冻结条件下土壤水热耦合迁移数值模拟的改进 被引量：60

1

作者 尚松浩 雷志栋 杨诗秀 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第8期62-64,共3页

根据冻结条件下土壤水分运动和热量迁移的基本方程，推导出了冻土水热耦合方程，并构造了采用变化的空间步长和自动调节时间步长的全隐式有限差分计算格式，使模型求解中的迭代计算过程大为简化，计算速度有很大提高。用本模型对张掖壤... 根据冻结条件下土壤水分运动和热量迁移的基本方程，推导出了冻土水热耦合方程，并构造了采用变化的空间步长和自动调节时间步长的全隐式有限差分计算格式，使模型求解中的迭代计算过程大为简化，计算速度有很大提高。用本模型对张掖壤土的室内冻结过程进行了模拟，土壤水分、温度的计算值和试验值吻合较好。计算结果表明，该方法不仅能模拟冻结过程中土壤水分、温度的变化，且在计算中土壤含水量较低时不需要在冻结区引入冰的阻抗系数的概念，较好地改进了已有的数值模拟，为模拟各种不同条件下的土壤冻结过程创造了条件。 展开更多

关键词 土壤冻结 水热迁移 水热耦合方程 有限差分法

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秃尾河流域植被覆盖变化及其对径流的影响 被引量：11

2

作者 支童 张洪波 +2 位作者 辛琛 卫星辰 党池恒 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第2期40-52,共13页

黄土高原地区水土流失严重,生态环境脆弱。随着退耕还林还草政策的有序实施,区域植被覆盖率从90年代末开始显著提高,但河川径流也随之显著减少,对黄土高原区的水资源安全造成了重要影响。选取陕北秃尾河流域为研究对象,通过分析流域植... 黄土高原地区水土流失严重,生态环境脆弱。随着退耕还林还草政策的有序实施,区域植被覆盖率从90年代末开始显著提高,但河川径流也随之显著减少,对黄土高原区的水资源安全造成了重要影响。选取陕北秃尾河流域为研究对象,通过分析流域植被变化特征,检验径流序列趋势变化、变异特征以及其与降水、植被指数(NDVI)的相关关系,探讨了降水与植被覆盖变化对径流的影响,并使用基于Budyko假设的弹性系数法对不同时段的贡献率进行了定量分析,指出其影响径流缩减的物理机制。研究结果表明:(1)秃尾河流域植被覆盖格局总体为东南高、西北低,且近年来逐渐趋好,特别是2000年后流域植被覆盖率显著上升,到2013年年均NDVI值已达0.45,其变化主要表现为西北部未利用土地转化为草地和林地;(2)近年来秃尾河流域径流显著持续减少,且以1983和1997年为拐点呈三阶段变化,而降水、潜在蒸散发呈不显著减少,且潜在蒸发量和径流量的下降趋势将可能持续;(3)1984—1997年间流域降水驱动径流减少,两者呈现较强的正相关性,1997年后流域植被覆盖变化显著,表现为与径流的强烈负相关性,并成为引发径流显著减少的主因;(4)由Budyko方程计算得到的下垫面参数n与年NDVI值具有相同的变化趋势,验证了弹性系数法的适用性。定量分析结果表明1984—1997年间气候变化与覆被变化对径流变化呈异向影响,气候变化使径流减少而覆被变化使径流增多,且前者贡献率明显高于后者。之后,覆被改变对径流缩减的影响显著增强,贡献率高达75%以上。由物理解析可知,当前气候环境下植被覆被变化正在逐渐主导流域的径流变化,"地表变绿"可能对流域水安全造成潜在威胁。 展开更多

关键词 径流变化 植被覆盖 水热耦合方程 归因分析 秃尾河流域 影响因素 降水 气候变化

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非饱和土壤冻融过程中水、热耦合运移数值模拟研究 被引量：7

3

作者 朱焱 陈晓飞 +1 位作者 马巍 邓友生 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2007年第17期5216-5217,5282,共3页

