摘要:采用二氧化碳排放当量分析方法计算了我国除港澳台外31个省份2001—2020年12种水资源行为的二氧化碳排放量,并运用二维脱钩模型探究了其与经济发展水平间的动态关系。结果表明:研究期内,我国水资源行为二氧化碳排放量先增后减,在2010年达到峰值10.4亿t,随后逐年下降,到2020年下降至8.5亿t；我国多数省份逐步实现了水资源行为二氧化碳排放与经济增长间的协同发展,尤其是在2011年之后,大部分省份表现为高经济水平强脱钩状态,但仍有部分省份出现向高经济水平弱脱钩状态的转变,暴露出环境保护方面的问题；各省份在不同阶段的二维脱钩状态具有显著差异,应根据地区自身条件制定差异化发展的策略。

摘要:为平衡流域水库群成员的风险与收益,调动水库参与联合调度的积极性,保障水库群稳定运行,基于GAMS软件建立了水库群发电优化调度模型,进而确定补偿效益。采用熵权法基于水库特征参数确定水库重要程度,结合聚合降维思路改进了合作博弈理论的Shapley值法,建立了风险指标体系评价水库兴利调度风险,提出了基于调度风险修正效益分摊方案的水库群风险补偿方法,进而实现不同运行调度方案、不同发电破坏情形下水库群风险效益平衡。长江上游6条干支流上12座控制性水库实例应用结果表明,该风险补偿方法不仅考虑了水库个体特征和调度效益贡献,还兼顾了水库调度风险,可实现水库群补偿效益的合理化分摊。

摘要:针对现有水电站弃水风险计算结果与实际情况存在较大偏差的问题,基于水量平衡原理,通过识别弃水风险因素,提出了耦合径流和负荷双重不确定性的梯级水库弃水风险量化方法；引入临界弃水概率的概念,提出了基于预警空报率和漏报率联合最小的梯级水库临界弃水概率确定方法以及基于临界弃水概率的梯级水库供水期末库水位消落控制方法；在此基础上,构建了考虑弃水风险的梯级水库中长期多目标优化调度模型,并以乌江梯级水库群为对象开展了实例研究。结果表明:乌江梯级水库群弃水概率与弃水流量间存在显著的单调递增关系；耦合调度期和余留期的两阶段方案发电效益较常规优化调度方案增加了约0.51%,生态效益提高了约1.06倍。

摘要:基于1979—2018年中国区域地面气象要素驱动数据集和多种大气环流模式指数,采用改进的Mann-Kendall趋势检验法、皮尔逊相关分析、小波分析等方法,探究了粤港澳大湾区极端降雨的时空分布特征及其与大气环流模式的关系。结果表明:粤港澳大湾区极端降雨总体呈现上升趋势,空间分布以中北部地区上升趋势较为显著,且主要集中在6月；与大湾区极端降雨相关性最强的大气环流模式是东亚季风,其次是太平洋年代际振荡和厄尔尼诺南方涛动；东亚季风对大湾区不同极端降雨指数有稳定的8~16月周期影响；厄尔尼诺南方涛动和太平洋年代际振荡的影响则较为复杂,其与东亚季风存在一定的耦合作用。

摘要:通过构建随机森林模型提取了1987—2020年粤港澳大湾区滨海湿地分布数据,采用环境库兹涅茨曲线(EKC)、主成分分析、敏感性分析等方法分析了其演变规律与驱动因素。结果表明:粤港澳大湾区滨海自然与人工湿地呈现不同变化特征,自然湿地面积持续减少,人工湿地面积呈周期性先增加后减少；滨海湿地面积与单位面积GDP之间的EKC在广州、珠海、中山、江门表现为“快速上升—快速下降”的二次倒U形曲线,在深圳为三次倒N形曲线,在惠州、东莞以下降趋势为主；人口、第一产业产值等经济社会因素是粤港澳大湾区滨海湿地的主要驱动因素,气候因素通过交互作用驱动湿地变化,不同驱动因素的敏感度体现了城市经济结构特征。

