黄河流域河南段水资源空间均衡研究

基于水资源负载指数、水土资源匹配系数和用水效益系数等测算模型,研究了黄河流域河南段2011—2020年水资源空间均衡性.结果表明,黄河流域河南段8市水资源负载指数大致呈波动增长趋势且远大于10,水资源利用程度很高,基尼系数为0.31;水土资源匹配系数大致呈波动下降趋势且平均值为0.33,水土匹配程度较低,基尼系数为0.28;用水效益系数呈稳步上升趋势,单方水GDP产值为208元,用水效益与经济发展水平相对合理,基尼系数为0.32;水资源空间均衡系数平均值为0.55,空间均衡等级为Ⅲ级,属于一般失衡.基于此,合理配置水资源、提高用水效率、提前规划引水调水等有利于促进黄河流域河南段社会经济和水资源利用空间均衡发展.

水文气象交叉学科人才培养模式创新与实践研究--以南京信息工程大学为例

在全球变暖与高强度人类活动影响下,水文气象灾害加剧,水利行业监管难度增大,亟需加强水文、气象学科的交叉融合。在强化水利学科、气象学科设的同时,培养掌握先进信息技术、具有水利和气象交叉背景的高层次工程技术与管理人才尤为重要。该文从水文气象学科设置的必要性、人才需求分析、特色与优势、行业衔接、人才培养及特色思想政治教育状况等进行探讨。

以“三个导向”为核心的本科生三阶段全程导师制初探——以南京信息工程大学为例

本科生导师制是学分制教育模式的重要补充。在此提出基于“以人为本”的教育理念，以学生“考研、出国、技能培养”为核心，构建一套本科生三阶段全程导师制模式。

高校基层教学组织建设与管理研究——以南京信息工程大学为例

基层教学组织处在高校人才培养链条的末端,也是深化教育教学改革最后阶段的主角。因此研究新形势下如何优化高校基层教学组织建设与管理具有重要的意义。文章通过分析当前我国高校基层教学组织在改革的进程中存在的常见问题及现实原因,并基于南京信息工程大学在基层教学组织管理和建设过程中的相关做法,提出了基层组织建设和管理的相应改进策略。

两类阈值法识别的东江流域水文干旱形成与演化过程差异

基于东江流域上、下游控制断面龙川站和博罗站1956—2010年逐月流量及流域内枫树坝、新丰江和白盆珠水库逐月入库和出库流量数据,采用水库调控流量还原法,结合动态阈值法和固定阈值法识别水文干旱,系统分析了两类阈值法识别的水文干旱形成与演化过程的差异及其对大型水库调控的响应规律。结果表明:两类阈值法针对的干旱本底概念不同,识别的水文干旱年内分布和干旱开始、峰值和终止月份差异显著;动态阈值法识别的水文干旱在年内各月均匀分布,固定阈值法识别的水文干旱集中分布在枯水季(10月至次年3月),干旱峰值多出现在11月至次年2月,干旱终止月份以汛前期3、4月为主,干旱开始、峰值和终止月份与研究区水文丰枯转换月份较吻合;两类阈值法均能较好地表征水文干旱的发展和恢复过程及其对大型水库调控的响应特征,即水库调控在缩短干旱历时、降低干旱烈度、延后水文干旱开始和峰值月份以及提前干旱终止月份等方面发挥重要作用。

基于CMADS和流域相似理论的无资料地区水文模拟——以元江-红河流域为例

无水文资料地区,水文模型的参数难以确定。基于此,提出一套无资料地区水文模拟的方法体系,首先利用开源再分析数据驱动水文模型,然后基于流域相似性理论进行模型参数移植,完成无资料地区水文模拟。以元江-红河多国跨界流域为例,将流域划分成123个子流域,基于根据高程、坡度、形状系数、森林覆盖率、降水与蒸散发等指标,利用主成分分析和流域相似度计算对123个子流域进行相似性分析;再基于水文资料和相似性结果,将7个有流量资料的子流域划分出4组相似流域;对有资料流域进行参数率定和验证,模拟结果良好,经过参数移植后,无资料流域的模拟结果均得到了提高。基于流域相似性的参数区域化和开源再分析数据的无资料地区水文模拟方法,可以为无资料地区的水文模拟与水资源管理带来更多可能。