根据冻结条件下非饱和土壤水分运动和热量迁移的基本方程,推求冻土水热耦合迁移的数学模型。采用Grank-Nicolson格式的有限差分法,计算结果表明土壤水分、温度的计算值与实验值吻合较好。

关键词 土壤冻结 水热迁移 水热耦合方程

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土壤冻结条件下水、热耦合运移数值模拟研究 被引量：3

4

作者 朱焱 陈晓飞 《农业网络信息》 2007年第4期28-29,32,共3页

根据冻结条件下非饱和土壤水分运动和热量迁移的基本方程,推求冻土水热耦合迁移的数学模型,采用Grank-Nicolson计算格式及迭代方法进行求解。通过计算与实验结果对比,表明采用的数学模型和数值计算方法可靠,为模拟各种不同条件下的土壤... 根据冻结条件下非饱和土壤水分运动和热量迁移的基本方程,推求冻土水热耦合迁移的数学模型,采用Grank-Nicolson计算格式及迭代方法进行求解。通过计算与实验结果对比,表明采用的数学模型和数值计算方法可靠,为模拟各种不同条件下的土壤冻结过程创造了条件。 展开更多

关键词 土壤冻结 水热迁移 水热耦合方程 Grank—Nicolson差分

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冻土水—热耦合模型在某铁路路基中的应用研究 被引量：1

5

作者 由明卓 王建省 《北方工业大学学报》 2009年第3期66-70,共5页

Harlan模型的基本原理,即把温度场和水分场分别用各自的基本方程进行表述,把未冻水含量作为温度函数,建立两个方程的函数关系,得到冻土的Harlan水—热耦合数学模型.将Harlan模型应用于某铁路路基计算,比较了二场单独作用以及耦合作用的... Harlan模型的基本原理,即把温度场和水分场分别用各自的基本方程进行表述,把未冻水含量作为温度函数,建立两个方程的函数关系,得到冻土的Harlan水—热耦合数学模型.将Harlan模型应用于某铁路路基计算,比较了二场单独作用以及耦合作用的结果,分析了相互作用和影响规律. 展开更多

关键词 冻土 水热迁移 水热耦合方程

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长江下游秦淮河流域径流变化及影响因素分析 被引量：14

6

作者 代晓颖 许有鹏 +3 位作者 林芷欣 王强 徐羽 高斌 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期68-73,共6页

为定量分析气候变化和人类活动对流域径流变化的影响,以我国经济高度发展的长江下游秦淮河流域为例,应用累积距平、线性趋势分析等方法,分析了其1987—2015年的水文气象变化趋势;基于水热耦合平衡方程,计算了流域年径流变化的气候弹性... 为定量分析气候变化和人类活动对流域径流变化的影响,以我国经济高度发展的长江下游秦淮河流域为例,应用累积距平、线性趋势分析等方法,分析了其1987—2015年的水文气象变化趋势;基于水热耦合平衡方程,计算了流域年径流变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,对径流变化进行了定量的归因分析。结果显示:(1) 1987—2015年流域年径流呈增加趋势,并在2001年左右发生明显转变,由此将研究期划分为1987—2000年与2001—2015年两个阶段。(2)年降水量多年变化趋势并不明显,年潜在蒸散发总体呈上升趋势。与转变发生前相比,2001—2015年期间年均降水量增加2.42%,年均潜在蒸散发量增加6.24%,二者变化幅度不大,而下垫面参数变化幅度较大。(3)径流对于降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数分别为0.69,-0.92,-0.64,气候与下垫面变化对径流增加的贡献率分别为-9.6%,115.5%,可见人类活动对径流影响更大,同时也存在其他因素对径流变化产生较小影响。 展开更多

关键词 径流变化 气候与下垫面变化 水热耦合平衡方程 贡献率 秦淮河流域

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SPAC系统中水热耦合运移方程的有限元迭代算法 被引量：4

7

作者 王同科 孙景生 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期65-69,共5页

本文给出了ＳＰＡＣ系统中水热耦合运移方程的有限元算法，该算法将水热方程离散为一个块三对角代数方程组，使得水热参数同时被求出。同时，在总体上实行了迭代。

关键词 SPAC系统 水热耦合运移方程 有限元算法 迭代

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黑河中游正义峡径流变化趋势及归因分析 被引量：5

8

作者 胡广录 陶虎 +3 位作者 焦娇 白元儒 陈海志 麻进 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2023年第9期1414-1424,共11页