摘要:基于多尺度投入产出法,核算了广东省各部门水资源能源粮食要素的资源强度,对贸易视角下水资源、能源、粮食3类资源的压力互馈情况进行量化分析。结果表明:2007—2017年,广东省区域经济系统各部门的水资源能源粮食资源强度逐年下降,利用效率逐步提升,水、粮食强度值较高的部门集中于水的生产和供应业、农业等资源密集型部门,能源强度值则以矿业、电力及燃气的生产和供应业较高；各部门吸纳了大量的水资源能源粮食资源净流入广东省经济系统,且主要由制造业进入,城镇居民消费和省外调出是水资源能源粮食的主要最终消费途径；广东省本地资源使用压力因水资源能源粮食资源贸易流通而得到显著改善,能源贸易缓解了本地84.33%的能源使用压力,粮食贸易缓解了本地40.13%的粮食使用压力,粮食贸易对水资源压力的缓解作用达能源贸易的5倍。

摘要:为加快长三角城市群韧性城市建设,助力区域一体化高质量发展,基于压力状态响应框架,利用2015—2021年长三角城市群面板数据,采用熵权TOPSIS法、核密度估计法、空间马尔科夫链和地理探测器模型,分析了长三角城市群洪涝韧性时空演化规律及影响因素。结果表明:长三角城市群洪涝韧性呈波动式上升趋势,由2015年的0.393提升到2021年的0.441,但中低韧性城市比例较高；区域洪涝韧性发展不均衡,呈现以省会城市为中心的多中心态势,存在极化现象；城市洪涝韧性呈低韧性向高韧性转移的态势,高韧性城市维持自身状态概率较高且对周边城市表现出正向空间溢出效应；城市洪涝韧性的空间异质性是多因子综合作用的结果,因子间的交互作用具有双因子增强效应。

摘要:针对高密度城市暴雨洪涝数值模拟精度与计算效率的突出矛盾,基于短历时强降水特点、快速产汇流特性以及精细化模拟的局限性和实际需求等现状,从整个流域系统出发,根据水量平衡和管道过流能力等效原理,对管网进行降维概化处理,给出了等效管道参数的计算方法,并以广州市猎德涌流域为例,采用实测内涝淹没水深、位置和检查井、河道的水位过程评估模型适用性。结果表明:基于管网降维概化的耦合模型模拟的猎德涌流域河道、检查井的水位动态变化过程的纳什效率系数均大于0.7,提出的管网降维概化方法合理；地表淹没水深的相对误差为8.93%,绝对误差为0.05m,模拟速度较基于管网现状耦合模型提高了57%；基于管网降维概化的耦合模型模拟结果与实际情况较为吻合,能够较好地反映城市洪涝演进过程,具有良好的准确性和高效性。

摘要:针对沿江城市暴雨与外江洪水诱发的内涝问题,对城市雨洪遭遇特性开展研究。以广东省肇庆市端州区为例,利用长系列实测降水量和西江流量数据,分别采用对称和非对称乘积Copula函数构建雨洪联合分布,采用赤池信息准则和图形评价法选择最优Copula函数进行雨洪遭遇风险分析。结果表明:非对称乘积Frank CopulaⅡ函数拟合效果最优；以暴雨为主的组合中,端州区发生较大量级暴雨时,西江发生洪水的条件风险概率相对较高；以洪水为主的组合中,不同洪水重现期雨洪联合风险概率均略大于相应西江洪水出现频率。

摘要:针对未来不同气候情景与降雨重现期,基于InfoWorks ICM城市内涝模型,耦合内涝经济损失核算,刻画了北京市系统性能曲线。考虑内涝韧性的抵抗力、适应力和恢复力,建立了北京市内涝韧性动态评估体系,定量评估了未来气候变化对北京市内涝韧性的影响。结果表明:SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5 3种气候变化情景与降雨重现期分别为5、20、50、100a的组合情景下,北京市的内涝韧性水平较高；不同土地利用类型中工业区韧性水平最高,居住区韧性水平最低,北京市内环内涝韧性水平明显低于外环。

