摘要:为揭示流域自然水循环和社会水循环演变动力机制,基于自然水循环和社会水循环能耗过程解析,研究了能量输入与水循环通量的定量关系。在剖析能量驱动水循环的物理基础、科学内涵和驱动过程的基础上,提出了自然水循环驱动能量和社会水循环驱动能量的评价方法,并在包括海河流域在内的10个全国一级流域应用。结果表明:相变和位移是水循环运动的本质,不同能量对水循环驱动方式具有一致性,单位面积社会水循环与自然水循环的驱动能量比能够反映人类对流域水循环的干扰程度；2020年10个一级流域中海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比最高(0.19),西南诸河流域最低(0.02),1980—2020年海河流域单位面积社会水循环与自然水循环驱动能量比平均为0.21；人工能量过度输入导致水循环加速是引发社会水系统失衡的主要原因,调控社会水循环输入能量是维系健康水循环的关键。

摘要:为充分挖掘风暴潮增水的时序关联特性,提高风暴潮增水的预报精度,综合考虑台风因素、气象要素和天文潮因素对风暴潮增水的影响,结合长短期记忆(LSTM)神经网络和灰色模型(GM)的优势,提出基于LSTM-GM神经网络模型的风暴潮增水预报方法。利用该方法采用12场历史台风数据对小清河入海口风暴潮增水进行模拟预报,并将预报结果与LSTM神经网络、BP神经网络的预报结果进行对比。结果表明:相较于LSTM神经网络和BP神经网络,LSTM-GM神经网络模型的纳什效率系数分别提高了6.5%和11.4%,均方根误差分别降低了70.6%和72.2%,平均相对误差分别降低了50%和69.2%；LSTM-GM神经网络模型可有效处理风暴潮增水与各影响因素间的非线性关系,提高风暴潮增水预报的精度。

摘要:收集整理了2000—2020年太湖水量、总磷数据,对2020年太湖流域洪水以及其后太湖总磷的变化规律进行了分析,并与2016年洪水进行了比较。从洪水特征、出入湖磷通量、环湖河道磷质量浓度、太湖磷存量及组成等方面进行了研究,明确了2020年洪水对太湖总磷的影响。结果表明:2020年洪水并未造成太湖总磷污染的反弹,2020年后太湖总磷污染情况出现明显好转；与2016年洪水不同,2020年洪水并没有造成入湖磷通量的增加；2020年入湖总磷质量浓度较2007年以来的平均值下降了21.5%,这是入湖磷通量未增加的主要原因。

摘要:针对多能互补模式下水库调度面临径流、新能源出力等多重不确定性叠加影响,以及如何协调近期效益和远期效益的最优余留库容等关键问题,提出了一种基于余留期效益函数的水光互补随机优化调度方法。结合数学期望模型提出了水光互补调度两阶段随机优化决策框架,基于水库调度的周期性马尔科夫特性,采用逐步迭代方法对多能互补系统的余留期效益函数进行近似逼近,以实现有限预报信息条件下水库长期余留库容动态决策。以锦屏一级水光互补系统为实例进行验证,结果表明:余留期效益函数受光伏出力影响较小,而与余留库容、径流呈正相关有关系；随着调度时段从枯期进入汛期,余留期效益函数逐渐从线性曲面变为凸曲面；相较于常规调度方法,提出的调度方法多年平均发电量在率定期、检验期分别增加了2.70亿、2.51亿kW·h,在径流、光伏出力预报信息相对较小的条件下,能有效指导水光互补系统的长期调度运行。

摘要:运用全生命周期评估方法分析了海绵城市建设中典型措施的碳足迹,考虑材料产出、运输、建设、运营、维修等主要环节,构建了典型海绵设施的碳排放核算体系。以我国第一批海绵城市建设试点河北省迁安市安顺家园小区为例,对典型海绵设施的全生命周期碳排放进行了核算,分析了碳排放的主要影响因素。结果表明:安顺家园小区海绵设施全生命周期内的直接碳排放量为33.060t,主要来自降解污染物产生的碳排放；间接碳排放量为806.056t,建造施工和拆卸阶段碳排放占比最大；碳汇量为2326.338t,主要来自绿地固碳和雨水再利用；全生命周期30a内净碳排放量为-1487.220t,预计该海绵改造方案有望在6.6a实现碳中和；城市海绵建设对碳减排效果显著,可有效推进城市的绿色低碳发展,在未来海绵建设中应尽量选择低碳的建筑材料,同时采取合理的种植模式可以更好地发挥绿地的碳减排功效。

