• 2021年第37卷第2期文章目次
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    • >特约专家论坛
    • 水资源保护的新内涵:“量-质-域-流-生”协同保护和修复

      2021, 37(2):1-9. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.001

      摘要 (2306) HTML (0) PDF 6.75 M (2385) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着人类社会经济发展及其对于水资源系统干扰的逐步加强,水资源保护工作的重要性日益凸显,其定义和内涵也在不断演变,并呈现出流域化、系统化、生态化的特征。在定量评价人类活动对于我国水资源系统在水量消耗、水污染排放、水空间挤占、水通道阻隔等方面干扰,并进而造成水生生物多样性降低的基础上,继承和发展传统水资源保护内涵,提出了新时期以“量-质-域-流-生”协同保护修复为核心的流域水资源保护新理念,明晰了流域水资源保护的体系框架、重点工作和评价指标,提出了相较于现有技术体系未来尚需要重点研究的流域水资源保护关键技术。流域水资源保护是传统水资源保护工作的升级,对于新时期水利改革发展和美丽中国建设将具有重要促进意义。

    • 我国沿海城市洪潮组合风险分析

      2021, 37(2):10-14. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.002

      摘要 (1444) HTML (0) PDF 2.01 M (1447) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对沿海城市防洪安全和经济可持续发展的问题,从气候变化和人类活动两个方面对沿海城市洪涝事件的成因进行了归纳。以深圳市为例,选取大沙河上游西沥水库站和深圳湾赤湾潮位站为代表站,基于Copula函数,对深圳市洪潮组合进行风险分析。结果表明,虽然降水和高潮位的双阈值组合风险率小于单域值组合风险率,但深圳市同时遭遇暴雨和高潮位时所造成的城市洪涝灾害更为严重,经济损失和人员伤亡更为巨大;在城市防洪防潮排涝规划、设计时需更加关注降水和潮位的双阈值组合风险率大小。

    • 微生物-物化耦合法降解毒死蜱研究进展

      2021, 37(2):15-20. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.003

      摘要 (1332) HTML (0) PDF 1.86 M (1240) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对有机磷农药毒死蜱的大规模使用使其在农田系统中的残留量显著增加,而传统的微生物法降解毒死蜱存在降解效率低、作用时间长等不足的问题,对微生物-物化耦合法降解毒死蜱进行介绍。在对微生物耦合电化学、零价铁、植物及光催化降解毒死蜱的运行效果、作用机理等方面进行综述的基础上,阐述了微生物-物化耦合法降解毒死蜱具有降解效率高、作用时间短、功能菌种有效富集等优势,为优化毒死蜱的污染修复技术和提高毒死蜱的降解效率提供科学依据。

    • >新疆水资源研究
    • 新疆水资源时空变化特征及适应性利用战略研究

      2021, 37(2):21-27. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.004

      摘要 (1398) HTML (0) PDF 5.10 M (1819) 评论 (0) 收藏

      摘要:在深入剖析新疆水资源时空演变特征的基础上,对不同气候模式下的新疆水资源演变趋势进行分析,并结合对水资源适应性利用机理的理解,提出变化环境下新疆水资源适应性利用对策及战略框架。研究认为,未来一段时期内新疆降水呈增加趋势,不同气候模式下多年平均降水量分别较基准期增加15.6%、20.8%和22.2%,一定程度导致水资源量变化;在此条件下进行水资源适应性利用战略研究,提出了工程支撑、政策支撑及科技支撑三大支撑体系,旨在为实现新疆水资源合理开发利用、经济社会可持续发展、生态环境保护及人水和谐目标提供借鉴。

    • 新疆水资源开发利用的空间均衡分析

      2021, 37(2):28-33. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.005

      摘要 (1262) HTML (0) PDF 690.99 K (1639) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确新疆水资源开发利用的空间均衡程度,选取与水资源开发利用相关的12个指标,采用空间均衡度计算方法,计算了2004—2017年新疆各地州各指标的空间均衡系数及水资源开发利用的总体空间均衡度,并与采用基尼系数方法的计算结果进行了对比。结果表明,新疆各地州的城镇化率及单位面积农田灌溉用水量在空间上较为均衡,而水资源开发利用率的差异最大;2004—2017年新疆水资源开发利用的总体空间均衡度呈现缓慢上升趋势,水资源开发利用的空间不均衡现象有所改善;空间均衡度计算方法与基尼系数计算方法具有较好的长期一致性,分析空间均衡的变化应以长期的变化趋势为基础。

