摘要:针对流域水库群兴利减灾与生态保护的协同难题,引入外部性量化机制与三次博弈框架,提出了人鱼博弈视角下的水库群生态调控理论。首先,揭示了水库调度与鱼类生存并非零和博弈的本质特征,明确了人类在最大限度满足自身发展需求的同时,可通过将生态负外部性控制到最小并最大化正外部性效应,实现人与鱼类的协同共赢。在此基础上,提出了基于外部性的生态调控三次博弈框架,通过多目标基础均衡、负外部性最小化与正外部性最大化的分层递进优化,实现了复杂博弈问题的三层最优均衡解。最后,从外部性评估、精细化模拟和多目标调度等3个层面提出了基于三次博弈的水库群生态调控关键技术。该理论旨在为协调人类发展需求与鱼类生存需求提供理论范式与系统性实践路径,有助于实现生态优先与以人为本的协调统一。

摘要:受气候变化与人类活动共同影响,鄱阳湖流域近年来呈现出枯水期延长、水文连通性下降、旱涝灾害频发等新型水文情势,改变了流域生态系统格局。本文重点分析旱涝灾害对鄱阳湖生态系统的影响以及成因和适应性对策。分析结果表明:气候变化背景下极端降水事件频次增加、江湖水力关系改变以及围垦等人类活动导致湖泊连通性变化共同加剧了流域水文节律失衡,致使鄱阳湖流域植被结构、候鸟分布、鱼类和底栖生物种类等发生深刻变化。提出了适应性对策:构建流域智慧化监测预警体系实现灾害风险动态感知,研发流域大模型和流域水生态系统动态调控模型保障关键期水位生态阈值,通过水位梯度调控与植被群落优化重建动植物生境,创新江湖联调机制提升水资源配置效能等。

摘要:面对暴雨预报模拟及潜在暴雨风险效益评估体系不完善的双重挑战,应用雷达和智能技术开展暴雨径流洪水智能预报、暴雨风险效益评估与调控具有重要意义。本文提出了“智能预报分析评估和谐调控”三位一体的系统决策思路,构建面向流域或区域的暴雨风险效益评估与调控研究框架,主要包括:①智能预报。总结降雨、径流与洪水预报模拟的主要方法与智能模型,提出基于雷达和智能技术的降雨径流洪水一体化智能预报体系。②分析评估。提出暴雨风险效益双层评估思路,系统梳理风险与效益的评估方法,耦合经济、社会、生态等多维视角,形成结合智能模型与和谐论方法的暴雨风险效益评估体系。③和谐调控。提出以和谐调控理论为基础的暴雨风险效益联合调控思路,构建面向暴雨风险效益联合优化的和谐调控模型。该框架以基于雷达的降雨径流洪水一体化智能预报为驱动,融合智能技术与和谐论方法,系统评估潜在暴雨风险效益,进而开展面向暴雨风险效益的和谐调控研究,可为流域或区域暴雨灾害管理提供系统解决方案与研究范式。

摘要:特大城市因人口密度、GDP密度及城市化水平远高于其他城市,其暴雨洪涝灾害造成的生命和财产损失更为严重。在变化环境下科学、系统、全面地揭示特大城市洪涝灾害成因,对于完善城市防洪除涝减灾体系、降低城市洪涝灾害损失具有至关重要的意义。本文以北京、济南和深圳3座典型特大城市为例,系统梳理了这些城市洪涝灾害特征,分析了气候条件、地理条件、降水变化等自然因素,以及产汇流特性变化、雨洪调蓄能力变化、排水格局、城市规划等人为因素对城市洪涝的影响,并从深化基础理论研究、构建预警预报平台、推进工程与非工程措施协同三方面提出特大城市暴雨洪涝灾害应对策略,可为变化环境下我国特大城市洪涝灾害防治工作提供科学依据。

摘要:为了探讨城市化对区域内涝的影响,以广州市南岗河流域为研究区,基于SWMM和WCA2D模型构建了一二维耦合水文水动力模型,分析了南岗河流域城市化前后在不同降雨重现期下的内涝淹没响应规律。结果表明:模拟的一维河道水位和二维淹没范围与实测结果相近,证明该模型在研究区具有较好的适用性；1990—2020年间,南岗河流域建设用地面积增长了4.1倍；不透水面扩张导致出水口洪峰流量增大、径流系数增大、峰现时间提前、溢流点数量增多、淹没面积大幅增加；与城市化前相比,城市化后1、20、100a重现期暴雨下的内涝淹没面积分别增长了4.2倍、1.1倍和0.5倍；不透水面扩张加剧了内涝风险,进一步恶化了城市的防洪排涝能力。