摘要:为准确模拟城市暴雨洪涝过程,建立了地表径流与地下管流耦合的城市暴雨洪涝动力学模型,该模型主要包括二维地表径流模块、一维地下管流模块、地表径流与地下管流交互模块以及重点基础设施受淹模块。二维地表径流模块采用二维浅水方程和Horton下渗公式模拟地表产汇流过程,地下管流模块采用TPA法与Godunov格式有限体积法求解一维管流方程模拟城市排水管网内复杂流态的水流运动,两模块采用基于雨水口泄流及溢流能力的交互模块进行耦合。将模型应用于武汉市青山区港西排水片区,利用港西排水片区5年一遇降雨渍水风险图验证了模型的精度,同时模拟了100年一遇降雨条件下的城市暴雨洪涝过程。结果表明:该模型计算精度良好,超过88.8%的渍水点模拟水深与官方发布成果一致；100年一遇降雨条件下港西排水片区中度积水和重度积水的面积分别占研究区面积的12.52%和1.16%。

摘要:为提高新乡市洪水风险评价模型的评估能力,采用层次分析法(AHP)、逻辑回归(LR)模型、BP神经网络、随机森林(RF)模型以及结合元启发式算法粒子群优化(PSO)的PSO-BP模型和PSO-RF模型6种方法对新乡市进行洪水风险评估,生成包含200个洪水位置的洪水清单图。选择9个洪水影响因子,采用方差膨胀因子分析了洪水影响因子与洪水发生的相关性。利用混淆矩阵和受试者工作特性曲线对比6种洪水风险评估方法的评估能力,最后获得6种方法的洪水风险分布图。结果表明:PSO-RF、PSO-BP模型的评估效果优于单一算法,受试者工作特性曲线下面积分别为0.953、0.947；根据得到的洪水风险分布图,新乡市至少36.5%的地区被列为高度易受洪水影响的地区,耦合元启发式算法后的洪水风险评价模型具有更高精度。

摘要:全面分析了水利新质生产力的概念及内涵,详细论述了水利新质生产力与水利传统生产力的区别与联系、水利新质生产力的重要作用及关键表现,系统性总结了水利新质生产力的组成部分、核心要素及结构关系。围绕加强科技创新在水资源领域的应用、优化水资源管理体系与政策设计、执行最严格水资源管理制度、完善水利基础设施建设、大力发展现代化水利产业体系及建立多主体协同参与机制等方面,提出了培育和发展水利新质生产力的政策建议。

摘要:为测度水利新质生产力的发展水平,分析其时空演化和驱动因素,更好地促进水利新质生产力的发展,基于水利新质劳动者、水利新质劳动对象和水利新质劳动资料构建了中国水利新质生产力指标评价体系,运用熵权法测度了其2006—2022年间的发展水平,采用核密度估计法、标准差椭圆模型、Dagum 基尼系数探究了其时空演化,运用地理探测器研究了其驱动因素。研究结果表明:水利新质生产力整体呈现上升趋势,从2006年的0.143上升至2022年的0.324；水利新质生产力的重心整体上呈现向南移动的趋势；水利企业专利数、工业废水治理设施数等指标是水利新质生产力的重要驱动因素。

摘要:基于水足迹方法,量化了2010年和2019年中国除港澳台外31个省(自治区、直辖市)农业、工业、生活和生态部门的耗水量,以基尼系数、不平衡指数和水资源承载力为主要指标,评价了各省份耗水结构的空间均匀性、局部适配性和水资源脆弱性,并采用灰色关联法对各部门耗水特征进行了驱动力分析。结果表明:各部门耗水空间分布的均匀性差异显著,农业部门最优,2019年较2010年有所下降；生活和工业部门的水资源适配度最佳,2019年较2010年变化不大；北方地区较南方地区的水资源承载力更为脆弱,超载地区主要集中在黄淮海等地区,2019年较2010年更为严峻；作物播种面积、工业营业收入、城镇生活污水排放量和城镇环境基础建设投资分别是农业、工业、生活和生态部门耗水结构的最主要驱动因素。

