关于中国水达峰几个问题的讨论

张建云1, 王建华2，何国华2，赵  勇2，金君良1，刘翠善1，贺瑞敏1

（1. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京  210029；2. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京  100038）

摘要：用水演变态势与需求峰值事关经济社会发展、生态环境保护大局，直接影响国家水网规划布局和重大水利工程建设。本文在水达峰内涵解析的基础上，总结了水达峰的自然社会特征和内涵，阐明了水达峰与需水、用水、缺水之间的关系，深入分析了中国统计用水量出现拐点的现象以及造成这种现象的6种可能原因，指出目前尚不能得出中国用水需求已达峰的结论。通过与国际上发达国家水达峰时人均GDP、产业结构、城镇化率等主要指标对比分析，认为中国现阶段也不具备水达峰的经济社会基础。最后指出，目前中国水资源保障安全的压力仍然较大，未来用水演变态势存在一定的不确定性，中国用水何时达峰、达峰水量是多少等结论需要进一步深入研究。需要做好国家水网工程的顶层设计，提升不同尺度的水资源优化配置能力，为国家高质量发展提供水资源保障。

关键词：水达峰；自然社会基础；演变态势；缺水识别；用水需求

水网布局下黄河流域应对极端枯水的关键科学问题

王  煜1，彭少明2，郑小康3，4，尚文绣3，4

（1. 水利部黄河水利委员会，河南 郑州  450003；2. 水利部水利水电规划设计总院，北京 100120；3. 黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州  450003；4. 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室（筹），河南 郑州  450003）

摘要：变化环境下极端气象水文事件频发，长江、黄河面临同枯风险。在国家水网建设背景下，为提高长江、黄河同枯的极端不利情景下黄河流域水资源安全保障能力，本文分析了长江、黄河两大流域水资源安全面临的现实问题，识别了变化环境下大型流域枯水遭遇—水危机形成—跨流域调水潜力—多线路成网互济—极端枯水下水资源安全保障中亟需破解的关键科学问题，构建了水网布局下黄河流域应对极端枯水的总体研究框架，提出该领域重点研究方向包括：变化环境下长江、黄河极端枯水遭遇规律与空间变异机制，水危机风险多链路传导与复合影响定量评估，极端枯水下跨流域调水挖潜增供，长江和黄河跨流域联合调配与多线路互济精细化调控、极端枯水下流域水资源韧性提升优化调控等。

关键词：极端枯水；枯水遭遇；水危机；跨流域水资源调配；水资源系统韧性；南水北调；黄河；长江

基于多源数据的长江流域1982—2022年骤旱事件时空演变

熊立华1，李姝仪1，查悉妮2

（1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉  430072；2. 长江水资源保护科学研究所，湖北 武汉  430051）

摘要：骤发性干旱（简称骤旱）是一种突发性高且强度大的极端干旱现象，会对农业生产和生态系统构成严重威胁。近年来，长江流域骤旱频发，然而其骤旱时空演变格局及规律尚不明晰。本研究基于GLEAM、GLDAS和ERA5-Land 数据，以标准化蒸发胁迫比及其变化值作为识别指标，开展1982—2022年长江流域骤旱识别，全面分析长江流域骤旱空间分布和时间演变特征；并鉴于2022年旱情的严重性和特殊性，重点分析该年长江流域骤旱事件。研究结果表明：①在空间分布上，长江流域上游的金沙江水系和中下游的大型水库湖泊骤旱发生频率最高且强度最大；②在时间演变上，骤旱发生频率、平均持续时间和强度均在长江流域整体上呈现出非显著上升趋势，而有显著变化趋势的区域在2001年前后表现出明显的趋势反转现象；③2022年夏季受极端高温热浪影响，长江流域遭遇大规模骤旱事件，具有波及范围广、持续时间长的特点，且骤旱在空间上呈现出从上游向下游传递的态势。

关键词：骤旱；时空演变；多源数据；标准化蒸发胁迫比；长江流域

基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估

徐宗学1，2，唐清竹1，2，陈  浩1，2，杨  芳3

（1. 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室，北京  100875；2. 北京师范大学水科学研究院，北京  100875；3. 珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东 广州  510611）

