摘要:针对南水北调东线工程江苏段受水区的水资源调度与配置问题,以受水区总缺水量最小和泵站总能耗最小为目标,建立南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。将南水北调工程调水与本地水资源进行联合配置,并以经济效益、社会效益、环境效益最大为目标,构建南水北调东线工程江苏段水资源配置模型。采用基本方案和节水方案进行了模型模拟,结果表明,在降水保证率分别为50%、75%和95% 3种情况下,受水区节水方案缺水率比基本方案分别下降了2.91%、3.61%和3.83%；受水区节水方案下各工程基本完成了受水区的供水任务,且优先利用了泵站单位能耗较小的运西线进行调水,说明优化调度配置方式在保障受水区用水的基础上,能够以更为经济节能的方式运行。

摘要:采用偏差校正空间分解(BCSD)法对CMIP6的5个GCMs数据进行降尺度处理,基于考虑CO₂浓度影响的Penman-Monteith公式与有效降水计算方法,结合单作物系数法与saxton方程,预估了中等强迫(SSP2-4.5)和高强迫(SSP5-8.5)气候情景下西北地区生态需水量与生态缺水量的变化。结果表明:西北地区未来生态需水量在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下分别以3.83亿、6.95亿m³/a的趋势上升；21世纪末期(2070—2100年)SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下年生态需水量均值分别为5679亿、5881亿m³,年有效降水量均值分别为3985亿、4106亿m³,年生态缺水量均值分别为1732亿、1798亿m³；西北地区整体上处于水分亏缺状态,缺水格点占比为60.2%,主要分布在新疆北部和西部、青海中部以及陕西、甘肃、宁夏的绝大部分区域。

摘要:针对水文模拟预报中需要寻求实用、稳健、高效的优化算法并据此确定参数的全局最优解的问题,以綦江流域典型控制断面五岔断面为研究对象,分别选取GA、SCE-UA、CMA-ES、PSO等4种优化算法进行分布式新安江模型汇流参数率定,并从有效性、稳定性、耗时和效率4个方面评估算法的参数率定性能。结果表明:CMA-ES算法优化效果最佳,相同迭代次数下耗时最少；SCE-UA算法稳定性和效率最高,但耗时随着迭代次数增大而显著增加；PSO算法有效性和效率相对较优,但稳定性最差；GA算法耗时相对较少,优化效果和效率最差；综合性能从优到劣依次为CMA-ES算法、SCE-UA算法、PSO算法、GA算法。

摘要:针对滇池存在pH值和蓝藻浓度双高的生态问题,利用自动监测周报数据,分析了2004—2018年滇池最有代表性的观音山断面pH值及其变化趋势,发现在该时段内,pH值超标率普遍较高,极端pH值高达10.4。结合相关文献,分析了高pH值对滇池生态修复中有重要作用的沉水植物、浮游动物和鱼类的限制作用以及对铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的潜在促进作用。为更好地保障滇池生态治理成效和促进生态修复进程,建议加强滇池高pH值形成机制研究,加强入湖河流和牛栏江引水工程对滇池高pH值的减缓作用,加强滇池pH值内源污染治理研究和工程建设。

摘要:利用植被总初级生产力和蒸散发数据,结合标准化降水蒸散发指数(SPEI)数据,分析了1982—2018年黄河流域植被水分利用效率的变化特征,量化了干旱对植被水分利用效率的累积效应。结果表明:干旱对植被水分利用效率的累积影响可利用多尺度SPEI和植被水分利用效率之间具有最大显著相关性的月份来衡量；黄河流域多年平均植被水分利用效率呈北低南高的分布格局,与多年平均植被总初级生产力的空间分布呈现一定的相似性,植被水分利用效率呈上升趋势,主要原因是植被总初级生产力增速大于蒸散发增速；干旱对黄河流域内58.48%区域的植被水分利用效率存在累积效应,其中累积时间尺度为1~2月、6~8月和19~24月尺度的占比分别达到了43.58%、23.10%和16.96%；干旱对植被水分利用效率的累积时间尺度因植被类型和水文气候条件而异,干旱对北部靠近沙漠区域的草地和农田的累积影响是长期(＞18月)的,对湿润半湿润区的草地和森林的累积影响是短期(≤4月)的；平均累积时间尺度随着年均SPEI的增加而下降,SPEI越大,干旱对植被水分利用效率的累积时间尺度越短。

