基于改进的AnnAGNPS模型的区域农业面源污染模拟研究

传统的AnnAGNPS模型在土壤侵蚀模块中只考虑降水因子,而未能考虑径流因子的影响,文章引入MULSE模型对AnnAGNPS模型土壤侵蚀模块改进,并将该模型运用于区域农业面源污染模拟研究中。研究结果表明:改进的AnnAGNPS模型提高了传统AnnAGNPS模型农业面源污染模拟精度,在模拟的总氮和总磷2个面源污染指标上,改进的AnnAGNPS模型模拟值和实测值的相对误差均值分别减少18%和11.66%,相关系数分别提高0.2879和0.4012。研究成果对于区域农业面源污染模拟提供参考。

基于改进引力模型的成渝地区双城经济圈城市经济联系网络演变研究

借助改进的引力模型,结合社会网络分析方法,以成渝地区双城经济圈132个区县为例,从综合网络、“双核”网络和廊道网络3个视角探索成渝地区双城经济圈区县经济联系的网络特征与变化,结果表明:1)2005—2019年间区县间经济联系总量显著增长,一级联系的数量和占比大幅度增加,但四川省、重庆市之间仍旧缺乏高质量的一级联系.2)综合网络的网络密度和网络可达性明显提升,层级性下降趋势明显,区县间等级结构依旧分明;“双核”网络均属于同配性核心-边缘网络,小世界特性逐步明显;廊道网络属于韧性网络,网络密度和网络可达性整体提高.3)网络中心度水平整体较高,呈现明显的圈层结构,成都市和重庆市主城区始终处于核心地位,掌握着网络权,相较于重庆市,四川省部分区县差距仍较大,省内发展不均衡问题依旧明显.4)2005—2019年15 a间,绝大多数区县都融入了相近模块的发展趋势,截至研究期末仅存在古蔺县、芦山县、宣汉县和仪陇县4个孤立区县.

基于改进附着能量模型的TNBA晶体在二元溶剂中的形貌预测

TNBA作为一种新型含能材料,其具有高爆速,低敏感性的特点,为了研究TNBA在二元溶剂中的生长形貌,本研究采用附着能(AE)模型来预测TNBA在真空中的晶体形貌,同时采用改进附着能(MAE)模型和分子动力学(MD)方法,预测了TNBA晶体在四种不同二元溶剂中二甲基甲醇(IPA)/丙酮(AC)、IPA/二甲基亚砜(DMSO)、IPA/乙酸乙酯(EA)和IPA/水(H_(2)O)的晶体形貌.结果表明,TNBA晶体在真空中的形态为不规则的多面体,由六个重要的主生长晶面构成,分别为(100)、(110)、(011)、(11-1)、(10-2)和(002),其中(100)面所占比例最大,达到33.766%.在IPA/DMSO和PA/EA溶剂中重结晶得到的晶体为块状,在IPA/AC和IPA/H_(2)O为棒状.总而言之,IPA/DMSO和IPA/EA溶剂更适合TNBA晶体重结晶选择.

基于AnnAGNPS模型的千岛湖流域氮、磷输出总量预测

农业非点源污染目前已成为我国水环境恶化和湖泊富营养化的重要因素。运用AnnAGNPS模型对千岛湖流域农业非点源污染物输出总量及时空分布进行预测分析。研究结果表明预测结果与实测结果在一定误差范围内基本一致 。

基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以位于黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为试点,利用A nnAGNPS模型进行土壤侵蚀定量评价。采用流域8次径流事件监测数据进行模型检验,径流量和沉积物量的相对误差分别为10%和-10%,A nnAGNPS模型能够比较理想地模拟流域长期的径流量和沉积物量,并可应用于黄土丘陵沟壑区的径流流失和土壤侵蚀定量评价。采用2004年土地利用状况模拟分析了流域土壤侵蚀量及其空间分布,结果表明:该流域平均片蚀和细沟侵蚀强度为3508 t/(km2.a),属中度侵蚀等级,黄土沟壑地的平均侵蚀强度最大,属极强度侵蚀等级;严重的沟道侵蚀显著增加了运移到流域出口的泥沙。

