流域水资源供需系统演化特征识别

水资源的有限性和稀缺性必然导致水资源供需系统中资源、社会经济和生态环境目标相互制约、相互冲突。在系统识别水资源供需系统协同特征基础上,根据协同学支配原理,分别在水资源供需系统资源、社会经济和生态环境子系统中设置了序参量,并运用有序度、协调度等概念,构建了一种基于协同学原理的流域水资源供需系统演化特征识别模型,并将此模型运用于东江流域,揭示了该流域不同发展时期水资源供需系统的协同异化特征演化规律。结果表明,剧烈人类活动影响下,2000年左右东江流域水资源供、需关系发生明显转变,水资源供需系统逐渐向无序、混乱状态演进。

1956～2000年中国地表水资源状况:变化特征、成因及影响

系统搜集了中国590个雨量站和383个水文站1956～2000年长序列月降水量与月径流量资料，及1978～2000年全国各省、自治区的旱涝受灾与成灾面积、灌区面积、已建水库库容等数据资料，全面分析了地表径流时空演变特征以及农业旱涝灾害的时空分布特征，并分析了其原因及可能影响，研究结果表明，中国北方降水减少，其中山东和黄河中游地区的降水量减小最显著。另外，冬季降水增加明显，而春秋季降水减少明显，极易导致春秋旱灾；北方地区降水减少是造成地表径流量减小的主要原因，农业灌溉进一步加剧地表径流量减小，南方径流量的增加主要是由降水量增加引起的；降水时空分布不均匀造成水资源分布不均，进而造成大部分地区农业受旱涝灾害面积呈增加趋势，其中旱灾受灾面积远大于水灾的受灾面积；农村水利基础设施（灌区、水库等）能提高地区的抗旱能力，但是对洪涝灾害的影响没有旱灾那么明显。节水灌溉技术的推广应用是北方地区在水资源短缺的前提下保证农业生产稳定的重要措施。

基于灰关联熵的汉江中下游地区水资源分配模型和方法研究

南水北调中线工程从丹江口水库调走部分水量,汉江中下游河道水量减少,水位降低,势必会改变汉江中下游干流供水区的水资源供需关系和生态环境条件,加剧该地区日趋严重的水资源供需矛盾,对该地区社会经济发展产生重要影响。在分析汉江中下游地区河道内生态用水、河道外社会用水的基础上,根据灰色系统理论,把灰关联度和灰关联熵结合起来,建立了基于灰关联熵的水资源分配模型,最终得到了该地区水资源利用的满意方案,对维持汉江中下游地区河道生态良性循环,保障社会经济的可持续发展提供了重要依据。

水资源承载能力研究中的若干问题探讨

首先对国内外水资源承载能力的定义进行了归纳,并提出了一个水资源承载能力的新的定义;在此基础上,介绍了水资源承载力的三种度量指标,即水量指标、人口指标和社会综合类指标;分析了国内外水资源承载能力的综合评价指标体系,并对水资源承载能力计算的定性与定量分析方法进行了评述。对水资源承载能力研究中的有关问题提出了建议。

基于综合协调度的最严格水资源管理制度实施效果评价

从水资源及其开发利用、区域经济发展和生态及水环境状况等三方面选取了10项具有代表性的指标,计算并分析了我国31个省份2010—2013年的水资源综合协调度、水资源与经济社会发展的协调度以及水资源与生态环境保护的协调度。结果表明:2013年,8个省份的水资源综合协调度达到协调,基本协调的有8个省份,不协调和极不协调的15个省份均为水资源高开发利用地区。我国的水资源现状不容乐观,在未来发展中要继续坚持科学发展观,对水资源进行科学管理、合理开发和优化配置,以保障经济社会的可持续发展。

基于SD模型的中山市水安全系统调控措施研究

水资源是维系社会经济可持续发展的关键,如何协调社会经济发展与区域水安全是水资源管理的重点。以中山市为研究对象,在已建立的水安全系统动力学模型的基础上,分析了水资源特征及其演变规律,并进一步采取相关调控措施。经对比,较常规发展模式,综合调控发展下的水资源供需缺口消失、污水排放量最大下降幅度约达19%、COD排放量下降幅度约达5%、COD入河量对经济影响下降幅度增加3%左右。结果表明,政府在水资源管理中可通过采取一系列调控措施,进而避免因城市发展所带来的水安全问题。

广州市水资源优化配置探讨

建立一个以广州市水资源合理利用为目标,考虑主要水库和河道防洪、供水、航运、压咸等约束的广州市水资源优化配置多目标分析模型,采用大系统"分解协调"原理,运用逐步宽容约束法及递阶分析法,在特枯水年来水情况下,针对全市各单元区2020年水平年需水状况,通过13个中型水库与河道、区间径流联合调度,进行自流域至供水行业的多层次优化的水资源配置,得出各个用水户的配水结果及缺水状况,提出在区域上分7片配水解决广州市水资源供需问题的方案。

变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年)

气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义.