摘要:针对当前城市洪涝风险评估中对城市洪涝的级联效应关注不足的问题,提出了一种面向城镇重要基础设施的城市暴雨洪涝灾害链风险评估方法。该方法耦合了洪涝模拟模型与系统动力学模型,利用洪涝模拟模型提供的洪水淹没时空信息驱动系统动力学模型动态评估洪涝灾害链风险。以广州市南岗河流域2020年“5·22”暴雨洪涝事件为实例进行了灾害链风险评估,结果表明:不同承灾体的暴露度与危险性呈现差异化演变特征,水利工程设施、主要化工厂、医院和地下空间等承灾体的暴露度相对较高,暴露度峰值达0.65以上,而桥隧等承灾体虽然暴露度不高,但其受淹部分的危险性较高,高达5.63；城市洪涝综合风险对降水呈现非线性响应关系,22日凌晨强降水过程中,累计降水量增加了138%,而综合洪涝风险指数增长了816%,远高于承灾体暴露度的增幅215%。该评估方法增强了对城市洪涝灾害链风险的认知,可为城市关键基础设施的防洪减灾策略制定与应急响应提供有效的决策支持。

摘要:通过耦合Critic权重法、局部比较法和模糊集分析法,提出了一种水库汛期分期的改进模糊集分析法。该方法通过Critic权重法将多个指标转化为综合指标,再利用局部比较法分析步长内综合指标的波动程度,以此客观确定汛期分期节点,然后将改进模糊集分析法的分期结果与其他分期方法结果进行比较优选,确定最佳汛期分期方案；在此基础上,采用P-Ⅲ分布、两参数Gamma分布、对数正态分布和广义极值分布4种线型,对设计要素进行边缘分布拟合并确定最优分布线型,并通过Frank Copula函数构建不同分期间洪峰流量、洪量的联合分布,推求分期设计频率,确定分期设计洪水的设计要素设计值和分期设计洪水过程线。将本文提出的方法应用于龙羊峡水库汛期分期和分期设计洪水推求,确定的龙羊峡水库汛期分期方案为:6月上旬至6月下旬为前汛期,7月上旬至8月下旬为主汛期,9月上旬至10月下旬为后汛期；推求的龙羊峡水库各分期设计洪水过程线显示,主汛期多为尖瘦型洪水,前汛期与后汛期多为矮胖型洪水,且主汛期的洪峰流量与洪量大于前、后汛期；汛期分期合理性检验表明,改进模糊集分析法较传统汛期分期方法确定的水库汛期分期节点更加合理。

摘要:以曹娥江长诏水库流域为研究区域,选择影响洪水过程的降雨、径流作为主要影响因子构建流域长短期记忆网络(LSTM)模型,分析流域水文气象特征和产汇流机理,并与新安江模型模拟结果进行对比分析。结果表明:LSTM模型和新安江模型在长诏水库流域洪水模拟中应用效果较好,LSTM模型合格率更高,且LSTM模型平均径流深和洪峰模拟结果的相对误差更小,精度更高,而新安江模型确定性系数比较稳定且峰现时差更小；LSTM模型降低了对人为经验的依赖,可用于对精度要求较高的实时洪水预报；新安江模型对于一些突发事件能够结合参数表达的物理过程解释误差来源,更适用于极端洪水等复杂情景分析和物理过程解释的研究。

摘要:为研究暴雨洪涝灾害中人口动态变化对生命损失风险的影响,从动态角度对洪涝灾害情景下人口生命损失风险开展了精准评估,通过界定人口生命损失风险概念及其特征,分析了其在洪涝灾害情景下的影响因素,搭建了洪涝灾害人口生命损失风险评估框架,利用多智能体建模与仿真技术及MIKE一、二维耦合模型构建了人口生命损失风险评估模型。以南京市主城区为例进行了模拟分析,结果表明:暴雨重现期越长,人口生命损失风险越高；降雨过程中室外暴露人数先增多、后减少,人口生命损失风险先增大、后缓慢减小；评估模型可动态计算洪涝灾害情景下人口生命损失风险,直观呈现不同洪涝灾害情景下人口的分布变化及人口生命损失风险的演进过程。