摘要:以大渡河流域干流上游丹巴断面为例,对流域涨水规律进行全面分析,结合产汇流特征和下游电站调度需求,利用遍历组合寻优方法确定了涨水模式分类阈值和涨水判断条件,提出了基于“形值”相似的分类别涨水径流预报方案,实现了预见期为10d的径流逐日滚动预报。结果表明:2019—2021年,大渡河流域汛期大雨、中雨、小雨的涨水识别准确率分别达到100%、93.18%、84.81%；相比于不考虑涨水条件识别的基础预报方案,分类别涨水预报方案在不同涨水模式下的径流预报平均相对误差降低了0.45%~6.81%；预见期为1 、5 、10d的径流预报平均相对误差分别为3.39%、9.64%、12.29%,纳什效率系数分别达到0.99、0.95、0.91,该方法具有较高的预报精度。

摘要:针对传统径流预报方法预报因子不确定性和预报模型复杂性问题,基于月径流时序特征重要性分析选择预报因子,采用混合核函数支持向量机(MK-SVM)模型捕捉径流时序间的非线性关系,提出动态透镜成像反向学习和Lévy飞行等多策略融合的改进灰狼优化算法(IGWO),并构建了径流预报的IGWO-MK-SVM模型。黑河流域莺落峡水文站月径流预报结果表明:IGWO-MK-SVM模型月径流预报结果的纳什效率系数、均方根误差、Kling-Gupta效率系数分别为0.8942、16.9099m³/s和0.8639；与传统SVM模型相比,IGWO-MK-SVM模型在径流预报中的自适应性有所提升,相较于长短期记忆网络模型和季节性差分自回归移动平均模型,IGWO-MK-SVM模型能更好地预报月径流的真实变化过程。

摘要:为提高径流预报精度,基于长短期记忆网络(LSTM)改进ERRIS模型,构建了径流预报实时校正的ERRIS-LSTM模型,以雅鲁藏布江流域和椒江流域为例进行对比分析。结果表明:与ERRIS模型相比,ERRIS-LSTM模型使雅鲁藏布江流域和椒江流域径流预报的纳什效率系数分别提升了4.1%和1.1%,均方根误差分别减小了67.7%和5.7%,使雅鲁藏布江流域中、低水流量的百分比偏差分别降低了75.5%和79.1%,椒江流域低水流量统计指标均改善超过20%；ERRIS-LSTM模型能够充分获取误差序列的序贯相关性,生成的集合预报比ERRIS模型预报的整体精度更高,连续排序概率评分降低了75%以上,不确定性更小,可靠性更强；相比于LSTM模型的校正结果,ERRIS-LSTM模型可以额外提供校正结果的不确定性信息,在业务预报和防洪决策中具有重要的应用前景。

摘要:针对Budyko假设在强人类活动干扰流域应用的不足,将其与水量平衡原理相结合,量化降水、潜在蒸散发、下垫面和人类用耗水变化对西辽河及其3大支流(老哈河、西拉木伦河和乌力吉木仁河)流域实测径流衰减的贡献。结果表明:1956—2020年西辽河流域径流以0.17亿m³/a的速度显著衰减(p=0.005),并在1966年、1984年和2005年左右发生了3次突变,其间人类用耗水变化是西辽河流域径流衰减的主导因素,贡献率为77.4%,潜在蒸散发、下垫面和降水变化的贡献率分别为8.8%、7.9%、5.9%；1984—2020年,下垫面改变成为西辽河流域径流衰减的主导因素,贡献率为58.3%,其次是降水变化,贡献率为28.8%；1956—2020年各支流流域实测径流变化特征与主导因素差异较大,但整体以人类活动影响为绝对主导因素,贡献率在78.5%~91.7%之间。

摘要:针对传统水文模型存在参数率定困难、容易陷入局部最优解以及适用性不强等问题,基于机器学习原理构建了基于贝叶斯优化算法的长短期记忆(BOLSTM)模型,并将其用于汉江流域径流模拟；基于模拟结果,采用SHAP方法对降雨径流过程中的影响因子进行了归因分析,并采用时滞分析方法量化了南水北调中线工程对流域径流过程的影响。结果表明:BOLSTM模型的径流模拟效果较好；南水北调中线工程的建设推迟了降雨对汉江流域出口流量产生影响的时间,降雨6d后流域出口流量有所增加；而工程建设前则会在降雨5d后导致流域出口流量发生变化,且工程建设前汉江流域降雨对流域出口流量的影响更大。