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价

非点源(NPS)污染已成为全球关注的环境问题。由于NPS特点、实验手段和监测数据的局限,其研究多采用数学模型进行时间和空间模拟。模型模拟提供了一种成本低效率高的手段来评定区域非点源污染。选择连续农业非点源污染AnnAGNPS(Annualized AGricultural Non-Point Source)模型,构建该模型数据库,模拟秭归县黑沟、兰陵溪、杉木溪等3条典型流域和县域径流、泥沙和营养物质的输出。结果表明:AnnAGNPS模型对3条典型流域的径流模拟能力高于对泥沙和养分的模拟,径流模拟误差均在可接受范围之内,说明模型中采用的径流预测(SCS曲线)法对研究区的地理气候条件是适用的;对3条典型流域泥沙输出模拟误差较高,对氮磷等养分输出模拟的误差最高,通过调整RUSLE和HUSLE等子模型的输入参数来减小泥沙模拟误差;对小型降雨径流事件,模型泥沙、养分模拟误差有偏大趋势,对较大降雨径流事件,模型泥沙和养分模拟误差有偏小趋势;2006年秭归县县域模型模拟的地表径流量为363 mm,泥沙输出为19.6 t/hm2,总氮输出为122 kg/hm2,总磷输出为28 kg/hm2,有机碳输出为581 kg/hm2,模拟结果与相关文献研究和政府统计数据较为相符;AnnAGNPS模型对NPS污染物输出模拟具有一定的不确定性,但作为一个较好的高级农业流域管理工具,该模型可以在三峡库区地理气候条件下使用。

基于AnnAGNPS模型的陕西黑河流域非点源污染模拟

以陕西黑河流域为研究区,借助GIS和相关资料提取参数,建立AnnAGNPS模型数据库。采用1991-1998年黑峪口断面月径流量、泥沙和无机氮、总磷监测数据率定和验证模型,分析AnnAGNPS模型在西北半干旱地区典型流域的适用性。结果表明,AnnAGNPS可用于该流域非点源污染的长期模拟。在此基础上,对模型主要参数进行了敏感性分析。最后利用校准后的模型进行流域非点源污染管理措施模拟。为了达到同时削减径流、沉积物及总氮、总磷的输出量,在流域应采取退耕还林的措施,治理非点源污染。

基于改进N-K模型的地铁盾构掘进安全风险耦合研究

为预防和控制地铁盾构掘进施工过程中的关键安全风险,并精准判断哪些风险耦合情境是导致事故发生的显著情境,提出改进N-K模型研究地铁盾构掘进安全风险耦合;综合运用文献研究、事故案例、专家访谈等方法,辨识地铁盾构掘进的关键安全风险因素;基于N-K模型提出新的地铁盾构掘进安全风险耦合评估模型,并选用安全事故案例验证该模型的适用性。结果表明:辨识得到地铁盾构掘进关键安全风险因素清单,包括4类一级风险因素,21个二级风险因素;地铁盾构掘进施工安全风险随着耦合因素种类的增加而变大,4因素风险耦合值最高,3因素风险耦合值次之,双因素风险耦合值最低,作业人员安全意识薄弱和机械故障参与作用的耦合情境更容易发生安全事故。

AnnAGNPS模型动态及其应用进展

AnnAGNPS（Annualized Agricultural Non—point Pollutant Loading Model）是一个基于连续事件的分布式流域模型，与地理信息系统软件ArcView3．2a紧密集成，快速提取地面数据，不仅可以模拟非点源污染过程，还可以模拟多尺度流域的水、沙、输移与转化等水文过程。在介绍了该模型的原理、结构、功能及其研究进展后，探讨了模型存在的主要问题和应用前景。