    • 新疆水资源利用与产业发展关联研究

      2021, 37(2):34-42. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.006

      摘要 (1093) HTML (0) PDF 17.79 M (1813) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用脱钩理论和基于数列的匹配度计算方法,对新疆14个地州2005—2006年、2009—2010年、2013—2014年和2017—2018年水资源利用与产业经济增长关系进行研究,分析新疆产业用水量与GDP关联程度,并将两者计算结果进行对比。结果表明:使用一种方法分析指标间关系可能存在不合理的情况,应考虑地区实际情况,选择合适的方法;在研究年限内,人均用水量与人均GDP适配情况较好,其中2013—2014年情况最好;各地州产业用水量与产业GDP适配程度存在明显的时空差异,其中,农业单位面积平均用水量与GDP适配度大致呈现适配-负适配的变化趋势;昌吉回族自治州、阿勒泰地区和巴音郭楞蒙古自治州工业增加值与用水量适配情况较差;各地州第三产业用水量与GDP适配关系随时间波动明显。

    • 新疆多时间尺度干湿变化特征分析

      2021, 37(2):43-48. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.007

      摘要 (1212) HTML (0) PDF 8.40 M (1707) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用1963—2018年CRU TS v4.0.3逐月格点数据,通过计算新疆月、季、年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(SPEI)对干湿变化情况进行量化,并使用Mann-Kendall非参数检验、小波功率谱等方法对干湿指标的变化趋势与周期特征进行分析。结果表明:新疆在1988年前后表现出了干旱向湿润的转变;SPEI变化趋势整体以上升趋势为主,仅在新疆的西南、东南部分地区呈现出下降趋势;不同时间尺度下,小波功率谱的SPEI及其变化周期基本相同,在20世纪80—90年代均可以在2~4 a和8~16 a周期内发现振荡的高能区。

    • 地下水资源对新疆经济社会支撑作用的定量评价

      2021, 37(2):49-54. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.008

      摘要 (1152) HTML (0) PDF 1.03 M (1508) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究地下水资源在新疆各地、市、州经济社会发展过程中发挥支撑作用的情况,构建了涵盖地下水依存度、综合用水效率和地下水开发潜力3方面的指标体系,运用SMI-P方法对2004—2016年新疆各地、市、州地下水资源对经济社会的支撑作用进行了定量评价与分析。结果表明:随着经济的发展、人口和耕地的增加,新疆一些地区地下水资源对经济社会的支撑作用明显增强,如伊犁州、巴州、塔城地区等;地下水资源对新疆各地、市、州经济社会发展的支撑作用空间差异较大,地下水资源对东疆和北疆地区经济社会的支撑作用强于南疆地区;东疆和北疆大部分地区经济相对发达,对地下水的依存程度和综合用水效率都处于较高水平,地下水开发潜力较小,开发空间不足,而南疆地区地下水开发潜力较大,地下水可为其未来经济社会的发展提供进一步支撑。

    • 塔里木河流域水资源-经济社会-生态环境耦合系统和谐程度量化分析

      2021, 37(2):55-62. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.009

      摘要 (1087) HTML (0) PDF 1.11 M (1571) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学评价塔里木河流域水资源-经济社会-生态环境耦合系统和谐程度,明晰影响其和谐发展的主要因素,系统考虑水资源禀赋、地区发展水平、生态环境状况等多个方面,构建了水资源-经济社会-生态环境耦合系统和谐程度评价指标体系,运用组合权重SMI-P法定量测算了2007—2016年塔里木河流域5地州各子系统及耦合系统的和谐程度。结果表明:时间维度上,各地州耦合系统和谐程度均有所提升,但提升速度及幅度存在差异,且目前均未达到基本和谐状态,大多处于接近不和谐状态;空间维度上,巴音郭楞蒙古自治州耦合系统和谐程度最好,是目前唯一达到较和谐程度的地区,其次为克孜勒苏柯尔克孜自治州和阿克苏地区,而和田及喀什地区则明显落后于其他3个地区;各子系统对耦合系统和谐度提升的贡献从大到小依次为生态环境、经济社会、水资源,且贡献率时空差异显著;各地州和谐发展水平仍存在较大提升空间,应在协调多系统均衡发展的同时着重突破各自薄弱环节。