摘要:以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)和标准化径流指数(SRI),运用主成分分析法和熵权法分别对3种单一干旱指数赋权,通过最小偏差法计算最优组合权重,构建融合气象干旱、农业干旱和水文干旱信息的综合干旱指数(OCDI)。结果表明:OCDI的干旱事件监测结果与历史干旱事件吻合度较高,综合考虑多时间尺度下的OCDI对于挠力河流域干旱状况描述更为准确和全面；3种单一干旱指数监测的干旱程度空间分布差异明显,融合多源信息的OCDI能够从气象干旱、农业干旱和水文干旱多角度揭示挠力河流域综合干旱特征；OCDI与不同类型单一干旱指数均有较高的相关性,在挠力河流域上游对于干旱的综合表征能力更优且年尺度的OCDI综合表征能力优于季尺度和月尺度；OCDI能够较好地识别和区分该流域的综合干旱程度,随着OCDI所识别综合干旱程度的加重,流域实际受旱面积相应增大。

摘要:基于Copula函数联合标准化降水指数(SPI)和标准化地表温度指数(SLTI),构建了复合干热事件指数(CDHI)用于评价青藏高原复合干热事件,分析了2000—2019年夏季干旱和高温的时空变化特征,探究了降水和地表温度对复合干热事件的相对贡献度及不同植被对复合干热事件的响应程度。结果表明:SPI与SLTI拟合效果最好的函数为Gaussian Copula函数,CDHI与标准化增强型植被指数(SEVI)拟合效果最好的函数也为Gaussian Copula函数；青藏高原夏季干热情况有轻微加重的趋势,4种植被类型中草地和林地的干热情况加重,干热情况在空间上呈现北部减缓、南部加重的趋势；SLTI持续增大是复合干热事件严重程度加重的主要原因,农田的SPI、SLTI对CDHI变化的相对贡献度差值最大,分别为0.71和0.29；东北部的植被生长易受复合干热事件影响,农田对复合干热事件最为敏感。

摘要:以标准化降水蒸散指数(SPEI)作为干旱反映指标,运用Mann-Kendall趋势检验法分析海河流域及站点的干旱变化情况,采用经验正交函数分析法解析海河流域干旱分布的主要模态,并通过交叉小波变换和皮尔逊相关分析探究年尺度、季尺度、月尺度下太阳黑子及大尺度环流因子与海河流域干旱的相关关系。结果表明:1960—2017年海河流域SPEI在年尺度、季尺度、月尺度下分别以每10a下降0.16、0.015和0.004的速率向干旱化发展；海河流域干旱分布第一模态为全域统一分布型,第二模态为南—北反向分布型,反映了纬度对干旱分布的影响；大气环流因子中的Nio3.4与海河流域干旱有较强的相关关系(年、季尺度下为负相关,月尺度下为正相关),而太阳黑子与海河流域干旱呈明显负相关,并对海河流域干旱事件有着深远影响。

摘要:为揭示地下水库建设与地下水开采方式对滨海含水层水盐运移规律的影响,建立了300m×900m×30m的概念数值模型,并采用非承压含水层变密度流模拟方法,解析地下水库建设前后不同开采情景下的滨海含水层水盐运移规律。结果表明:地下水库建设可显著降低海水入侵范围与程度；地下水开采能在一定时间范围内加速地下水库残留海水入侵扩散程度,咸水入侵系数与开采规模、开采井与地下坝之间的距离成指数关系；合理布设开采井位置与开采规模,能有效降低地下水开采对库区水体咸化的负面影响。

