2020, 36(6):1-6. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.001
摘要:对城市洪涝灾害风险的概念和内涵进行系统梳理,论述历史灾情统计法、遥感和GIS耦合法、指标体系法和情景模拟法等4种洪涝灾害风险分析方法的应用现状、适用范围和优缺点,着重就应用较为广泛的风险评估指标体系法进行论述,介绍指标体系构建和指标权重确定方法;论述了可应用于城市洪涝灾害风险等级区划的相等间隔法、分位数法、均值标准差法、自然间断法和隶属度函数法等方法,旨在为洪涝风险等级区划提供参考。
2020, 36(6):7-11. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.002
摘要:通过雨水径流水质的实地检测,分析了雨水径流中颗粒物粒径分布规律;采用室内试验模拟了雨水径流引起的陶瓷透水砖堵塞过程,系统研究了雨水径流中颗粒物对陶瓷透水砖堵塞的影响。结果表明:雨水径流中的颗粒物绝大部分平均粒径小于50 μm;陶瓷透水砖堵塞机制主要是粒径 20~<50 μm的颗粒物引起的表面堵塞,砖表面截留的颗粒物质量约占总截留颗粒物质量的75%;陶瓷透水砖表面截留颗粒物的粒径范围与砖表面孔径范围并不一致,主要是因为陶瓷透水砖截留的颗粒物在其表面形成的“类滤膜”的筛滤截留作用。建议合理减小陶瓷透水砖小于50 μm范围的孔径占比,以提高人工清扫恢复陶瓷透水砖透水性能的效率。
2020, 36(6):12-17. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.003
摘要:以生态经济学的能值理论为基础,视水资源生态经济系统为有机整体,从系统能值流、经济发展能值、水资源能值和流域可持续发展能值4个方面,构建了包含13个指标的黄河流域水资源生态经济可持续发展评价指标体系,评价了黄河流域沿岸各省区的水资源开发利用状况、经济发展状况及水资源生态经济系统的可持续发展状况。结果表明:黄河流域属于资源消耗型生态经济模式,黄河上游的社会经济发展和现代化程度较黄河下游低;黄河流域水资源能值利用强度与经济发展水平相匹配,但是与水资源对社会经济系统的贡献率不匹配,需要进一步优化水资源配置;黄河流域地区环境压力巨大,可持续发展水平较低,应加大可更新资源的投入,以实现系统的可持续发展。
2020, 36(6):18-23. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.004
摘要:分析黄河流域水生态补偿实践现状,从原则、内容和水生态补偿资金测算三方面构建了黄河流域水生态补偿机制,提出了加强水生态补偿机制基础研究与试点工作的建议。
2020, 36(6):24-30. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.005
摘要:以黄河流域沿线9省区100个地级市2006—2017年的面板数据为样本构建回归模型,运用固定效应估计方法探究黄河流域环境规制和产业结构高级化、合理化对绿色经济增长效率的影响效应。结果表明:现阶段黄河流域环境规制和产业结构变化中的高级化过程都有助于提升全流域的绿色经济增长效率,而产业结构变化中的合理化进程则未表现出明显的绿色经济增长效率提升效应;黄河流域的环境规制通过产业结构变化中的高级化和合理化两个方面均对绿色经济增长效率具有提升效应;环境规制在黄河流域上、中、下游地区均显著提升绿色经济增长效率的同时,其分别与产业结构变化中的高级化和合理化的交互作用也在上、中、下游地区均具有明显的绿色经济增长效率提升效应。
2020, 36(6):31-38. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.006
摘要:为了解黄河下游支流大汶河鱼类多样性及其与环境因子的关系,分别于2017年4月和10月对大汶河24个采样点进行鱼类及环境调查,采用冗余分析方法识别了影响大汶河鱼类个体数量和多样性指数的主要环境因子。结果表明:2017年共采集到鱼类8 299尾,隶属于4目16科25种,其中鲤科鱼类共15种;鱼类多样性和均匀性较差,优势种以鲫(Carassius auratus)、(Hemiculter leucisclus)和乌鳢(Channa argus)等耐受性较强的平原性鱼类为主;大汶河鱼类物种数量、生物量和多样性指数的季节性变化不显著,但是秋季个体数量显著大于春季;影响大汶河鱼类个体数量的主要环境因子是水深和河宽,而影响鱼类多样性指数的主要环境因子是DO。