    • 塔里木河流域水资源适应性利用能力评价及调控

      2021, 37(2):63-68. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.010

      摘要 (1121) HTML (0) PDF 856.54 K (1457) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于TOPSIS法与耦合协调度方法对塔里木河流域及5地州水资源适应性利用能力进行量化研究,在此基础上,选取5个典型指标,利用多维临界调控模型对塔里木河流域水资源、经济社会、生态环境子系统间协调发展进行调控。结果表明:2004—2016年,塔里木河流域水资源适应性能力在0.4~0.5,整体处于中等水平,其中阿克苏地区水平最低,和田地区水平最高;通过多维临界调控后,系统熵值由现状年的0.296降低到调控后的0.027,系统趋于稳定,说明各子系统间协调程度变优,朝有序协调方向发展。

    • 塔里木河下游土地利用/覆被变化对生态输水的响应

      2021, 37(2):69-74. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.011

      摘要 (1051) HTML (0) PDF 5.52 M (1593) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2000—2015年的遥感影像资料和生态输水数据为基础数据源,利用ENVI和GIS数据分析处理工具,基于时间轨迹分析方法研究塔里木河下游土地利用/覆被变化(LUCC)对生态输水的响应。结果表明:2000—2015年的16次、1 670 d间歇性生态输水,使林地和草地分别增加了823个和1 347个像元,耕地、湿地和人工用地分别减少了1 422个、736个和222个像元,其他用地增加了210个像元;植被面积总体上呈扩大趋势,2015年较2000年净增植被面积382.85 km2,人工表面增加356.10 km2;戈壁、裸土、沙漠等其他用地面积共计减少了738.95 km2;土地利用变化主要发生在塔里木河下游两岸的河水漫溢、滞留区,呈现出破碎化、不规则化和复杂化的趋势。

    • 基于Nerlove方法的塔里木河流域农业水资源配置模型

      2021, 37(2):75-80. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.012

      摘要 (1116) HTML (0) PDF 691.87 K (1474) 评论 (0) 收藏

      摘要:收集2006—2017年塔里木河流域5地州的3种主要农作物价格和种植面积数据,运用Nerlove模型预测未来小麦、玉米和棉花的种植面积,并将预测值作为输入数据引入到水资源配置中,以区域农业用水经济收益最大为目标,考虑可用水量、最大最小灌溉用水需求等约束,构建农业水资源优化配置模型。结果表明:Nerlove模型可以很好地反映大多数农作物与价格的供给响应关系;相较于现状年,5地州3种农作物规划年的预测种植面积,除了和田的玉米出现负增长,其他地州均为正增长;分配总水量为185.622万m3,且空间分配极不均匀;总收益为103.865亿元,农作物分配水量越多,其经济收益越高。

    • >水资源
    • 基于MIKE FLOOD耦合模型的城市内涝模拟

      2021, 37(2):81-88. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.013

      摘要 (1905) HTML (0) PDF 18.28 M (2059) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于MIKE FLOOD平台,将MIKE URBAN和MIKE 21模型耦合,建立城市内涝模型,对湖南省新化县典型区域的排涝情景进行模拟,结果表明该模型适用于城市内涝风险评估管理。评价结果表明,新化县目前建成的城市管网仍存在部分不合理的管段,水量难以立即排入资江或花山渔场,使老城区的整体排水能力受限,部分区域达不到设计规划的排水标准;城内主要的调蓄湖泊及暗渠均能满足20年一遇的设计标准;虽然现有的泵站系统能满足排水的需要,但区域内的5处易涝点仍需要采用对应的处理方案。

    • 感潮地区涝区暴雨与承泄区上游洪水的遭遇规律

      2021, 37(2):89-94. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.014

      摘要 (1156) HTML (0) PDF 1.21 M (1217) 评论 (0) 收藏

      摘要:感潮地区内涝防治规划设计必须合理确定与设计暴雨相组合的承泄区设计潮位过程,而上游洪水会抬高承泄区潮位,对低潮位的抬高作用尤为显著,导致利用闸门抢排涝水非常不利,故需进行涝区暴雨与承泄区上游洪水的遭遇分析。以中(山)珠(海)联围为例,分别采用定性分析法和概率风险分析法分析中珠联围暴雨与承泄区磨刀门水道的上游西江马口站洪水的遭遇规律。定性分析结果表明,在每年的5—8月,中珠联围发生大暴雨时,有较大可能遭遇到西江洪水,尤其在6—7月遭遇概率特别大。概率风险分析结果表明,当中珠联围发生不低于20年一遇大暴雨和未发生超过20年一遇大暴雨时,马口站发生不低于频率为90%、频率为75%、多年平均、5年一遇、10年一遇年最大洪水的概率分别为15.21%、10.99%、6.58%、4.12%、2.93%和13.62%、9.80%、5.84%、3.65%、2.59%。