摘要:针对近年来径流式电站、船闸等河道型水利工程持续修建导致传统马斯京根法在新安江模型流域洪水预报应用中精度下降的问题,引入并改进了系统响应误差修正方法,提出了基于系统响应的马斯京根连续演算误差修正方法。该方法根据预报断面实测流量和计算流量的差值计算修正比例系数,将其应用于各河段节点,对河道汇流初值进行实时动态修正。以受梯级船闸影响的富春江流域主河道为例进行实例分析,结果表明:修正后的洪水预报精度明显提高,修正方法对洪峰的修正效果最好,对于双峰或多峰洪水,特别是受水利工程调控影响较大的洪水过程具有显著的修正效果；传统马斯京根法在加入系统响应误差修正方法后,可有效降低河道型水利工程对洪水预报中河道汇流演算的影响,提高流域洪水预报精度,同时解决了传统系统响应误差修正方法中信息来源与待修正变量之间信息维度不对称的问题。

摘要:针对极端降水引起的洪涝灾害频率和强度改变,进而导致蓄滞洪区启用概率与风险增大的问题,构建了东淀蓄滞洪区一、二维耦合水动力学模型,利用遥感及水文测站监测数据和洪痕调查数据对模型进行了率定,并全面复盘了海河“23·7”流域性特大洪水过程中东淀蓄滞洪区洪水演进过程和淹没特征。结果表明:模拟淹没范围与遥感监测成果吻合良好,模拟结果中各水文、水位站最大水位误差均小于20cm,洪峰流量误差均小于5%,峰现时间误差均在2h之内；洪痕淹没水深误差均小于30cm,其中86%的点位误差小于20cm,模型模拟效果较好；新盖房分洪洪峰在分洪道、东淀蓄滞洪区中传播时间分别为11h和7.3d,洪峰衰减分别为12%和40%；淀区内洪水演进缓慢,淹没水深大,淹没历时长,约65%的区域流速小于0.2m/s,淹没水深大于2m,且淹没历时超过30d,其中包括38%的村庄、67%的耕地和96%的温室大棚。

摘要:针对小流域洪水产汇流过程复杂、洪水突发性强、物理机制模型预报精度不高等问题,采用以物理机制模型为主的误差校正型和以深度学习模型为主的机理引导型两种融合方式构建了HYMOD、GR4J与LSTM模型的融合模型,探讨了不同融合模型的模拟性能,采用自适应带宽核密度估计(ABKDE)开展了不同预见期洪水区间预报。以陕西黑河小流域洪水预报为例评估了各模型预报性能,结果表明:HYMOD、GR4J、LSTM等单一模型能够提供可靠的预报结果,且深度学习模型LSTM优于物理机制模型HYMOD和GR4J,而HYMOD模型比GR4J模型模拟性能更加稳定；融合模型既保留了物理模型的可解释性,又提高了洪水预报的精度,预报性能较单一模型有显著提高,纳什效率系数提升了3.66%~70.51%；误差校正融合模型的预报性能优于机理引导融合模型,其中误差校正融合模型HYMOD-LSTM预报效果最优；HYMOD-LSTM模型在90%置信水平下的预测区间覆盖率超过92%,表现出良好的性能,能够有效反映预报洪水过程的不确定性,且基于ABKDE的洪水区间预报结果合理可靠,体现了ABKDE良好的自适应调节能力。

摘要:基于地面气象站点观测和陆面再分析资料识别长江流域1950—2021年骤旱和高温事件,分析了两种极端事件的时空分布特征,结合Copula函数构建了高温与骤旱联合概率分布及条件概率分布函数,推求了不同气温条件下土壤含水量分位数达到中旱、重旱、极旱和特旱的初始历时。结果表明:1990年后骤旱频次与高温天数呈显著上升趋势,干旱初始历时与日最高气温呈显著负相关关系,气温越高,干旱初始历时越短,骤旱越容易发生；2006年、2011年、2013年典型极端气候事件中云南、四川、重庆、贵州、湖北等流域中上游地区高温与骤旱联合概率较下游地区高；在低温条件下,长江流域源头区域干旱初始历时较中下游地区约长1倍,随着气温升高,流域源头和上游地区干旱初始历时缩短,当日最高气温超过30℃时,干旱初始历时的空间分布由上游长、下游短的格局转变为上游短、下游长的格局。