2020, 36(6):39-45. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.007
摘要:基于实体水网对象和过程的数字化来构建数字水网,并将其划分为空间数据水网、工艺流程水网和拓扑关系水网3种表现形式。采用3S集成技术、知识图与组件技术,基于综合集成平台来搭建数字水网可视化的业务环境。将数字水网应用于京津冀地区的水功能区考核管理,实现了可视化的数字水网与业务融合应用,为京津冀地区水资源高效利用与管理提供决策支持与技术支撑,同时为智慧水网的发展提供新的思路与解决方案。
2020, 36(6):46-52. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.008
摘要:在探讨和分析菜子湖湿地生态数据的多源异构、时空相关和水位动态特性的基础上,提出一种基于“图层-对象-状态”的三域时空数据模型,并采用ArcGIS平台构建了菜子湖湿地生态数据库管理系统。该系统具有图库管理、查询操作和制图综合等功能,能够直观地呈现菜子湖湿地生境、越冬期水鸟种群数量和分布格局、栖息地选择对水位变化的响应关系,可为菜子湖不同适应性水位优化调度提供科学依据。
2020, 36(6):53-59. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.009
摘要:为了提高博斯腾湖流域水资源管理水平,设计开发了针对该流域的水资源管理决策支持系统。系统基于Microsoft.NET平台,采用Visual Studio、SQL Server、ArcGIS工具集开发,在流域“地-云-空”一体化监测体系和系统架构的基础上,构建了地图要素管理、基本水文信息、流域生态流量等主要模块,实现了流域空间可视化查询、实时流量动态模拟、流域生态基流计算以及水资源管理配置等功能。结合博斯腾湖流域1956—2019年水文资料及目前数据获取情况,系统可为不同发展模式下水资源管理提供多方面参考信息和技术支撑,能有效提高水资源管理部门决策效率。
2020, 36(6):60-66. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.010
摘要:运用灰水足迹效率测算模型对淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率进行了测度和时空分布研究,采用Kaya恒等式和LMDI分解模型将农业灰水足迹效率驱动因素分解为农业经济效应、化肥强度效应、灰水产出规模效应、农业环境效应和耕地资源效应等5个因素,并对淮河流域各地级市农业灰水足迹效率的驱动模式进行了分类。结果表明:2000—2015年,淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率都有显著的提升,从各省分布情况来看,山东省的农业灰水足迹效率最高,其次是安徽省和江苏省,河南省最低;农业灰水足迹效率驱动因素中,农业经济效应、灰水产出规模效应和耕地资源效应为正向效应,化肥强度效应和农业环境效应为负向效应,其中农业经济效应是提升农业灰水足迹效率最关键的驱动因素;淮河流域35个地级市的农业灰水足迹效率的驱动模式可以划分为农业经济效应单因素驱动模式I、灰水规模产出效应单因素驱动模式Ⅱ、双因素驱动模式Ⅲ和三因素驱动模式Ⅳ共4类,对于不同驱动模式的地区需要采取不同的治理措施。
2020, 36(6):67-72. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.011
摘要:考虑调水量、发电最大和耗能最小3个目标,建立电站-水库-泵站群多目标优化调度模型。基于参数调整策略、邻域变异和加速策略,提出了求解多目标优化调度模型的综合改进布谷鸟新算法并求解模型,获得了发电、调水、泵站耗能多目标Pareto解集。以引汉济渭大型复杂跨流域调水工程为实例,将该模型与模拟调度模型和NSGA-Ⅱ算法多目标优化调度模型的结果进行比较,结果表明,该优化调度模型的发电、调水、耗能、弃水等各项指标合理,具有相对优势。