摘要：针对目前流域内部跨行政区单元空间精细化模拟并用于评估城市洪涝灾害工作的空白，本文着重聚焦精细化经济指标空间分布并将多源数据融合，构建了基于精细化空间格局的城市承灾体脆弱性评估体系，量化了深圳河流域脆弱性等级。研究结果表明：单一数据不足以准确模拟流域GDP密度，结合多源数据是进行GDP空间精细化更加有效的办法；深圳河流域GDP密度与第二、三产业空间化结果显示出高度一致性，产值密度最高达617 214万元/ km2；流域两岸脆弱性等级存在显著差异和区域特征，深圳侧脆弱性明显高于香港侧，高脆弱性地区约占流域面积的8.8%。研究结果有助于识别灾害危险性大小和损失程度，提高城市洪涝灾害评估的精确性。

关键词：城市洪涝；承灾体；脆弱性；空间；精细化；深圳河

顾及分类与定量误差订正的数值预报降水统计后处理方法

李伶杰1，2，王银堂1，2，云兆得1，3，刘  勇1，王磊之1，苏  鑫1，徐  勇4

（1. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京  210029；2. 长江保护与绿色发展研究院，江苏 南京  210098；3. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉  430072；4. 江苏省水文水资源勘测局苏州分局，江苏 苏州  215011）

摘要：采用统计后处理方法的数值预报降水是延长水文预报有效预见期的重要途径，已有统计后处理方法不能同时订正预报降水的分类和定量误差，且对预报降水有效预见期的影响关注不足。提出耦合经验分位数映射模型（EQM）和伯努利-元高斯模型（BMGD）的统计后处理方法EQM-BMGD，建立用于有效预见期评价的综合精度指标，应用于汉江流域。研究结果表明：EQM-BMGD集成了2种单一方法的优势，并输出了更高精度的预报降水；订正后面平均预报降水各预见期晴雨预报准确率（OP）和绝对平均误差（EMA）的增益均超过了10%，预见期222 ~ 228 h的OP仍接近0.7且EMA低于0.7 mm/（6 h），有效预见期延长18 ~ 66 h；在栅格尺度上，所有栅格在预见期96 ~102 h的OP和EMA增益分别超过10%和20%，除西南少数栅格外，OP超过0.8同时EMA控制在1.0 mm/（6 h）以下，北部部分栅格有效预见期延长了18 ~54 h。EQM-BMGD 被证实能够兼顾分类和定量误差的削减，丰富了数值预报降水统计后处理方法的选择。

关键词：数值预报降水；统计后处理；经验分位数映射；伯努利-元高斯分布；有效预见期

基于深度学习的点云分割与洪水风险模拟方法

姜佩奇1，2，3，伍  杰3，张社荣1，2，来亦姝1，2，刘  康1，2，王  超1，2

（1. 天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津  300072；2. 天津大学建筑工程学院，天津  300072；3. 水利部水利水电规划设计总院，北京  100120）

摘要：传统的洪水风险分析方法由于计算时长、数据不足和难以适应地形变化等，限制其在快速应急响应中的应用，亟需对大场景洪水进行快速预测建模与分析。本文推出一种融合大场景点云分割与深度学习的洪水风险快速模拟方法，通过数据采集与预处理、点云分割、重建数字高程模型和水动力学模拟，在中国南水北调工程的局部地区进行实证研究。结果表明，提取原始地面特征的平均交并比和总体分类精度分别高达70.8%和88.7%，洪水模拟设计与校核情景下的最大淹没面积分别为7.0万m2和10.5万m2。该方法为洪水风险快速评估提供了新方法，可提高洪水风险测绘的建模效率和分析精度。

