流域模拟器在数字流域建设及水电预报调度能力提升中的应用与展望

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作者 夏军 骆文广 +2 位作者 佘敦先 唐国强 叶汀 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第7期1-12,共12页

【目的】为全面提升我国在流域尺度下水电预报与调度的能力,亟需加快推进以水系统科学为理论基础的数字流域体系建设,其中“流域模拟器”作为核心支撑工具发挥着日益重要的作用。【方法】依托长江流域的典型应用实践,围绕水系统科学与... 【目的】为全面提升我国在流域尺度下水电预报与调度的能力,亟需加快推进以水系统科学为理论基础的数字流域体系建设,其中“流域模拟器”作为核心支撑工具发挥着日益重要的作用。【方法】依托长江流域的典型应用实践,围绕水系统科学与流域模拟技术在水利水电调度管理及极端水文事件应对中的关键价值,系统论述了“长江模拟器”(典型流域模拟器平台)的研发背景、技术体系与工程应用成效。该平台集成水文监测、实时感知与模型耦合等核心技术,构建覆盖多尺度的流域水系统的动态模拟与预报体系,实现对复杂流域水文演变过程的模拟与预判。【结果】实际应用表明,流域模拟器能够通过观测与多模式耦合显著提升中长期水文预报的时空分辨率和增加减少不确定性的系统模拟能力,增强水库群多目标优化调度策略的科学性与响应时效,尤其在应对极端洪涝与干旱等突发水文事件中展现出有效的决策支持和风险防控能力。【结论】中国的应用实践表明,流域模拟器驱动下的数字流域建设能够提升水文预报与水库群联合调度的精度与协同效率,在应对极端水文变化环境下展现系统的适应性与运行韧性。展望未来,应聚焦不断变化的环境下水系统演变与不确定性等挑战,推进复杂“河-库”水系统模拟器的集成研发,深化多目标水库群优化调度大模型的体系构建,强化跨部门协同机制与关键技术的联合攻关,不断推动流域模拟器在数字流域体系中的深入应用与能力跃升。 展开更多

关键词 数字流域 水系统科学 流域模拟器 流域智慧管理 风险评估 长江流域 数字孪生 洪水预报

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气候变化对防洪安全影响研究面临的机遇与挑战 被引量：26

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作者 夏军 石卫 +4 位作者 张利平 佘敦先 万蕙 邹磊 张平 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期7-13,共7页

全球气候变化背景下的防洪安全影响是国内外关注的热点问题。随着气候变暖、城镇化快速发展对地区强降水、洪涝等极端事件的影响,未来中国防洪安全保障将面临新的挑战。针对中国面临的严重洪涝灾害问题,阐述了从全球到中国气候变化对洪... 全球气候变化背景下的防洪安全影响是国内外关注的热点问题。随着气候变暖、城镇化快速发展对地区强降水、洪涝等极端事件的影响,未来中国防洪安全保障将面临新的挑战。针对中国面临的严重洪涝灾害问题,阐述了从全球到中国气候变化对洪涝灾害影响的事实,综述了国内外最新的研究进展与前沿问题。最后提出了应对气候变化减少洪涝灾害的若干对策与建议:应加强气候变化对极端水文事件影响的基础研究,包括对水文非稳态(降水、洪水)序列和突变过程、非线性问题,陆地水文-区域气候耦合模式及气候变化影响下水循环要素时空变异与不确定性的研究;应加强应对气候变化防洪减灾的适应性对策研究,包括对气候变化影响的流域防洪规划适应性管理及气候影响的适应性能力和适应性方式的研究。以上对策与建议可为未来中国开展气候变化影响下的防洪安全研究提供借鉴。 展开更多

关键词 气候变化 洪涝灾害 非平稳 研究进展 适应性对策

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中国海绵城市建设的水问题研究与展望 被引量：41

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作者 夏军 张永勇 +2 位作者 张印 邹磊 王强 《人民长江》 北大核心 2017年第20期1-5,27,共6页