2020, 36(6):73-79. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.012
摘要:利用多源、多时相的数字遥感影像和呼伦湖周边地区水文气象资料,采用基于卷积神经网络的高分辨率图像重构方法研究了1999—2019年呼伦湖面积、库容变化情况。结果表明:2003—2012年呼伦湖的面积逐年减小,湖泊水量逐年下降,2003—2012年补给呼伦湖的乌尔逊河与克鲁伦河的多年平均径流量分别为1.30亿m3与1.41亿m3,分别只有1991年以前多年平均径流量的21%与24%;而2003—2012年呼伦湖平均水面年蒸发量为17.5亿m3,平均年湖面降水量为3.25亿m3;地下水补给呼伦湖的年平均水量为5.3亿m3,主要来自新生代玄武岩地下水,哈拉哈河源头火山玄武岩地下水通过熔岩管道集中外泄,据此推断补给呼伦湖的地下水来自跨流域的外源水。
2020, 36(6):80-85. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.013
摘要:基于GRACE卫星数据、MODIS数据和降水数据分析了2003—2016年淮河流域陆地水储量、植被指数和降水的多年时空变化,并探究标准化陆地水储量指数(SWSI)、标准化降水指数(SPI)与条件植被指数(VCI)对流域干旱的指示性。结果表明:淮河流域陆地水储量呈显著下降趋势,降水量微弱下降,植被覆盖率显著上升;SPI与VCI相关性较高,与SWSI变化较为一致;SWSI与SPI指示的不同等级干旱月份数量基本相当,明显小于VCI;SPI对淮河流域历史干旱存在漏报,VCI指示的干旱等级略偏高;SWSI整体表现较为良好,能够有效监测淮河流域旱情。
2020, 36(6):86-92. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.014
摘要:为解决当前我国河湖在生态、功能以及空间上存在的问题,提出了一种基于分区分类功能的河湖空间管控框架。以江苏省为研究对象,以省内四大河流水系为基础,结合省内的自然地理、水资源、生态等条件进行自然地理、水资源、行政水系、防洪除涝、水土保持以及水资源保护分区,并基于协同理论对分区进行空间融合,得到最终分区方案,进而对分区内河湖的主次功能进行分析归总,并依据现有范围规定和管控红线需求对各分区进行管控范围划定。
2020, 36(6):93-98. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.015
摘要:为分析不同重现期降雨与径流控制率的变化规律,以西咸新区典型海绵建设小区为例,采用基于GPU加速技术并耦合了管网系统的二维城市雨洪过程模型,对该小区不同重现期设计降雨条件下的径流控制效果变化规律进行量化分析。结果显示:通过与实测资料进行对比验证,模型模拟的流量与实测流量过程吻合度较高;随着降雨重现期的增大,径流控制率逐渐减小;在1年一遇降雨条件下,径流控制率为82.5%,100年一遇条件下,径流控制率降为29.5%;随着重现期的增大,径流控制率的差值逐渐减小,径流控制率减小的趋势逐渐平缓。
2020, 36(6):99-105. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.016
摘要:基于水资源系统可持续性评价的基本理论与方法,分析了不同供水条件和需水方案下北京市2025年水资源系统可持续性和南水北调对北京市未来水资源系统可持续性的影响,并从可持续性角度确定了不同发展情景下南水北调调水规模的阈值。结果表明:南水北调可总体改善北京市未来水资源系统可持续性,但在较高需水方案下或丹江口水库遭遇特枯水年时,北京市水资源系统可持续性状况不容乐观;未来应在科学制定需水方案的基础上合理增大南水北调调水规模,加强应急保障措施和资源战略储备,提升北京市水资源系统可持续性,实现首都水资源可持续发展。
2020, 36(6):106-111. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.017
摘要:针对太湖2007—2017年蓝藻暴发治理效果欠佳,每年蓝藻暴发面积仍然很大,2017年的最大暴发面积超过2007年最大暴发面积43%,藻密度全湖普遍增加的现状,分析了太湖蓝藻暴发治理效果和存在问题及原因,提出了消除富营养化和在2049年之前分水域消除蓝藻暴发的目标及实现此目标的技术集成综合对策,包括消除富营养化、消除蓝藻暴发和恢复湿地三大措施,建议再次修编太湖流域水环境综合治理规划方案等,使太湖治理由目前的治理富营养化转入治理富营养化与消除蓝藻暴发并重的阶段。