摘要:为提升河流纵向连通性评价的合理性,在传统阻隔系数法的基础上,引入阻隔物位置和类型修正系数,提出了一种综合考虑拦河建筑物位置和类型的改进阻隔系数法,并采用改进阻隔系数法评价了全国流域面积超过1万km²的215条主要河流的纵向连通性。评价结果表明:2020年评价河流的平均纵向连通性指数为1.08,等级为差；在时间维度上,自1960年以来全国主要河流纵向连通性呈加速受损趋势,且2000年以后受损程度最为强烈；在空间维度上,东南诸河区、珠江区和长江区现状纵向连通性等级为劣,海河区和辽河区等级为差,松花江区是唯一综合评价等级为优的一级区。

摘要:针对跨流域调水工程运行中存在枢纽群调水与用户群需水不匹配的问题,构建了兼顾水源区枢纽工程运行关键指标和受水区用户侧多目标需求的“用户-枢纽”群联合优化调配模型,用户侧量化了受水区水资源、生态环境、社会经济子系统间函数关系,嵌套于供水子系统的水量配置模型中,枢纽侧考虑水源区枢纽侧调水、发电、能耗等多重效益目标,确保最大化实现用户侧需水过程和枢纽侧调水过程的匹配。将模型应用于陕西省引汉济渭调水工程联合调配模拟,结果表明:联合优化调配模型可提高跨流域调水工程的整体运行效率,灵活调控“用户枢纽”群的需水与运行需求；水量联合优化调配后,各用户缺水率约为7%,经济效益提升了3.6%,水库群基本完成了调水任务,电站群发电量超过5.43亿kW·h,库空率约为8%,降低了系统缺水风险。

摘要:为了解水稻生育期内灌区面源污染的输出特征及其对下游控制断面水质的影响,选取某典型南方水稻灌区为研究对象,基于SWAT模型构建田沟塘控制断面的面源污染全过程数值模拟模型,量化分析水稻全生育期9种污染控制方案下控制断面水质动态响应。结果表明:退水和氮、磷污染物均呈脉冲式排放,水稻生育期前半段,即移植返青期、分蘖期和拔节孕穗期是稻田面源污染发生的高峰期；控制灌溉、生态工程和控制排水措施在水稻生育期前半段对氮、磷污染物的削减效果较好,实施综合措施后削减效果显著提升,对TN和TP全生育期的削减率超过90%；单项措施的水质提升效果有限,施肥管理导致分蘖期出现更多脉冲式TN质量浓度峰值,综合措施可显著提升水质达标率,其中施肥管理、控制排水、生态工程的组合措施和控制灌溉、施肥管理、控制排水、生态工程的组合措施可以实现TN和TP质量浓度稳定达标。

摘要:基于2022—2023年绍兴市浦阳江中下游水体中TN、NO-₃、NO-₂和NH⁺₄质量浓度数据,分析了氮污染的主要形态、质量浓度和负荷的空间分布,并通过正向溯源法(现场监测、产排污系数法、SWAT模型)及反向溯源法(氮氧稳定同位素方法)探析了氮污染来源。结果表明:地表水氮污染以硝态氮为主,旱季TN质量浓度显著高于雨季(p＜0.05),城镇及农业分布地区氮素指标质量浓度高于其他区域；2022年流域内TN负荷以生活源(58.7%)为主,其次为农业源(39.5%)；TN高负荷地区主要分布在人口密集的浦阳江下游干流沿岸以及农田分布较多的子流域；TN负荷与降水量之间存在较强的正相关性(p＜0.01),并在雨季的6月达到最高值；城市化程度和生活区集群对δ¹⁵N-NO-₃值有较大影响,流域硝酸盐来源以生活污水为主(平均占比54.5%)；不同支流的硝酸盐来源也存在差异,土地利用类型及城镇化水平是主要驱动因素。

