摘要:针对渔光互补工程对水环境的影响缺乏精准量化研究的问题,构建了适用于柳堰集水库的水动力-水质-水生态-工程耦合数值模型,模拟了2020年8月自然现状和渔光互补工程实施后库区水温、化学需氧量、溶解氧、总磷、总氮、叶绿素a的质量浓度时空分布,并计算了水体富营养化指数。结果表明:渔光互补工程实施后,柳堰集水库的水温、溶解氧和叶绿素a质量浓度分别下降了0～6℃、0～0.02mg/L和0～0.0005mg/L,化学需氧量质量浓度上升了0～10mg/L；总磷、总氮质量浓度变化趋势在光伏板下伏水域和未布设光伏板水域呈现较大差异性,光伏板下伏水域总磷质量浓度升高了0～0.814 mg/L,总氮质量浓度降低了0～0.125 mg/L；各水质指标在渔光互补工程实施前后的差异随时间推移逐渐减小,入汇口水体富营养化程度显著下降,中央库区灌溉取水口水体富营养化指数提高了5.61～16.00。

摘要:构建添加水库及取用水模块的SWAT模型,在考虑人类活动影响的基础上,分析土地利用类型及气候变化对子牙河流域水文要素的影响,并利用统合还原法计算人类活动及气候变化对研究区的径流变化的贡献率。结果表明:1980—2020年草地、耕地及水域面积呈减少趋势,建设用地呈增加趋势,其他土地利用类型变化趋势不明显；土地利用类型变化使得流域地表产流增加3.5mm,地下水补给和蒸散发分别减少0.15mm和2.93mm；1980—2020年研究区年降水量呈不显著上升趋势,年气温呈显著上升趋势,气候变化使得流域地表产流、地下水补给及蒸散发有不同程度的增加；人类活动和气候变化对流域径流减少的贡献率分别为66.36%和33.64%,人类活动占据相对主导的地位。

摘要:针对北江流域河道型水库飞来峡水库洪水资源化利用问题,基于多约束的河道型水库水资源高效利用原则,构建了水库防洪调度模型。基于决策树法分析了加快汛末回蓄和提高正常蓄水位两种优化调度方案下飞来峡水库洪水资源可利用量的变化规律,并采用随机洪水过程方法模拟计算了两种方案下洪水资源利用的风险概率。结果表明:抬高飞来峡水库正常蓄水位至24.8m时属于风险边际增量较小的推荐方案,可年均增加水资源利用量6.46亿m³,对于缓解供水紧张局面具有显著效果。

摘要:采用下渗曲线扣损法对不同堵塞程度透水砖路面的场次降雨产流进行模拟,研究适用于全堵塞周期内透水砖的下渗-产流模型。结果表明:4种下渗-产流模型对不同堵塞程度透水砖产流数据拟合效果由好到差依次为Horton模型、Kostiakov模型、Green-Ampt模型、Philip模型,Horton模型可以更好地描述全堵塞周期内透水砖路面的场次降雨产流过程；透水砖堵塞程度和降雨重现期均会影响4种模型对下渗-产流过程的模拟效果,Horton模型和Kostiakov模型的模拟效果随透水砖堵塞程度增加而提高,Green-Ampt模型和Philip模型的模拟效果则随堵塞程度增加而降低； 4种模型对全堵塞周期内透水砖产流过程的模拟效果均随降雨重现期增大呈现先降低后升高的趋势；基于模拟效果,引入堵塞程度和降雨强度修正Horton模型,建立了适用于不同堵塞程度透水砖路面的下渗-产流模型。