    • 南方季节性缺水河流逐月保证率设定法的改进

      2021, 37(2):95-101. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.015

      摘要 (1001) HTML (0) PDF 2.12 M (1083) 评论 (0) 收藏

      摘要:改进计算生态基流的逐月保证率设定法以适用于南方季节性缺水河流。构建逐月保证率设定模型,综合分析各类影响设定保证率因素,构建模型评价指标体系及评价标准,耦合AHP与熵值法求解指标组合权重,运用模糊综合评价法求评价值,并通过对比Tennant法、年内展布法等耦合最终适宜生态基流过程。以秦淮河流域为例,将计算结果与传统逐月保证率设定法计算结果对比,验证了改进方法的可靠性与优越性。

    • 3种用水量预测方法在京津冀地区的适用性比较

      2021, 37(2):102-107. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.016

      摘要 (1185) HTML (0) PDF 805.54 K (1133) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文比较了年增长率法、自回归模型法和灰色神经网络法3种常用的用水量预测方法在京津冀地区年用水量预测中的适用性,基于优选的方法对京津冀2019—2025年的年用水量进行了预测。结果表明,北京、天津和河北省1997—2018年的年用水量呈现不同的变化趋势:北京和天津的年用水量呈先减少后增加的非线性变化趋势,而河北省的年用水量呈波动递减的趋势。灰色神经网络法在京津冀3地均优于其他两个模型,被推荐为该地区年用水量预测的首选方法。基于灰色神经网络法的年用水量预测结果表明,2019—2025年北京市年用水量将趋于平稳,天津市的年用水量将缓慢增加,而河北省的年用水量则将继续下降。

    • 镇江市中长历时设计暴雨计算

      2021, 37(2):108-111. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.017

      摘要 (1140) HTML (0) PDF 1.08 M (1186) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于丹徒站1981—2016年长系列实测降雨资料,采用Mann-Kendall检验分析了3 h、6 h、12 h、24 h共4种中长历时的年最大降水量的变化趋势,采用模糊识别法识别了4种历时暴雨的雨型特征,并基于优选得到的分布函数计算不同历时、不同重现期的设计面雨量;依据5场典型场次暴雨,分别应用同频率法和P&C(Pilgrim & Cordery)法推求相应的设计暴雨过程并进行了对比分析。结果表明:4种历时的年最大降水量虽均呈现不同程度的增加趋势,但仅6 h和12 h的年最大降水量通过了90%的显著性检验;4种历时暴雨的雨型均以雨峰偏前的单峰型为主;P-Ⅲ型分布函数在降雨频率分析中拟合最优;与P&C法相比,同频率法推求得到的设计暴雨过程峰值更大,有利于保障防洪安全。

    • CRU产品在中国大陆的干旱事件时间性效用评估

      2021, 37(2):112-120. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.018

      摘要 (1148) HTML (0) PDF 14.03 M (1521) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于1980—2016年CGDPA(China gauge-based precipitation daily analysis dataset)和PM-Ep(potential evapotranspiration calculated by Penman-Monteith)资料,以标准化降水蒸散指数(SPEI)为干旱指标,采用6种评估指标综合评价CRU降水(CRU-P)和潜在蒸散发(CRU-Ep)产品在中国大陆对干旱事件时间性的监测效用。结果表明:CRU-P与CGDPA在中国大陆空间分布特征具有较好的相似性,而CRU-Ep与PM-Ep有明显差异,但它们在大部分地区的精度较高;SPEIc(基于CRU-P和CRU-Ep计算的SPEI)在中国东部和西部部分地区的性能较好,其与SPEIm(基于CGDPA和PM-Ep计算的SPEI)的相关系数在中国东部、西北、西南地区均大于0.7,均方根误差小于0.8,命中率大于0.6;利用文中提出的干旱率、平均开始时间误差、平均结束时间误差评价得出不同时间尺度的SPEIc在中国大陆大部分地区监测干旱事件时间性的精度较高,且在中国东部地区优于西部地区;基于长序列CRU产品驱动的SPEI可适用于中国东部、西北、西南地区的干旱监测。