关键词：洪水风险；点云分割；深度学习；DEM 重建；水动力学模拟

基于多源数据的山区小流域降水融合模型

詹昌洵，张  挺，蒋嘉伟

（福州大学土木工程学院，福建 福州  350116）

摘要：为准确获取山区小流域的降水空间分布及其资源量，采用Kriging 插值法对低分辨率卫星数据进行空间降尺度处理，通过长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）将局部卫星与观测数据进行降水融合，引入前期降水信息加强卫星与观测降水之间的时间相关性，并利用该模型进行流域降水空间分布估计。结果表明：从空间分布来看，融合模型对暴雨中心位置的捕捉更加精确；从降水量来看，所提模型在短时强降水下的探测率和临界成功指数分别为0.60和0.50，能够改善原始低分辨率卫星降水数据，使其更接近实际情况；从雨量站数量来看，融合降水的精度随着站点数量的增加而提高，当站点数量达到某个临界值时，融合降水的精度趋于稳定。Kriging-LSTM模型为准确获取山区小流域的降水资源提供了新思路。

关键词：降水融合；降水空间估计；山区小流域；Kriging插值法；长短期记忆网络（LSTM）

三峡水库运行后汉口—九江河段水位变化特征及成因

章广越1，谈广鸣1，张  为1，李  明2，尹  志3，李清韬1

（1. 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉  430072；2. 长江航道规划设计研究院国家内河航道整治工程技术研究中心，湖北 武汉  430040；3. 长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局智慧水文智能控制重点实验室，湖北 武汉  430014）

摘要：大型水库的修建引起坝下游的水位调整，进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究汉口—九江河段水位变化特征及成因，采用M-K分析法分析1988—2022年汉口、黄石港和九江站的水位变化趋势，并使用基于距平残差的水位变幅分析方法和一维水动力模型，分析河道冲淤、下游水位和阻力变化对不同特征流量下水位变化的影响。研究结果表明：①三峡成库前，除九江站枯水位呈显著性下降趋势，各级流量下的水位均没有显著性变化趋势。②三峡成库后，九江站的水位变化趋势与建库前相同；汉口站、黄石港站在12 000 m3/s 和20 000 m3/s 下的水位呈显著性下降趋势，12 000 m3/s 时降幅分别为0.072、0.045 m/a，20 000 m3/s 时降幅分别为0.048、0.027 m/a；水位变化的临界转换流量约为30 000 m3/s，在该流量附近水位未出现明显变化；当流量大于30 000 m3/s 时，水位呈非显著性上升趋势，45 000 m3/s 下的升幅分别为0.037、0.049 m/a。③临界转换流量以下水位下降的主导作用为河道冲刷，临界流量附近的水位未出现明显变化源于阻力增大作用接近抵消了河道冲刷的影响，临界转换流量以上的水位上升源于阻力增大作用更加明显，个别年份的洪水位上升显著源于下游水位顶托作用明显。

关键词：水位变化；水位—流量关系；河道阻力；M-K 分析法；汉口—九江河段；三峡水库

长江中游通江湖泊对干流顶托作用变化规律

杨春瑞，邓金运，陈  立，郑柠辉，赵  晋

（武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉  430072）

摘要：长江中游通江湖泊（洞庭湖和鄱阳湖）对干流的顶托作用直接关系到区域防洪安全。通过构造支流顶托强度指标并结合Copula函数，分析三峡水库蓄水前后两湖出流对长江干流顶托强度的变化和异同，讨论干支流流量分布和地形变化对两湖顶托强度变化的贡献。研究结果表明：①三峡水库蓄水后，对干流顶托强度变化方面，汛期洞庭湖变化不大、鄱阳湖明显减弱；枯水期洞庭湖略有增强、鄱阳湖变化不大。②干支流流量分布导致的汇流比变化和江湖交汇区地形调整综合影响导致了两湖蓄水后顶托强度变化的差异；三峡水库蓄水后，干支流流量分布变化使洞庭湖、鄱阳湖对干流平均顶托强度分别减弱5.11%和13.45%；干流河床冲刷加剧导致的交汇区干支流河床高程差增大使洞庭湖、鄱阳湖对干流平均顶托强度分别增强6%和0.9%。