新工科背景下水利工程类专业课程思政教育实践探索——以《水环境保护》为例

新工科人才培养是高等教育的重大工程。课程思政是高校思政育人的重要途径。随着社会的发展和水资源管理的日益重要性,在新工科的背景下,水利工程类专业在培养工程技术人才的同时,也需要注重思想政治教育的融入,以培养具备社会责任感和伦理道德观的优秀工程师。本文以南京信息工程大学水文与水资源工程专业水环境保护课程为例,探讨水利工程专业课程思政建设的路径与创新方法,旨在为水利工程专业的教学改革提供一些有益的启示。

基于多源多汇的水资源调度工程

在我国水资源空间分布严重不均的现状下,为了满足各地区用水量,建立基于多源多汇网络流的水资源战略模型。首先根据主要河流分布和人均水资源情况,将全国分为六个部分,依次利用logistic模型和灰色GM(1,1,)模型计算各区需水量,利用卫星云图得到各地区主要水库间距后,结合实际情况建立多源多汇水资源战略模型,在模型基础上根据我国实际情况提出兴建水库,海水淡化工程,建立污水处理厂三项措施来对水资源战略进行补充。

河南省城镇化进程与水资源利用响应关系

为探究城镇化和水资源相互作用机制,构建河南省城镇化与水资源协调发展的综合评价体系;基于综合指数和响应度模型,定量研究了河南省2005-2016年城镇化发展和水资源利用特征及响应关系等。结果表明:河南省城镇化综合发展水平不断提高,2012年前经济城镇化居优势地位,但2012年后呈现社会城镇化>空间城镇化>经济城镇化>人口城镇化的特点;河南省水资源综合利用潜力呈现波动上升趋势,水资源利用效率与水资源管理水平快速提高,且水资源负荷呈缓慢减少趋势,水资源自然禀赋和利用程度呈现波动减少趋势。河南省水资源系统各分量对城镇化的响应存在明显差异,呈现自然禀赋(负相关)>利用程度(负相关)>管理质量(正相关)>利用效率(正相关)>用水负荷(不相关)的特点,在2006年、2008年、2009年、2013年、2015年城镇化发展受到水资源的限制,其余年份则是水资源综合利用和城镇化发展起到了相互的推动作用。因此,河南省应优化水资源管控方式,提高水资源利用效率,挖掘水资源利用潜力,打破水环境约束城镇化局面,促进城镇化与水资源协调、持续发展。

河南省水资源效率综合测度及时空分异

基于DEA模型评价河南省水资源绿色效率、环境效率和经济效率,运用ArcGIS软件分析水资源效率的时空特征,依托GeoDa软件进行相关性分析。结果表明:河南省不同类型水资源效率变化趋势不同,其中水资源经济效率呈现下降趋势,水资源环境效率和绿色效率呈现波动上升趋势;河南省18市水资源效率差距变化趋势不同,其中水资源经济效率差距呈缩小趋势,水资源环境效率和绿色效率差距呈增大趋势,且水资源经济效率明显高于水资源环境效率和绿色效率;河南省水资源经济效率高和中高等级城市、低和中低等级城市各占50%,而水资源环境效率和绿色效率高和中高等级城市、低和中低等级城市则分别占55.6%和44.4%;河南省水资源效率相似的地区存在空间集聚效应,其中水资源经济效率全局空间自相关性呈增强趋势,水资源环境效率和绿色效率全局空间自相关性则呈减弱趋势;河南省水资源经济效率、环境效率和绿色效率低-低集聚地区均为安阳市,经济效率高-高集聚地区为平顶山、许昌、漯河和周口等4市,环境效率高-高集聚地区为平顶山和许昌市,绿色效率高-高集聚地区则为洛阳和许昌市,低-高与高-低集聚地区数都为0。

河南省水资源资产与负债研究

开展水资源资产与负债研究,对于促进水资源管理、优化水资源配置等具有重要意义。在综合考虑水质、水量和用水效率等因素基础上,运用定量评价模型,研究了河南省2006—2016年水资源资产和负债动态演变趋势。结果表明:①全国先进用水产值均大于平均用水产值,建筑业与服务业最高,其次为工业、虚拟生态业,农业最低;全国单方水产值、单方水资源资产和用水总产值不断增长,呈现良好发展态势。②河南省农业用水效率系数最大,其次为工业、虚拟生态业,建筑业与服务业年均值最小;综合用水效率系数呈现同样的趋势。③河南省综合水质系数呈现先降后升的变化趋势,资产综合系数略有波动但差值较小,负债综合系数呈波动减小趋势。④河南省水资源总资产及人均资产呈波动变化趋势,整体水平显著提高;水资源总负债及人均负债均呈现上升—下降—上升的波动趋势,水资源净资产及人均净资产均呈波动增加趋势。

