北京市主城区高分辨率的城市水碳通量模拟研究

城市化通过影响地表蒸散发(ET)过程改变了区域水热平衡等水文和生态过程,进而改变了陆地生态系统的结构与功能。为科学评估城市水碳过程,基于哨兵二号卫星数据的植被信息,估算了2016—2021年逐月北京市主城区10 m×10 m空间分辨率的植被指数,进一步结合PT-JPLim四源蒸散发模型、InVEST模型以及解析型生态系统水分利用效率(WUE)模型,模拟了2016—2021年北京市主城区10 m×10 m空间分辨率的蒸散发、蒸散发分量(植被蒸腾E t、土壤蒸发E b、截留蒸发E i和不透水面蒸发E u)、总初级生产力(GPP)、碳储量以及WUE的月值,并分析了其相关关系。植被指数较大值集中在西部山区,其次为北京市的公园区域,归一化植被指数NDVI最大值为0.65。主城区多年平均蒸散发量为497 mm,ET随着叶面积植被指数LAI和增强植被指数EVI的增加而增加。2016—2021年期间,NDVI、LAI和EVI分别以每年0.0048、0.016 m^(2)·m-2和0.0047的速度增加。区域平均E t为141.51 mm,E i为50.77 mm,E b为272 mm,不透水面上的E u ET为18.2%。碳储量较高的区域主要分布在西部山区,该区域海拔相对较高,植被覆盖率较高,总碳储量密度高值超过5 t hm^(2)。研究区GPP的平均值为2.7 g·m^(-2)·d^(-1),多年平均WUE为0.63 g·mm^(-1)。WUE和E t ET呈显著负相关(R=-0.44,p<0.001),WUE随GPP的增加呈现显著的上升趋势。精细化的城市水碳模拟能够为海绵城市的建设和评估提供理论基础,对“双碳”目标的实现具有重要意义。

黄河流域地下水储量时空演变特征及影响因素分析

基于GRACE和GRACE Follow-On卫星及GLADS数据,考虑气候、植被等影响,构建了时间序列分解和随机森林算法耦合模型,揭示了2003—2022年黄河流域地下水储量时空变化特征及主要驱动过程。结果表明:近20 a黄河流域地下水储量显著减小,减小变率为-3.3 mm/a,其中汾河盆地和关中平原地区减小速度最快,变率为-15~-30 mm/a;气候呈暖干化趋势,植被绿度提高,蒸散发量显著增加;地下水储量的减小是植被覆盖增加、气温升高和蒸散发量增加共同作用导致地下水消耗量增加的结果;地下水储量空间变化主导因素差异显著,不同区域主导过程均由植被状况和气温的相互作用驱动。

气候变化对青海湖水位的影响及机理分析

为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明:过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。

基于场次洪涝灾害的损失函数构建方法

构建洪涝灾害损失函数对于认识洪涝灾害损失的发展规律、提高灾害损失的评估时效性具有重要意义。提出了耦合洪涝致灾因子空间分布的动态模拟、社会经济数据空间化处理、灾害直接和间接损失计算以及曲线拟合的场次洪涝灾害损失函数构建方法,构建了洪涝灾害损失—时间函数,并建立了函数参数的调整策略,在上海市开展了实例研究。研究结果表明:场次洪涝灾害直接经济损失的发展过程呈“S型”曲线的变化特征,可将weibull分布函数作为其损失函数;减停产损失的日变化过程呈“L型”曲线的变化特征,可将双曲递减函数作为其损失函数;产业关联损失的日变化过程呈“倒U型”曲线的变化特征,可将Hoerl函数作为其损失函数;累计产业关联损失约为停产或减产损失的1.77倍,间接经济损失约为直接经济损失的1.29倍;损失函数参数与灾害发生概率多呈非线性的单调递增或递减关系,基于拟合参数的洪涝灾害损失评估相对误差在5%以内。本研究的方法被证实具有较高的模拟精度,为认识洪涝灾害损失的发展规律和提高洪涝灾害损失评估时效性提供了新途径。