摘要:针对东北地区长期干旱演变对粮食安全的潜在威胁,利用标准化降水蒸散发指数,结合Savitzky-Golay平滑滤波方法,评估了1901—2021年东北地区的气象干旱特征,对比了近期(1992—2021年)与历史长期(1901—1991年)气象干旱特征,结合1995—2021年东北地区玉米、水稻、小麦3种主要粮食作物的产量,探究了东北地区气象干旱与粮食作物产量之间的关系。结果表明:东北地区呈现干湿交替的变化特征,近期呈现干旱化趋势的地区明显增多,气候变暖导致蒸散发的增加可能是影响东北地区干旱化趋势的主要因素；东北地区农田植被对气象干旱的响应呈现由西南向东北逐渐增强的趋势,东北地区的干湿情况对水稻单位面积产量产生了负面影响,而对玉米和小麦单位面积产量产生了积极的影响。

摘要:选取银川市、西安市、东营市分别作为黄河流域上、中、下游的典型地区,将人水关系解构为水、城、地、人、产5个子系统,构建了综合评价指标体系,并结合Tapio脱钩模型、LMDI分解模型、障碍度模型以及Liang-Kleeman信息流等方法,探讨了黄河流域典型地区水资源利用与经济发展之间的脱钩情况及其驱动因素。结果表明:黄河流域典型地区经济增长已基本实现与水资源增长的脱钩,但不同地区用水总量的驱动因素存在显著差异；水子系统是制约黄河流域协调发展的关键因素,尤其在水资源管理和利用效率方面仍有待提升；不同地区人水关系矛盾存在着显著差异,银川市表现为本地水资源匮乏导致高度依赖黄河水、生态用水保障与农业需水竞争突出,西安市表现为人口与经济的集聚加剧了水资源短缺、地下水超采与生态用水挤占问题并存,东营市表现为水土资源匹配度低、工业用水需求大的双重压力深刻影响当地人水关系 。

摘要:针对黄河下游水少沙多、输沙能力不足、河口延伸共同引起河道持续淤积抬高,造成河道溃堤、改道和泄洪能力不足,这种风险反过来又迫使河口不断改道,造成三角洲不稳定、干旱、弃水和生态缺水长期并存的问题,认为在中游防洪减淤工程体系不能持续控制泥沙的条件下,河口格局是影响长远安全的重要环节,提出采用同步维持多个出海口门的新格局替代传统的单一流路反复改道格局,并基于出口水沙条件的河口延伸公式对新格局河口情况进行了论证。研究结果表明,多个出海口门格局基本上可以长期抑制河口尾闾泥沙淤积延伸、控制相对侵蚀基面上升、维持三角洲稳定和控制干流洪水位不断上升、理顺下游水沙关系,从而为出海淡水资源利用、河口湿地繁荣和泛三角洲高质量发展创造条件。

摘要:为更好地应对流域极端降水灾害,本文提出了一种基于网格聚合理论的降水事件三维识别方法,通过识别、聚类、分割的动态识别步骤捕捉降水事件及其三维特征,采用Copula函数耦合降水历时、强度和总量,形成新的极端降水指标COP,并以黄河流域为例进行了极端降水时空动态演变分析。结果表明:本文提出的降水事件三维识别方法能够较好地捕捉降水的演变过程,与传统极端降水指标P₉₅相比,本文提出的极端降水指标可以更准确地捕捉黄河流域极端降水的时空迁移轨迹,并考虑极端降水发展过程中弱降水事件的累积贡献,更完整地描述极端降水事件的时空演变机制。