摘要:采用Mann-Kendall趋势检验法、重心模型和标准差椭圆法研究了2000—2020年我国地下水开采时间变化特征、空间分布特征和重心迁移过程。结果表明:2000—2020年我国地下水开采量呈现波动性减少趋势,年均递减率为0.83%；华北地区在严格的地下水开采管理、地下水超采综合治理和南水北调工程共同作用下,地下水开采量得以压减,东北地区和西北地区由于黑龙江、新疆农业经济发展,地下水开采量明显增加；我国地下水开采重心主要分布在河北、山西和内蒙古交界处,有向西北方向偏移的趋势,地下水开采空间分布格局由东北—西南方向逐渐偏转为东—西方向,方向性趋势也更为明显。

摘要:为量化海绵城市建设和运行过程中的碳排放,分析碳排放的关键影响因素,以北京某100km²片区为研究区,对其海绵城市建设和运行过程中的碳排放进行了估算,分析了海绵城市达标面积比例、径流总量控制率、压力流管网比例等控制指标与碳排放量的相关关系。研究结果表明:海绵城市建设阶段的碳排放主要集中在材料生产阶段,多数设施的材料隐含碳占建设阶段总碳排放量的80%以上,施工相关的碳排放相对较少；在相同雨水控制水平下,灰色雨水基础设施的碳排放高于绿色雨水基础设施；研究区在30a全生命周期内建设阶段和运行阶段碳排放量(以CO₂计)分别为17.36万t和-16.71万t；海绵城市达标面积比例、年径流总量控制率、排水方式是影响海绵城市建设和运行过程中碳排放的关键因素,海绵城市达标面积比例和年径流总量控制率每提高1%,全生命周期碳排放量约分别减少0.19万t和0.25万t,压力流管网比例每减少1%,全生命周期碳排放量平均减少约249t。

摘要:在界定沁河流域研究范围和对沁河流域碳排放趋势特征分析的基础上,采用Tapio脱钩模型分析了碳排放与水资源利用的脱钩关系,并采用LMDI模型分析影响碳排放的主要驱动因素。结果表明:沁河流域整体碳排放呈现波动增长态势,但碳排放增长率波动下降；沁河流域碳排放与水资源利用多数时间处于强负脱钩和扩张负脱钩状态,但逐渐出现强脱钩与弱脱钩状态,水碳关系逐渐向好；水资源利用效应和碳排放强度效应是驱动沁河流域碳排放增长的主要因素,用水效益效应是驱动碳排放减少的主要因素,碳排放强度效应与供水结构效应驱动效果逐渐变得更为显著。

摘要:采用超效率SBM模型评价了2005—2020年中国省域水资源利用绩效,运用Dagum基尼系数分解法、空间自相关和时空跃迁分析方法解析了其空间分异特征,并利用地理探测器对空间分异的驱动机理进行了分析。结果表明:省域水资源利用绩效水平总体不高；空间差异程度整体呈波动扩大趋势,主要来源为超变密度,其次为地区间空间差异和地区内空间差异；空间分异格局在地理上呈现“东高西低”的空间关联特征,具有显著空间溢出效应,局域空间分布结构较为稳定；人口规模、经济水平和城镇化水平对水资源利用绩效的空间分异具有显著驱动作用,且在不同区域表现不同,全国层面和东部地区属于经济驱动型,中部和西部地区分别为城镇化驱动型和人口驱动型；产业发展水平对水资源利用绩效的空间分异驱动作用具有区域异质性,全国层面和东部地区属于工业驱动型,中部和西部地区分别为建筑业驱动型和农业驱动型。建议各区域根据主导驱动因素制定相关水资源利用绩效协同提升策略。