关键词：顶托作用；汇流比；Copula 函数；长江中游；洞庭湖；鄱阳湖

三峡水库场次洪水排沙规律及影响因素

高  宇，任  实，王  海，吕超楠，赵汗青，张成潇

（中国长江三峡集团有限公司，湖北 宜昌  443100）

摘要：水库泥沙淤积导致库容损失，影响水库综合效益发挥，研究水库排沙规律及影响因素对于改善水库淤积状况具有重要意义。根据2003—2021年朱沱、北碚、武隆、寸滩等水文站实测数据，合理划分三峡水库场次洪水过程，分析其排沙规律，并重点研究坝前水位、入出库输沙率、洪水滞留时间等因素对排沙的影响。结果表明：三峡水库场次洪水过程的划分采用统一的定量标准并考虑洪峰沙峰异步传播的影响更加合理；水库排沙主要集中在汛期场次洪水，各年汛期场次洪水排沙总量平均占全年的67.0%；场次洪水排沙比与坝前水位成反比、与入出库输沙率成正比，但相关性均小于与其成反比的洪水滞留时间，且当入库平均流量大于30 000 m3/s 或坝前平均水位低于150 m时，排沙比与各因素之间的相关性均有所提升。研究成果可为优化三峡水库运行方式、减少水库泥沙淤积等提供重要参考。

关键词：排沙比；场次洪水；洪峰沙峰异步；洪水滞留时间；三峡水库

不同沿岸输沙率计算公式对比分析

王宁舸，唐  磊，孙  波，辛文杰

（南京水利科学研究院，江苏 南京  210029）

摘要：经历近100 a的发展，沿岸输沙率计算公式研究领域已形成许多代表性成果，系统研判各计算公式的预测精度对于快速准确判断研究区域沿岸输沙能力具有重要意义。依据使用率高、公式结构简洁、考虑参数相对全面等标准，选择了国内外7个沿岸输沙率计算公式，采用现场原型沙、室内原型沙和室内轻质沙等多种实测资料，对各公式的计算准确程度和适用范围进行了定量检验。结果表明，CERC公式和Kamphuis公式适用于现场原型沙预测，但对室内轻质沙预测的偏离程度较大；MH-Kamphuis公式和van Rijn公式对各种实测资料的预测均总体偏小；赵今声公式和Bayram公式的预测精度最低，预测偏小程度较大。经比较，孙林云公式对各项实测资料的符合程度总体较高，预测精度提高了36% ~73%，具有更广泛的适用范围，推荐用于推导沙质海岸沿岸输沙模型相似律比尺关系。

关键词：沿岸输沙率；计算公式；原型沙；轻质沙

侧式进/出水口偏流出流下的大涡模拟

郭港归1，刘亚坤1，魏  杰2，曹  泽1，张  帝1

（1. 大连理工大学建设工程学院，辽宁 大连  116024；2. 中国电建集团中南勘测设计研究院，湖南 长沙  410014）

摘要：实际工程中受地形地质条件影响，引水洞在水平上存在转角，导致出流工况来流不均，进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算，其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好。结果表明：偏流出流下进/出水口各流道分流比分别为0.64、0.81、1.26 和1.29，水平方向流速分布极为不均；垂直方向主流靠近中下部，垂向雷诺切应力在扩散段内呈一正一负峰值分布，该现象主要由中上部的流动分离和底部的壁面剪切造成；两中间流道的回流区高度大于两边流道，导致中间流道的拦污栅更易受到反向流速影响；流动分离使拦污栅附近存在三轴漩滚，靠近过水断面中上部和底部产生2处能量集中的低频脉动，且各流道在偏流条件下的紊动强度相比均匀来流的紊动强度分别提高11%、25%、29%、3%，不利的水流流态和较高的紊动强度可能对拦污栅造成威胁。

关键词：侧式进/出水口；偏流出流；雷诺切应力；流动分离；低频脉动

乌梁素海湖冰完整生消过程的数值模拟

霍璞真1，卢  鹏1，解  飞1，王庆凯1，李志军1，ARVOLA Lauri2

（1. 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连  116024；2. Lammi Biological Station，