摘要:运用多区域投入产出模型,量化了水资源、能源足迹量及其虚拟流动量,进而构建了基于虚拟资源流动的生态网络模型。利用控制分配系数、芬恩循环指数等指标,解析了黄河流域九省区水资源能源耦合系统复杂特征。结果表明:区域资源足迹与地区人口、经济发展水平密切相关,能源足迹与能源生产量具有较好的空间一致性,而水足迹与水资源禀赋存在失配性；研究区虚拟流转移网络极为复杂,河南、山东等地是虚拟流主要输入地,内蒙古等地则为主要输出地,第一产业、第二产业分别对虚拟水、虚拟能流动影响较大；受产业结构差异与发展水平等因素影响,水资源和能源系统均表现出中上游地区受下游地区控制,同时竞争关系主导了水资源和能源的生态关系；四川、内蒙古第二产业是能源系统关键调控对象,山东第二产业对区域整体产业驱动贡献较大；各省区水资源能源耦合系统的资源循环效率和稳定性均呈增长趋势,其中水资源系统稳定性低于能源系统,应适当优化涉水产业结构以提高风险抵抗能力。

摘要:考虑黄河流域行洪输沙、生态环境、社会经济多维调度需求,构建了梯级水库水沙生态经济多目标优化调度模型,并基于改进的累积前景理论构建了决策模型用于优选调度方案。以黄河干流龙羊峡、刘家峡、海勃湾、万家寨、三门峡、小浪底梯级水库联合调度为例,开展了丰、平、枯典型年的调度决策模型构建与验证计算。结果表明:排沙与生态目标表现为一定的竞争性,排沙与发电目标表现为较强的竞争性,生态与发电目标表现为一定的协同性,且在枯水年三目标间的竞争协同关系明显；较于真实调度方案,丰、平、枯水年决策方案的三目标值均有不同程度的提升；较于常用决策方法,基于MCPT的决策方法灵敏性提高数倍,适用于大量方案优选决策的情况。

摘要:为深入揭示集对分析在结构水资源学方法中的应用特点,并展望其主要发展趋势,结合现有研究成果,基于关系结构的方法论视角,归纳提出了由研究对象、研究变量、研究目标构成的结构水资源学方法系统三要素结构原理(简称三元结构原理)。结合该原理,系统阐述了集对分析在水资源系统建模、优化、识别、模拟、预测、评价、决策、推理等结构水资源学方法中的应用进展,指出集对分析在描述和处理研究变量与研究目标之间的不确定性论证关系方面具有明显优势。其中,前7种方法的实现过程反映了研究对象、研究变量、研究目标之间的信息传递,而推理方法的实现过程反映了论据、论证和结论关系之间的信息传递；与前7种方法相比,水资源系统推理方法的抽象性和复杂性层次更高。采用不确定性形成过程的物理成因分析与定量计算相结合的研究途径,深入开展更加系统化、更具开拓性的水资源集对分析方法探索是未来的重要发展趋势。

摘要:基于“产水服务供需土地覆被优化发展情景模拟”一体化框架,构建了社会经济发展与生态保护需求耦合的多目标优化模型,评估了东北地区2030年在自然发展(S1)、经济优先(S2)、生态优先(S3)和经济生态平衡(S4)4种情景下的土地覆被演变及产水服务供需变化。结果表明:2030年东北地区土地覆盖类型变化较大,S2情景下建设用地扩张最显著,S3情景下林地显著增加、草地减少,S1和S4情景下草地分布更广；东北地区产水服务供给总体增长,对情景变化敏感,S1情景下东北平原部分区域水资源压力突出,S2情景下供给增幅最大,但因需求同步上升供需矛盾加剧,S3情景供给稳定,供需较为平衡但存在结构性风险,S4情景通过生态与经济平衡,有效缓解供需压力,实现最佳协调；2030年东北地区产水服务高需求区集中于人口与产业密集区,空间格局变化较小。

摘要:针对金沙江上游观测站点稀疏以及高寒山区复杂水文过程导致的径流模拟难题,提出一种融合ERA5-Land再分析数据与观测降水的VIC模型模拟方案。基于模拟结果,对比分析了遥感监测与模型输出的积雪覆盖率,并讨论了流域融雪径流变化特征以及气温对融雪径流的影响。结果表明:仅采用观测降水构建的VIC模型较难模拟流域真实的径流过程,而采用融合数据可将时段径流模拟的确定性系数在率定期和验证期分别提高至0.80和0.74,相对误差降低至20%以内；模型输出的积雪覆盖率与遥感监测呈现良好的一致性,流域融雪径流年际变化稳定,年内差异较大,呈现双峰特征,春季融雪径流与气温有较大的相关性。