河南省水资源“农转非”时空演变及驱动力

运用重心模型与ArcGIS10.2软件,探讨河南省水资源“农转非”时空变化趋势,采用岭回归模型对其驱动因素的效应进行分析。结果表明:河南省水资源“农转非”重心轨迹整体由西南向东北移动,且呈阶段性变化特征;河南省水资源“农转非”程度呈现上升趋势,其中豫中、豫西较高,豫东、豫南、豫北较低;济源等8市“农转非”程度均有所提升,三门峡等7市保持稳定,南阳等3市则有所下降;河南省水资源“农转非”驱动因素的时间效应存在差异,依据驱动因素的正负效应以及变化情况可划分为4种类型,分别对河南省水资源“农转非”具有驱动、约束、调节和不明显的作用;河南省水资源“农转非”驱动因素的空间效应存在差异,不同区域驱动因素作用的差异显著。

河南省粮食生产与水资源的时空匹配格局研究

研究区域粮食生产与水资源时空匹配格局,有利于优化水资源配置和保障粮食安全。结合河南省2000-2017年粮食产量等数据,在分析粮食生产和灌溉用水特征的基础上,采用基尼系数和不平衡指数分析二者的时空匹配格局,结果表明:河南省粮食产量呈波动增长趋势,玉米等耐旱作物种植比重持续增加且夏粮产量较高;河南省粮食灌溉用水呈先升后降的趋势且空间差异明显,其中豫南、豫东和豫北灌溉用水不断增加,而豫中和豫西则不断减少;河南省粮食产量与灌溉用水呈现“水量少,产粮多”和“灌水少,产粮多”的状态。从空间格局来看,粮食产量与水资源呈现“东部最优,北部、中部优于西部和南部”的匹配格局,粮食产量与灌溉用水则呈现“北部最优,西部、南部和东部优于中部”的格局,且匹配程度呈增加趋势,水资源量~粮食产量不平衡指数呈减小趋势,农业用水压力逐渐增大。

黄河流域河南段经济高质量发展与水资源利用效率耦合协调研究

为探讨黄河流域河南段经济高质量发展与水资源利用效率的相互作用程度,在构建二者指标体系的基础上,运用耦合协调模型、相对发展度模型以及耦合协调检验模型进行计算分析。结果表明:①郑州等9市经济高质量发展水平不断提高,且发展速度差异较大,具有阶段性。②郑州等9市水资源利用效率差异逐渐减小,呈小幅度波动变化趋势。③郑州等9市经济高质量发展与水资源利用效率耦合协调发展由拮抗、磨合并存向磨合、协调并存转化,发展水平不断向良性方向变化。④郑州等9市耦合协调相对发展类型提升明显,逐渐由Ⅰ、Ⅳ向Ⅳ、Ⅶ转化,且表现为经济高质量发展滞后于水资源利用效率(郑州2012年除外)。⑤郑州等9市耦合协调度收敛检验值呈现缓慢上升—平稳变化—快速上升的状态且耦合协调度收敛态势不明显。坚持绿色发展理念,通过技术创新提高经济发展质量和用水效率,促进黄河流域河南段二者耦合协调水平不断提高。

安阳市水资源失衡风险经济损失研究

为定量评价水资源失衡风险造成的经济损失,运用数据包络分析法测算了安阳市的水资源利用效率,探讨了水资源失衡风险导致的经济损失,并利用Tobit模型研究了水资源失衡风险的驱动因素。结果表明:①安阳市的水资源利用效率均呈波动上升趋势且存在区域差异,多年均值排序为安阳县>汤阴县>滑县>内黄县>安阳市区>林州市;②汤阴县、滑县和内黄县的年均经济损失较小,水资源利用效率逐步提高;安阳市区、安阳县和林州市的年均经济损失较大,水资源消耗量大且利用率较低;③安阳市城镇化率与水资源利用效率成较弱负相关关系,而经济发展水平对水资源利用效率的影响很小;产业结构优化调整能提升水资源利用效率,但短期内效果不明显;政府干预对安阳市区、林州市水资源利用效率影响有限,但对安阳市其他区域则有积极影响。