摘要:为分析北京大兴国际机场海绵城市建设模式碳减排效果,对海绵设施在特枯水年、偏枯水年、平水年、偏丰水年、特丰水年的降雨条件下的碳源和碳汇进行了核算,分析了碳减排途径与效果。结果表明:相比传统建设模式,大兴国际机场海绵城市建设模式全年的碳减排量为795.6~1804.0t二氧化碳排放当量,平均每年减少1221.2t；不同水文特征年,大兴国际机场的碳排放量削减率为47.5%~58.7%,海绵城市建设模式的二氧化碳排放当量相对传统建设模式年均减少54.9%；在一定范围内碳排放当量随着降水量的增加而增加,降水量越多,机场海绵城市建设模式碳减排绝对减少量越大。

摘要:基于ERA5月尺度数据,分别计算干旱指标(SPI)和高温指标(STI),从复合型极端事件的角度分析了长江流域2022年夏季复合高温干旱事件及影响。研究结果表明:该事件是长江流域1979年以来覆盖范围最广的复合高温干旱事件,导致水资源供给减少,影响农业生产及民众健康,同时导致电力供需失衡,增加森林火灾风险；未来应在复合高温干旱事件的发生机制、联合监测和预测、影响评估、联合调度及适应性措施等方面加强研究。

摘要:针对金沙江流域近年来水旱灾害频发并对水与能源安全构成严重威胁的问题,基于CMIP6的11种全球气候模式(GCMs),耦合VIC水文模型,预估了金沙江流域2030—2099年径流的变化趋势,采用标准化径流指数(SRI)探究了流域未来水文干旱的演变趋势。结果表明:历史时期(1966—2014年)GCMs空间降尺度效果和VIC模型的径流模拟效果均较好,能够提供可靠的径流及水文干旱预估数据；金沙江流域未来径流呈显著增加趋势,小得石站增速最快,屏山站次之,石鼓站最慢,且SSP5-8.5情景的趋势率大于SSP2-4.5情景；金沙江流域未来呈湿润化趋势,水文干旱近期(2030—2064年)较为严重,远期(2065—2099年)将减弱；从空间上看,金沙江干流石鼓和屏山站的干旱频率、历时、烈度高于支流雅砻江小得石站。

摘要:为解决城市旱情分析和抗旱决策技术问题,在分析社会经济干旱特点基础上,提出了城市干旱风险调控思路,构建了城市供水网络系统动力学模型。以广东省汕尾市公平水库供水片区为例,以水文干旱为输入条件,推演了旱情发展趋势,定量评估了抗旱措施在干旱风险调控中的效果。结果表明:在特大干旱情景下,公平水库供水片区通过采取生活节水、限制工农业和生态用水、启用水库补水、实施黄江应急供水工程、动用死库容供水等综合措施,可保障调度期内基本用水需求；所建立的城市供水网络系统动力学模型揭示了水文干旱引发社会经济干旱的链式传导机制,实现了社会经济干旱情景精准模拟和抗旱措施效果反馈和推演。

摘要:采用基于拉丁超立方抽样的集合模拟方法,分析了汉江上游区域洪水与滑坡灾害的危险性,并利用层次分析法计算了6种承灾因子的综合易损度,进而对区域内洪水与滑坡灾害的风险进行了评估。结果表明:集合模拟得到的洪水流量过程与实测流量过程的相关系数为0.66~0.69,滑坡模拟的全局精度为0.80~0.95；大部分区域洪水灾害危险度较低,其中极低危险区占94.63%,高危险区以上占0.18%,但滑坡灾害危险度高,高危险区以上占比达到了7.21%；超过80%的区域综合易损度较低,综合易损度等级与人类活动密切相关；洪水灾害风险整体偏低,高风险以上区域占0.1%,滑坡灾害高风险区集中于西南和东部,灾害综合风险空间分布与滑坡灾害风险较为相似。