摘要:针对青藏高原产流机制复杂、水循环关键要素响应关系尚不明确的问题,提出了子流域尺度变动产流模式识别方法。基于MODIS卫星遥感产品和子流域主导产流模式划分结果,运用分布式水文模型iRainSnowHydro开展了金沙江流域降雨融雪径流模拟和水源分割,定量分析了直门达和石鼓子流域径流组成的季节性变化特征以及降水与径流在不同响应时间下的自相关系数、偏自相关系数和互相关系数。结果表明:提出的方法可以有效识别金沙江各子流域的季节性主导产流模式,较准确地模拟流域径流过程,纳什效率系数达到0.75；壤中流和地下径流是直门达和石鼓子流域主要的径流组分,春、夏季地表径流占比显著提高,地表径流和基流的消退时间分别为3~10、10~80d。

摘要:为定量解耦气候变化、人类活动与植被动态等多因素对流域水循环演变的影响,构建了渭河流域水循环多要素影响解耦框架；利用偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)、Pearson相关分析与趋势分析法,解耦了1982—2020年渭河流域气候变化、人类活动、植被动态对渭河流域径流变化的直接和间接效应。结果表明:1982—2001年渭河流域气候变化与人类活动对径流影响的综合效应呈现均衡态势,气候变化和人类活动对径流的综合效应值分别为0.313、-0.315；2002—2020年人类活动的综合效应值(-0.667)显著超越气候变化(0.319),成为流域径流演变的主导驱动因素；1982—2001年径流减少的机制特征为降水主导、多因子协同,降水减少的直接效应与气温升高、植被恢复及人类活动的综合效应共同主导径流衰减过程；2002—2020年径流增加的机制特征为降水主控、工程消减,降水显著增加是导致径流增加的主导因素,而工程调控的直接效应抑制了径流增加的趋势,导致径流仅呈现微弱的恢复态势。

摘要:针对目前常用水系连通性指标难以同步呈现水系结构改变和闸坝动态调控共同影响的问题,在对常用指标局限性分析的基础上,提出了融合水系结构和闸坝动态调控双重影响的水系连通性新指标——闸化节点率和闸化连通度,通过案例分析解析了新指标的优势,并应用于解析秦淮河流域20世纪60年代(1960s)、2009年和2016年3个典型时期丰、平、枯水期的水系连通性时空演变特征。结果表明:闸化节点率和闸化连通度克服了目前常用指标的不足,不仅能够反映水系结构改变导致的连通性差异,还能捕捉闸坝开启频率变化的动态影响；1960—2016年秦淮河流域水系连通性在水系结构简化和闸坝大量建设等综合作用下整体呈显著下降趋势,但丰、平、枯水期的下降幅度有所差异,丰水期由于闸坝开启频率的增大削弱了闸坝数量上升对水系连通性的负面影响而下降幅度最小,而枯水期较低的闸坝开启频率使得闸坝数量上升的负面影响凸显而下降幅度最大；流域内17个子流域的水系连通性演变具有显著的异质性,南京老城区、江宁区和句容市的中心发展地带是水系连通性下降显著区域,主要是受城市化、闸坝数量和开启频率等多重因素影响所致,但是主导因素有所差异。

摘要:为定量分析天津市地表形变对地下水位的响应特征,通过小基线集合成孔径雷达干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取地表形变监测数据,运用季节性分解算法对2018—2022年地表形变与地下水位数据进行信号分解,在此基础上采用随机森林算法计算地下水位各分量对地表形变的相对重要性,并分别采用动态时间规整算法(DTW)、交叉小波变换和Copula函数分析了地表形变各分量对地下水位的响应。结果表明:天津市地表形变基本形成了位于天津市西南部、中部和东部的5处沉降漏斗,地下水位趋势分量、季节分量和残差分量对地表形变的综合特征重要性分别为0.595、0.172、0.233；地表形变与地下水位趋势分量的相似度较高,综合DTW距离为10.59；地表形变与地下水位季节分量存在1a左右的主共振周期,地表形变相对于地下水位季节性变化的滞后时间为93～132d；地表形变与地下水位残差分量边缘分布函数值均为0.8时的联合分布概率不小于0.75,二者具有较强的相关性。