以黑河中游正义峡水文站的实测径流量数据为基础,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、Pettitt检验法和累积距平法分析了正义峡水文站1970―2020年径流序列的变化趋势和突变年份,并利用基于Budyko假设的水热耦合平衡... 以黑河中游正义峡水文站的实测径流量数据为基础,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、Pettitt检验法和累积距平法分析了正义峡水文站1970―2020年径流序列的变化趋势和突变年份,并利用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,对正义峡径流量变化趋势进行了归因分析。结果表明:(1)研究期内正义峡径流量波动变化,丰枯交替,但整体呈现增加趋势,2004年径流发生突变,突变后的年平均径流量增加了3.08×10^(8)m^(3),增加率为32.7%。(2)突变后的2005―2020年,正义峡径流量对降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数分别为1.40、-0.40、-1.57,且各因子对径流的贡献率分别为42.73%、-12.52%、69.79%,表明径流量对下垫面变化最为敏感,气候因子中降水对径流的影响大于潜在蒸发。(3)在一定的区域气候条件下,植被覆盖、土地利用、流域调水等人类活动引起的中游下垫面变化是正义峡径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门制定水资源合理分配及调用方案提供科学依据。 展开更多

关键词 径流变化 归因分析 水热耦合平衡方程 气候变化 人类活动 黑河中游

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毛乌素沙地年均水蚀量估算

9

作者 杨斐 鹿化煜 +4 位作者 吴会娟 王菁菁 杨康 杨龙 李一泉 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期635-653,共19页

沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥... 沙地是半干旱区重要的地理单元,水流是传输沙地地表物质的主要动力之一。提取地表径流网络并定量估算地表水流对地表物质的输入和侵蚀作用,对于理解毛乌素沙地地表过程具有重要意义。本文利用10 m空间分辨率Sentinel-2卫星遥感影像和哥白尼数字高程模型(COPDEM),结合水体指数和河道烧录法自动提取了毛乌素沙地河流网络。利用降水、潜在蒸散发数据,基于Budyko模型,初步建立了半干旱区年均水蚀量估算方法,定量评估了毛乌素沙地地表物质年均水侵蚀量。结果表明,毛乌素沙地各流域河网密度最大的是佳芦河,其次为秃尾河和无定河,苦水河河网密度最小。在水力作用下,1992—2021年流入毛乌素沙地的泥沙量为0.07亿t/a,流出的泥沙量为0.45亿t/a,年均水侵蚀量为0.38亿t。解译遥感影像获得半干旱区河网分布、基于水文气象数据估算地表水蚀量,实现了半干旱区遥感图像解译—气候数据分析—径流量和地表水蚀量模型建立—地表水蚀定量评估的融合,为定量评估观测资料受限的半干旱地区地貌变化提供了新技术。 展开更多