摘要:采用水资源生态足迹模型、水资源生态承载力模型和水资源可持续利用评价指标对京津冀地区2010—2021年水资源生态足迹进行时空变化趋势分析,并利用长短期记忆时间序列神经网络模型对2022—2026年水资源生态足迹进行了预测。结果表明:2010—2021年京津冀地区水资源生态足迹呈先减后增趋势,其中北京生产用水生态足迹逐年下降并低于生活用水生态足迹,天津和河北生产用水生态足迹占比最大；京津冀地区生态环境用水生态足迹均呈波动上升趋势；2010年以来京津冀地区水资源生态足迹呈向中部核心城市转移趋势,各区市水资源生态承载力均远低于水资源生态足迹,呈生态赤字状态,其中,唐山市、辛集市、雄安新区、衡水市生态赤字较大,超过0.5hm²/人,水资源供需严重不平衡；京津冀地区万元GDP水资源生态足迹总体呈下降趋势,其中河北绝对值远高于北京和天津,节水潜力空间较大；京津冀地区2022—2026年水资源生态足迹呈缓慢上升态势,水资源供需矛盾将进一步加剧。

摘要:为实现京津冀水-能源-粮食协同合作,从可靠性、协同性和韧性3方面选取31个指标构建水-能源-粮食耦合系统安全评价指标体系,分析了2000—2020年京津冀水-能源-粮食耦合系统安全水平,并基于Copula函数计算联合风险概率。结果表明:2000—2020年京津冀水-能源-粮食耦合系统安全指数整体呈现上升趋势,其中北京年均指数最高,达0.63,河北最低,仅为0.48；各区域间可靠性水平无显著差异,均呈现较差水平；人均水资源量、人均能源消费量、地下水供水占比、二氧化碳排放量等是影响水-能源-粮食耦合系统安全的主要障碍因子；京津冀可靠性、协同性和韧性三维联合达到较安全水平的概率为0.723,不均衡发展会影响整体水-能源-粮食耦合系统安全。

摘要:构建了京津冀水-食物系统风险评估体系,考虑农业水足迹因素,分3个时段对2000—2020年京津冀水-食物系统风险进行了评估。结果表明:2000—2020年京津冀水-食物系统总体面临损害性风险,系统会发生风险并造成明显破坏；河北邯郸、张家口和石家庄等市为系统风险最大的地区,北京最小；在时间变化上,2000—2020年京津冀大部分地区为Ⅲ级风险,Ⅳ级风险地区在第一时期(2000—2006年)为4个,第二时期(2007—2013年)为2个,第三时期(2014—2020年)为0个,系统稳定性随时间有所提高；在空间变化上,前两个时期风险最高的地区为张家口,第三时期为邯郸,3个时期中风险最小的地区分别为邢台、北京、唐山；2000—2020年系统主要致险因素为农业灌溉缺水率,主要承险因素为节水灌溉程度、农业灌溉设施建设状况和本地水资源量满足需求率。

摘要:全面梳理了国内外内涝风险图发展历程,系统分析了我国城市内涝风险图的核心组成、编制思路,重点探讨了我国城市内涝风险图编制的若干关键问题和技术需求,并结合现阶段我国城市内涝治理工作要求,对城市内涝风险图研究和工程实践进行了展望。指出城市内涝风险评估应从致灾因子危险性、孕灾环境暴露性和承灾体脆弱性3方面进行,采用指标体系法和情景模拟法相结合的方法编制城市内涝风险图。城市内涝风险图应对综合风险和潜在损失等多种信息进行全面、精准的表达,其编制是一项极其复杂的系统工程。未来需重点关注不同于流域尺度的城市下垫面产汇流特征及内涝形成演进机制,从高质量基础数据、高效模型和标准规范等方面进一步研究。

摘要:在城市洪涝灾害频发和内涝下交通问题突出的背景下,针对城市内涝对道路交通的影响评估问题,梳理了国内外研究成果,对城市内涝模拟原理以及常用的城市雨洪模型的特点进行了分析,总结归纳了城市内涝对道路交通的影响评估方法,论述了微观交通仿真模型的构建和应用,提出了城市内涝对道路交通影响评估可优化的方向。指出在现有软件缺失和条件有限的情况下,基于积水深度与行车速度的关系式将城市雨洪模型和微观交通仿真模型进行集成,用于分析内涝下交通问题是较为有效的手段；城市内涝对道路交通的影响十分显著,通常反映在道路(损失、性能和结构)、交通工具(行驶速度和安全性)和驾驶员(心理和生理变化)3方面,以及道路-交通工具-驾驶员的综合影响。