AnnAGNPS模型研究及应用进展

【目的】AnnAGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Pollution Model)模型是由美国农业部开发的用于模拟评估流域地表径流、泥沙侵蚀和氮磷营养盐流失的连续型分布式参数模型。文章对AnnAGNPS的国内外研究应用进行了全面综述,以期为模型在我国的深入研究和应用提供参考。【方法】从AnnAGNPS模型的机理、结构、国内外应用现状及我国应用中存在的问题等方面作了综合性总结。【结果】模型应用情况表明,模型对径流和非点源污染的模拟基本在可接受精度范围内,对于地表径流的模拟能力要强于泥沙和氮磷营养盐,对总磷输出的模拟表现出了较大的不确定性;年、月时间尺度模拟精度高于单场降雨的模拟精度;单场降雨雨量越大,模拟效果越好;大尺度区域模拟精度低于小尺度区域;对洪峰流量估计过高。【结论】我国目前对模型的适应性和重要参数的敏感性分析方面研究较多,受相关数据获取困难等因素的影响,AnnAGNPS模型的应用缺乏系统性和连续性。对模型的修正或改进,以及非点源管理措施效果的模拟评价等方面的研究有待加强。

基于Sentinel-1/2改进极化指数和纹理特征的土壤含盐量反演模型

目前Sentinel-1/2协同反演植被土壤含盐量的研究大多是基于Sentinel-2光谱信息和Sentinel-1后向散射系数,没有考虑Sentinel-2光谱信息容易受土壤亮度等信息影响,Sentinel-1后向散射系数容易受土壤粗糙度和水分影响。为进一步提高Sentinel-1/2协同反演植被土壤含盐量的精度,用水云模型对雷达卫星后向散射系数进行校正,消除植被影响;然后协同Sentinel-2纹理特征,基于VIP、OOB、PCA 3种变量筛选和RF、ELM、Cubist 3种机器学习回归模型构建植被土壤含盐量反演模型。研究结果表明:经过水云模型去除植被影响后的雷达后向散射系数及其极化组合指数与土壤含盐量的相关性有一定程度的提高。不同变量选择方法与不同机器学习方法耦合模型在反演土壤含盐量中,OOB变量筛选方法与RF、ELM和Cubist 3种机器学习方法的耦合模型精度最佳,建模集和验证集的R2都在0.750以上,且验证集的RMSE和MAE均最小;其中OOB-Cubist耦合模型精度最高,且R_(v)^(2)/R_(c)^(2)为0.955,具有良好的鲁棒性。研究可为机器学习协同物理模型、光学卫星协同雷达卫星在土壤含盐量反演中的进一步应用提供思路。

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县生态服务价值

利用三峡库区秭归县统计和调查资料,并基于AnnAGNPS模型获取秭归县1985、1990、2000、2007年径流、土壤侵蚀和养分流失等数据,客观计量秭归县年际生态服务物质量,进而估算各年际生态服务价值量.结果表明,1985～2007年,秭归县生态服务物质量均发生了变化.2000年径流、泥沙、总氮、总磷和有机碳的年输出量最高,分别为473mm、68.6t/km2、133kg/km2、33kg/km2和684kg/km2,而2007年上述指标最低,分别为419mm、40.6t/km2、112kg/km2、20kg/km2和445 kg/km2,分别下降了12.8%、68.9%、18.7%、65.4%和53.5%;1985～2007年秭归县生态服务价值也发生了变化,2000年最低,为45.1亿元,2007年最高,为54.2亿元,增加了20.1%.利用调查统计和模型输出的方法进行生态服务价值量的计量较为客观准确,避免了一些计算上的不确定性,但该方法所需数据量庞大,可能会限定其他地区的应用.

基于改进潜能模型的城市公园绿地可达性评价与优化布局研究——以重庆市江津区为例

城市公园绿地空间布局因城市的自然条件和社会经济条件不同而具有差异性.当前国内外研究多聚焦发达地区和大城市,而小城市和典型城市的公园绿地可达性研究鲜见,且在案例代表性和数据精度方面还有一定的局限性.选择西南山地类型的重庆市江津区中心城区为案例,以居民小区出入口与公园绿地出入口为研究主体,构建改进潜能模型和网络分析方法,揭示其空间特征和存在问题,参考位置分配模型与调研结果,得出优化布局方案并检验.结果表明,江津区中心城区城市公园绿地布局与服务水平空间差异明显.提出拟新建7个游园与5个社区公园,并将部分公园绿地进行合并扩建或新增出入口.