摘要:为系统性评价北大荒集团建三江分公司水-土-能源-粮食(WLEF)耦合系统运行效率,基于R聚类因子分析模型筛选了WLEF耦合系统运行效率评价指标体系的评价指标,构建猎食者优化算法改进支持向量机(HPO-SVM)模型评价了建三江分公司WLEF耦合系统运行效率,并对HPO-SVM模型性能进行了分析。结果表明:2002—2021年建三江分公司WLEF耦合系统运行效率总体呈波动上升趋势,年均增长率达3.24%,其空间分布表现出东南部高于西北部的态势；有效灌溉面积比重、人均农业产值、耕地生产率、单位面积农机投入指数、水利工程投资比重和万元GDP能耗是影响系统运行效率的关键驱动因子；与对比分析的另外两种模型相比,HPO-SVM模型在拟合性、稳定性、合理性以及评价精度等方面表现出显著优势。

摘要:为研究水网建设及水网优化调配技术对陕西省关中地区水资源系统韧性演变的影响,基于复杂网络理论构建了水资源系统韧性评价指标体系,分别以2020年、2035年为基准年和规划水平年,计算了水网建设前后基准年和规划水平年采用优化调配技术的水资源系统韧性；结合引汉济渭工程、东庄水库与古贤水库供水工程、关中地区主要8座大中型调蓄水库、地下水资源及非常规水源的联合调配,构建了关中地区水库群水网的优化调度模型与优化配置模型,并采用动态规划法和遗传算法对模型进行求解,分析了基准年与规划水平年水资源的供需平衡情况。结果表明:经水库群联合优化调配后,基准年关中地区除杨陵的水资源系统韧性均有所提升,整体韧性从31.11提高至32.22,提高了3.57%；规划水平年水资源系统的韧性从44.05提升至44.51,较优化调配前提高了1.04%；水网建设后水资源系统的韧性从31.11提高到44.05,提高了41.59%。

摘要:从水资源、水环境和水生态协同治理视角,构建了水治理效能评估指标体系与综合评估模型,通过明确中国水治理效能演变特征,测量各关键因素对水治理效能的贡献,验证了该指标体系与模型的有效性。研究结果表明:1980—2022年中国水治理效能历经缓慢提升、快速提升、增速减缓3个时期,各时期特征明显；第1时期集约利用能力相对提升较快,生态修复与环境保护措施不足；第2时期安全保障能力快速提升并居于首位,集约利用和环境保护能力也大幅提升,生态修复能力提升缓慢；第3时期水资源、水环境和水生态治理实现了均衡发展,协同治理等级从失调转为优质协同,但仍存在农业用水控制、排污控制和生态修复等难题。

摘要:为探析潮汐对河口相邻含水层咸水入侵的影响机制,在考虑了潮汐作用下的水位和盐分沿河道变化的基础上,构建了平行于河流的二维潮汐河口河流含水层瞬态全耦合数值模型,分析了潮汐作用下河流与含水层中流场及盐分分布,并与无潮汐条件下的分布进行了对比。结果表明:潮汐促使海水通过河口迅速入侵河道上游,进而入渗相邻浅层含水层,形成盐指及局部环流,致使相邻浅层含水层大范围咸化,咸化程度和范围显著大于海岸带含水层海水入侵及无潮汐条件下对应工况；单周期内,含水层中的咸水入侵程度与范围随潮汐波动,在落潮中期达到最强,相较潮汐水位变化具有滞后性；入渗盐分部分在相邻浅层含水层中积累并向深层含水层扩散,部分随内陆地下水排泄至河流,继而经河道内陆来水冲刷至海洋。

摘要:基于1983—2018年183个国家级地面气象观测站的小时降水数据,采用迭代式Mann-Kendall趋势检验、Spearman秩次相关分析、小波分析等方法,从降水事件和日内尺度极端降水指数两个维度,分析了黄淮海平原和江淮平原极端降水的时空演变趋势及其与大气环流模式的关系。结果表明:黄淮海平原和江淮平原夏季降水事件呈历时短、频率高和强度大等特点,降水特征空间分布有一定的区域性差异；除中等强度降水小时数外,半数以上站点极端降水频率、强度和持续性指数呈增加趋势；相较于1983—1999年,21世纪前20年极端降水频率、强度和持续时间呈显著增大趋势,但平均降水强度增大不显著；与黄淮海平原和江淮平原极端降水指数相关性最强的大气环流指数是大西洋多年代际振荡,其对强度指数和频率指数呈现以6~10月为主的间歇性共同显著周期带。

