数字孪生钱塘江流域建设及应用

钱塘江流域洪涝台潮灾害频发,亟需通过数字孪生技术实现流域防洪统筹调度,提升水灾害防御决策能力。首先分析了平台总体设计思路,从基础信息设施、数字孪生平台、孪生场景3个维度重点分析数字孪生钱塘江流域建设方式。具体地,优化“天空地水”物联感知网,迭代提升水利信息网,从数据底板、模型平台、知识平台方面加强流域级数字孪生平台统筹构建;同时重点建设融合“预报、预警、预演、预案”四预过程的水灾害防御孪生场景,实现孪生钱塘江和物理钱塘江的孪生共长、交互映射、协同联动。对流域级数字孪生水灾害防御平台建设思路进行了总结,对其他数字孪生流域建设具有一定借鉴意义。

钱塘江流域下游城市河道沉积物重金属污染评价

为了解钱塘江流域下游河道沉积物中重金属的污染情况,本文以钱塘江流域下游城市河道(杭州下沙段)为研究区域,选择3处代表点位(1号为工业区、2号为湿地区、3号为生活区)采集沉积物检测其中重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)浓度,并运用潜在生态危害指数法和污染负荷指数法对其污染程度进行评价。潜在生态危害指数法评价结果表明,大多数重金属污染处于低潜在生态风险等级,但Cd在1号点位和2号点位达到较高潜在生态风险,3个点位重金属综合污染均处于低潜在生态风险状态,但2号点位综合污染指数接近中等潜在风险。污染负荷指数法评价结果也表明,Cd在1号点位和2号点位污染程度较高,均为重度污染状态,2号点位多种重金属综合污染达到中度污染等级。评价结果表明:钱塘江流域下游城市河道重金属污染不容乐观,其中Cd是对河道污染较严重的元素,需要广泛关注和有效控制。

基于自然语言处理的钱塘江诗路唐诗景观要素挖掘与场景呈现

在4条诗路文化带推进诗画浙江大花园建设的背景下,借助自然语言处理技术,创新一种以景观名词单字为参数的古诗词异化词条归一化路径,通过Python编程代码、Gephi共现语义网络、词云分析与GIS核密度分析,实现钱塘江诗路唐诗的景观要素挖掘、场景画面提炼与空间意象分布特征分析。结果表明:1)日月星光、水岸景观、浪潮、鸟类、舟船、行客、隐士逸人是唐代钱塘江诗意画卷的核心构景要素,同时,上、中、下游在人居环境风貌上分别侧重于乡土田园、山林幽居、滨江城郭等特质;2)按照影响力强弱,钱塘江流域唐诗所描绘的诗意场景可依次排列为缘江行舟、坐城观涛、江村田居、林泉渔隐4类意象;3)在自然地理、社会经济、历史文化等多元因素的影响下,缘江行舟在空间格局上呈现全域分布的特征,林泉渔隐、江村田居在中游高度集聚,坐城观涛与下游滨江城郭的整体风貌相契合。从而为诗意栖居营建智慧的科学认知与在地传承提供参考。

钱塘江南源流域异常水质预测及影响因素分析

基于数据驱动的水质预测模型存在局限性,对突发水质异常事件的预测效果不佳。该研究选取钱塘江南源流域马戍口监测断面为研究对象,综合采用相关性分析方法对水质异常事件的主要影响因素进行分析,明确流域内、外因及土壤条件对水质异常指标的影响程度,探究造成模型局限性的深层原因。结果表明:异常水质的影响因素及其耦合机制复杂多变,异常浊度受降雨量、径流量的直接影响更大,异常高锰酸盐指数与温度、降雨量相关关系更明显,而总磷、总氮的异常变化与相对湿度、降雨量、径流量具有相关关系。研究结果对于提高气候变化背景下的水质预报能力具有重要的参考价值,可为自然流域水污染防治提供科学参考。

钱塘江流域现代化治理体系建设思路探讨

水治理体系是国家与社会治理体系的重要组成。在研究流域高质量发展与现代化治理体系内涵基础上,结合典型流域的做法、经验、实践探索与理论成果,分析钱塘江流域的现状治理与发展形势,探讨完善钱塘江流域现代化治理体系的建设思路,提出近、远期治理目标及对策举措,为下阶段拓展治理路径、深化治理改革、完善治理维度提供借鉴。

基于SWAT模型的钱塘江流域(杭州段)土壤侵蚀模拟研究

为加快杭州市生态文明建设、防治区域水土流失,利用SWAT模型定量模拟钱塘江流域(杭州段)径流和泥沙产生量,分析流域土壤侵蚀空间分布特征和典型水文年的土壤侵蚀年际变化特征。结果表明:流域多年平均产流量为901 mm,多年平均产沙量为6.17×10^(6)t,平均土壤侵蚀模数为443.82 t/(km^(2)·a),总体属微度侵蚀;单位面积产沙量较大的子流域是1、2、8、10,年均产沙量为10.69~13.05 t/ha;泥沙产生量与降水量呈正相关关系,年际变化较大。提出通过加强经济林地保护管理、加大旅游区整治和实施生态清洁小流域建设等措施,针对性地防治流域土壤侵蚀。