基于TELEMAC-2D模型的济南市洪涝模拟及淹没分析

基于TELEMAC-2D模型构建了济南市洪涝仿真模型,选取济南市“20070718”实测典型暴雨城市内涝淹没资料对模型进行了验证,结果表明模拟水深误差较小,模型具有较高的精度和可靠性。采用构建的模型模拟了不同暴雨重现期下济南市主城区的洪涝演进过程,并分析了研究区淹没水深、淹没面积和洪水流速等特征,结果表明:随着降雨重现期的增大,研究区淹没水深大于0.15 m的面积在总面积中的占比随之增大,当降雨重现期分别为1、5、10、20、50、100 a时,面积占比分别为0.05%、1.10%、1.98%、2.89%、4.28%、5.15%,最大洪水流速分别为0.478、1.019、1.309、1.494、1.890、2.214 m/s;根据洪涝淹没特征,从工程和非工程措施两方面提出了防洪排涝应对举措。

辽宁省旱涝急转特征与趋势研究

【目的】旱涝急转事件有较高的突发性和致灾性,明确辽宁省旱涝急转的特征与趋势,为辽宁省旱涝灾害预警与水资源应急管理提供依据。【方法】旱涝急转指标是进行旱涝急转研究的基础,利用辽宁省19个气象站点1970—2020年的降水数据,分别采用长、短周期旱涝急转指数(LDFAI、SDFAI)进行时空特征分析,并指明旱涝急转指数的异同,实现对辽宁省旱涝急转事件的量化识别。【结果】结果表明:(1)1970—2020年辽宁省LDFAI与SDFAI总体呈上升趋势,未来辽宁省干旱转洪涝风险正逐步提升;(2)辽宁省旱涝急转事件的发生概率空间差异性显著并且与辽宁省的降水分配不均密切相关;(3)SDFAI重心变化幅度明显大于LDFAI,LDFAI与SDFAI迁移中心主要集中在辽宁省中部盘锦、鞍山、营口等地。【结论】总体来看,辽宁省旱涝急转现象频发,且具有周期性,强度逐年增大。研究结果可为辽宁省科学应对旱涝灾害和提高水资源应急管理能力提供参考。

水贫乏指数的概念及其在中国主要流域的初步应用

介绍了水贫乏指数WPI(Water Poverty Index)的概念及其计算方法,指出WPI是一种可以定量评价国家或地区间相对缺水程度的综合性指标。该指标考虑了资源、工程、管理、经济、环境等多方面因素,具体包括5个要素:即潜在水资源状况、供水设施状况、利用能力、使用效率和环境状况。本文将改进的WPI均衡计算方法应用于我国主要流域,结果表明,辽河、海河、淮河、黄河流域的缺水程度严重,长江和珠江流域的缺水程度相对较低,与我国水资源的客观状况基本相符,基本反映了我国各大流域间的相对缺水现状及相应的水资源管理水平。最后,依据WPI各要素的雷达图,初步分析了导致各流域缺水的主要原因和威胁其水资源安全的主要因素。另外,文中对WPI方法的适用性和有待改进之处也进行了讨论。

丘陵区海绵城市建设模式研究——以凤凰县为例

针对丘陵区城市的地形地貌和降雨径流特点,从生态海绵流域的全局视角,以现代化湿地花园城市为目标,合理布设"渗、滞、蓄、净、用、排"等海绵建设设施,并在措施布设时考虑丘陵地区对水土流失防治、地质灾害防控、水系景观美化等特殊要求,提出丘陵区海绵城市建设方案。以丘陵区城市湖南省凤凰县为案例,具体分析了海绵城市建设的目标指标和适宜建设措施。研究结果表明:通过海绵城市建设,凤凰县新建区年径流总量控制率达到83%,总的年径流总量控制率为80%;丘陵区海绵城市建设不应局限于建成区内,应针对产汇流过程急速形成、易出现山洪和内涝灾害的"两碰头"等问题,通过低影响开发措施和建成区外海绵体措施,开展生态海绵流域建设;丘陵区海绵城市应区分建成区内和建成区外,设定相应的建设目标和控制指标,建成区外应对堤防达标、雨水排放、水源保护区、水土保持、地质灾害防治等开展系统性建设和整治,建成区内应对可渗透地面、下凹式绿地、污水集中收集处理、地表水体水质、非常规水源利用、城市管网等方面开展系统性建设和整治。研究成果对丘陵区探索海绵城市建设模式具有重要的参考意义和实用价值。

