量(起点距、水深、流速),并可达到成果快速的远距离传输,满足洪水控制和防御的目标。中小河流大多距离人口居住地较远,雷达水位计、翻斗式雨量计等自动测报设备满足水位、雨量观测连续性、及时性、准确性的要求。
  3、根据对中小河流监测方案进行分析,随着自动测报技术的逐渐成熟,在中小型流域水文监测中,水文巡测是不可或缺的重要组成部分。水文巡测是改进和创新水文测验方式的重要途径。因此,本研究将水文巡测应用在中小型流域水文监测中,并通过巡、驻结合方式加强重要站点管理,研究结果将为探究和发展水文巡测的新型监测模式提供一定的科学依据。
[硕士论文] 江晨曦
地质学 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:椒江是浙江省第三大河流,向东注入台州湾。椒江口是山溪性的强潮流河口,是海陆相互作用强烈的地带,系滨海沉积地貌,主要由粉砂、泥质粉砂等粘性细颗粒泥沙组成,其两岸是淤泥质的潮滩。由于粘性细颗粒泥沙较易发生絮凝沉降作用,易引起潮滩毁坏、港口淤塞、水质恶化,甚至是生态环境等问题,同时潮流流速对泥沙的絮凝沉降具有较大的影响。因此开展河口环境泥沙沉降特征的数值模拟研究具有重要的意义。一方面可以得出影响泥沙絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,另一方面可以通过求解出的沉降速度来分析河口环境泥沙的淤积特征,进一步分析影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素,为建设港口、开挖航道、修建防波堤、围海造陆等实际工程提供建设性的意见。
  基于上述地质及资料情况,本文以沉积学为理论依据,在资料论证的基础上优选Rouse公式拟合法为计算方法,以椒江口2012和2013年的实测水文泥沙数据为基础资料,综合应用Mapinfo、Matlab、CorelDRAW软件及Excel进行数据分析和制作图件,研究椒江口的絮凝沉降速度和其变化规律。得出影响絮凝沉降速度升降变化点的潮流流速临界值,并通过沉降速度的分布特征分析了影响椒江河口环境泥沙沉积的各种因素及其沉积动力学机制,主要得到如下认识:
  1.通过分析椒江河口的地貌、地质特征及水动力特征,得出椒江河口的潮流受河口喇叭型地貌形态的控制。涨潮流受上下游河势的影响,主流始终偏向北岸,而落潮流则受上游强制性弯道河势所逼,主流线偏向南侧。而椒江河床的发育及入海河口的基本格局深受地质构造的影响,其次是全新世海侵以及人类活动的影响。
  2.以椒江泥沙粒径、组成成分等特征为基础,分析了椒江河口的粘性细颗粒悬沙的来源。椒江口的悬沙主要由伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石等矿物组成,大部分来自于上游河床的冲刷、岸边地层的侵蚀及长江入海的泥沙,而据地层资料可推测这些泥沙来源于岸边的第四纪地层以及更内陆的中生代地层的侵蚀。
  3.首次将Rouse公式拟合法应用在椒江口-台州湾海域,计算得出了椒江河口S1、S2、S3、S4站位处的悬沙沉降速度及全水域的平均悬沙沉降速度。椒江口外海域的悬沙沉降速度范围在0.551-5.37mm/s,全水域的平均悬沙沉速为2.63mm/s,大潮平均悬沙沉速为2.65mm/s,小潮平均悬沙沉速为2.60mm/s。平均悬沙沉速由大到小的空间分布规律为S1、S2、S3、S4站位,即河口主槽区(S1、S2)的悬沙沉降速度最大,其次是河口浅滩区(S3),最后是口外近海区(S4)。本文计算出的椒江口平均悬沙沉降速率范围在不同学者计算的河口海岸环境悬沙沉降速度范围之内(0.01-10mm/s),并且有更为精确的取值范围。因此,本文计算出的椒江口沉速对研究椒江口悬沙的学者具有一定的参考价值。
  4.通过分析悬沙浓度、流速及沉速这三者之间的关系,解释了平均悬沙沉降速度在涨/落憩之后1-2h不断增大,其后沉速逐渐减小的现象,并得出影响椒江口悬沙絮凝沉降速度升降变化点的临界流速是0.416m/s。涨/落憩时刻流速接近于零,而水体中仍存在大量的悬沙,在向落/涨潮转化的1-2h中,最初流速增加,在流速达到0.416m/s之前,悬沙浓度大于平衡挟沙力,泥沙沉降加快引起悬沙沉降速度的增加。而后,随着阻力、流速的不断加大,对沉速有一定的阻滞作用,沉速因此而不断减小。
  5.根据4个测站的沉降速度作出椒江口-台州湾整个水域的沉速场分布图,确定了沉降速度的空间分布情况。沉降速度在4个测站处由大到小分别为河口主槽区(S1、S2)、浅滩区(S3)、近海区(S4)。而整个水域的沉速等值线呈现带状分布,靠近湾口较大,远离湾口较小,且由岸向海逐渐降低。以口门外18km的白沙为界,白沙以内的湾口水域,沉降速度较高,而白沙以东的口外水域沉降速度骤降,越往台州湾水域方向沉降速度越小。因此白沙以内的浅滩水域将是主要的泥沙淤积区,尤其是椒江南北两岸。且潮流流速是影响椒江南北两岸泥沙淤积快慢的主要自然因素。
[硕士论文] 兰甜
水利工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:受气候变化和人类活动的影响,自然环境一直处在不断变化的过程中,期间水文系统也随之发生了改变,水文序列表现出显著的非线性和复杂性。其中,人类活动的影响尤为突出,虽然这种影响极大地促进了区域社会经济的高速发展,但一些不合理的行为也引发了一系列问题,如水资源短缺、水污染、河流生态服务功能褪减、水资源承载力下降等,业已严重威胁社会经济的可持续发展。同时,随着水文系统平衡关系的打破,水文序列的一致性不复存在、统计规律无法在未来重演、水文系统的熵值显著增高、水文序列的长程记忆性被“中断”,非一致性、非平稳性、多重分形等特征成为变化环境下水文序列的新代名词。而这些变化无疑也给传统工程水文设计方法敲响了警钟,如何准确预测未来的河川径流量,如何开展科学、有效的区域水资源管理,一系列问题被忽然间提上了科学家的日程。可是,要解决这些问题,首先必须了解水文系统到底发生了怎样的变化,即水文变异的特征识别与诊断。