摘要:围绕补偿机制、控制阈值、标准与价值3个维度梳理了流域水生态环境补偿国内外研究成果。流域补偿问题需要突破单一水量或水质控制因素的限制,兼顾水污染与水生态两方面,建立水质与水量阈值联合控制下的流域水生态环境补偿机制架构；补偿标准需要实现实际价格到经济价格,再到与生态经济价格的属性叠加与内涵拓展。提出未来应在点面结合的多源河流水环境损害补偿控制阈值、考虑河流生态系统服务功能的生态水量补偿控制阈值、水质与水量相互作用机理与双控演化博弈下多模式补偿策略等方面开展进一步的探索研究。

摘要:为系统研究滨海地下水环境中氮素污染的动态变化特征,以青岛欢乐滨海城填海区为研究对象,在改进和完善氮素反应动力学方程的基础上,构建了变密度条件下反应性溶质运移模型,定量分析了填海长度和填海区含水层渗透系数对地下水中氮素的迁移转化影响效应。结果表明:填海造陆加剧了地下水中的硝酸盐污染,地下水中NH⁺₄-N质量浓度逐渐升高,NH⁺₄-N在初始含水层底部小范围聚集,其质量浓度可以达到饮用水标准的3倍；随着填海长度的增加,NO-₃-N和NH⁺₄-N的分布范围不断扩大,而初始含水层中NO-₃-N的平均质量浓度和增加幅度不断升高,NH⁺₄-N的平均质量浓度呈先升高后降低的变化趋势；当填海区含水层渗透系数高于初始含水层时,在稳态条件下填海材料渗透性对初始含水层中NO-₃-N和NH⁺₄-N的平均质量浓度影响不大,当填海区含水层渗透系数低于初始含水层时,初始含水层中NO-₃-N的平均质量浓度明显升高,而NH⁺₄-N的平均质量浓度显著降低。

摘要:为探究水电开发对河流生态系统生产总值的影响,构建了水电开发下河流生态系统生产总值核算指标体系,以澜沧江与怒江为有无水电开发的典型河流,核算了澜沧江与怒江2016年和2021年河流生态系统生产总值并进行了对比分析。结果表明:以2021年价格为不变价格计算,2016—2021年澜沧江和怒江河流生态系统生产总值分别从1165.61亿元和385.53亿元增加至1264.22亿元和394.24亿元；调节服务价值始终占据河流生态系统生产总值的主要地位,水电开发提高了河流水电能源和洪水调蓄价值,降低了河流输沙、生境多样性及固碳增汇价值；水电开发提升了河流生态系统生产总值,使单位面积河流生态系统生产总值平均增加了0.87亿元/km²,促进了河流生态系统产品价值的实现,产生了显著社会经济效益。

摘要:为明晰非饱和带中溶解性有机氮(DON)在干湿交替频率影响下的转化机制,以大沽河流域集约化农业区为研究区,开展了不同干湿交替频率的室内批次试验,分析了氮素含量及其影响因素(土壤理化性质、微生物指标)的动态变化特征,通过冗余分析识别了氮素生物转化的驱动因子,基于环境因子、功能基因和氮素转化之间的关系建立了路径模型。结果表明:施加DON后快速发生氨化,干期NO-₃-N逐渐累积,而湿期NO-₃-N逐渐转化为NO-₂-N和NH⁺₄-N,不同频率下干期均以硝化为主、湿期均以反硝化为主；随着非饱和带干湿循环次数从1次提高至3次,每个干期NO-₃-N累积量有所减少,但湿期NO-₃-N消耗量减少更为显著,导致最终土壤中NO-₃-N的赋存含量(每千克干土壤中NO-₃-N的质量)从14.28mg/kg提高至34.16mg/kg,频繁干湿交替增加了DON对地下水硝酸盐污染的潜在风险；随着干湿交替频率的提高,干期硝化菌属Nitrospira和湿期反硝化菌属Pseudarthrobacter相对丰度均逐渐下降,相关功能基因丰度也呈现下降趋势；含水率、氧化还原电位和溶解性有机碳会影响氮素转化相关基因表达,从而间接调节干湿交替下DON的转化行为。