    • >水环境
    • 太湖风生流及污染物输移扩散数值模拟

      2021, 37(2):121-127. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.019

      摘要 (1176) HTML (0) PDF 9.74 M (1205) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立高精度的太湖三维风生流数值模型和风生流-污染物耦合数值模型,分析了盛行风作用下的太湖风生流特征和风生流驱动下的太湖污染物输移特征。结果表明:稳定后的太湖风生流场,表层流速大于底层流速,表层流向基本上同风向一致,底层流向则与表层大致相反,具有补偿流的特征;风向能显著影响太湖风生流的形态和结构;在垂向扩散作用下,太湖污染物质量浓度沿水深方向上近似均匀分布;在定常风作用下,太湖北部的湖湾区出现多个小尺度闭合环流,不利于污染物的输移扩散,对太湖水环境会产生不利影响。

    • 基于改进重叠投影法的空间耦合水污染评估模型

      2021, 37(2):128-134. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.020

      摘要 (1055) HTML (0) PDF 5.78 M (1255) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确评估库区上游河流突发水污染的危害程度,针对库区上游区域河床中上游窄、下游宽的结构特点,在传统重叠投影法的基础上,于重叠区域上边界引入流速、水位、污染物浓度等物理量的二次横向分布函数,基于神经网络的思想,采用最速下降法构建训练算法,对各分布函数中的未知参数进行训练,将收敛后的分布函数作为模型的连接条件,进而建立改进的一维、二维水动力和水质空间耦合模型;以青龙河流域为例,将训练得到的分布函数的必要参数作为一维、二维连接,模拟了河流环境中污染物的时空变化规律。结果表明,改进的耦合模型计算结果稳定,显著降低了物理量由一维向二维过渡时的突变性,相比传统重叠投影的单数值传递,改进的方法以训练后的分布函数作为一维、二维耦合的连接,可以大幅度提高耦合的精确性。

    • 走马塘排水对望虞河引水水质的影响

      2021, 37(2):135-140. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.021

      摘要 (1083) HTML (0) PDF 6.01 M (1387) 评论 (0) 收藏

      摘要:为量化望虞河引水枢纽移建后其引水水质受到上游走马塘排水的影响程度,通过建立长江江苏段二维水环境数学模型,选取总磷作为研究对象,量化了不同排水量方案下走马塘排水对望虞河引水枢纽处的水质影响,并提出了后期引水水质改善的措施。结果表明:走马塘排水对望虞河引水水质影响随潮汐波动,引水枢纽外移后望虞河引水总磷质量浓度最大增幅可达21.3%;提高走马塘排水水质可减小对望虞河引水枢纽处水质影响,采取间隔引水的方式对降低望虞河总磷质量浓度效果更为明显;在走马塘排水水质达到地表水环境Ⅳ类标准、停止排水48 h以后引水,可以基本控制总磷质量浓度增幅在1%以下。

    • 苏州市景观水体表观污染类型识别及特征指标筛选

      2021, 37(2):141-147. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.022

      摘要 (1134) HTML (0) PDF 1.83 M (1161) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决表观污染成因的问题,以苏州市区河网为主要研究对象,采集796个数据样本,对景观水体的表观污染类型进行划分界定,并通过对数据样本的统计分析,探究水体表观污染类型和水质指标之间的关系。结果表明:氧化还原电位、溶解氧、叶绿素a、高锰酸盐指数和浊度对不同污染类型的水体具有很好的区分度,可作为主要特征指标;景观水体可分为有机主导型、无机主导型、营养主导型和混合型4种表观污染类型;不同表观污染水体判别的优先次序为有机主导型、无机主导型、营养主导型、混合型。

    • Fe2+和PMS同步混凝氧化预处理对超滤净化排泥水的影响

      2021, 37(2):148-152. DOI: 10.3880/j.issn.1004-6933.2021.02.023

      摘要 (1154) HTML (0) PDF 1.82 M (1196) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用浸没式超滤工艺处理沉淀池排泥水,试验分析了Fe2+和PMS同步混凝氧化预处理工艺对超滤净化排泥水的影响。结果表明:Fe2+和PMS同步混凝氧化预处理对排泥水中的颗粒物、微生物和有机物去除效果良好;当Fe2+和PMS投加量均为0.15mmol/L时,净化后出水的三氯甲烷和嗅味物质含量均低于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》限值;在Fe2+和PMS的同步混凝氧化作用下,超滤膜污染得到了有效的缓解。

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