  鉴于此,本文在深化水文变异概念与内涵,归类已有水文变异诊断方法的基础上,从水文统计学、时间序列理论、系统论、物理成因分析等多个角度,构建了水文系统变异综合诊断体系,并以渭河流域为案例区域,展开水文变异综合诊断分析,探究了渭河流域水文系统的变异特征及驱动机制。论文的主要研究内容和结论如下:
  (1)梳理水文变异的方法体系
  以前人的研究成果为基础,凝练了水文变异的概念与内涵,从五个不同层面,即水文时间序列的时态、水文时间序列的不同属性、诊断方法的假设条件、水文时间序列的变异形式和对象的空间维度,对水文变异的类型和诊断方法进行了分类。同时,基于水文时间序列存在的偏态分布、季节趋势、异常值、自相关性以及检验中常出现的掩蔽效应等问题进行分析,总结了可行的前(后)置程序与处理办法。
  (2)水文变异综合诊断体系
  以往水文变异的识别多基于统计学方法,但其真伪仅能通过显著性检验检测,所得结论常缺乏可信度,而遭受质疑。本研究针对这一问题,提出了从多个角度或多个参数联合识别,再通过综合诊断确定真实变异点的思路,并构建了水文变异综合诊断理论与方法。体系包括10个子模块,即均值变异诊断模块、回归变异诊断模块、方差变异诊断模块、周期变异诊断模块、长程自相关性诊断模块、熵值变异诊断模块、生态水文关系变异诊断模块、水沙指标变异诊断模块、降水径流长程互相关关系变异诊断模块、空间变异诊断模块。水文变异综合诊断体系通过同时切入水文系统中的各要素(统计学参数、系统演化参数、水文特征),分模块检验,再对其进行综合,认为不同要素或同一区段大多数要素同时发生变异时,才被视为水文系统发生了变异,即真实水文变异。
  (3)渭河流域水文变异综合诊断
  基于水文变异综合诊断体系,以渭河流域为例,通过初步水文条件分析、均值变异诊断、回归变异诊断、方差变异诊断、周期变异诊断、长程自相关性诊断、熵值变异诊断、生态水文关系变异诊断、水沙指标变异诊断、降水径流长程互相关关系变异诊断以及空间变异诊断,对不同模块的可行性和可靠性进行了验证,并基于综合诊断检验,得到了渭河水文系统变异的真实变异区。研究结果表明从多个角度共同检测水文系统的变异特征,并进行二次综合诊断是非常必要的,仅应用均值跳跃变异可能会遗漏水文系统的真正变异点。
  (4)渭河流域水文变异的驱动因子分析
  通过渭河流域水文变异及其驱动因子的概念性驱动模型,分析了各驱动因子与渭河流域水文系统变异之间的驱动关系。分析结果表明:水库建设驱动的河道取水、降水量变化和社会总耗水量变化是渭河流域水文系统变异的主因。水土保持面积和土地利用类型变化,导致区域蒸发量变大,也在一定程度上驱动渭河流域水文系统变异,是其重要影响因素。归因结果一定程度上验证渭河流域水文系统发生“真实”变异结论的可靠性,为区域水资源管理和规划以及水文预测提供重要的参考信息。
[硕士论文] 程甜甜
水土保持与荒漠化防治 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:山东省处于北方土石山区,山丘区面积占约2/3。该区域山地干旱瘠薄,岩层破碎且风化严重,生态环境十分脆弱,土壤肥力和保水保肥能力低下,水土流失严重,土壤侵蚀量为全国平均值的3倍,因此开展山东山丘区水土流失治理工作迫在眉睫。通过对山丘区降雨-径流特征及相关关系的研究将有助于从过程与机制上深入了解流域径流对降雨的响应机理,进而为采取相应的水土保持措施提供理论依据,为基于强降雨产生的洪水过程下水土流失的规划以及洪水的利用提供参考。
  本研究选择位于山东鲁中南山丘区的泰安药乡小流域,以该流域2012-2016年的降雨、径流等实地观测数据为基础,通过对该流域进行降雨产流分析,得出降雨与产流之间的定量定性关系,并运用不同的基流分割方法进行径流组分的划分,从而得出更适用于该流域的基流分割方法,然后对洪水退水过程线进行分割,以期为山东山丘区产流过程的研究提供理论参考。主要研究结果如下:
  (1)药乡小流域降雨具有明显的季节变化,且呈单峰性分布,主要集中在5-9月,占到全年降雨量的85.6%,侵蚀性降雨总量占全部降雨总量的82.5%,其中7-8月所占比例最大,约占全部侵蚀性降雨的18.7%-40.4%。各降雨特征值的最大值均出现在7月份,降雨极不平衡。径流较降雨来说有一定的滞后效应。通过皮尔逊相关分析和逐步回归方法分析降雨与径流之间的相关性,得出降雨量、降雨历时、最大30m in雨强是产流的主控因子,且均与径流总量呈正相关,降雨量和最大30min雨强对产流的影响更大。
  (2)当两场降雨的降雨量、降雨历时等降雨指标相近时,是否有前期降雨就成为影响产流的主要因素。当有前期降雨时,径流随降雨的变化响应十分敏感,径流量达到峰值的时间几乎与降雨量的峰值同步。当无前期降雨时,径流会滞后于降雨产生,滞后时间的长短取决于土壤的干燥程度。
  (3)通过K值均值聚类分析方法,根据降雨量、降雨历时和降雨侵蚀力将药乡小流域2012-2016年间的180场降雨划分成三种雨型。平均雨量较小,降雨历时较短,降雨侵蚀力较小的降雨被划分为雨型I;中等雨量,较长降雨历时和中等降雨侵蚀力的降雨被划分为雨型I I;降雨历时中等,降雨量大且降雨侵蚀力大的降雨被划分为雨型III。不同雨型引起的产流差异十分明显,引起药乡小流域产流的主要为雨型II,占全部产流的50.3%。
  (4)同时运用数字滤波法和基流指数法对药乡小流域径流过程进行基流分割,得出最适宜的方法为数字滤波法,且最合适的过滤参数取a为0.525,P为0.925。在洪水过程中下一次洪水的起涨时刻从该次洪水与上次洪水的拐点开始,而上一次洪水未退完的那部分径流从该点继续消退直至结束;退水过程的第二段与第一段相比更为平缓。