海河流域农田水循环模式与水平衡要素

基于海河流域农业的现状与发展,分析了海河流域农田水循环的驱动机制,提出了海河流域农田综合二元水循环模式,揭示了农田水循环的机制,并根据农田水循环的结构与模式分析了海河流域农田水循环的各项输入输出等水平衡要素。对海河流域农田水循环模式和通量的分析结果表明,海河流域种植结构和耕作方式的改变使有效降水利用量增加,蒸散发的输出量整体增加,农业系统退水量减少。根据海河流域农田水循环模式和通量的分析结果,提出了海河流域农田水循环的调控措施,包括节水灌溉、发展旱地农业等。

基于土壤植被不同参数化方法的流域蒸散发模拟

植被和土壤是水循环中的重要载体,模拟流域水循环时植被和土壤的参数化也显得尤为重要。通过对比流域蒸散发模拟中分布式模型和集总式概念模型的土壤植被参数化方法,计算了潘家口水库流域不同时间尺度上的流域蒸散发,分析了不同时间尺度下流域蒸散发的影响因素。通过分析得出:(1)分布式水文模型中的植被参数化方法包括对植被时空分布与变化的描述,以及与之相关的土壤-植被-大气中水分和能量的传输过程的描述。(2)从GBHM模型与流域水热耦合平衡模型的对比分析可知,在流域尺度上,年实际蒸散发与潜在蒸散发之间呈互补的高度非线性关系;但在山坡和小时时间尺度上,实际蒸散发与潜在蒸散发之间呈正比关系,并可近似为线性正比关系。(3)基于流域水热耦合平衡模型在不同时间尺度的参数化分析可知,考虑植被土壤水分和植被覆盖度能改善对流域蒸散发的年际和季节变化的模拟精度;土壤水分和植被的影响随着时间尺度变小表现得越来越显著。

东北地区城镇化、工业化进程中农业用水影响因素分析与对策

综合考虑粮食主产区分布、水资源天然禀赋、社会经济发展特点等因素,选择吉林省作为典型研究区,基于1997—2012年间统计资料及相关研究,从水资源量、人口结构、产业结构等可能影响因素分析东北地区农业用水存在用水需求不断增加、所占比重不断下降等问题,最后针对现阶段该地区农业用水保障所面临的问题提出切实可行的对策与建议。

南方地区城镇化、工业化进程中农业用水演变规律分析

随着南方地区城镇化、工业化进程的不断推进,非农业用水量持续增长,农业用水保障面临严峻挑战。为摸清南方地区城镇化、工业化进程与农业用水关系,根据南方地区社会经济发展速度和程度的不同,选择社会经济发展较为发达的江苏省和发展相对欠发达的江西省、四川省作为研究区域,基于1997—2013年统计数据,利用回归分析法研究农业用水变化情况及与城镇化率和二、三产业增加值占GDP比重的相关关系,结果显示:由于南方地区水资源总量相对丰沛,近10多年的城镇化、工业化发展对农业用水量的影响不是很显著,但是用水结构中农业用水比重有所下降。指出城镇化、工业化发展通过人口结构、产业结构、比较效益、技术革新等方面对农业用水产生间接影响,并从工程建设、法律法规、政策管理等层面提出南方地区农业用水保障措施。

我国节水型社会建设实践与经验

我国节水型社会建设在经历了10多年的发展后,试点工作稳步推进,全国已经建成四批国家级节水型社会建设试点和数百个省级试点。各城市在节水型社会试点建设过程中,已取得了卓越成效,并获得一系列特色经验。重点介绍了西北内陆地区水权分配和流转、南方丰水地区水环境综合治理、沿海发达城市水资源优化配置、华北地区提补水价和产业调整以及中部地区水资源管理体制改革等节水型社会建设试点经验。

黄淮海流域水资源现状分析与问题探讨

本文分析了黄淮海流域的水资源量状况以及水资源开发利用情况,解析了当前黄淮海流域所面临的水资源问题,并针对地下水超采等问题提出了改善措施,另外还分析了南水北调工程对黄淮海流域的影响。论文在分析黄淮海流域水资源形势与问题的基础上,对该地区的水资源科学合理配置提出了相关政策建议,为黄淮海流域的水资源管理提供了参考。