钱塘江中游流域不同空间尺度环境因子对底栖动物群落的影响

溪流底栖动物群落结构受不同空间尺度环境因子的共同作用。基于2010年钱塘江中游流域60个样点的大型底栖无脊椎动物和环境变量数据,寻找与研究流域底栖动物群落结构变化密切相关的关键环境变量,解析流域尺度和河段尺度的环境因子对底栖动物群落的相对影响。PCA分析表明该区域的主要环境梯度是流域内的土地利用类型及其引起的溪流物理生境退化程度和水体营养状态。CCA分析发现影响底栖动物群落的流域尺度的关键环境变量是纬度、海拔、样点所在流域大小、森林用地百分比,河段尺度是总氮、总磷、钙浓度、二氧化硅浓度和平均底质得分。偏CCA分析得到两种尺度环境因子对底栖动物变异的总解释量为26.4%,流域尺度和河段尺度变量分别为总解释量的50%和31%;方差分解结果表明研究区域大型底栖无脊椎动物受到两种尺度环境因子的综合影响,且流域尺度环境因子较河段尺度环境因子更为重要,体现了其在溪流生态系统保护、恢复、监测和评价中的重要参考价值。

钱塘江流域水资源承载力及可持续发展研究

在分析钱塘江流域水资源供需情况的基础上,得出当前水资源承载压力度为1.369,处于超负荷状态。同时,基于灰色系统动态模型,对规划水平年(2015年)的水资源承载对象特征要素进行预测,根据区域水资源实际供需情况,设置3种不同方案分析规划年的水资源承载状态,结果显示:3种方案下水资源承载状态均为轻负荷;当保证率P=90%,水资源承载状态均为超负荷。在此基础上,提出基于水资源承载力的流域可持续发展判定方法。为了寻求水资源承载状态与社会经济可持续发展的最佳平衡点,必须按照以供定需的原则,合理安排生活、生产和生态环境用水,才能实现流域社会经济和生态环境的协调和可持续发展。

基于多目标优化方法的钱塘江流域杭州江段水资源承载力分析

区域水资源承载力直接影响到区域人口、经济的规模及其未来的发展。该文深入研究区域水资源承载力对社会、经济、环境等多方面的影响,着重分析区域内各用户不同节水潜力及经济结构与人口之间的关系,以人口和经济发展规模最大、污染排放最小为目标,构建了杭州市区钱塘江流域水资源承载力多目标优化模型。运用所构建的模型,计算了不同的气候条件、节水模式和规划年份情景下,杭州市区钱塘江流域水资源的最大承载能力,对不同情景下经济、人口的发展规模及各部门的用水与污染排放状况等进行了详细分析,并进一步讨论了节水对于区域水资源承载力的综合效益和重要作用,第二产业在杭州市区水资源可持续利用中的重要地位。

钱塘江沉沙池水沙数值模拟研究

沉沙池是引水工程中常见的工程辅助措施,对提高引水水质具有重要的意义。钱塘江为提高流域配水效率、改善排涝格局,规划实施引水工程,并拟修建沉沙池作为辅助工程。为分析沉沙池的工程效果,构建了一二维耦合的水沙模型,以一维模型模拟钱塘江的水沙作为二维模型的输入条件,模拟分析了沉沙池的泥沙沉淀效果,在此基础上探讨了不同尺寸方案下沉沙池的沉沙效率。结果表明,一二维耦合数值模型能较好地模拟钱塘江的水沙变化状况,有助于系统地把握沉沙池的工程效果,优选更好的沉沙池设计方案。

钱塘江流域水生态补偿机制的实证研究

随着城乡安全饮用水问题的日益严峻,建立流域水生态补偿机制迫在眉睫。本文以钱塘江流域为例,对水生态补偿机制进行了实证分析。实证结果显示,钱塘江流域多数断面不符合浙江省水功能区划要求,跨界水污染现象显著。为改善流域水质,急需建立"污染者付费"的补偿机制。本文依据"治污成本"数据,测算了补偿标准,设计了"功能区目标水质差额法"和"出入境水质差额法"两种补偿方案,并模拟测算了杭州—桐乡断面的年度补偿金额。研究结论对于流域构建水生态补偿机制具有一定借鉴意义。

基于水资源承载力的钱塘江流域人口可持续发展分析

从可持续发展理论出发,选取影响水资源承载力变化最主要的驱动因子之一的人口要素进行重点分析评价,应用灰色系统模型对钱塘江流域人口变化趋势进行预测,并从人均水资源占有量、生活用水量指标出发,分析了流域人口发展的可持续性。结果表明:为了解决钱塘江流域水资源与人口需求之间的矛盾,应在有限的水资源条件下,大力推行节约用水,全面建设节水型社会,同时需要适当控制人口增长速度,为水资源的可持续利用创造良好的人口环境。