摘要:针对现有研究对水文事件相似性关注不多,且水文事件相似性缺乏统一概念的问题,从流域和水文事件两个层次阐述了水文相似性的概念,系统回顾了水文相似性在模型参数区域化研究、水文时间序列相似性分析等方面的最新进展,总结了研究中存在的问题并做出展望；指出水文相似研究应从加强内在机理性、提升水文模型参数区域化水平、强化水文事件相似性在实时预报调度中的应用等方面继续深入研究。

摘要:通过构建武汉市人水系统评价指标体系,计算了2003—2020年武汉市人水系统耦合度及耦合协调度,并识别了人水系统耦合协调发展的障碍因素。结果表明:研究期内武汉市人水系统中人文社会系统发展指数总体呈上升趋势,水系统发展指数偏低,呈现波动态势,总体有所上升；人水系统处于高水平耦合状态,由低级协调发展至中级协调；2003—2011年人文社会系统的障碍度略高于水系统,主要障碍因素是人口城镇化率、国民人均可支配收入以及科学技术支出占GDP比例；2012—2020年人文社会系统障碍度显著下降,而水系统的障碍度显著上升,主要障碍因素是人均节水量及水利、环境和公共设施管理业从业人数占比。

摘要:为揭示城市化背景下长三角核心城市群汛期降水的时空演变规律,基于1978—2021年长三角核心城市群42个雨量站的小时降水数据,探究了汛期降水时空变化特征以及城市化对汛期降水的影响规律。结果表明:在空间分布上,汛期极端降水阈值呈现从北向南逐渐减小的趋势；在时间尺度上,研究区汛期降水总体呈显著增加趋势,后汛期降水变化在整个汛期降水变化中占主导地位；城区降水的增速基本高于郊区,苏浙沪城区和郊区汛期总降水量的增长率均呈现递减趋势；城市化对上海城郊降水差异的影响更为显著,对不同降水指标的城郊差异影响程度表现为后汛期极端降水量最大、汛期极端降水量次之、汛期总降水量最小。

摘要:为提升变化环境下流域径流模拟与预测精度,以白河流域为例,构建了基于时变增益水文模型(TVGM)和长短期记忆网络(LSTM)的TVGM-LSTM耦合模型,并利用随机森林算法识别模型最优解释变量。将耦合模型应用于2011—2018年白河流域径流模拟,结果表明:TVGM-LSTM耦合模型在白河流域具有较好的径流模拟效果,率定期与检验期纳什效率系数分别为0.95与0.90；与TVGM相比,耦合模型提升了对非汛期径流的模拟精度,且能够较好地模拟汛期与非汛期洪峰；耦合模型能够有效避免过拟合问题,泛化性能较优,预测精度稳定性较强。

摘要:基于InVEST模型,研究了太子河流域2000—2020年水源涵养时空分布特征,定量评估了研究期土地利用变化及景观格局演变,并采用皮尔逊相关分析法和地理加权回归模型研究了景观格局和水源涵养量之间的关系。结果表明:景观水平上,最大斑块指数、蔓延度指数和聚集度指数越高,则水源涵养量越高；类型水平上,耕地数量越多、斑块密度越大、景观分离度越大,林地优势度越高,建设用地景观越分裂、斑块数量越少、斑块密度越小,则水源涵养力越高；空间上,流域大部分区域景观蔓延度指数对水源涵养起正向作用,耕地斑块数量、斑块密度分别在流域中南部和西北部对水源涵养起正向作用,林地斑块面积比在全域对水源涵养起正向作用,建设用地斑块数量、斑块密度、斑块面积比对水源涵养均以负向作用为主。

摘要:基于生态足迹模型探讨了黄河沿线9省区水土资源生态足迹和生态承载力时空变化特征,借助耦合协调度模型定量分析了当前水土资源生态承载力协调状况,并进行了耦合协调等级划分。结果表明:2006—2020年9省区人均水资源生态足迹呈下降趋势,在0.70~0.78hm²之间,省区间水资源生态状况差距明显,除四川、青海、陕西3省外,其余6省区均处于水资源不可持续发展状态；2006—2020年9省区人均土地资源生态足迹呈显著上升趋势,在2.87~5.13hm²之间,土地资源生态状况空间上存在较大差异,除山东、四川和陕西3省外,其余6省区土地资源均处于不可持续发展状态；9省区水土资源生态承载力耦合协调度在0.2~0.6之间,多数省区处于失调状态；总体来看,9省区水土资源生态状况较差,应高度重视水土资源的协调发展。