石津灌区农业用水现状及保障对策研究

河北省是农业大省,是华北地区的重要粮食生产基地。石津灌区是河北省重要的大型灌区,岗南水库、黄壁庄水库通过联合调度为石津灌区供水。分析了灌区1960-2011年期间农业用水的变化,可知地表水源供水呈逐渐减少的趋势,在地下水水源供水方面,近年来有缓慢增加的趋势。这体现了河北省的城镇化和工业化进程对农业用水的影响,既包括水库方面的因素,也有灌区自身的因素。介绍了石津灌区在农业用水保障方面的现状及经验,并提出了未来保障农业用水的相关措施建议。

引汉济渭工程受水区供用水过程分析

引汉济渭工程是陕西省为了解决关中地区缺水问题而规划建设的跨流域调水骨干工程。本文在社会经济发展分析基础上,对受水区水量需求结构进行了分析;并以旬为时间单位,对受水区生活、生产等用水过程进行了分析。在1955年至2007年系列年供水区可调水量及其它当地水源供水量基础上,对受水区供水过程进行了分析。由分析可知,为协调供水与用水过程不匹配问题,建设引汉济渭配套的调蓄工程成为必然选择。

1例特殊腹主动脉瘤患者人工血管搭桥术的围手术期护理

本文总结1例特殊腹主动脉瘤患者人工血管搭桥手术的围手术期护理经验,包括术前准备、术中配合、术后并发症预防、心理干预、疼痛管理、健康指导等。通过开展重点护理干预,有助于患者手术的顺利完成和促进术后康复。

城市水文模型原理

城市水文过程因强烈的人类活动影响而发生了深刻变化,科学精细地模拟城市区域的产汇流过程是解析城市水问题机理的科学基础。在系统剖析城市水文模型原理的基础上,将城市复杂下垫面根据其透水特性划分为不透水单元、透水单元、半透水单元、伪透水单元、强透水单元、水域单元等六类基本单元,并构建了不同类型城市水文响应单元的水文特性曲线,基于圣维南方程组和Navier-Stokes方程提出了城市管网与河湖水系水动力学模拟的技术方案。在耦合城市水文响应单元的降水—截留—蒸发—入渗—产流模块、地表汇流模块、管网汇流模块、水系一维水动力学模块等基础上,以水循环过程为主线,将水文模型的径流输出作为城区一维管网、河道水动力模型的输入边界,实现水文模型与一维管网、河道水力学模型的集成。将单元水文模型通过城市管网和河湖水系等连接方式集成到城市水文模型系统中,弥补了现有城市雨洪模拟在水文学机理上的不足,可为城市排水防涝和海绵城市建设提供科学基础。

基于情景模拟的城市内涝对道路交通的影响评估

以上海市中心城区为例,构建了城市内涝淹没数值模型,用于模拟50年一遇和100年一遇设计暴雨情景下的内涝,结合道路淹没模拟结果与车速衰减计算方法,叠加车速衰减结果与城市道路通行状态模拟,获取不同设计暴雨情景下高峰期和平峰期研究区路网运行状态。结果表明:城市内涝会导致道路交通服务水平显著下降,且道路运行状态与时段密切相关;高峰期内涝对道路交通的影响更加显著,主要表现为低服务水平的道路数量占比显著增加;50年一遇和100年一遇设计暴雨情景下,高峰期研究区道路平均通行速度较平峰期分别下降19.3%和37.4%。

不同水文年型海绵城市径流总量控制率特征研究

国家海绵城市试点已进入验收阶段,径流总量控制率是建设效果评估的关键指标之一。海绵城市建设技术指南中给出了径流总量控制率的计算方法,但它是通过长序列(一般30年以上)降雨数据排序计算得到的,是反映了长期降雨规律的一个综合平均值。海绵城市考核的年份往往对应具体的水文年型,用统一的综合平均值去考核具体的水文年型,在丰水年标准偏严,在枯水年偏松,不能客观反映海绵城市的建设效果。本文定量分析了海绵城市径流总量控制率的年际变化特性和概率分布特征,基于海绵城市建设技术指南核算了特定年份径流总量控制率的客观指标,可为海绵城市建设效果的考核提供参考依据。