[硕士论文] 冯晶
水文学及水资源 长安大学 2017(学位年度)
摘要:冷水河流域地处陕西省南部、米仓山主脊以北南郑县,为汉江一级支流,流域面积641.41km2。冷水河流域北部为汉中盆地南缘,南部为巴山系米仓山,地势由北向南呈阶梯状抬升,依次为平原区、低山丘陵区、中山区。区内水系复杂,植被繁茂,表层土壤较为疏松,降水丰富,山区河道狭窄,比降较大。由于特殊的山区地形、水系及降雨特征,研究区山洪灾害时有发生,导致山丘区基础设施遭到严重破坏,当地人民群众的生命财产安全受到极大的损害和威胁。本文选取南郑县山洪灾害典型流域-冷水河流域为研究对象,采用SWAT模型,研究区域径流变化,为区域水资源开发利用、防洪减灾等提供科技支撑。主要研究成果及结论如下:
  (1)论文在广泛收集了研究区气象、水文、土地利用资料及流域水文模型研究成果的基础上,分析了流域水文模型的发展历程及研究现状;重点梳理SWAT模型的开发历史、发展概况及应用前景,探讨了SWAT模型的基本原理、基本结构及各模块数据的运算过程。
  (2)论文基于GIS平台,建立冷水河流域地理信息空间数据库,包括DEM图层、土地利用图层、土壤图层等;同时,采用研究区6个雨量站点2001-2014年15年实测降水资料及寒区旱区科学数据中心SWAT模型中国大气同化驱动集提供的站点资料,作为模型气象资料,结合土壤数据库参数计算数据,建立了SWAT模型基本属性数据库;在此基础上按照流域土地利用、土壤类型、坡度类型进行重分类,将流域划分为31个子流域,223个水文响应单元(HRU)。
  (3)论文利用SWAT-CUP模型的SUFI-2算法,根据三花石水文站2000-2014年实测月径流数据,进行了模型的校准与验证;通过参数自动率定及敏感性分析,确立影响模型建立最为敏感的7个主要参数;以效率系数Ens和相关系数R2作为模型适应性的评判标准,得到校准期效率系数Ens为0.85,相关系数R2为0.97;验证期效率系数Ens为0.89,相关系数R2为0.82。表明模型适用于冷水河流域。
  (4)设定了3种土地利用状况,即现有土地利用状况、土地利用方式恶化状况及水保措施相对较好状况,对区域径流的影响进行了模拟。发现土地利用方式的转变对流域内年平均径流的影响较小,但对月径流变化影响较为明显,且雨季(4月~10月)较枯季(11月~次年3月)的径流影响更为显著。林地减少将会加剧径流年内分配不均,使得枯季更枯,雨季径流更大,加剧旱涝灾害。
  (5)模拟了气候因子变化对区域径流的影响,由研究区多年年平均径流的模拟结果看,气候因素改变时,年径流量与降水呈正相关,与气温呈负相关。当气温不变时,降水量每增加10%,年径流量增加1.56m3/s,降水量每减少10%,年径流量减少1.85m3/s;当降水量不变时,气温每上升1℃,年径流量减少0.71m3/s,当气温每下降1℃时,年径流量增加0.7m3/s。由各种混合的气候组合来看,丰水期径流比枯水期径流对气候组合的响应更为明显。
[硕士论文] 韩振
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:目前中小型河道整治是一个重要课题,本文基于西潼峪的河道整治工程,对推求洪峰流量的参数和堤防工程中水流的最大冲刷深度公式做出了修正,得出了结论,为此后类似条件下的河道整治工程提供一定的借鉴作用。
  潼峪河长度为26.1km,河道的平均宽度20m左右,西潼峪位于丘陵地区,丘陵地区是我国生态环境最为脆弱的地区之一,特殊的自然地理和地质环境背景,导致该地区发育独特环境地质问题。多年的金矿开发产生了严重的矿山地质环境问题,选矿废渣压占土地、污染耕地极其严重。南部中低山金矿开采峪道中,采矿废渣直接堆排在河道边坡上、沟道底,众多沟道普遍存在“楼上楼”废渣堆,压占破坏林地植被。小秦岭金矿区暴雨频发,历史上多次发生重大人员伤亡的山洪灾害。
  1、研究分析了传统方法的理论基础和求解方法,并且从洪峰流量计算中的参数入手,分析了参数的敏感性,得出参数对洪峰流量的影响,并修正参数,得出适合西潼峪小流域的洪峰流量计算参数。
  2、研究分析了河道的冲刷机理和河道冲刷的影响因素,通过对西潼峪砂卵石河道中的颗粒分析,并通过建立理论模型,并对传统堤防河道水流冲刷深度的公式进行系数的修正,最终得出适合西潼峪砂卵石河道的水流最大冲刷深度公式。
  3、通过分析当地的流域特征,参照河道治理工程的设计标准,并利用适合当地洪峰流量的修正结果和修正的冲刷深度计算公式为当地的河道治理工程提出合理建议。
[硕士论文] 王维
水文学及水资源 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:洪水预报是指根据产汇流机制原理构建水文模型,并对流域内洪水各项特征要素进行模拟预报的一系列过程。流域洪水预报是否可靠主要依据以下两点:模拟结构能否反映流域径流形成物理过程;参数率定、检验及应用是否能否达到所需精度标准。目前,实时洪水预报只能在短期防汛中起到一定的作用,但是针对中小流域,由于汇流时间过快,有效的预报时间相应减少。因此考虑流域内关键的水工建筑物的设计防洪标准,预估灾害规模,减少损失,并对其进行进一步的设计洪水计算是必要的。将水文模型预报的结果应用到流域设计洪水计算,为设计洪水的计算提供了一种新方法,也应成为未来水文预报的一个大的趋势。
  根据下垫面状况,山东省主要地形地貌可涵盖为一般山丘区、岩溶山丘区、一般平原区三种。与之对应分别选取其典型流域太河流域、田庄流域、刘庄闸流域。本文就是针对以上三种不同地貌形态的流域,分别在其上进行不同模型的产汇流演算,并对历史大洪水进行演算预报与设计洪水的做进一步研究,从而探讨模型推广与设计洪水计算的新思路。在对上述三个流域的地理条件与气候水文资料进行分析后,选取了新安江模型、水箱模型、SCS模型三种模型并确定相应模型结构,而后代入流域相关数据,调整模型参数,进行产汇流模拟与应用比较。在此基础上分析了三种模型在用于设计洪水预报的可行性,研究成果表明:
  1、在次洪预报精度上,受制于流域洪水资料年限较短与降雨强度不均,三种模型对太河水库流域和田庄水库流域的模拟对次洪的预报只能勉强达到相关预报标准,但对一般平原的刘庄闸流域不能满足洪水预报要求。
  2、在设计洪水计算中,将分时段设计降雨数据代入率定好参数的三类模型中,并与《山东省水文图集》中设计洪水计算结果与流域原有设计洪水标准进行比较,其中选用的新安江模型与 SCS模型设计洪水结果较为可靠,水箱模型模拟结果对洪峰突变的过程模拟效果较差。
[硕士论文] 高沛
建筑与土木工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:近几年城市内涝问题频发,严重影响着城市的功能和环境,甚至威胁着城市人民的生命财产安全,因此建立完善的城市排水防涝系统迫在眉睫。而暴雨强度公式又是城市排水防涝系统设计的重要依据,所以编制科学合理的暴雨强度公式显得尤为重要。周至县作为西安市的一个县城,尚未建立暴雨强度公式,迫切需要建立符合周至县暴雨规律的暴雨强度公式,来指导城市的排水防涝系统的设计。
  笔者依据周至县气象局提供的1996~2015年20年的逐分钟降雨资料,通过对选样方法进行分析对比,最终采用年最大值法进行选样。在进行频率调整时,分别采用皮尔逊-Ⅲ型分布、耿贝尔型分布和指数型分布三种理论分布曲线进行频率调整,并且采用适线法和最小二乘法进行理论分布曲线参数的求解。本文分别针对三种频率调整结果i-t-P数据表采用最小二乘法、麦夸尔特法和曲面搜索法进行暴雨强度公式的拟合。针对同一种频率调整曲线,麦夸尔特法误差最小,曲面搜索法次之,最小二乘法误差最大。最后针对不同理论分布曲线和不同求参方法下的暴雨强度公式进行误差对比分析,通过分析可知采用指数型分布曲线进行频率调整,应用麦夸尔特法进行求参的暴雨强度公式误差最小,最为合理。因此选用此方法求出的暴雨强度公式作为最终的周至县暴雨强度公式。
  本文所推求的周至县暴雨强度总公式为:此处为公式省略。重现期P=2~20a时,绝对均方差和相对均方差分别为0.0161和1.72%。重现期P=2~100a时,绝对均方差和相对均方差分别为0.0213和1.68%。误差均满足规范所要求的绝对均方差小于0.05mm/min和相对均方差小于5%的要求。在周至县进行排水系统的设计时,建议采用重现期为P=2~20a的暴雨强度公式。在防洪工程设计时,建议使用重现期为 P=2~100a的暴雨强度公式。本文也推导出了周至县单一重现期下的暴雨强度分公式,由于分公式的精度高于总公式的精度,因此当工程设计重现期与分公式的重现期相同时,优先选用分公式。
[硕士论文] 孙小琼
自然地理学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:植被是联结大气、土壤和水分的自然纽带,而植被类型作为影响流域赋水强弱的主要因素之一,即植被的变化情况可以从侧面反映水资源丰欠的变化。本文利用2005-2011年间美国USGA发布的LANDSAT5数据,基于RS和GIS技术,提取DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI五种植被指数,并结合相应的水文资料(降水量、径流深),通过对相关性和灰色关联分析,研究近7a来贵州省植被覆盖变化与流域水资源的关系。主要结论如下:
  (1)贵州省喀斯特流域的降水量与 landsat5遥感影像植被指数(DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI),通过统计学相关分析法和灰色关联分析法对二者之间的关系进行探究。总体上看,研究区降水量与同期植被指数DVI、RVI、NDVI、TVI之间存在较好的相关性;降水量与DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI的关联度均较高,都是在0.8以上,五种植被指数均与降水量关系较密切。此外,通过对比3月份、9月份植被指数与降水量的关系,得出二者相关性是3月优于9月。
  (2)研究区径流深与植被指数(DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI)均呈正相关关系,3月份径流深与 DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI的相关系数分别为0.682、0.770、0.717、0.662、0.637。9月相关系数RVI最高,相关系数为0.746;TVI和NDVI次之,相关系数分别为0.727和0.718;再次为DVI,其相关系数为0.691;EVI的相关性最差,系数为0.576。通过关联度分析,3月和9月DVI、RVI、EVI、NDVI、TVI五种植被指数均与径流深有密切的关系。
  (3)在对降水量的监测中,总体而言,曲线模型中的三次多项式方程和多元线性模型比二次多项式的拟合精度更高。即相对于二次多项式来说,曲线模型和多元线性回归模型更能反映植被指数与降水量的关系。而在径流深与植被指数的构建的数学模型中,指数模型与多元线性模型的拟合精度较好,指数模型3月和9月R2高达0.8以上。
  (4)在植被指数与降水量的回归关系模型中,无论是3月还是9月,三次多项式模型优于其他曲线模型(二次多项式和指数回归模型)。基于RVI建立的三次多项式关系模型的R2,3月份和9月份分别达到了0.653、0.774,并对三次多项式模型进行验证,发现实测值与预测值非常接近,平均误差分别为18%和7%。综上,说明三次多项式模型可以满足喀斯特地区水资源的宏观监测的需要,也说明三次多项式关系模型用来监测降水量是一种简单有效、切实可行的方法。在植被指数与径流深的构建的数学模型中,多元线性模型与指数模型R2均大于0.7,模拟效果较好。