摘要:结合供给侧和需求侧的关系构建水资源空间均衡评价模型,建立了包含供给子系统和需求子系统共12个评价指标的水资源空间均衡评价体系,基于五元联系数定量评估和分析水资源空间均衡水平的状态和变化过程,并采用减法集对势法对水资源空间均衡水平变化的发展趋势和影响因素进行诊断分析。将该模型应用于乌兰察布市11个旗县区,结果表明:水资源空间均衡水平从2011—2020年得到改善的有6个旗县,变化不明显的有5个旗县,其中集宁区一直处于低水平均衡状态；2011—2020年乌兰察布市水资源空间均衡整体水平呈现逐年改善的趋势,2020年供给子系统水平中,集宁区处于反势状态,化德县、商都县处于偏反势状态,需求子系统水平只有集宁区处于偏反势状态；乌兰察布市的脆弱性指标为人均水资源量和生态环境需水负荷。

摘要:为分析跨境河流水资源争端的关键影响因素对争端的影响规律,基于跨境淡水争端数据库(TFDD)构建了跨境河流水资源争端评价指标体系,并采用XGBoost算法计算得到评价指标的权重；分析了国家人口密度、人均国内可再生淡水资源量、地区因素、事件主要问题类型、流域面积和事件发生的月份对跨境河流水资源争端的影响,并选取6条代表河流进行了争端事件聚焦分析,统计了每条代表河流的主要问题类型,分析了引发跨境河流水资源争端的代表性问题。结果表明:涉事国家人口密度、人均国内可再生淡水资源量和地区因素对跨境河流水资源争端的影响最大；引发跨境河流水资源争端的代表性问题包括地区气候特征、水污染以及基础设施建设等。

摘要:以张家口市14个区县为研究区域,分析其用水量和用水结构时空演变特征并据此划分区县类型,运用偏最小二乘法(PLS)分析不同类型区县用水量和用水结构的驱动因素及其阈值。结果表明: 2005—2025年间张家口各区县用水量和用水结构维持稳定,用水结构整体处于相对均衡状态；各区县间存在极显著差异,依据用水量和用水结构时空演变特征划分为用水状态最优组(用水量低、均衡度高)、良好组(用水量低、均衡度低)、中等组(用水量高、均衡度高)和及格组(用水量高、均衡度低)；社会因素(总人口、城镇人口和农村人口数量)和经济因素(耕地面积)分别是所有类型区县用水量和用水结构的关键驱动因素,制定总体用水规划方案时通过政策引导用水量较高区县人口向较低区县流动,制定不同类型区县的用水定额,鼓励用水量较高区县种植低耗水的经济作物并推进节水技术的应用,可以优化人口数量和结构并调整耕地面积,实现用水量减少、均衡度提高的规划目标。

摘要:为评估城镇污水管网收集效能,提出了污水管网分区水质监测与化学质量平衡模型相结合的污水管网诊断评估方法,并联合贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛模拟算法解决了溯源解析的不确定问题,对污水处理厂进水有机污染指标质量浓度偏低和可生化性低的原因进行了解析。以武汉市某污水处理厂服务区域为研究对象,建立了生活污水、工业废水和地下水的属地化水质特征因子数据库,并开展了污水干管分区水质特征因子监测。结果表明:通过耦合贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡洛模拟算法与化学质量平衡模型,实现了基于水质监测的水量来源占比合理解析；研究区污水干管中电子工业废水量占比高达53.2%~74.4%,地下水入渗量占比为14.3%~29.5%,污水处理厂进水可生化性低的主要原因是大量无机工业废水排入污水管网；应加强对工业废水排入污水管网的监管,重点对研究区域上游污水管段的破损状况开展排查,通过精准化手段提高污水治理效能。