关键词 半干旱区 毛乌素沙地 遥感影像 地表过程 河道烧录法 水热耦合平衡方程

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基于水热耦合平衡的长江源实际蒸散变化研究 被引量：4

10

作者 强皓凡 靳晓言 +3 位作者 刘超 庄文化 吴晶 刘铁刚 《干旱区资源与环境》 CSSCI CSCD 北大核心 2018年第3期106-111,共6页

采用1960~2012年长江源地区8个气象站的气象数据和直门达站的径流数据,基于流域水热耦合平衡方程计算了长江源区实际蒸散(ET),采用云模型、Mann-Kendall检验、Pettitt检验和Sen趋势度等方法分析了ET的时空变化特征,并通过敏感性分析确... 采用1960~2012年长江源地区8个气象站的气象数据和直门达站的径流数据,基于流域水热耦合平衡方程计算了长江源区实际蒸散(ET),采用云模型、Mann-Kendall检验、Pettitt检验和Sen趋势度等方法分析了ET的时空变化特征,并通过敏感性分析确定了影响ET的主要气候因子。结果表明:1)1960~2012年长江源区多年平均ET为277.6mm/a,呈显著上升趋势(99%置信度),上升速率为6.27mm/10a,并在1997年发生突变(99%置信度)。2)年均ET从西北向东南递增,且上升速率从西北向东南递减。熵值En和超熵He分别呈西高东低和西北高东南低的分布规律。ET均值大的区域年ET随时间变化较为均匀且稳定性较强。3)源区年ET变化对降水最为敏感,其后依次是相对湿度、日照时数、最高气温、风速、最低气温和平均气温。降水量上升对ET的增加起主要贡献作用,其次是气温与日照时数的上升和相对湿度的下降。 展开更多

关键词 长江源 水热耦合平衡方程 实际蒸散 云模型 敏感分析

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基于水热耦合平衡方程的六冲河上游流域径流变化归因分析 被引量：4

11

作者 龙达 董前进 杨荣芳 《人民珠江》 2021年第10期32-37,48,共7页

以贵州省六冲河上游流域为研究区域,首先通过Mann-Kendall检验和Pettitt法对六冲河七星关站年径流变化进行趋势和突变分析,找出突变点,再运用水热耦合平衡方程对突变点前后径流变化进行归因分析,通过对降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹... 以贵州省六冲河上游流域为研究区域,首先通过Mann-Kendall检验和Pettitt法对六冲河七星关站年径流变化进行趋势和突变分析,找出突变点,再运用水热耦合平衡方程对突变点前后径流变化进行归因分析,通过对降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数进行敏感性分析,最后计算出降水、潜在蒸散发以及下垫面对径流变化的贡献率。结果表明:六冲河上游径流深在1971—2009年呈现显著下降趋势,在1986年发生显著突变,比较降水量、潜在蒸发量和下垫面指数对径流变化的敏感性,发现降水量弹性系数最大,其次是下垫面指数,最后是潜在蒸散发,表明径流对降水量的变化最为敏感,计算三者对径流显著减少的贡献程度,发现降水减少对径流减少的贡献率高达113.3%,其次是下垫面变化的影响,贡献率为14.4%,最后是潜在蒸散发增加带来的影响,贡献率为-27.7%。 展开更多

关键词 径流变化 归因分析 水热耦合平衡方程 六冲河上游流域

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基于水热耦合平衡方程的黄河流域径流变化归因分析 被引量：70

12

作者 杨大文 张树磊 徐翔宇 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1024-1034,共11页

选择黄河流域38个典型子流域为研究对象，基于流域水热耦合平衡模型，计算了各流域径流对气候和下垫面变化的弹性系数；进一步针对各流域在1961～2010年间的径流变化，定量区分了气候变化和下垫面变化对各典型子流域天然径流减少的影响... 选择黄河流域38个典型子流域为研究对象，基于流域水热耦合平衡模型，计算了各流域径流对气候和下垫面变化的弹性系数；进一步针对各流域在1961～2010年间的径流变化，定量区分了气候变化和下垫面变化对各典型子流域天然径流减少的影响程度．结果表明：径流的气候弹性和下垫面弹性具有一致性，黄土高原地区的水文过程对气候和下垫面变化更加敏感．下垫面变化对绝大多数子流域的径流量减少起主导作用，特别是黄土高原地区水土保持对径流的影响不可忽视．本研究表明，基于流域水分一能量耦合平衡方程的径流弹性分析方法，对定量区分气候和下垫面变化对流域径流的影响具有广阔的应用前景． 展开更多

关键词 黄河径流变化 归因分析 气候变化 下垫面变化 流域水热耦合平衡方程

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1960—2010年中国主要流域径流量减小原因探讨分析 被引量：56

13

作者 张树磊 杨大文 +1 位作者 杨汉波 雷慧闽 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期605-613,共9页