  (5)不同植被指数与水资源的内在联系是有差异的,植被指数与同期径流深的密切程度高于降水量与植被指数。其中,与径流深和降水量相关性最好的是比值植被指数(RVI)。
[硕士论文] 杨博逍
土木工程;市政工程 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:本研究以金沙江下游以及三峡水库长江干流和典型支流澎溪河为主要对象,在优化水体CH4、CO2浓度顶空测量分析方法基础上,分析夏冬两季金沙江下游水-气界面CH4、CO2通量特征及影响因素;并通过对三峡水库干支流水-气界面CH4、CO2通量的监测,分析了其特征,阐释不同区段水-气界面CH4、 CO2通量影响因素。
  本研究主要内容包括:⑴夏季CH4通量与p(CH4)、风速正相关,而CO2通量与p(CO2)、DIC、TA、风速正相关,冬季CH4通量与p(CH4)、风速、水温正相关,与Chl-a、TA负相关,而CO2通量与p(CO2)、风速正相关,与DO、Chl-a、DOC负相关。夏季金沙江下游水-气界面CO2通量在世界主要河流中属于中等水平,而CH4通量则较低,水电站建成后造成的温室效应作用不明显。⑵2016年5月到2017年2月,三峡水库蓄水后,CO2与CH4通量整体均呈下降趋势。干流CH4通量与p(CH4)、水温正相关,与电导率、DO负相关,而CO2通量与p(CO2)、水温正相关,与电导率、DO、pH值负相关;支流CH4通量与p(CH4)、水温、pH值正相关,而CO2通量与p(CO2)、风速正相关,与DO、pH值、Chl-a负相关;整体上CH4通量与p(CH4)、水温正相关,与电导率负相关,而CO2通量与p(CO2)正相关,与DO、pH值负相关。干流河流区到过渡区,水-气界面CO2扩散通量有所减小,说明水库对河流水体CO2释放有一定缓解作用。整体上干流CO2通量大于支流,支流CH4通量大于干流。三峡库区水-气界面CO2通量高于一般河流,在世界主要水库中处于中等水平;CH4通量值较低,水库对CO2与CH4的排放并不明显。⑶夏冬两季金沙江下游库区段水-气界面CO2通量整体均大于三峡库区段,冬季两库区段CO2通量均低于夏季。夏季三峡库区段水-气界面CH4通量高于金沙江下游库区段,而冬季则较低。夏季金沙江下游库区段TC整体高于三峡库区段,冬季蓄水后三峡库区段较高,库龄与水库的运行可能是影响水库水-气界面CH4、 CO2通量排放的影响因素。
[硕士论文] 李倩
自然地理学 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:焉耆盆地位于新疆巴音郭楞蒙古自治州东北部,是天山南麓的一个内陆山间盆地。博斯腾湖(简称博湖)是焉耆盆地周围大小河流的汇集地,博湖80%以上水量来自其西北部的开都河,其余水量来自天山南坡的黄水沟、清水河和曲惠沟等小河。
  长期以来,在对从盆地内流出的水资源进行开发利用时,计算水量平衡和进行水量预算时,对盆地周边小河及坡面径流的径流量缺少定量估算。而这些小河及坡面径流的水资源量对当地水资源概算、水量收支平衡及水资源开发潜力有重要意义。同时,这些小河及坡面径流的水资源对流经地区的农田灌溉、工业及城乡生活用水等有重要作用,影响水资源的可持续管理分配和科学合理利用。所以,对该部分水资源量进行定量估算有着重要意义。
  本文根据研究区自然地理条件和水文站、气象站数据,采用以下方法对研究区径流量进行估算:基于ArcGIS水文分析模块工具,利用30m精度的Aster-GDEM数据和水文站、气象站数据,对焉耆盆地周边小河及坡面径流进行水文特征提取与分析,分别提取流域分水岭、水系河网、河道纵剖面和不同海拔高程处面积,将研究区划分为4个小河流域和6个小坡面集水区,计算河网密度与河道平均比降等参数。并利用提取的不同海拔高程处面积和山区降水垂直递减率,计算各小河流域和坡面集水区年降水总量。然后计算径流系数,进而得出各小河流域和坡面集水区年径流量和整个研究区年径流量。本研究得出以下主要结论:
  (1)河网密度。整个研究区河网密度为0.163 km/km2。黄水沟、清水河、曲惠沟和茶汗通古河流域河网密度分别为0.146 km/km2、0.177 km/km2、0.175 km/km2、0.194 km/km2;北坡、东坡、东南坡、南坡、西南坡和西北坡集水区河网密度分别为0.084 km/km2、0.063 km/km2、0.216 km/km2、0.129 km/km2、0.156 km/km2和0.173km/km2。东南坡河网密度最大,其次为茶汗通古河流域,北坡河网密度较小,东坡河网密度最小。
  (2)河长与河道平均比降。黄水沟、清水河、曲惠沟和茶汗通古河,河长分别为:108.43km、61.67km、42.54km和58.95km,河道平均比降依次为:18.5‰、32.9‰、46.1‰和32.1‰。
  (3)小河流域和坡面集水区年降水总量。本文分别计算了各小河流域和坡面集水区1956~2007年共52年的年降水总量和多年平均降水总量。黄水沟流域年降水总量最大,多年平均降水总量为8.08×108m3;清水河流域多年平均降水总量为2.56×108m3;茶汗通古河多年平均降水总量为2.29×108m3;坡面集水区中,西北坡和西南坡集水区年降水总量明显大于其他坡面,西北坡集水区年降水总量最大,多年平均降水总量为3.72×108m3;北坡集水区年降水总量最小,多年平均降水总量为0.88×108m3。