摘要:为探明干湿交替型湖泊湖水地下水系统内氮素的迁移转化影响因素及其潜在的生态健康风险,以中国最大淡水湖鄱阳湖为研究对象,于2022—2023年采集鄱阳湖及周边地下水样品,采用Pearson相关性分析、结构方程模型、蒙特卡罗随机模拟、参数敏感性分析、同位素示踪方法,探究了环境因子对氮素浓度的影响程度及三氮健康风险。结果表明:硝态氮是研究区湖水和地下水中三氮的主要成分；pH值、温度、电导率、氧化还原电位、溶解氧、总有机碳和水位差对三氮浓度影响明显,对总氮的影响效应分别为-0.28、-0.08、0.246、0.111、0.039、-0.118、-0.07；研究区湖水地下水系统中成人和儿童的三氮健康风险达到不可接受水平的比例分别为0.04%~5.23%、0.42%~16.79%；三氮浓度、暴露频率对健康风险评价结果具有较高的参数敏感性。

摘要:以日喀则市年楚河、多雄藏布和湘河为研究对象,构建河流生物社会耦合框架,以确定河流适宜生态流量阈值；采用水生态偏离指数对不同水文学法计算的河流生态流量结果进行评价,并基于河流健康指数对频率曲线法进行改进,最终得到维持日喀则市河流生态系统健康的生态流量计算结果。结果表明,年楚河、多雄藏布和湘河枯水期适宜生态流量下限分别为3.06、12.91、1.16m³/s,其中湘河在4—5月为保障鱼群繁殖产卵,需将生态流量最小值提升为1.25m³/s；汛期为确保河流输沙过程的正常运行,需水量阈值分别确定为1.5亿~1.8亿m³、4.3亿~5.4亿m³和0.5亿~0.6亿m³；年楚河、多雄藏布及湘河基于频率曲线法的水生态偏离指数分别为0.76、1.27、0.11,与当地生态环境特征的契合度较高；通过对频率曲线法所得每月生态流量的结果进行调整,改进后的频率曲线法可使每月的河流健康指数均达到0.4以上,符合当地河流生态流量的需求。

摘要:以典型平原河网上海市蕰南片区为例,综合运用实测数据分析、数值模拟以及现场采样测定等技术手段,开展感潮河网水质劣化机理研究。结果表明:蕰南片区河网水质时空异质性显著,非汛期水质明显优于汛期,东部和南部河道水质显著优于西部和北部；降雨致使该片区河网中NH₃-N、TP、COD及浊度等指标严重超标,其中降雨引发的污水直排污染负荷增加是汛期水质劣化的主要成因；污水直排还造成该片区河网底泥污染严重,汛期以防洪为目标的工程调度形成了低水位高流速的水动力格局,底泥冲刷、污染物再悬浮与持续释放,进一步加剧了汛期水质劣化；非汛期弱动力河道因换水率低、自净能力弱,叠加底泥污染物持续释放,导致水质劣化与稳定性差。

摘要:基于结构方程模型考察了矮慈姑对污染底泥的修复效果,同时研究了不同性质底泥(稻田土、黑臭底泥、硝酸盐处理后底泥和低水位处理后底泥)对矮慈姑生长的影响。结果表明:种植矮慈姑对于去除底泥中的污染物具有显著的促进作用；植物生长方面,黑臭底泥组中极高的硫化物、总氮和总有机碳含量导致组内矮慈姑在试验初期(第5天)死亡,低水位处理组和硝酸盐处理组中的矮慈姑生物量增长量显著高于稻田土组,经硝酸盐或低水位处理的黑臭底泥比稻田土更适宜矮慈姑生长,总有机碳、总氮和总磷是影响植物生长的主要因素；互作机制方面,沉水植物生长与底泥污染物含量之间具有显著的负向反馈关系,说明在污染物浓度特定的阈值范围内实施植物修复,可实现植物生长底泥净化的协同效应,但污染物超量时系统平衡将被打破；总氮、硫化物和总有机碳对于植物的生长抑制影响较大,而总磷则因为对植物生长抑制影响较小,在结构方程模型优化过程中已被删除。