摘要:为落实水资源刚性约束制度,推动水资源精细化管理,在分析“四水四定”概念内涵、总结水资源管理理念和管控经验的基础上,提炼出“四水四定”水资源管控的基本理论和管理准则。系统梳理了“四水四定”的最新进展,指出应从宏观系统评价体系构建、水资源优化配置模型重构、水资源管控制度细化等方面进一步深化“四水四定”水资源管控的相关研究。

摘要:将水土资源自然本底量与农业用水用地量相结合,采用集对分析重建农业水土资源匹配指标,并构建七元半偏减法集对势,对江淮丘陵区2005—2019年农业水土资源匹配进行分析。结果表明:2005—2019年江淮丘陵区广义农业水土资源配比度基本呈现下降态势,但高于水土资源自然配比度；单位耕地用水量有减少趋势,但超出区域本底自然供水量,处于相对缺水状态；狭义农业水土资源配比度与水土资源自然配比度呈现交叉波动,并存在一定程度反相关,降水量的增加会相对减少农业灌溉用水量；2005—2010年和2011—2019年两时段江淮丘陵区广义农业水土资源均处于高度不匹配状态,合肥、滁州不匹配程度最高,安庆最低；两时段农业水土资源匹配集对势均为反势,匹配状态较差,但后期均有所提升,有向好发展趋势,安庆和六安变化程度最为明显；江淮丘陵区降水量年际变化较大,水资源总量变幅明显高于农业用水用地量波动,导致农业用水用地量与水资源总量变化不同步,这是水土资源匹配波动的主要原因。

摘要:基于高分遥感影像提取2010年、2015年和2020年湿地数据,使用探索性空间数据分析和地理探测器,定量解析了粤港澳大湾区2010—2020年湿地时空变化及其驱动因素。结果表明:2010—2020年粤港澳大湾区湿地面积不断减少,其中,人工湿地减少更明显(305.33km2),自然湿地减少90.17km²,湿地向建设用地、草地转移是湿地损失的主要形式；2010—2015年湿地损失的主要区域为大湾区中部核心区和沿海城镇带,2015—2020年湿地损失区域在新区、新建产业基地等局部区域聚集；人工湿地变化主要受GDP、渔业产量、第二产业产值等社会经济发展因素驱动,常住人口的影响力逐渐增强；气温、第一产业产值和道路密度对自然湿地变化起重要作用,其余因子影响较弱。

摘要:针对城市水系统构建评价指标体系,收集了6座试点海绵城市评价指标数据,运用耦合协调模型对城市间水系统耦合协调发展情况进行了实证分析；采用灰色关联分析法确定关键指标,构建了系统耦合协调度与关键指标的向量自回归模型,分析关键指标对水系统协调发展的影响机制。结果表明:在海绵城市建设后,6市水系统的耦合协调水平由严重或中度失调达到基本协调,短期内试点的南方城市(武汉、深圳、上海)“海绵化”改造成效优于北方城市(济南、北京)；水生态与水安全子系统耦合协调度最高,河道治理率和饮用水达标率对两子系统关系具有促进与阻碍交替的波动性影响；水资源与水文化子系统的耦合协调度最差,官方平台宣传次数对两子系统关系具有显著且持续的促进效应；水资源与水环境子系统耦合协调度有待进一步提高,万元GDP用水量和污水处理率对两子系统协调有促进效应,但持续时间较短。

摘要:针对洪泽湖丰水年汛末蓄水中蓄水时机与蓄水方案之间、防洪目标与蓄水目标之间的双重博弈,基于水文水动力模型精细化的仿真能力及枚举蓄水策略与数值模拟相结合的思路,构建了“时-量-标”三维映射关系,将水文水动力模型与NSGA-Ⅱ多目标优化模型相耦合,提取了汛末多闸门组合下泄的最优调控规则。结果表明:丰水年湖泊防洪风险与蓄水效益之间的Pareto竞争关系较为明显,两目标可以通过置换关系相互补偿；典型丰水年2003年洪泽湖汛末蓄水策略的全局最优解为9月20日起蓄,将蓄水调度规则中13.00m水位所对应的闸门下泄总量由1600m³/s提升至2213m³/s,在降低防洪风险的同时可减少弃水损失。