摘要:为了阐明三峡库区表层沉积物有机质来源及其季节变化,基于2017年测定的三峡库区夏季和冬季干、支流表层沉积物样品中总有机碳(TOC)和总氮(TN)质量分数以及δ¹³C_org和δ¹⁵N,根据δ¹³C_org和碳氮比确定了有机质来源范围,并运用δ¹⁵N进行辅助分析,利用贝叶斯混合模型量化了三峡库区内有机质不同来源的贡献。结果表明:三峡库区表层沉积物中TOC和TN质量分数分别为0.79%~1.46%和0.07%~0.13%,夏季TOC质量分数略低于冬季,TN质量分数无季节差异；δ¹³C_org和δ¹⁵N值的范围分别为-26.35‰~-24.70‰和2.59‰~5.67‰,无季节差异；三峡库区表层沉积物有机质夏季主要来自土壤有机质和河流浮游生物,冬季以土壤有机质和水生维管束植物为主；两个季节污水有机质来源占比均处于第4位,三峡库区存在明显外源污染,主要与人工氮肥和生活污水有关,不存在明显季节变化。

摘要:通过耦合太湖环境流体动力学模型与拉格朗日粒子模型,计算了太湖6个主要输入源的微塑料粒子漂移路径,分析了影响微塑料粒子漂移路径的主要因素,进而评估了太湖湖区的微塑料污染概率。结果表明:微塑料输入源位置和附近湖流是影响微塑料迁移和归趋结果的重要影响因素；受湾内环流影响,湖湾是太湖微塑料的主要归趋位置,竺山湖和贡湖除受纳自身输入源的微塑料粒子,还受纳来自西、南沿岸区的微塑料粒子；竺山湖是太湖微塑料污染概率最高的湖区,污染主要来自湖湾自身输入源和西沿岸区输入源,其次为西沿岸区,其污染主要来自自身输入源和南沿岸区输入源。

摘要:根据太湖流域西部重要入太湖河道陈东港2021年ADCP流量测验数据和水质在线监测数据,分析了该河道流量、污染物质量浓度和通量的年内变化特征,比较了流量、水质数据采集频次对污染物通量计算结果的影响。结果表明:2021年陈东港年平均流量为73.66m³/s,年径流量为23.29亿m³,日均流量年内波动剧烈,峰值出现在7月,其变化过程受降水影响显著；CODMn和TP质量浓度的年内波动也较明显,全年累计通量分别为10357t和352t。基于固定式ADCP流量测验数据计算污染物通量较基于水文巡测数据的精度提升约39.5%,两者差异主要集中在6—8月。若要将两种污染物年累计通量的计算相对误差控制在5%以内,流量采集频次不宜低于2d一次；若相对误差控制在10%以内,流量采集频次不宜低于10d一次,在丰水期(6—9月)和枯水期(12—2月)需提升至2d一次。与流量采集频次相比,两种污染物年累计通量对水质采集频次变化的敏感性相对较低,当水质采集频次从8h一次减少到30d一次时,相对误差仍在5%以内。

摘要:为定量解析云贵高原地区河流基流的氮磷输出通量过程,采用最小滑动法、Chapman-Maxwell滤波法、Boughton-Chapman滤波法及递归数字滤波法对澜沧江三级支流思茅河进行了基流分割,基于LOADEST模型模拟了思茅河总径流及基流氮磷输出通量过程,估算了基流的氮磷输出贡献。研究结果表明:Boughton-Chapman滤波法对思茅河基流分割的适宜性较好,基流年均补给量约占思茅河总径流量的66%；基于LOADEST模型构建的思茅河总径流NH₃-N、TP输出通量模型方程判定系数R²分别为81.89%和72.67%,拟合效果较好,二者年均输出通量分别为567.58t和25.75t；基流NH₃-N、TP年均输出通量分别为391.57t和18.87t,对思茅河总径流氮磷输出通量的年均贡献率分别为69%和73%；在做好陆域氮磷削减的同时,更要充分考虑到对基流氮磷污染的精准防控。

摘要:针对东江咸潮入侵问题,基于三维数值模拟成果,分析了东江南支流咸潮上溯特征及盐度输运机理。结果表明:东江咸潮上溯与潮位相位变化基本一致,在一个大、中、小潮周期内,盐度最大值出现在大潮期间；东江南支流总体处于盐度充分混合至部分混合状态,盐度垂向分布均匀；东江咸潮上溯主要是径流和潮流动力强弱对抗的结果,基本不存在垂向环流的输运,增大下泄径流量是减轻东江咸潮入侵的最有效措施。