基于AnnAGNPS模型的大宁河流域泥沙输移比评价

选择三峡库区大宁河流域为研究区，基于流域土地利用、土壤、地形及11个气象站8a气象数据等资料，利用分布式流域评价模型——AnnAGNPS研究了流域泥沙输移特性。结果表明，大宁河流域多年平均输沙量白上游巫溪站的1．25×10^6t／a，沿程递增至大昌站的1．81×10^6t／a，大昌站以下增加缓慢，到流域出口为1．95×10^6t／a；东溪河和巫溪站以下至大昌站的大宁河干流左岸区间是两大产沙集中区；全流域SDR值为0．30，各子流域SDR值变化范围为0．376～0．531，与相关文献研究结果一致；干流控制站点SDR值与流域站点控制面积呈负相关关系（r^2—0．73），但这种关系在各支流上不明显，这是由于各子流域地形、土壤、土地利用和降雨量空间异质性都很大，表明对于不同的流域，仅用SDR值与流域面积关系无法确切计算其SDR值。

基于AnnAGNPS模型的农业非点源污染模拟

以大沽河典型小流域为研究区，借助GIS和相关资料率定参数，完成模型数据库的建立。在此基础上，采用流域出VI2001～2002年径流量、泥沙和总氮监测数据优化参数、校准和验证模型，分析AnnAGNPS模型在大沽河典型小流域应用的可行性。2000~2001年，地表径流的年均模拟偏差分别为12．7％和7％，丰水期的月模拟偏差都在±30％以内，日模拟值与实测值相关系数分别是0．98和0．91，模拟结果理想；年均泥沙输出模拟误差分别为19．1％和15％，月均泥沙估算的相关系数分别为0．78和0．73，模拟结果基本可接受；年均模拟误差为50％左右，月均估计及降雨场次模拟的相关系数分别低于0．7和0．6，总氮污染负荷估算有很大的不确定性。结果表明，如何提高模型的营养盐模拟精度将是未来AnnAGNPS模型在大沽河流域应用的前提与基础。研究成果对于AnnAGNPS模型在国内的应用和推广，具有很好的示范性，并为大沽河全流域分布式水文模型的构建奠定了基础。

农业非点源污染模型AnnAGNPS适用性检验

以大沽河典型小流域为研究区，借助GIS和相关资料提取参数，建立模型数据库。在此基础上，采用2001—2002年小流域出口径流量、泥沙和总氮监测数据优化参数、校准和验证模型，分析AnnAGNPS模型在大沽河典型小流域的适用性。结果表明，模型对日均径流量、泥沙及总氮输出的模拟能力较差，而对年均污染负荷估算结果比较理想。当前AnnAGNPS模型主要被用于评价流域非点源污染的长期影响及最佳管理措施的选择精度足矣。

基于AnnAGNPS模型的三峡水库生态屏障区径流与土壤侵蚀的变化

利用调查统计和生态产业化工程建设数据,基于GIS技术和AnnAGNPS模型预测三峡水库生态屏障区7条典型农林小流域4种情景模式下径流和土壤侵蚀的变化。结果表明,与2000年相比,2020年7条流域地表径流量将平均减少40.7mm,土壤侵蚀量将减少5.41t·hm-2;流域径流量与坡度呈显著正相关性(p<0.05),与林地面积比率呈显著负相关性(p<0.05),与农地比率相关性不显著;土壤侵蚀量与林地面积呈显著负相关性(p<0.05),与农地面积呈显著正相关性(p<0.05),土壤侵蚀量空间变异系数均值为160%,为径流量的4.35倍,土壤侵蚀影响因素的不确定性远多于径流量;三峡水库屏障区实施退耕还林和生态产业化工程建设后,水土保持功能持续增强。利用AnnAGNPS模型输出的方法能较为客观地计量流域尺度径流量和土壤侵蚀量,但该方法所需数据量庞大,可能会限定其他地区的推广。