摘要:针对旱限水位计算过程中干旱期需水多采用经验性调整系数确定存在主观性较强、合理性不足等问题,基于宽浅式破坏原则,以枯水年内月缺水率均值及其标准差最小为目标优化干旱期分行业需水,提出了水库旱限水位优化方法。以汾河水库与汾河二库为例进行优化效果分析,验证方法的合理性和可行性,结果表明:以优化后的旱限水位指导水库调度,可降低枯水年内的月缺水率均值及标准差；以50%作为严重缺水率阈值,优化后的旱限水位能够有效降低严重缺水月数；在连枯水年内,优化后旱限水位控制水库调度效果明显优于未优化的旱限水位,优化后旱限水位能够降低严重缺水情况的发生频率,符合枯水年内宽浅式破坏要求；旱限水位的设置保障了枯水年内各行业的用水安全,可减少极端缺水情况的发生,为旱灾防御指挥决策提供依据。

摘要:通过GLDAS数据对GRACE重力卫星水储量数据进行降尺度处理,采用水量平衡方程重构了金沙江流域2007—2016年25个子流域月实际蒸散发数据,采用拉丁超立方抽样法确定各水量平衡参数的不确定性,并对各参数和实际蒸散发进行不确定性分析。结果表明:抽样样本数为415时,抽样结果较好,各参数中降水量的不确定性变化范围最大,水储量变化次之,径流深最小；金沙江流域年均实际蒸散发不确定性变化范围为46.02~146.19mm,空间分布总体上表现为自西向东、自北向南逐渐增大的趋势,信噪比分布与不确定性分布有一定的相似性；在年、季节尺度下,流域内不同土地利用类型的实际蒸散发不确定性由大到小排序均为林地、灌丛、农田、草地、其他占地类型；实际蒸散发不确定性在季节上呈现出差异性,夏季不确定性变化范围最大,冬季最小。

摘要:基于1979—2019年江苏省太湖流域雨量站实测降水资料,综合解析了全球性降水资料MSWEP(multi-source weighted-ensemble precipitation)对日降水量和各历时极值降水量的表征能力。结果表明:MSWEP对研究区日降水量总体上有较强的解释能力,但在山丘区较集中的湖西区和以水域为主的太湖区两个水利分区的精度相对较差,同时MSWEP难以捕捉到暴雨等级的日降水事件；MSWEP可大致反映研究区各历时极值降水量的空间分布格局,但在细节特征上与地面降水场仍有一定差异；随着历时增加,MSWEP极值降水量的精度不断提高,MSWEP对15d及更长历时极值降水量具有较强的定量表征能力；MSWEP日降水量和极值降水量的误差与降水强度之间均有显著的线性负相关性,存在较明显的“低值高估、高值低估”现象,且MSWEP的精度与空间尺度有关；在研究区面平均尺度上,由于降水量的空间均化效应和尺度不匹配性的消除,MSWEP对日降水量和极值降水量的表征能力明显优于栅格尺度。

摘要:以晋城市金村区为例,利用SWMM与ICM-2D模型进行多情景洪涝过程模拟,分析降雨雨型与下垫面对晋城市片区内涝的影响；构建双层SWMM模拟马路行洪,分析金村大道和珏山路的淹没特征,并与ICM-2D模型模拟结果进行对比验证。结果表明:随着雨峰系数与降雨重现期的增大,地表洪水总量、淹没范围与水深增大,危险性等级提高；同一降雨重现期下的雨峰与洪峰间的时间间隔随雨峰系数的增大而减小；当52.53%的下垫面转化为不透水面时,同一降雨重现期下的综合径流系数约增加0.5；金村大道市委党校路段与珏山路水西村路段是主要易涝区,淹没面积分别为0.50hm²和1.31hm²；双层SWMM在识别易涝点与推求洪水淹没要素方面具有较好的适用性。