黄河口清水沟河道的冲淤过程与模拟          下载免费PDF全文

郑珊  吴保生  周云金  王开荣  韩沙沙 《水科学进展》2018,29(3):322-330

为揭示黄河口清水沟河道长时段的冲淤演变规律并建立其冲淤计算方法,分析了清水沟1976—2015年的时空冲淤演变过程,采用河床演变的滞后响应模型,考虑河口来水来沙及河道延伸与蚀退的影响,建立了清水沟累计冲淤量的计算方法。结果表明:1976—1980年改道初期清水沟改道点上游先冲后淤,改道点下游淤滩塑槽,淤积量随着下游河道展宽而增加,1980年后改道点上、下游河道冲淤过程趋于一致;受水沙条件等因素影响,1980—1986年清水沟主槽冲刷展宽,之后主槽淤积萎缩;1996年清八改汊和2002年小浪底水库"调水调沙"原型试验以来,河道转淤为冲,2002年后河道冲刷速率随时间指数衰减;河床演变的滞后响应模型可计算清水沟长时段的冲淤过程,该方法可为预测未来清水沟冲淤演变趋势提供科学参考。  相似文献   

开挖条件下含陡倾结构面顺层岩质边坡破坏模式与稳定性预测     

王章琼  江志红 《中国地质灾害与防治学报》2018,29(1):40-45

顺层岩质边坡易发生失稳破坏,当边坡中发育有顺坡向陡倾结构面时,更不利于边坡稳定。以贵州某水电站大坝左岸含陡倾结构面顺层边坡为例,在综合分析地质条件及开挖扰动的基础上,结合离散元软件UDEC,分析了边坡的变形破坏模式和稳定性。研究结果表明,边坡可能发生的变形破坏模式主要有滑移、拉裂—滑移两种;自然状况下及开挖后,边坡都有沿断层f_9、卸荷裂隙L_1及岩层面发生滑移的趋势,且工程开挖导致边坡沿该结构面发生内部滑动;对边坡采用预应力锚索加固后,变形得到有效控制,位移数值计算值与实际监测值基本吻合。  相似文献   

Properties of High-Order Finite Difference Schemes and Idealized Numerical Testing     

Daosheng XU  Dehui CHEN  Kaixin WU 《大气科学进展》2021,38(4):615-626

Construction of high-order difference schemes based on Taylor series expansion has long been a hot topic in computational mathematics, while its application in comprehensive weather models is still very rare. Here, the properties of high-order finite difference schemes are studied based on idealized numerical testing, for the purpose of their application in the Global/Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES) model. It is found that the pros and cons due to grid staggering choices diminish with higher-order schemes based on linearized analysis of the one-dimensional gravity wave equation. The improvement of higher-order difference schemes is still obvious for the mesh with smooth varied grid distance. The results of discontinuous square wave testing also exhibits the superiority of high-order schemes. For a model grid with severe non-uniformity and non-orthogonality, the advantage of high-order difference schemes is inapparent, as shown by the results of two-dimensional idealized advection tests under a terrain-following coordinate. In addition, the increase in computational expense caused by high-order schemes can be avoided by the precondition technique used in the GRAPES model. In general, a high-order finite difference scheme is a preferable choice for the tropical regional GRAPES model with a quasi-uniform and quasi-orthogonal grid mesh.  相似文献   

A Positivity-preserving Conservative Semi-Lagrangian Multi-moment Global Transport Model on the Cubed Sphere     

Jie TANG  Chungang CHEN  Xueshun SHEN  Feng XIAO  Xingliang LI 《大气科学进展》2021,38(9):1460-1473

A positivity-preserving conservative semi-Lagrangian transport model by multi-moment finite volume method has been developed on the cubed-sphere grid. Two kinds of moments(i.e., point values(PV moment) at cell interfaces and volume integrated average(VIA moment) value) are defined within a single cell. The PV moment is updated by a conventional semi-Lagrangian method, while the VIA moment is cast by the flux form formulation to assure the exact numerical conservation. Different from the spatial approximation used in the CSL2(conservative semi-Lagrangian scheme with second order polynomial function) scheme, a monotonic rational function which can effectively remove non-physical oscillations is reconstructed within a single cell by the PV moments and VIA moment. To achieve exactly positive-definite preserving, two kinds of corrections are made on the original conservative semi-Lagrangian with rational function(CSLR)scheme. The resulting scheme is inherently conservative, non-negative, and allows a Courant number larger than one.Moreover, the spatial reconstruction can be performed within a single cell, which is very efficient and economical for practical implementation. In addition, a dimension-splitting approach coupled with multi-moment finite volume scheme is adopted on cubed-sphere geometry, which benefitsthe implementation of the 1 D CSLR solver with large Courant number.The proposed model is evaluated by several widely used benchmark tests on cubed-sphere geometry. Numerical results show that the proposed transport model can effectively remove nonphysical oscillations and preserve the numerical nonnegativity, and it has the potential to transport the tracers accurately in a real atmospheric model.  相似文献   