随着城市化的迅速发展,我国城市内涝、水体黑臭、河湖生态退化等水问题日益突出。这些问题与城市化的水文效应密切相关,主要表现在城市化改变了城市微气候和下垫面条件,导致水文循环发生变化;污染物排放量增多导致水环境恶化;城市建设... 随着城市化的迅速发展,我国城市内涝、水体黑臭、河湖生态退化等水问题日益突出。这些问题与城市化的水文效应密切相关,主要表现在城市化改变了城市微气候和下垫面条件,导致水文循环发生变化;污染物排放量增多导致水环境恶化;城市建设挤占原有的生态系统导致湿地退化与湖泊萎缩,进一步引起城市内涝等。针对上述水问题,海绵城市应运而生,并已成为我国城市建设中的热点。虽然海绵城市建设在理论和实践方面均取得了长足的进展,但在水文学基础方面仍然存在着许多薄弱环节。针对我国海绵城市建设,在城市化水文效应分析的基础上,提出了海绵城市建设中关于科技创新与应用基础研究的若干对策与建议。 展开更多

关键词 城市化 水文学 水系统模型 海绵城市

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水电工程生态环境影响分析研究进展 被引量：6

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作者 黄金凤 夏军 +1 位作者 宋云浩 毛能君 《人民黄河》 CAS 北大核心 2015年第7期72-75,共4页

水电工程生态环境影响分析评价内容包括自然环境、生态环境、社会环境,评价方法大多采用定性分析与定量分析相结合的方法,具体有RVA/IHA法、层次分析法、模糊综合评价法、费用效益分析法、模糊物元综合评价法等。通过对多种水电工程生... 水电工程生态环境影响分析评价内容包括自然环境、生态环境、社会环境,评价方法大多采用定性分析与定量分析相结合的方法,具体有RVA/IHA法、层次分析法、模糊综合评价法、费用效益分析法、模糊物元综合评价法等。通过对多种水电工程生态环境影响分析方法进行归纳,指出这些评价方法存在一定弊端:层次分析法与模糊综合评价法对数据的要求高,实现起来困难较大;生态环境影响分析所用的方法大多具有一定主观性,会导致评价结果因人而异,不能做到完全客观。 展开更多

关键词 水电工程 生态环境影响 层次分析法 RVA/IHA法

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参数区域化在乏资料地区水文预报中应用研究综述 被引量：10

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作者 毛能君 夏军 +2 位作者 张利平 邹磊 石卫 《中国农村水利水电》 北大核心 2016年第12期88-92,共5页

乏资料地区的水文响应预测是水文研究领域探讨的重要问题。目前解决乏资料地区水文响应预测的最常用方法是参数区域化,从水文模型、参证流域以及区域化具体方法 3个方面总结了国内外参数区域化的研究成果,针对参数区域化具体方法的适用... 乏资料地区的水文响应预测是水文研究领域探讨的重要问题。目前解决乏资料地区水文响应预测的最常用方法是参数区域化,从水文模型、参证流域以及区域化具体方法 3个方面总结了国内外参数区域化的研究成果,针对参数区域化具体方法的适用性、各种方法存在的不足以及不确定性问题进行了重点剖析。并且提出了未来需要重点研究具有物理机制的水文模型,以减少水文模拟对模型率定的依赖程度,进而从根本上解决乏资料地区的水文预报问题。 展开更多

关键词 乏资料地区 参数区域化 水文模型 参证流域

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地下水资源水质水量联合评价研究进展及展望 被引量：1

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作者 王咏铃 夏军 +2 位作者 石卫 马协一 景朝霞 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第A02期70-76,共7页

地下水资源的可持续性利用是联系社会经济可持续性发展的重要研究问题。首先总结了水质、水量主要评价方法,回顾了在地下水环境中的水质、水量评价的应用实例,随后对水质水量联合评价方法在国内外应用的研究进展及现状进行了综述讨论,... 地下水资源的可持续性利用是联系社会经济可持续性发展的重要研究问题。首先总结了水质、水量主要评价方法,回顾了在地下水环境中的水质、水量评价的应用实例,随后对水质水量联合评价方法在国内外应用的研究进展及现状进行了综述讨论,并结合地下水资源环境相关的生态问题、人类健康问题、地下水合理开采、地下水资源合理分配等问题进行分析,得出地下水水质水量联合评价的研究存在严重缺乏现象,提出了针对地下水水质水量联合评价的总体思路与方案。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,结合中国水环境管理实际情况,提出未来地下水资源水质水量联合评价研究可能的发展方向。 展开更多