University of Helsinki，Helsinki，FI-16900，Finland）

摘要：为探究气候变暖背景下乌梁素海湖冰的冰厚、冰温和冰物候特征的变化，利用ERA5-Land和MERRA-2再分析数据作为大气强迫场，结合多源卫星遥感反演得到的初始模拟日期，通过一维高分辨率热力学雪冰（HIGHTSI）模型模拟了2015—2016年乌梁素海湖冰的完整生消过程。结果显示：①研究期内，最大冰厚达到41.7cm，初冰日和终冰日分别为2015年11月21日和2016年3月25日，冰期为126d。②对于水深较浅而冬季日照充足的乌梁素海，气温是影响冰厚的主要因素，太阳辐射次之，两者的昼夜周期循环显著影响冰层的厚度和温度；当冰面有雪覆盖时，积雪的低导热和高反照率会明显削弱气温和太阳辐射对冰层的影响。③ 即使缺失现场观测数据，采用气象数据和遥感反演的初始模拟日期仍能准确地表征现场真实冰雪的完整演变过程。该研究可为中纬度干旱区季节性冰封浅水湖冰的计算和湖冰生消的年际变化研究奠定基础。

关键词：湖冰；完整生消过程；再分析数据；卫星遥感；HIGHTSI 模型；乌梁素海

全球气象预报驱动流域水文预报研究进展与展望

赵铜铁钢1，张  弛2，田  雨3，李  昱2，陈泽鑫1，陈晓宏1

（1. 中山大学水资源与环境研究中心，广东 广州  510275；2. 大连理工大学水利工程学院，辽宁 大连  116024；3. 中国水利水电科学研究院，北京  100038）

摘要：全球气象模型及新兴人工智能模型为流域水文预报提供了日、次季节、季节等不同时间尺度的海量气象预报数据。与此同时，基于气象预报开展水文预报，涉及到数据获取、模型构建、评估检验等技术问题。本文以全球气象预报相关的研究计划为切入点，调研现有的1 d至2周小时尺度中短期天气预报、1 ~ 60 d次季节尺度气象预报、1 ~12个月季节尺度气象预报以及新兴的人工智能气象预报；梳理气象预报驱动下流域水文预报模型方法，阐述气象预报订正、水文模型设置和预报评估检验等技术环节。基于全球气象预报生成实时和回顾性流域水文预报，定量检验不同预见期下预报精度以评估相关模型方法的预报性能，为水利工程预报-调度实践应用打下坚实的基础。

关键词：全球气象模型；气象预报；流域水文模型；水文预报；实时预报；回顾性预报；预报检验

河口海岸沉积层理特征与形成机制

周  曾1，2，刘  瑶2，吴一鸣2，徐  凡3，范代读4，张长宽2

（1. 河海大学水灾害防御全国重点实验室，江苏 南京  210024；2. 河海大学江苏省海岸海洋资源开发与环境安全重点实验室，江苏 南京  210024；3. 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海  200241；4. 同济大学海洋地质国家重点实验室，上海  200092）

摘要：河口海岸地处海陆交界带，其沉积层理特征与形成机制是沉积动力学、动力地貌学和地层学等学科方向的研究热点，对评价海岸工程环境效应、重建沉积古环境等具有重要参考价值。通过梳理河口海岸区域径流、潮汐、波浪等多种动力因子作用的研究成果，归纳不同动力主导作用形成的沉积层理特征，剖析3种基本动力对沉积层理塑造的动力学机制，阐释洪水、风暴偶发动力因子以及生物扰动、海平面变化、围垦工程等其他影响因子对沉积层理形成和保存的作用机理。同时，总结了数值模拟手段在沉积层理形成和破坏机制解译方面的应用及取得的机理认知，提出在河口海岸沉积层理时空尺度认知、多因素耦合反演模型开发应用等方面有待进一步研究的科学问题。

关键词：沉积层理；河口海岸；动力地貌；形成机制；数值模拟