钱塘江突发水污染事故应急系统开发与应用

采用网络信息平台和水环境模型相结合的技术手段,构建了钱塘江突发水污染事故应急系统。该系统旨在帮助应急管理部门快速应对钱塘江流域突发性水污染事故,以及保障G20峰会期间钱塘江流域的饮用水源地安全。该系统以水动力模型、溢油和化学品泄漏模型为核心,采用空间关系型中央数据库作为数据管理系统,基于网络GIS技术开发而成。通过对钱塘江流域历史事故的反演,验证了该系统的准确度和可靠性。在该系统的基础上,构建了钱塘江流域典型流场库和典型突发水污染事故情景库,以实现快速应对G20峰会期间钱塘江流域突发水污染事故风险。

流域居民水幸福指标体系构建原理与实证研究——以钱塘江为例

幸福是水资源管理的终极价值目标。本文将幸福目标引入钱塘江水资源管理研究,依据水幸福感的概念,结合幸福影响因子圈理论建立了流域水幸福感指标体系并对钱塘江流域进行调查与实证分析。结果表明:钱塘江流域居民水幸福感处于中等偏上水平,其中,衢州市情况最好,金华市、绍兴市次之,杭州市最差;在钱塘江流域水幸福感影响因子层面,居民用水与健康状况对水幸福感影响最为显著,其次为水与亲情、水相关费用、节水技术与制度设计、用水公平与供给保障、水生态环境等。以上结论为改善钱塘江流域水资源管理提供了政策方向。在制定具体水资源管理制度时,钱塘江流域应突出水质治理为核心的流域管理理念并根据不同流域段的水环境特征有针对性地改善管理水平,提升居民的用水健康和水生态环境状况。

钱塘江流域水资源承载力指标体系研究

流域水资源承载力指标体系的建立是研究流域水资源总量的重要手段。系统地论述了建立流域水资源承载力指标体系的原则与方法,并根据钱塘江流域水资源特性构建了流域水资源承载力指标体系,提出了流域水资源承载力评判指标,包括流域水资源承载指标、压力指标及承载度指标的计算方法,对于评判流域水资源承载状态具重要意义。

钱塘江水污染分析与小城镇污水治理对策

通过对钱塘江流域主要污染物特征、来源及污水处理设施的分析与评价,得出了钱塘江流域小城镇污染已大大超过了城市污染的重要结论。根据钱塘江流域环境承载力研究成果和流域小城镇发展规划,提出了钱塘江流域小城镇污水处理建设目标、建设规模、建设投资估算与对策建议。

钱塘江河口治理与河口健康

钱塘江河口潮强流急,浪潮汹涌,河床宽浅,海域外来沙丰富,泥沙易冲易淤,主槽摆动频繁,河床冲淤幅度很大。20世纪60年代以来,对钱塘江河口进行了治理。分析了流域建库和治江缩窄后钱塘江河口水沙和河床等河口自然属性的变化,以及因河口自然属性变化带来的河口社会属性如防洪御潮、水资源、岸线资源、航运资源、涌潮景观、古海塘、滩涂资源等的影响。结果表明,治理后钱塘江河口的健康程度大大改善。

钱塘江流域浙西木商近代兴盛原因初探——以开化县为例

徽州木商近代衰败的同时,以开化为代表的浙西木商却迅速成长为钱塘江流域主要商帮群体之一。从区域经济空间格局的视角,分析浙西木商兴起发展的外部环境和社会文化原因,有助于理解和认识近代徽州、浙西木商称雄钱塘江流域木材市场的历史现象。并以开化县为例进行分析,得出地理位置、自然条件、市场供需空间等是浙西木商兴盛的外部原因,地缘优势、血缘社会与传统文化环境、经营理念则是浙西木商兴盛的社会文化基础。

基于主成分分析法的流域防洪体系综合评价

从工程措施和非工程措施两个方面建立了流域防洪综合评价指标体系,利用主成分分析法对钱塘江流域2010年的防洪体系综合状况进行了综合评价。结果表明:流域各分区防洪体系综合状况的排名依次为杭州地区、金华地区、绍兴地区、丽水地区、衢州地区;工程措施和非工程措施是我国当前流域防洪的主要手段;要想切实提高流域的整体防洪实力,就必须将工程措施和非工程措施统一起来,协调发展。

灰色系统模型在钱塘江流域供水量预测中的应用研究

供水量预测是为满足流域发展需要提前进行的应策性预报,它是在流域水资源评价的基础上,以地区范围内预测基准年所有供水工程的实际可供水量为依据,提前审察和预测未来可供水的增长情况,以保证地区水资源供需平衡和新增水源工程的规划与建设。根据钱塘江流域四市及钱塘江水系1997-2003年的供水量,简要分析了流域供水量逐年变化情况,同时给出了流域供水量灰色动态预测模型的建立过程。利用模型分别预测2008年、2010年、2015年的供水量,并对模型进行了检验,预测误差小,应用效果比较符合实际。该模型能为流域总供水量指标的预测提供一种定量决策方法。