Plant drought tolerance trait is the key parameter in improving the modeling of terrestrial transpiration in arid and semi-arid regions   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

Xintao Liu  Xingjie Lu  Shulei Zhang  Zhongwang Wei  Nan Wei  Shupeng Zhang  Hua Yuan  Wei Shangguan  Shaofeng Liu  Jianfeng Huang  Lu Li  Xiulan Ye  Jinxuan Zhou  Wenke Hu  Yongjiu Dai 《大气和海洋科学快报》2022,15(1):35-41

陆面过程蒸腾作用的模拟制约着天气,气候降水预测的精确度.近几十年来,为了更好地描述植被蒸腾的水力约束,陆面过程模式发展了基于植物性状的植物水力胁迫方案.然而,我们对于植物性状在蒸腾模拟中的地位仍然缺乏了解,植物性状对蒸腾的重要性仍需进一步量化.本研究利用Morris方法评估植物性状参数在通用陆面模式植物水力胁迫方案(CoLM-P₅₀HS)中的重要性,针对17种植物性状,筛选出最为重要的:耐旱性状(P₅₀),气孔性状,和光合作用性状.在12个FLUXNET站点中,参数的重要性由归一化敏感度来衡量.P₅₀的重要性随着降水的减少而增加,而气孔性状和光合作用性状的重要性则随着降水的减少而减少.在干旱或半干旱地区,P₅₀比气孔性状和光合作用性状更重要,这意味着当植物经常经历干旱时,水力安全策略比植物生长策略更关键.而耐旱性状的巨大变异性进一步暗示了多种植物水力安全策略的共存.忽视P₅₀的变异性可能会对陆面过程模式蒸腾作用的模拟造成严重误差.因此,为了更好地表示植物水力功能的变异性,需要增加对耐旱性状的观测并耦合到陆面模式中.  相似文献   

半干旱地区洪水模拟效果差异性分析及影响因子响应评估          下载免费PDF全文

刘玉环  李致家  刘志雨  罗赟  霍文博 《湖泊科学》2022,34(2):652-663

中国北方半干旱地区的降水与下垫面条件具有明显的时空异质性,如何完整准确地描述该类区域的水文过程是当代水文学研究的难点之一.选择半干旱地区水文实验区域——绥德流域和曹坪流域,通过构建不同时空规律的降水场,并结合3种不同产流机制的水文模型,进行大型数值模拟实验,去探究时间、空间、产流机制等因素对半干旱地区洪水模拟的影响,为该类地区水文模型的研制工作提供借鉴.结果 表明:1)半干旱地区中小流域的产流对降雨强度较为敏感,因此降水输入的时间步长对洪水模拟效果的影响程度较大;相比之下,流域雨量站数量的增减,仅体现在降雨分布场的暴雨中心缺失以及面平均降雨量的微小差别,对洪水模拟效果的影响程度较小.2)水文模型能否准确描述主导水文过程是半干旱地区洪水模拟效果优良的关键,流域的尺度效应及其下垫面条件的空间异质性是半干旱地区不同水文模型研制和调整应当优先考虑的问题,无论时间步长、雨量站数量怎么组合,产流结构适宜的模型其模拟效果总是趋于较好的结果.  相似文献   

云南云龙天池枝角类群落演替对1950s以来人类活动影响信号的识别     

索旗  陈光杰  孔令阳  徐会明  李静  张涛  王露  周起  郑昕 《湖泊科学》2022,34(5):1735-1750

从1950s开始, 云南地区部分湖泊受到了水文调控(如筑坝)和鱼类引入等流域开发活动的直接影响, 湖泊水环境与生态系统结构已出现明显改变. 开展浮游动物群落的长期生态响应评价有助于认识气候波动和人为胁迫的影响模式. 本文选取云龙天池进行了沉积物记录分析, 在重建过去100年环境变化历史的基础上开展了枝角类群落的多指标分析(物种组成、个体大小、生物量等), 进一步结合多变量分析识别了枝角类群落构建的关键驱动因子. 结果显示, 云龙天池在过去100年间经历了明显的水位波动, 约1962年以前水位较低, 1950s起的水文调控(筑坝)导致湖泊水位波动上升, 2006年以来略有下降. 枝角类群落随水位波动呈现由底栖种向浮游种占优转变的模式, 并在2006年以来底栖种略有增加. 总体上, 低水位时期底栖枝角类占优, 高水位时期浮游枝角类占优. 水体营养水平也对枝角类群落产生了较为显著的影响. 在沉积物总氮和有机质通量上升时, 长额象鼻溞(Bosmina longirostris)相对丰度和枝角类浓度都明显上升. 枝角类象鼻溞个体大小表明, 1969年鱼类引入后象鼻溞的壳长、壳刺长度、触角长度显著减小, 反映了鱼类捕食压力上升的影响. 本研究进一步揭示了水文调控和鱼类引入对湖泊环境和生物群落结构的驱动影响. 其中, 1960s以前云龙天池处于自然波动的状态, 湖泊环境和枝角类群落变化主要受气候(如降水、气温)的影响; 1960s以来人类活动的影响强度已经掩盖了气候变化的信号, 成为影响湖泊生态演化轨迹的主要因素. 为了开展有效的湖泊保护与生态治理, 有必要综合评估水文调控、鱼类引入等人类活动对湖泊生态健康的长期影响.  相似文献   