摘要:针对城市雨洪模型率定过程过于烦琐复杂的问题,耦合贝叶斯信息准则(BIC)和K均值聚类机器学习算法(KMeans)构建了BIC-KMeans算法。根据样本参数在不同城市功能区的分布规律,结合暴雨洪水管理模型(SWMM)提出了城市雨洪快速模拟方法。分别在郑州大学主校区、郑州市金水区南部、郑州市中心城区3个集水区选取了6、3、4场历史观测洪水事件进行了验证。结果表明:提出的城市雨洪快速模拟方法适用性较好；洼蓄量、地表曼宁系数、入渗率和衰减系数等不确定性参数在不同城市功能区的取值由小到大依次为工商业区、居民区、公共用地区；3个集水区雨洪模拟洪水流量相对误差均小于12%、纳什效率系数均大于0.75、决定系数均大于0.80,各项指标均优于传统调参法；SWMM模拟精度会随着集水区空间尺度增大而变小,峰现时间误差在较小尺度集水区雨洪模拟中是分钟级,在较大尺度为小时级。

摘要:采用Spearman相关系数和随机森林法分析了长江中下游各省市洪灾损失率与不同影响因素指标的相关性以及各指标的重要度,采用指数和乘幂2个多元回归函数构建了综合考虑降水、防洪减灾能力、社会经济发展与自然资源影响的洪灾损失率函数,通过对比2组函数的拟合结果选择最优函数作为预测模型,估算了2030—2100年5种共享社会经济路径(SSPs)下洪涝灾害损失。结果表明:长江中下游各省市洪灾损失率与降水总体呈正相关关系,与防洪减灾能力、社会经济发展和自然资源总体呈负相关关系; 构建的多元回归函数曲线能较好地拟合洪灾损失率的变化规律,特别是上海、江苏、安徽和江西的经济损失率和死亡人口率函数曲线的拟合精度较高,决定系数大于0.85; 在1991年和1998年降雨情景下,长江中下游地区未来洪涝经济损失较历史损失呈增加趋势,且最高分别增长603%和572%,受灾人口较历史损失呈减少趋势,且最低分别减少72%和52%; 该地区未来在以适应挑战为主的SSP4路径下洪涝经济损失和受灾人口数量均最小且呈减少趋势,以经济发展为主的SSP5路径下洪涝经济损失最大且呈增加趋势,以区域竞争发展为主的SSP3路径下洪涝受灾人口最多且呈先减少后增加趋势。

摘要:分析了滹沱河中上游径流变异情况并计算了河道生态流量,通过构建岗南-黄壁庄梯级水库供水及生态多目标优化调度模型,并采用NSGA-Ⅱ求解多种情景方案,探求入库径流变异对水库生态调度的影响。研究结果表明:小觉站和平山站径流分别在1983年和1979年发生变异,流域径流整体呈显著下降趋势；利用频率众值法、Tennant法和年内展布法计算的河道理想、适宜及最小生态流量对应的年生态需水量分别为9.85亿、5.85亿、3.23亿m³；农业灌溉及生态需水缺水率随来水频率的增大而显著增大；入库径流下降趋势显著且发生变异,致使变异后不同水平年水库调度的供水保证率均有所降低；农业灌溉需水和生态需水矛盾显著,枯水年农业灌溉供水率降低4%可提高12%的生态供水率。

摘要:针对目前水库生态调度研究重点考虑河道内生态需水量保障单一目标,忽略河道天然径流情势恢复的问题,将水文改变指标(IHA)分为两类,分别量化河道内生态需水与径流情势,定义河道内生态缺水量最小和河道天然径流情势贴合度最大双生态目标,结合河道外社会经济供水目标,构建水库群多目标优化调度模型,对我国南方某水库群开展实例研究。结果表明:基于双生态目标调度模型优选的均衡调度方案可在保障河道外主要用水对象供水保证率不低于95%的同时,使河道内目标生态需水保证率达到91.67%；构建的模型能有效兼顾社会经济和河流生态环境效益,提升河道天然径流情势贴合度,与只考虑河道内生态需水的水库群调度模型相比,更有利于河流生态保护。