  (4)径流系数。文中共计算黄水沟与清水河流域1957~1988年径流系数和多年平均径流系数,其值分别为:0.337和0.40.7。计算了茶汗通古河流域1957年径流系数为0.23。
  (5)小河流域和坡面集水区年径流量。文中计算了各小河流域和坡面集水区1956~2007年共52年的年径流量和多年平均径流量。各流域中,黄水沟以其29年的水文站降水量数据为基础,估算得到多年平均径流量为2.72×108m3,比其水文站30年径流量平均值2.51×108m3大0.21×108m3;清水河以其33年的水文站降水量数据为基础,估算得到多年平均径流量为1.04×108m3,比其水文站27年径流量平均值1.03×108m3大0.01×108m3;其他小河流域和坡面集水区无降水量数据,年径流量为完全估算值。其中,西北坡集水区多年平均径流量最大为1.25×108m3,北坡最小为0.2×108m3。将各流域和集水区多年平均径流量相加,得到整个研究区多年平均径流量为7.87×108m3。
  开都河流域多年平均径流量为34.87×108m3,其与本研究区径流共同组成了流进焉耆盆地内的总径流,总径流量为42.74×108m3,本研究区径流量占流入盆地内总径流的18.4%,其余81.6%为开都河径流。
[硕士论文] 龙天玮
水利工程;水文学及水资源 重庆交通大学 2017(学位年度)
摘要:随机水文时间序列在时域和频域上都有着丰富的统计特性,游程理论作为离散随机过程的一种基础性分析方法,能够同时反映时域和频域的特征,因此在水文干旱、海浪波群等研究领域得到了广泛的应用。但是目前基于游程理论对水文时间序列游程的概率分析大部分都是针对水文时间序列游程极大值的探讨,其理论结果主要应用于洪水与干旱的研究中。然而随机水文时间序列游程的极值分布所蕴含的意义远不止这些,游程的极小值同样具有重要的现实工程意义。所以,本文以平稳水文时间序列为研究对象,对其进行了游程极小值的分析,其中利用了一阶马尔科夫链对问题进行了简化,并且将得到的理论方法应用到确定内河码头施工水位等实际问题中。具体研究内容及所得结论如下:
  ①回顾总结了水文时间序列游程极值的研究成果,对其中的一些基本理论公式进行了验证,指出了水文时间序列游程极大值的理论方法中存在的不足;
  ②基于对游程极大值理论中不足之处的讨论,提出了对游程极值研究的一种改进分析理论,该理论充分考虑了水文时间序列中整游程与正、负游程之间的关系。以整游程长度与负游程长度为例,利用二者间的数值关系构建了概率空间,将相关变量的概率计算都限制在该区域内;
  ③利用改进的分析理论,重新推导得到了游程极值分析中各个重要物理量的概率特性,同时还提出了水文时间序列游程极大值的两种近似的计算方法。以某河流的年径流量为例,将这两种近似的计算方法与文献中的方法进行了比较。计算发现与文献中的结果比较吻合,在一定程度上验证了本文理论方法的有效性;
  ④针对游程极小值开展了研究分析,利用不同的思路得到了水文时间序列游程极小值的近似计算方法。将上述游程极小值理论应用到内河港口航道水工建筑物的施工水位确定上,经计算对比了三种不同施工水位方案对应的各目标历时概率,对施工水位的确定提供了新思路。
  本文基于前人在两态游程极大值方面的工作,进一步对平稳随机水文时间序列游程极值的概率特性开展了研究,提出了游程极小值的概率分析理论,并将该理论方法应用到确定内河码头施工水位实际问题中,丰富了随机水文时间序列游程分析法在水利工程中的实际应用。
[硕士论文] 李智
地下水科学与工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:非饱和带是连接大气与饱和带之间水量和能量循环的关键环节,除了固体骨架外,非饱和带内的孔隙被水流和气体完全充满,是一个典型的水-气二相流系统。众多研究表明气相的存在对非饱和带内水流运动与物质交换具有不可忽略的影响,而且降雨入渗过程是激发非饱和带水-气二相运动的主要因素,水流的下渗会压缩非饱和带内的气体,而被压缩的气体进而又会阻碍水流的下渗,所以研究降雨条件下非饱和带水-气二相流驱替规律对了解水资源在大气-非饱和带-地下水系统内的运动过程具有十分重要的意义。由于其理论的复杂性以及实验条件的限制,对降雨条件下非饱和带水-气二相流驱替规律的研究一直是热点问题。
  因此,本文以非饱和带水-气二相流理论为基础,依托长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室,分别设计实验室尺度和原位尺度下的一维实验,并使用国外先进传感器观测相关变量,通过分析实测数据,探究岩性和地下水位的变化对降雨条件下非饱和带水-气二相流运动的影响以及不同气象因素与气相压力的相关性,并对降雨条件下非饱和带水-气二相流耦合模型进行数值模拟,分析模拟软件的仿真性。主要得出了以下结论:
  (1)在地下水位保持不变时,剖面含水率随着降雨强度的增大而增大,其中非饱和带上部含水率随着雨强变化产生的差异较大,毛细上升带内含水率的差异较小;当雨强不变而地下水位变深时,非饱和带内水流下渗的越快;对比不同地下水位条件下气相压力发现,在降雨强度相同时,不论地下水位埋深是多少,气相压力的最大值总是出现在非饱和带的深部,且地下水位越浅,非饱和带内气体所受的压缩作用越大,气压的峰值越大。
  (2)分析不同条件下降雨累计入渗量发现,在降雨开始的短时间内入渗补给量快速增大,之后缓慢上升直至不再增加;不同地下水位条件下入渗总时间之间存在倍数关系,以地下水位z=0.5m为基础,z=0.7m条件下的降雨入渗总时间大约是其的2.2倍;z=1.0m条件下的降雨入渗总时间大约是其的3.2倍。
  (3)气相压力和气象要素之间存在相关性。风速与气相压力呈正相关,大气压波动和相对湿度与气相压力呈负相关,气相压力和上述气象要素的相关性不随岩性的变化而改变,在非饱和带水-气二相流问题中建议将大气边界作为上边界。