人类活动对北江流域径流系列变化的影响初探

以北江流域45年(1956—2000年)内降雨量及主要控制性水文站石角站水文资料为基础,研究了流域内降雨径流的变化特征,发现降雨系列基本没有变化,而径流系列呈缓慢上升趋势。对径流系数系列进行分析显示,1973年前后径流系数发生了较大的改变,将1956—1972年做为基准期,利用降雨-径流关系,定量分析了人类活动对径流演变的作用,发现人类活动的间接影响是造成径流增加的原因。最后分析了流域内近20年来的水土流失和植被变化情况,进一步说明了流域内下垫面状况发生了改变。

变化环境下北江下游年径流量的加权马尔可夫链预测

在气候变化和人类活动的影响下,西北江的水文环境发生了重大变化,导致北江下游的来水条件发生变化。采用斯波曼检验(Spearman’s rho test)和Mann-kendall法系统地分析了北江下游的年径流量的变化趋势和变异情况,在此基础上建立了北江下游变化环境下年径流量的加权马尔可夫链预测模型。结果表明:西北江近50年来的大规模联围筑闸、大规模无序采掘河床泥沙等剧烈的人类活动,导致北江下游三水水文站年径流量在1990年左右发生了变异;所建立的加权马尔可夫链预测结果表明,从变异后的序列中统计出来的状态"转移概率"矩阵,能准确地反映出环境变化后年径流量之间的关系,所建立的加权马尔可夫链法预测变化环境下的年径流量是可行的,预测效果也比较好;按文章确定的分级标准,依现有的资料信息推断,环境发生变化后,在未来长期过程中,北江下游出现平水年的机会最大,但年际间的丰枯波动概率也不小。这一结果值得水资源管理部门注意。

突变级数法在区域生态系统健康评价中的应用

目前在多目标综合评价方面有层次分析、因子分析、模糊评判等诸多方法,但有些方法对权重的确定主观性较大或计算过程过于复杂。介绍了突变理论用于多准则决策问题的基本思想和步骤,该法不需对评价指标赋以权重,它只考虑指标的相对重要性,避免了直接使用难于确定且主观性较大的“权重”概念,因而显得简易。同时,突变级数是一种多维模糊隶属函数,用它来计算通常模糊数学的多目标评价决策问题,就更适宜和更准确。以广东省生态系统健康评价为实例,引用相关文献中的数据构建了适用于突变级数法的层次结构指标体系,运用突变理论中的归一公式,计算了广东省生态系统的健康得分,发现健康排名与实际情况较为符合,证明了该方法的可行性。文章同时使用了加权平均法对指标体系进行计算,通过比较,发现原文献的结果与本文采用的两种方法的评价结果基本一致,尤其是健康程度较好和较坏的区域。实例表明,突变级数法较为简便、快捷和可靠,这为解决区域多目标评价问题提供了一种新的思路。

珠海小规模溪流水温与气温关系研究

使用最小二乘曲线拟合法、相关分析和互相关分析法，对中山大学珠海校区滨海水循环综合试验基地监测的2006年8月-2009年6月溪流水温、水位及气温数据进行分析。发现小规模溪流水温-气温可以用线性模型和logistic模型较好拟合，水温波动相对气温存在2．0h位相延迟，水温一气温相关程度与水位值呈负相关关系；使用Moflet小波滤波、功率谱分析及小波方差计算等方法对水温与气温的日周期、半日周期及季节性周期成分进行研究，探讨其周期大小以及周期成分能量等问题。

珠江三角洲洪水孕灾环境变化及其洪水响应

通过分析珠江三角洲最近几十年的气候、下垫面及人类活动资料,揭示了三角洲洪水孕灾环境的深刻变化。主要表现为三角洲气温明显上升,降水变率增大,河系简化,河床普遍下切、变窄,滩涂面积减少,口门延伸,地表不透水面积增大等。结合最近几次大洪水的水文情势,综合分析了三角洲洪水对孕灾环境变化的复合响应。

变化环境下西江北江枯水流量联合分布分析

基于Clayton copula和Kendall分布函数分析广东西江马口站和北江三水站枯水流量的联合分布及其风险概率。根据两站流量之间的时空关联与变异,以1959—2010年西江马口站历年连续7日平均最小流量和对应期间的北江三水站枯水流量为样本,分别计算1959—1985年和1986—2010年两个时段(分别称为样本A和样本B)的西江北江枯水流量联合分布的"或"重现期、"且"重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明:1样本B中马口站的枯水流量设计值小于样本A相应重现期设计值,三水站则显著增大;21985年后西江和北江枯水流量同频率遭遇的可能性较前期明显减小;3二次重现期所对应的累积频率代表了特定设计频率情况下西江和北江枯水流量遭遇的风险率;4由更严谨的二次重现期计算的马口站枯水流量最大可能设计值Q7d,T=20a、Q7d,T=10a和Q7d,T=2a设计值或更适合分别作为西江三角洲供水规划、生态需水和调水压咸设计参考值。