针对1960—2010年径流量显著减少的中国主要流域,包括松花江、辽河、海河、黄河和汉江等,选择其上游地区受人类直接取用水影响较少的山区小流域,分析径流变化及其原因。采用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡方程,估计了流域年径流量变... 针对1960—2010年径流量显著减少的中国主要流域,包括松花江、辽河、海河、黄河和汉江等,选择其上游地区受人类直接取用水影响较少的山区小流域,分析径流变化及其原因。采用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡方程,估计了流域年径流量变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,并对各流域径流变化进行了归因分析。结果表明,在气候较为湿润的地区,径流对气候和下垫面变化均不敏感;在气候较为干燥的地区,径流对气候和下垫面变化都更为敏感,且区域差异性明显。潜在蒸散发的变化对径流减少的影响微弱,降水减少和下垫面变化是径流减少的主导因素,其中人类活动导致的下垫面变化对径流减少的影响尤为显著。对比两个阶段的径流变化归因分析结果,近10年间流域下垫面变化对年径流量的影响程度较前20年有显著增加。通过分析近30年的归一化植被指数(NDVI)数据发现,植被覆盖改善是下垫面变化的重要原因,说明中国水土保持工程发挥了显著生态效益的同时也导致了流域径流减小。 展开更多

关键词 径流减少 流域水热耦合平衡方程 归因分析 气候变化 下垫面变化

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基于Budyko假设的渭河径流变化归因识别 被引量：53

14

作者 张丽梅 赵广举 +2 位作者 穆兴民 高鹏 孙文义 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第21期7607-7617,共11页

定量评价河川径流量变化特征,开展其归因识别研究是制定气候变化应对策略与合理利用水资源的基础。以渭河流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线等方法分析渭河流域1958—2015年的气候、水文要素变化特征,采用基于Budyk... 定量评价河川径流量变化特征,开展其归因识别研究是制定气候变化应对策略与合理利用水资源的基础。以渭河流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线等方法分析渭河流域1958—2015年的气候、水文要素变化特征,采用基于Budyko水热耦合平衡理论的水量平衡法估算径流变化对各驱动因素的弹性系数,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:渭河流域咸阳、张家山、状头站的年径流量呈显著减少趋势,径流深减少速率分别为:-1.520、-0.501、-0.322 mm/a。3个站控制流域面平均降雨量呈非显著性减少趋势,年潜在蒸散发呈非显著增加趋势。剧烈的人类活动如工农业用水、大规模水土保持措施的实施及退耕还林草等引起的下垫面变化是径流量减少的主要因素,渭河干流和泾河流域下垫面变化对径流减少的贡献率均超过了60%,降雨变化贡献次之,潜在蒸散发的影响最小。 展开更多

关键词 渭河流域 径流量 气候变化 人类活动 归因分析 Budyko水热耦合平衡方程

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基于Budyko假设的洮河与大夏河径流变化归因识别 被引量：18

15

作者 杨林 赵广举 +4 位作者 穆兴民 田鹏 高鹏 孙文义 张丽梅 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第21期8421-8429,共9页

受气候变化和人类活动的影响,世界许多河流水文过程发生了显著的变化。研究河川径流变化特征及其原因对流域水资源管理和规划有十分重要的意义。以黄河上游支流洮河、大夏河为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变分析等方法探究... 受气候变化和人类活动的影响,世界许多河流水文过程发生了显著的变化。研究河川径流变化特征及其原因对流域水资源管理和规划有十分重要的意义。以黄河上游支流洮河、大夏河为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变分析等方法探究河川径流的趋势变化、阶段特征,并采用Budyko水热耦合平衡方程定量评估径流变化影响因素的贡献率。研究发现洮河与大夏河流域年径流深均呈显著减少趋势,减少速率为:-1.85 mm/a、-1.36 mm/a(P≤0.01)。通过突变检验可将洮河的径流序列分为基准期1961—1987年,剧烈人类活动期1988—2017年,而大夏河的基准期为1961—1985年,人类活动期1986—2017年。洮河、大夏河流域下垫面变化对径流变化的贡献率超过60%,降雨次之,潜在蒸散发最弱,约贡献10%。流域下垫面改变是引起研究区河川径流变化的主要因素。 展开更多

关键词 洮河 大夏河 Budyko水热耦合平衡方程 人类活动 径流变化

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