2020, 36(6):112-116. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.018
摘要:通过人工降雨条件下胶体在10 m长度植被过滤带中的运移试验,建立耦合降雨的胶体迁移模型,以探究降雨强度对植被过滤带中胶体运移过程的影响。结果表明:不同降雨强度下,胶体在植被过滤带中的沉积吸附效率系数随运移距离呈幂指数下降趋势,并在6 m左右趋于稳定;随着降雨强度的增大,胶体在植被过滤带中的沉积吸附效率系数增大,在较大降雨强度下的去除效果更好。
2020, 36(6):117-121. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.019
摘要:以莱茵衣藻为研究对象,采用批量试验研究了莱茵衣藻对纳米氧化铜的吸附过程及其对自由金属离子溶出的影响。试验结果表明,莱茵衣藻对纳米氧化铜具有较强的吸附能力,吸附遵循Langmuir和Freundlich等温线模型和准二次动力学模型,最大吸附量为128 μg/106个藻细胞。莱茵衣藻的存在对自由金属离子溶出具有显著影响,低浓度的莱茵衣藻促进Cu2+溶出,高浓度的莱茵衣藻抑制Cu2+溶出。
2020, 36(6):122-130. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.020
摘要:为提高需水预测精度,拓展生长模型在需水预测中的应用,提出基于人工生态系统优化(AEO)算法的组合生长需水预测模型。结合实例,选取6个标准测试函数在不同维度条件下对AEO算法进行仿真验证,并与鲸鱼优化算法(WOA)、灰狼优化(GWO)算法、教学优化(TLBO)算法和传统粒子群优化(PSO)算法的仿真结果进行比较。基于Weibull、Richards、Usher 3种单一生长模型构建Weibull-Richards-Usher、Weibull-Richards、Weibull-Usher、Richards-Usher 4种组合生长模型,利用AEO算法同时对组合模型参数和权重系数进行优化,提出AEO-Weibull-Richards-Usher、AEO-Weibull-Richards、AEO-Weibull-Usher、AEO-Richards-Usher需水预测模型,并构建AEO-Weibull、AEO-Richards、AEO-Usher、AEO-SVM、AEO-BP模型作对比,以上海市需水预测为例进行实例验证,利用实例前30组和后8组统计资料对各组合模型进行训练和预测。结果表明,在不同维度条件下,AEO算法寻优精度优于WOA、GWO、TLBO、PSO算法,具有较好的寻优精度和全局搜索能力。4种组合模型对实例预测的平均相对误差绝对值、平均绝对误差分别在0.94%~1.17%、0.30亿~0.37亿m3之间,预测精度优于AEO-Weibull等其他5种模型。4种组合模型均具有较好的预测精度和泛化能力,表明AEO算法能同时有效优化组合生长模型参数和权重系数,基于AEO算法的组合生长模型用于需水预测是可行和有效的。
2020, 36(6):131-136. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2020.06.021
摘要:为评估北江流域生态径流调节效果并分析径流调节量的时空变化,基于SWAT模型,考虑气象、水文、下垫面等因素,模拟北江流域水文过程,分别计算1980、2000、2015年的植被生态系统对径流的调节量及其经济价值。结果表明:2015年土地利用情况下,生态系统对北江流域的多年平均年调节径流深为-141.2 mm,调节比例为-12.2%,调节价值量为396.2亿元;丰水期的调节径流深为枯水期1.8倍,调节比例小于枯水期,而且丰水期的调节量主要集中在前汛期。流域上游的调节径流深比下游大,2000年与2015年北江流域调节径流深空间分布基本一致,但由于植被覆盖减少、建设用地扩张,北江流域径流调节量减少0.82亿m3,调节价值量降低5.85亿元。
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