  (4)对比降雨条件下不同岩性气相压力的差异发现,气相压力的变化不仅与气象因素有关,也与入渗的水流对气体的压缩作用有关;根据不同岩性条件下非饱和带气相压力的变化特征将非饱和带分为风速影响带、过渡带和压缩影响带。风速影响带位于距地表0~50cm范围内,三种岩性气相压力的大小关系为细砂>中砂>粗砂,主要受风速的影响;压缩影响带在距地表100cm以下的范围内,三种岩性气相压力的大小关系为粗砂最大,中砂和细砂相对较小,主要受压缩作用影响;过渡带在50cm~100cm范围内,三种岩性气相压力的大小关系不明显,受风速和压缩作用的共同影响。
  (5)对比降雨条件下岩性对剖面含水率的影响发现,非饱和带内越深位置处的含水率响应降雨的滞后时间越长;土表的含水率、气压等状态变量受多种因素影响,变化过程复杂;岩性因素不仅对含水率的量值有影响,而且从距地表100cm开始对含水率响应降雨的时间也有影响,粗砂内的水流最先到达非饱和带底部。
  (6)分析不同岩性对降雨入渗量的影响发现,无论当天有没有发生降雨,各种岩性的日降雨入渗量都大于0,说明降雨的入渗具有滞后效应,其在非饱和带内存留一段时间之后才会补给至地下水;日降雨入渗量大约在降雨过后的3-5天达到最大,之后再逐渐减小。
  (7)将实测数据与降雨条件下不同地下水位非饱和带水-气二相流数值模拟结果进行对比:发现气相压力和含水率的模拟结果可以很好地验证实测数据所呈现的规律,但TOUGH2会高估气相压力的大小,且地下水位越浅,气相压力的模拟值与实测值的误差越大。TOUGH2对含水率的仿真模拟比较准确,其中对于非饱和带较深范围模拟的误差较小,对表层含水率模拟的误差较大。
[硕士论文] 宁定远
测绘科学与技术 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:鄱阳湖是我国第一大淡水湖,因其在长江洪水调控、湿地生态系统和水生生态系统保护中的突出作用而备受研究者关注。目前研究者主要关注的问题是气候变化、水利工程等因素对鄱阳湖水文水资源系统和湖泊生态系统的影响,而对鄱阳湖五大入湖河流上游流域长期大规模的森林变化对河流径流情势的改变,及这些改变对鄱阳湖的潜在影响研究则属于空白。梅江流域地处鄱阳湖赣江上游,是鄱阳湖重要的水源涵养区。和中国许多流域具有类似的森林干扰历史,梅江流域森林变化的格局非常具有代表性,经历了早期的破坏(1950年至1972年森林覆盖从35.9%降至24.7%)和后期大面积恢复(1983年至2006年森林覆盖从24.9%增加到71.0%)。本研究以梅江流域为例,研究该流域长期以来大规模的森林变化对径流情势的影响,这对于鄱阳湖流域水资源和森林资源的适应性管理以及流域水生生态系统和湿地生态系统的保护具有重大意义。
  本研究主要内容包括:⑴利用SWAT模型对梅江流域进行日径流模拟。其中,利用Anusplin程序插值气象数据,从而提高流域模拟的精度。共划分35个子流域和160个水文响应单元,采用SWAT-CUP程序进行模型参数率定和敏感性分析。选用决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数Ens来评定SWAT模型的模拟效果。根据验证结果,选取模拟精度最高的模型参数组以构建梅江流域生态水文模型。最终构建的模型率定期(1982-1997)R2为0.63,Ens为0.62,验证期(1998-2006)R2为0.68,Ens为0.60。率定期和验证期的评价结果都满足要求,模型模拟效果较好,体现SWAT模型在梅江流域有较好的适用性。⑵根据流域特点设定4种森林变化情景和20种气候变化情景,预测不同森林变化和气候变化情景下流域日径流变化。基于河流生态系统保护理论,定量计算不同情景下径流情势要素(流量、出现时间、历时、频率和变异率)的变化。在本文中以箱线图的形式展现径流情势的变化,并分析变化的原因。⑶森林变化情景中,当裸地和耕地变为林地时,流域内蒸发和植被蒸腾量增加,同时新增林地的枯落物层将涵养部分降水,土壤层的水源涵养量也将提高,最终导致年径流量、汛期径流量和非汛期径流量减少;梅江流域森林变化的水文响应具有明显的空间差异性,非汛期河岸带林地增加使河道地表水大幅度的减少,这是由于非汛期林地增加消耗了大量河岸带土壤水分和地下水,干扰了对河道地表水的补给。⑷非河岸带森林覆盖面积的增加能够明显降低高位流流量及变异率,减少高位流历时,而河岸带森林变化对高位流各情势要素影响不大;降雨量增加使高位流流量和高位流历时增加,降雨量平均每增加5%,高位流流量增加8%左右;温度变化对高位流的影响与降雨相反。⑸非河岸带森林覆盖面积平均每增加10%,流域低位流流量增加7%-8%,低位流历时减少0.5-1天左右,低位流流量变异率降低2%-3%,河岸带林地的增加与非河岸带所带来的水文效果相反;气候变化中降雨和温度的变化对低位流各情势要素的影响几乎是相反的,降雨量平均每增加5%,低位流流量增加20%-30%左右,温度平均每增加0.5℃,低位流流量减少4%-8%左右。
[硕士论文] 李文苹
地图学与地理信息系统 西北大学 2017(学位年度)
摘要:遥感技术在洪涝灾害评估、水环境监测、水资源管理等方面得到了广泛应用,这些应用都需要进行水体信息提取的研究,可以说水体信息提取是进行水体遥感研究的前提。水体信息提取的方法有很多,大都是以像元为基础,根据水体特有的波谱特征提取的。但是,不论遥感影像的分辨率多么高,混合像元都是客观存在的,这必然影响水体提取的精度。因此,深入到像元内部,将混合像元进行分解,不仅能够提高水体提取的精度,而且也是定量遥感发展的必然趋势。