关键词 地下水资源 水质 水量 水资源评价 进展与展望

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海绵城市建设中若干水文学问题的研讨 被引量：96

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作者 夏军 石卫 +1 位作者 王强 邹磊 《水资源保护》 CAS CSCD 2017年第1期1-8,共8页

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城... 针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。 展开更多

关键词 海绵城市 城市化 水系统 水文学 总径流控制率 低影响开发

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流域水系统理论及其在我国的实践 被引量：29

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作者 夏军 张翔 +3 位作者 韦芳良 王强 佘敦先 徐晶 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-7,13,共8页

针对变化环境的水循环与水安全问题,对水系统的基本概念、理论与意义进行了介绍,指出了以多学科视角,将自然科学和社会科学相融合以研究变化环境下的水问题是当前国际地球系统水科学发展前沿。分析了水系统研究的难点与水-社会-生态关... 针对变化环境的水循环与水安全问题,对水系统的基本概念、理论与意义进行了介绍,指出了以多学科视角,将自然科学和社会科学相融合以研究变化环境下的水问题是当前国际地球系统水科学发展前沿。分析了水系统研究的难点与水-社会-生态关联性研究的发展趋势,强调了水系统的耦合与解耦、水系统模型的敏感性、水系统的监测等方面研究的重要性,探讨了自然系统和人类系统间的协同演变及其集合响应机制研究于构建水系统耦合模型的必要性。以淮河、鄱阳湖、汉江为例,从不同的角度论述了水系统理论在我国水问题研究中的实践与指导意义,并认为水系统理论的进一步研究应加强内在机理及概化准确性等方面的研究,构建水系统模拟平台,增强水系统模型对气候及环境变化的适应性,加强在变化环境下流域水资源可持续利用规划与决策管理中应用推广。 展开更多

关键词 水系统 水循环 生物地球化学过程 人文过程 关联

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长江中游城市群水资源绿色效率测度与影响因素分析 被引量：9

9

作者 肖宜 慈晓虎 +2 位作者 杨冰 张利平 夏军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第9期8-16,共9页

推动长江经济带高质量发展是关系国家发展的重大战略,提升城市群水资源绿色效率是保障生态优先绿色发展的基础性问题。在传统水资源利用效率研究中引入“绿色发展”概念,构建了水资源绿色效率评价指标方法体系,通过利用超效率EBM-DEA模... 推动长江经济带高质量发展是关系国家发展的重大战略,提升城市群水资源绿色效率是保障生态优先绿色发展的基础性问题。在传统水资源利用效率研究中引入“绿色发展”概念,构建了水资源绿色效率评价指标方法体系,通过利用超效率EBM-DEA模型和面板Tobit模型对长江中游城市群水资源绿色效率进行了测算和影响因素分析。结果表明:(1)水资源经济效率受GDP变化影响较大,水资源环境效率和绿色效率的测度结果更符合实际情况;2009—2020年间,通过各城市圈对比发现,武汉城市圈的水资源绿色效率始终高于环鄱阳湖城市群与环长株潭城市群。(2)经济水平发达的城市水资源利用效率也高;长江中游城市群水资源充沛地区用水效率略低于水资源贫乏地区;高速的城镇化发展对水资源绿色效率具有抑制作用,因此长江中游城市群需坚持走绿色、新型的城镇化发展道路。 展开更多

关键词 水资源绿色效率 长江中游城市群 超效率EBM-DEA模型 TOBIT模型

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汉江中下游干流水质状况时空分布特征及变化规律 被引量：47

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作者 景朝霞 夏军 +3 位作者 张翔 王强 石卫 马协一 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期104-115,共12页