淮河流域夏季降水异常与若干气候因子的关系

基于旋转经验正交函数分解(REOF)方法探讨准河流域1961-2010年夏季降水与厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)、印度洋偶极子(IOD)、太平洋年代际振荡(PDO)之间的关系,并进一步分析各气候因子不同位相单独以及联合对淮河流域夏季降水的影响。结果表明:淮河流域夏季降水与ENSO,PDO,NAO,IOD等气候因子具有较稳定的相关性,其中,PDO和IOD是影响淮河流域夏季降水的关键因子,且PDO与夏季降水呈显著负相关关系;各气候因子的冷暖位相单独及联合对淮河流域夏季降水的影响不同,PDO的冷期以及NAO,IOD冷位相使流域北部的夏季降水量呈显著增加趋势,PDO分别联合ENSO,NAO和IOD的冷、暖位相对流域北部地区和淮河上游地区的夏季降水影响显著。

复杂环境下华南东江中上游流域筑坝导致的水文变异

采用可视化分析软件包XmdvTool来评价复杂环境下东江中上游流域(1952-2002)水文变异以克服常规RVA方法的限制,在分离了气候变化对水文变异影响后,结合RVA方法系统地研究了华南东江中上游流域由于筑坝等人类活动引起的河流水文变异时空演化规律.结果表明:(1)1952-2002间由筑坝导致的最显著的东江中上游流域水文变异是最小3d流量,低流量持续时间、1月平均流量和7月平均流量等3个IHA因子;(2)在河源和岭下两站水文变异9个IHA因子相关图中,1月和2月平均流量,1月平均流量和最小90d流量相关图中各存在一个较为明显的线性回归趋势,表明上述因子存在较明显的相关关系;(3)东江中上游综合水文变异强度南大至小分别为:河源、龙川和岭下.运用高维水文数据可视化分析技术结合RVA方法可有效用于天然河流水文变异时空变化研究.研究结果对于东江河流生态环境管理、生态恢复和水资源一体化管理具有重要意义,可为流域水文变异的理论与方法研究提供借鉴.

南京市空气中花粉特征及其与气象条件关系

根据2003—2004年南京市气象局花粉观测数据,对南京市空气中花粉浓度变化规律进行研究。结果表明:南京市花粉浓度呈双峰型分布,花粉浓度最高月份分别出现在4—5月和9—10月,其中以4—5月花粉浓度为最高,浓度最低月份出现在12月至翌年1月。悬铃木花粉为春季最主要的致敏性花粉,其花粉数量占全年花粉总数量的27%,其次为枫杨和藜科;秋季花粉污染主要是葎草和豚草,分别占全年花粉数量的3.03%和1.00%。研究发现,风速、风向会影响空气中花粉传播距离,温度和降水会影响空气中花粉浓度。

变化环境下治涝效益估算方法研究

治涝工程建设前后涝区内状况往往会发生变化,承灾体的种类、数量和空间分布也会有所改变,因此,变化环境下治涝工程效益应为有治涝工程情况下比假设无该治涝工程情况下减少的涝灾损失;且各频率的暴雨导致的涝灾损失应为与承泄区各种水位组合下的涝灾损失的数学期望值。本文基于Copula函数和GIS构建的变化环境下治涝效益分析计算模型,用Copula函数构建涝区暴雨和承泄区水位的联合分布,借助GIS技术构建涝区数字高程模型。根据涝区暴雨和承泄区水位遭遇组合下的积水过程估算其涝灾损失,进而计算有治涝工程和假设无该治涝工程两种工况时所有组合下的涝灾损失期望值,从而得到治涝工程效益。以广州市南沙区的一个涝区为例简要说明了治涝效益的分析过程,结果表明,本文构建的治涝效益分析模型能分析涝区内状况和承灾体均发生改变、同时考虑涝区暴雨和承泄区水位全体组合下的治涝效益,可为治涝工程建设的合理决策提供科学依据。

广东省灌溉水有效利用系数年度变化与影响因素关系分析

采用分形理论的位序-规模法，系统研究了广东省2005-2011年间样点灌区各年度灌溉水有效利用系数的尺度变异规律。结果表明，样点灌区灌溉水有效利用系数年度变化总体呈明显的双分形结构，分维值为5．95-10．92，整体呈逐年增大和均衡发展趋势。同时，基于优势分析法，种植结构、输配水、用水管理、灌溉技术和田间用水5类因素中，用水管理和灌溉技术因素贡献作用最大，占总贡献的48．25％。

广东省灌溉水有效利用系数影响因素的动静态分析

为定量表征灌溉水有效利用系数各影响因素的具体作用,在对广东省2005—2011年样点灌区多年实测数据分析整理的基础上,将众多影响因素分为静态和动态两类,定量分析地形地貌、渠系特征、土壤质地、工程状况、供用水量、耕作面积、水利投资和工程效益等8个因素对灌溉水有效利用系数的影响程度。分析结果表明,以工程状况、供用水量、耕作面积和水利投资为代表的动态因素对灌溉水有效利用系数的提高有决定性作用,其中又以节水灌溉面积和完成投资这两个因素对灌溉水利用系数的提高影响最大。