DEM分辨率及子流域划分对AnnAGNPS模型模拟的影响

针对大中尺度流域非点源污染模拟精度与运算效率的突出矛盾,选取数据精度与空间离散化2个关键影响因素,讨论数字高程模型(DEM)分辨率和临界源面积(CSA)取值对AnnAGNPS模型模拟结果的影响.分别比较了7组CSA取值及8组不同DEM分辨率对华北潮河流域大阁子流域AnnAGNPS模型参数提取及模拟结果的影响.研究发现,CSA取值对汇水单元的数量、地表径流量、泥沙以及总氮的模拟有很大的影响.随着CSA取值的增大,地表径流量变化不大;泥沙先逐渐增大,后呈减少趋势;总磷负荷的变化趋势不明显;总氮负荷呈逐渐减少的趋势.选择合适的CSA是流域AGNPS模型模拟的基础.DEM是分布式水文模型的基础数据,研究表明:DEM分辨率对坡度有较大的影响.随着DEM分辨率的降低,径流量变化不大;土壤侵蚀和总氮负荷变化却十分明显,当DEM分辨率从30m逐渐降低至60m时,泥沙输出及总氮负荷迅速减小,总磷呈现先减小后逐渐稳定的趋势,但变化幅度小于总氮和泥沙.当DEM分辨率小于60m,泥沙和总氮的输出随分辨率降低下降缓慢.以30m和50m DEM为例,通过不同精度的DEM坡度回归分析,建立了低精度DEM坡度修正的方法.用修正后的坡度进行AnnAGNPS模型模拟计算,结果表明坡度修正对泥沙、总氮、总磷的模拟有不同程度的改善.

AnnAGNPS模型在西南岩溶地区奇峰河流域的参数敏感性及适用性分析

为了探究农业非点源模型(AnnAGNPS)在西南岩溶地区奇峰河小流域地表径流量模拟的适用性,使用差分灵敏度分析(Differential sensitivity analysis,DSA)方法对参数进行敏感性分析,采用敏感指数法评价参数的敏感性等级;利用试错法人工调整模型参数,采用三个评价指标:决定系数(R2)、纳什系数(ENs)和相对偏差(Re)评估模型的性能,检验其在岩溶地区奇峰河小流域的径流模拟的适用性。结果表明:不同临界源区面积(Critical source area,CSA)与最小源区沟道长度(Minimum source channel length,MSCL)取值下,CSA=20 hm2,MSCL=200 m时,能够较为全面地描述奇峰河流域的下垫面的情况。参数敏感性分析结果表明,对径流模拟最敏感的参数是径流曲线数(CN),与非岩溶地区相比,影响地表径流的最敏感的参数相同,取值较非岩溶地区流域的大;对泥沙、总氮、总磷模拟最敏感的参数是土壤可侵蚀性因子与径流曲线数。模拟结果表明:AnnAGNPS模型能很好地模拟流域的地表径流,月尺度下模拟的R2为0.962,ENs为0.831,Re为-14.94%。日尺度下模拟的R^2为0.716,ENs为0.946,Re为-13.69%。由于岩溶系统的高渗漏性以及地下水与地表水交换的瞬时性,日尺度下的模拟精度较低。研究表明经过校准与验证的AnnAGNPS模型适用于西南岩溶地区桂林市奇峰河流域的非点源污染负荷模拟。

AnnAGNPS模型土壤气象数据库建立方法研究

针对AnnAGNPS模型在国内推广应用中因相关数据缺失,数据库建立困难的现状,以三峡库区香溪河流域为研究示范区,探讨在现有资料的基础上如何建立AnnAGNPS模型中土壤和气象这2类重要数据库,重点研究数据库建立过程中露点温度、太阳辐射、土壤质地转换、水文土壤组划分、土壤侵蚀因子K等重要参数的计算方法。以期为An-nAGNPS模型数据库的建立研究提供借鉴,并为模型在国内的推广应用提供参考。