汉江是南水北调中线工程的水源区,其中下游水质状况是国家和湖北省政府重点关注的饮用水安全问题.研究南水北调中线工程影响区汉江中下游干流的水质状况和特征,为进一步分析工程运行对汉江中下游水质的影响奠定基础.收集了汉江中下游干... 汉江是南水北调中线工程的水源区,其中下游水质状况是国家和湖北省政府重点关注的饮用水安全问题.研究南水北调中线工程影响区汉江中下游干流的水质状况和特征,为进一步分析工程运行对汉江中下游水质的影响奠定基础.收集了汉江中下游干流11个水质监测站2011—2014年p H、ρ(DO)、ρ(CODMn)、ρ(BOD5)、ρ(NH3-N)、ρ(TP)、ρ(TN)等7项水质指标,应用水污染指数法和层次聚类分析法,综合辨识2011—2014年汉江中下游干流的水环境时空变化特征.结果表明:(1)2011—2014年汉江中下游干流水质整体上为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类～劣Ⅴ类水体,超标指标为ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(BOD5),其中ρ(TN)超标最严重.(2)为深入辨识TN负荷对研究区域水质的影响,通过情景分析发现控制ρ(TN)可有效改善汉江中下游干流水质状况.(3)汉江中下游干流水质状况层次聚类分析表明,在时间上将研究时段分为2类,基本对应于汉江中下游的汛期和非汛期;在空间上将水质监测断面(沈湾、泽口、新沟、宗关、转斗、皇庄、汉南村、石剅、白家湾、余家湖、罗汉闸)分为3类,其中第3类可细分为3个子类,各子类所对应的水质监测断面与其空间分布基本对应.(4)汉江中下游干流富营养化严重,其中ρ(TP)和ρ(TN)在非汛期分别呈显著降低和增加趋势,汛期无明显变化.研究显示,江汉中下游污染严重,营养盐尤其丰富且ρ(TN)为主要影响因素. 展开更多

关键词 水质 水污染指数法 层次聚类分析 水华 汉江中下游干流

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我国水利水电工程科学研究进展与前沿领域

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作者 夏军 王庆明 《南水北调与水利科技(中英文)》 2025年第4期753-760,共8页

水利水电工程科学是支撑水利高质量发展的重要基石。面向我国水安全保障新形势,阐述水利水电工程科学发展历程和取得成就,从水与气候、环境、生态、社会等方面探讨水利水电工程科学在保障水安全过程中遇到的挑战性问题、典型解决案例及... 水利水电工程科学是支撑水利高质量发展的重要基石。面向我国水安全保障新形势,阐述水利水电工程科学发展历程和取得成就,从水与气候、环境、生态、社会等方面探讨水利水电工程科学在保障水安全过程中遇到的挑战性问题、典型解决案例及研究进展等内容。结合我国当前“双碳”战略和“智慧水利”等新的治水需求和趋势,从“双碳”背景下水利水电工程科学的发展、智慧水利与水利水电工程建设管理两个角度,提出需解决的科学技术难题和前沿领域的发展方向,为水利水电工程科学的加速发展提供导向与推动作用。同时,帮助本科生、研究生或青年学者掌握基础知识,了解学科前沿,培养工作兴趣,为水利水电工程科学发展贡献青年力量。 展开更多

关键词 水利水电工程 水安全 发展历程 科学前沿 问题展望

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黄河流域人水关系研究框架与关键问题及展望

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作者 夏军 左其亭 吴青松 《人民黄河》 2025年第9期1-8,共8页

黄河自古以来就是一条桀骜不驯的忧患之河,协调好黄河流域人水关系,实现人水和谐共生,是新时代黄河保护治理的迫切需求。为协调好黄河流域人水关系,系统总结了人水关系的演变历程,阐述了研究背景和意义,提出了总体研究思路;从认知、理... 黄河自古以来就是一条桀骜不驯的忧患之河,协调好黄河流域人水关系,实现人水和谐共生,是新时代黄河保护治理的迫切需求。为协调好黄河流域人水关系,系统总结了人水关系的演变历程,阐述了研究背景和意义,提出了总体研究思路;从认知、理论、方法和实践4个层面梳理了目前存在的关键问题,包括作用机理与演变机制的认知不足、理论基础及和谐共生理论研究仍欠缺、监测-评估-模拟-调控研究仍需深化、多层次和谐共生路径尚需拓展;明确了重点研究领域,涉及河流伦理、智能感知装备、水平衡、提升路径、阈值调整、“四水四定”、模拟器、水网构建、工程布局、高质量发展等方面;结合关键问题和重点领域,给出了协调好黄河流域人水关系的策略并进行了展望。研究成果有助于加深对黄河流域人水关系的理解和认识,为处理好人与水的关系、贯彻落实黄河重大国家战略提供科学支撑。 展开更多