摘要:为统筹协调江苏省南水北调水资源调配系统内各方用水要求和矛盾,提升工程效率,降低系统耗电成本,提出了面向多工程多目标的联合优化调度方法,并基于该方法构建了联合调度优化模型,针对丰、平、枯3种典型年提出了联合优化调度方案。与江水北调工程与南水北调东线一期工程实际的独立运行调度模式对比结果表明,联合优化调度方案总耗电成本可分别降低31%、14%和29%,相较于独立运行调度模式,联合优化调度方案能更科学地进行水源及输水线路的选择和切换,更充分地利用沿线湖泊的调蓄能力,通过复杂闸泵系统的联合运行,实现不同类别水源的互济互调,更有效地提升系统效益。

摘要:为了满足陆面水文模式和数值大气模式耦合构建降雨径流模拟系统的需求,构建了基于天气雷达与雨量站观测降水的3种高分辨率降水数据(雷达估测降水、雨量站插值降水和基于雷达与雨量站观测数据的融合降水),采用雨量站插值降水和融合降水数据对陆面水文模式WRF-Hydro的关键产汇流参数进行率定,探讨了不同降水驱动WRF-Hydro开展径流模拟在我国北方山区中小尺度流域的适用性。结果表明:融合降水的误差指标相比传统插值降水有不同程度的改善,融合降水的时空准确性也更为突出；采用雨量站插值降水和融合降水均可有效改善WRF-Hydro的关键产汇流参数,其中融合降水率定参数组的洪水模拟效果要优于雨量站插值降水；以高分辨率融合降水数据为驱动,可获得更准确的WRF-Hydro关键产汇流参数,有效提高WRF/WRF-Hydro陆气耦合系统在研究流域的适用性。

摘要:针对径流过程的非线性和非平稳性特点及预报精度低的问题,提出了结合时变滤波器的经验模态分解(TVF-EMD)、灰色关联度分析(GRA)和轻量级梯度提升机(LightGBM)的日径流预测组合模型。以黄河利津站和珠江高要站实测日径流序列为例,建立TVF-EMD-GRA-LightGBM(TGL)组合模型,并将其预测结果与多种单一或组合预测模型的预测结果进行了对比分析。结果表明:TGL组合模型高效且预测性能最佳,利津站和高要站日径流预测结果的纳什效率系数分别为0.949和0.966,相关系数分别为0.974和0.984,峰值流量预测误差分别小于0.078和0.073。TGL组合模型具有预测精度高、运行效率快、适用性强等优势,可用于日径流预测。

摘要:为揭示汉江上游气象-水文干旱特征变量响应关系,分别选用标准化降水指数、标准化径流指数表征气象干旱和水文干旱,采用线性、非线性函数模型构建气象-水文干旱特征变量响应模型,进而构建了基于Copula函数耦合贝叶斯网络概率模型的气象-水文干旱特征变量响应概率曲线。结果表明:气象-水文干旱历时和烈度的最优响应模型分别为线性函数模型和基于Gumbel Copula函数的非线性模型；干旱历时和烈度的最优联合分布函数分别为Frank Copula函数和Gumbel Copula函数；水文干旱历时、烈度的响应概率随对应的气象干旱特征变量的增加而增加,水文干旱历时响应概率变化速率逐渐减小,最后趋于平缓,水文干旱烈度响应概率变化速率较小。