地震与强降雨作用下堆积体滑坡变形破坏机理及防治方案分析     

胡爱国  周伟 《中国地质灾害与防治学报》2022,33(1):27-34

位于西南山地堆积体滑坡常受到地震和强降雨的双重作用,查明此类滑坡变形破坏机理是地质灾害防治和风险防控的基础。文章的研究对象是鲜水河断裂带附近的炉霍县马居滑坡。研究表明,地震作用对位于斜坡地带堆积体滑坡体结构损伤明显,不但使滑坡整体稳定性下降,还促使坡体内裂隙大量发育,利于降雨入渗,进一步恶化滑坡的水文地质条件。强降雨形成的大规模洪水和泥石流下切坡脚沟道,牵引滑坡体整体向下。长历时强降雨入渗影响坡体稳定性,且在降雨结束后较长时间持续影响坡体稳定性。因此,对此类滑坡防治的对策应考虑坡脚防护和抗滑支挡设置。在对防治方案的有效性分析后,表明防护方案在极端条件下仍然能保障安全性,达防治和风险管控的目的。  相似文献   

中国西部寒区流域冰川水文调节功能研究     

贺青山  杨建平  陈虹举  王彦霞  唐凡  冀钦  葛秋伶 《冰川冻土》2021,43(5):1512-1522

冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式显著调节径流丰枯变化,冰川的水文调节功能对于中国西北干旱区至关重要。使用现有VIC-CAS模型模拟得到中国西部寒区2014—2100年径流预估数据,从趋势和波动变化相结合的视角,基于径流变差系数法,构建了冰川水文调节指数（Glacier_R）,分析了9个寒区流域冰川径流变化的稳定性,详细剖析了历史时期（1971—2010年）和未来到21世纪末这些流域冰川水文调节功能的强弱变化。结果表明：历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下,除长江流域外,青藏高原其余流域的冰川径流减小时间节点为2020s,西北内陆河流域则为2010s。历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下至21世纪末,尽管西部寒区大部分流域的冰川径流呈减少趋势,但波动幅度减小或无明显变化,冰川径流稳定性增强或无变化。总体上,西北内陆河流域的冰川水文调节功能较高,青藏高原流域的冰川水文调节功能较低。RCP2.6和RCP4.5情景下,至21世纪末,西部寒区各流域冰川水文调节功能均呈现减弱趋势,西北内陆河流域减弱更加显著,如RCP4.5情景下,木扎提河冰川水文调节功能降幅达25.4%,而青藏高原各流域的冰川水文调节功能一直处于较低水平。从年代际变化来看,1970s—2010s是寒区流域冰川水文调节功能较强的时期,1980s和2000s两个时段冰川水文调节功能尤强;RCP2.6和RCP4.5情景下,未来到21世纪末,冰川调节功能明显减弱。减弱的时间节点不同,最早为1970s,最晚为2020s。  相似文献   

基于不同分辨率和参数化方案的新疆区域数值模式性能初步评估     

杜娟  李曼  于晓晶  辛渝 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2019,(3):57-65

基于中尺度数值模式WRF,选取新疆两次强降水过程,设计3个试验方案,其中试验1为控制试验,试验2提高分辨率,试验3提高分辨率并调整物理参数化方案,初步评估不同分辨率和参数化方案对新疆区域2m温度、10m风速、降水预报的影响。结果表明:(1)提高分辨率对2m温度、10m风速模拟精度均有提高,2m温度预报精度提高约0.5℃,降低了日间温度模拟冷偏差;10m风速预报精度提高约0.5m/s,降低了风速模拟正偏差;但提高分辨率后,模式出现虚假降水预报的情况。(2)提高分辨率并调整物理参数化方案后,2m温度模拟误差略有减小,模拟偏差减小约0.2℃;10m风速模拟误差增大约0.5m/s,模拟偏差增大超过0.5m/s;对降水落区、量级的模拟精度显著提高,减小了降水中心的模拟强度,对虚假降水预报有一定修正。  相似文献