关键词 人水关系 生态保护 高质量发展 水安全 黄河流域

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气候变化和人类活动对淮河上游径流影响分析 被引量：20

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作者 刘睿 夏军 《人民黄河》 CAS 北大核心 2013年第9期30-33,共4页

以淮河流域上游漯河站为研究对象,采用Mann-Kendall法、里海哈林法和滑动游程检验法对1957—2010年的年降雨量和年径流深序列跳跃变异进行诊断,结果表明漯河站年径流深和年降雨序列分别于1985年和1999年左右发生跳跃变异。根据跳跃变异... 以淮河流域上游漯河站为研究对象,采用Mann-Kendall法、里海哈林法和滑动游程检验法对1957—2010年的年降雨量和年径流深序列跳跃变异进行诊断,结果表明漯河站年径流深和年降雨序列分别于1985年和1999年左右发生跳跃变异。根据跳跃变异检验结果,采用降雨径流关系法与累积量斜率变化率比较法定量计算气候变化和人类活动对该研究区域径流量变化的影响。综合分析结果显示:1986—1999年较前一阶段径流的减少主要因素是人类活动的影响,而2000—2010年较前一阶段径流的增多主要因素是气候的变化。降雨径流关系法与累积量斜率变化率比较法对气候变化和人类活动的水文效应定量评估结果基本一致。 展开更多

关键词 气候变化 人类活动 径流 降雨径流关系法 累积量斜率变化率比较法 淮河上游

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序 被引量：1

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作者 夏军 郝芳华 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期325-325,共1页

水是生命之源、生产之要、生态之基,是人类社会赖以生存和发展的最重要的物质因素和环境因素之一.自20世纪70年代以来,随着人口急速剧增、城市快速扩张和经济高速发展,水资源、水环境、水生态问题逐渐显现,严重制约了全球经济和社会的发... 水是生命之源、生产之要、生态之基,是人类社会赖以生存和发展的最重要的物质因素和环境因素之一.自20世纪70年代以来,随着人口急速剧增、城市快速扩张和经济高速发展,水资源、水环境、水生态问题逐渐显现,严重制约了全球经济和社会的发展.作为经济社会高速增长地区,我国水资源环境发展战略备受世人关注.我国人均水资源量少、时空分布不均,同时用水总量和用水结构差异明显,水资源短缺问题受气候变化和人类活动的双重影响,水环境质量和水生态健康面临较大压力. 展开更多

关键词 水资源环境 用水总量 用水结构 物质因素 水环境质量 环境因素 气候变化 生命之源

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序

15

作者 夏军 郝芳华 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期149-149,共1页

水是生命之源、生产之要、生态之基,是人类社会赖以生存和发展的最重要的物质因素和环境因素之一.自20世纪70年代以来,随着人口急速剧增、城市快速扩张和经济高速发展,水资源、水环境、水生态问题逐渐显现,严重制约了全球经济和社会的发... 水是生命之源、生产之要、生态之基,是人类社会赖以生存和发展的最重要的物质因素和环境因素之一.自20世纪70年代以来,随着人口急速剧增、城市快速扩张和经济高速发展,水资源、水环境、水生态问题逐渐显现,严重制约了全球经济和社会的发展.作为经济社会高速增长地区,我国水资源环境发展战略备受世人关注.我国人均水资源量少、时空分布不均,同时用水总量和用水结构差异明显,水资源短缺问题受气候变化和人类活动的双重影响,水环境质量和水生态健康面临较大压力. 展开更多

关键词 水资源环境 用水总量 用水结构 物质因素 水环境质量 环境因素 气候变化 生命之源

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