摘要:为定量识别区域水资源承载状态及其障碍因子,充分挖掘评价样本与等级标准之间的微观不确定性,提出了随实际样本值连续变化的动态差异度系数计算方法,构建了基于联系数值的区域水资源承载力评价与诊断模型,并在安徽省各市进行了实证研究。结果表明:安徽省水资源承载力联系数值由2011年的-0.171逐步增长至2018年的0.067,说明近年来安徽省水资源承载形势仍相当严峻,但各市均已向良好态势发展,且2013年后趋势更为显著；皖北、皖中和皖南地区2011—2018年的联系数均值分别为-0.235、0.071、0.114,说明安徽省不同地区水资源承载状态差异明显,呈皖南优于皖中、皖北较差的空间分布；补充水资源量、提高植被覆盖、控制水资源开发、增加生态用水和发展节水灌溉是改善安徽省水资源承载形势的有效手段；基于动态差异度系数的区域水资源承载力评价与诊断模型应用结果合理,为保障区域水安全提供了决策支撑。

摘要:以2000—2021年Web of Science 3大引文数据库和中国知网收录的524篇流域初始水权分配研究文献为基础,利用Citespace软件对文献的作者研究机构与团队、关键词进行了可视化分析,并综述了流域初始水权分配方法的研究进展。结果表明:流域初始水权分配实质上是将流域多年平均水资源量(或某一水文频率下的天然径流量)作为流域用水总量控制指标,按照“流域-区域-行业”水权科层制分配模式,分配给流域内所辖各行政区及行业,以推进区域均衡协调发展与产业结构优化升级；在流域初始水权分配过程中,主要依据流域所辖各行政区的经济社会特征,统筹体现社会公平、经济效益、生态保护、风险控制等多维目标,明确水权分配原则,设计水权分配指标体系,建立基于分配模式的初始水权分配模型。指出今后亟须深入贯彻落实“以水定产”绿色发展理念,强化水资源刚性约束与双控行动,探索流域初始水权与产业结构优化适配模式。

摘要:依托长江南京以下12.5m深水航道中梯形透空丁坝示范应用工程,建立泥沙运动数值模型,结合现场监测数据,分析了梯形透空丁坝周围底栖动物群落组成和栖息密度,采用香农-维纳指数、辛普森多样性指数和Pielou均匀度指数分析底栖动物物种多样性,揭示梯形透空丁坝局部冲淤演变对底栖动物群落的影响机制。结果表明:床面泥沙在梯形透空丁坝坝前淤积,以中值粒径0～0.25mm的沙质底质为主,有利于双壳类、寡毛类等底栖动物的穴居；坝内空腔和坝后床面相对稳定,以中值粒径0～0.1mm的浮泥底质为主,为摇蚊类、寡毛类等底栖动物营造了适宜的索饵场和缓流生境；梯形透空丁坝局部底栖动物群落组成相对稳定且多样,梯形透空丁坝能为不同的底栖动物提供栖息场所,并为鱼类等水生生物提供丰富的饵料和适宜的栖息场所。

摘要:为研究汉口江滩芦苇生长过程与淹没水深和淹没历时的关系,考虑淹没水深和淹没历时对芦苇生长带来的胁迫作用,对现有芦苇生长动态物候模型进行改进,并利用改进后的模型模拟了汉口江滩芦苇在不同淹水胁迫条件下的生长过程。结果表明:汛期汉口江滩芦苇地上生物量因淹水胁迫而急剧减小,淹水胁迫效应不可忽视,且汛期水量越大、持续淹没时间越长,淹水胁迫导致的芦苇地上生物量减小速度越快；淹水胁迫导致汉口江滩芦苇地上生物量的减少值与淹没历时和水深大于2m的淹没历时之间存在较好的幂函数关系,且水深超过芦苇适宜淹没阈值带来的淹水胁迫作用占主导地位。

摘要:综述了壳聚糖、木质素、生物炭、黏土、单宁和淀粉等改性生物质吸附剂在去除和回收磷酸盐方面的最新研究进展,分析了对生物质材料进行改性以增加其表面官能团、提高比表面积和零点电荷的多种途径；讨论了改性生物质吸附剂对磷酸盐的吸附机制、影响吸附量的各种因素以及磷酸盐的回收方法。与未改性的吸附剂相比,改性后的生物质吸附剂对磷酸盐的吸附能力显著提高；未来应重点研究如何进一步提高生物质材料对磷酸盐的吸附量、吸附剂的可重复利用性以及水环境适用性。