  本文以Landsat8OLI为例,选择黄河流域红碱淖湖泊、冯家山水库、沙湖和龙门段河流不同类型的水体为研究区域,将其分为水体和非水体,以高分辨率的影像为参考,采用NDWI阈值法、MNDWI阈值法、MNDWI*阈值法、基于NDWI的像元二分模型、基于MNDWI的像元二分模型、基于MNDWI*像元二分模型和线性光谱混合模型(LS MM)这7种方法对各研究区域水体进行提取,为有效提取含沙量大的黄河流域水体提供方法指导。主要结论有以下几点:
  (1)在NDWI、MNDWI和MNDWI*的基础上运用大津法(OTSU法)确定阈值并对黄河流域不同类型的水体进行提取,结果表明:这三种方法相比,MNDWI*阈值法提取效果最好,MNDWI阈值法次之,NDWI阈值法较差,差别主要在水陆边界和其周围细小破碎的水体。
  (2)在NDWI、MNDWI和MNDWI*的基础上构建像元二分模型,提出新的水体提取方法,即基于NDWI的像元二分模型、基于MNDWI的像元二分模型和基于MNDWI*的像元二分模型,并将这三种方法用于黄河流域不同水体类型的水体提取,结果表明:这三种方法均能有效的提取各研究区域的水体,对于细小的河流敏感性都较强,然而相比,基于MNDWI*像元二分模型提取效果最好,基于MNDWI像元二分模型次之,基于NDWI像元二分模型较差。
  (3)在线性光谱混合模型(LSMM)的基础上进行改进,并将其用于提取黄河流域不同水体类型,结果表明:改进的线性光谱混合模型提取水体的结果更接近高分辨率影像提取的结果,尤其是研究区水体比较破碎的地方,效果更佳。
[硕士论文] 杨义
光学工程 太原理工大学 2017(学位年度)
摘要:在我国高纬度的东北、西北等地区,由于冬季寒冷引起河流大面积结冰导致的水工建筑物损坏的事情经常发生,会引起巨大的经济损失。因此研究冰力学特性,了解冰形成和融化过程中力的变化十分必要,可以为水工建筑的防护与建造提供指导。
  随着光纤技术的发展,光纤传感技术因其结构简单、不受电磁干扰、体积小、灵敏度高等优点,自诞生约50年以来得到了十分迅速的发展,目前已应用于生产和生活的许多方面。光纤环衰荡(FLRD)技术是以腔衰荡光谱(CRDS)技术为基础提出的,利用光纤环形成谐振腔的一种强度型光纤调制技术。基于 FLRD技术的光纤传感器还具有稳定性和实时性好、响应速度快等优点。本文结合 FLRD技术与光纤微弯传感技术,设计了一种连续监测静冰压力的传感系统。论文的主要工作包括:
  (1)通过查阅文献资料,综述了静冰压力的研究现状,介绍了几种常用的静冰压力估算方法,并对光纤传感的基本原理和分类进行了介绍。
  (2)介绍了CRDS技术及FLRD技术基本结构、原理及发展历程。FLRD技术包含脉冲光源、光纤环和数据处理部分。脉冲光源使用实验室搭建的掺铒光纤环形锁模激光器;光纤环由两个分光比为95:5的2×1耦合器和一段单模光纤组成;数据处理部分包含光电探测器和示波器。FLRD技术把传统强度传感器测量光强转换为测量脉冲在光纤环中的衰荡时间,避免光源强度变化引起所测物理量的误差。
  (3)通过分析光纤弯曲损耗理论和讨论微弯传感器的灵敏度,设计了适用于静冰压力测量的微弯传感器结构,并利用3-D打印机制作实验时所用的微弯传感器。
  (4)基于 FLRD原理,结合光纤微弯传感器,设计了一种用于静冰压力测量的光纤传感器。利用此系统结合高低温交变湿热试验箱测量了-10℃~6℃条件下冰的形成和融化过程中静冰压力随着温度变化的曲线。传感器达到0.00998/(μs·kPa)的精度,测得最大冰压力为(552±4) kPa。实验证明,此传感系统可以对冰形成和融化过程的静冰压力变化进行实时和连续监测。
[硕士论文] 化环环
3S集成与气象应用 南京信息工程大学 2017(学位年度)
摘要:蒸散是维持陆面水量平衡和地表能量平衡的重要组成部分,实际蒸散量的精确估算能帮助提高水资源的利用、缓解生态环境紧张。本文引用广义互补相关原理,利用气象和水文数据建立流域实际蒸散量估算模型,使用水量平衡方程对模型进行参数率定,充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件,耦合实际蒸散量模型中各气候要素的分布式拟合结果,实现了全国1km×1km分辨率的实际蒸散的分布式模拟,分析了我国实际蒸散量的时空特征。本文主要结论如下:
  (1)通过分析广义互补相关原理理论模型的适用性并且结合我国的实际情况,选择c=2带入多项式进行计算实际蒸散量,得到估算实际蒸散量的公式。用通过水量平衡方程获得的实际蒸散量对公式中的α进行率定,率定后80个流域的平均绝对误差为11.481mm,平均相对误差为3%。除去西南、西北诸河部分流域尤其是西北诸河流域相对误差在10%内之外,其他流域都被控制在5%以内。
  (2)发现α在空间分布上以下分布规律:①和海洋距离越小,α越大,与海洋距离越大,α越小;②海拔越高,地形屏障作用越大,水汽含量相应减少,因此α随海拔的增高而变大;③α随纬度的增高而变大,但是α随纬度变化的相关性只有0.29,这可能是因为距海洋的远近程度对α的作用很大,这种作用可能胜过纬度变化对α的作用。
  (3)我国50年平均实际蒸散量呈由东南向西北递减的分布规律,从纬度上看实际蒸散量随着纬度的增高而减小,从距海洋距离看离海洋越远实际蒸散量越小。并且分别按干湿气候、水资源二级以及省级行政分区对其进行了统计分析。
  (4)1961-2010年间我国的实际蒸散量随着时间的增长总体上呈小幅度的上升趋势。逐个二级流域分析它们实际蒸散量的年际变化,发现随着时间的增长呈上升趋势的流域的有48个,占大多数。用Spass获取实际蒸散量的Person相关系数进行分析,发现最高温度、最低温度、平均温度、实际水汽压的增加和气温日较差、2米平均风速的减小是造成实际蒸散量随着时间而增加的主要原因。而日照百分率的下降在一定程度上减缓了实际蒸散量的上升趋势。
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