基于WRF-Hydro模式的沂河流域水文气象模拟参数优化研究

为优化适用于沂河流域WRF-Hydro模式水文气象预报模拟的参数方案,利用中国区域地面气象要素驱动数据与沂河流域内气象站点实测降雨数据驱动WRF-Hydro模式,采用分布率定法对模式几项主要的水文参数进行参数率定分析,选取相似暴雨引发的洪水过程对率定结果进行参数拟合验证。结果表明:WRF-Hydro模式的入渗系数和地表粗糙度对产流量影响具有非线性特征;河道曼宁糙率同时对产流量和汇流速度均有较明显的影响,曼宁糙率系数越小,汇流速度越快,产流量越大,峰现时间越早。入渗系数和河道曼宁糙率在所有率定参数中最敏感,尤其在非饱和土壤条件下。当入渗系数和河道曼宁糙率乘子分别为1.5和0.7、地表持水深度和地表粗糙度取模式默认值1.0时,径流过程模拟效果最优。

水文水力学结合的秦淮河流域洪水模拟与实时校正

针对以栅格新安江模型为代表的分布式水文模型在秦淮河流域洪水模拟预报中下游感潮河段应用精度受限的问题,以前垾村(秦)站为节点,上游采用栅格新安江模型计算产流,下游采用水动力学模型对受闸泵调度影响的感潮河段水位进行模拟,并采用K最近邻(K NN)法和反馈法对模拟结果进行实时校正。结果表明,采用K NN法校正后确定性系数为0.718~0.975,达到了乙等预报精度要求,可用于秦淮河流域洪水模拟预报。

基于水文模型与遥感信息的植被变化水文响应分析

针对地表覆被改变带来的流域水文响应存在不确定性这一问题,为了探索我国南方山区植被变化下的水文过程时空演变规律,依据东江流域的土地覆被类型,结合野外调查试验与遥感数据提取典型植被特征信息,利用考虑水文、地形、土壤、植被等多要素综合的分布式水文模型DHSVM,对流域内各种典型覆被情景下的水文过程进行模拟,进而分析植被变化引起的径流、蒸发、土壤水变化的响应关系。结果表明:大面积人工种植桉树林,将会对流域水文过程产生较大影响,地表径流深比现状针叶林增大17.5%,蒸散发量减小18.1%,洪峰流量也有所增加,流域洪水灾害发生概率加大;当流域现有针叶林生态系统退化为草地时,多年平均径流量增加24.4%,蒸散量减少25.3%,不利于自然流域的水源含蓄;针叶林、阔叶林和混交林三类森林植被更替对流域的水文过程影响相比其他植被类型要小。研究成果为分析流域变化环境下的水文过程时空演变规律及其生态环境效应提供参考,对我国南方山区水资源管理规划和生态环境保护具有实际意义。

遥感降水产品对黄河源区水文干旱特征的模拟性能分析

遥感降水产品为稀缺资料地区水文气象灾害机理与预警研究提供了重要的数据资料,但不同遥感降水产品的性能存在较大区域异质性。利用遥感降水产品开展水文气象相关的研究和应用前,需要对其性能进行综合评估。基于此,以稀缺资料的黄河源区为研究区,利用1983—2018年的观测降水数据(CMA)驱动并率定ABCD水文模型,并利用标准化径流指数(SRI),评估3套典型遥感降水产品(PERSIANN-CDR、CHIRPS v2.0、MSWEP v2.0)对水文干旱的模拟性能。利用游程理论识别水文干旱事件,阐明遥感降水对水文干旱特征的捕捉能力。结果表明:(1)3套遥感降水产品均能较好地捕获CMA多年均值的时空分布格局。CHIRPS产品的水文模拟性能(纳什效率系数NSE=0.72)高于其他2套产品。(2)CMA和降水产品模拟的4个尺度的SRI(SRI1、SRI3、SRI6和SRI12)均呈显著增加趋势(P<0.01),表明近36 a源区河川径流增加,水文干旱趋缓,但降水产品均高估了SRI,表明对黄河源区降水产品的偏差校正有待开展。基本统计指标方面,MSWEP产品计算的SRI与CMA的最为一致,性能最佳,但在年尺度(SRI12)上,PERSIANN表现最优。(3)3套产品均高估了SRI1和SRI3的干旱历时和烈度,MSWEP产品对SRI6的模拟性能最优,PERSIANN对SRI12的模拟性能最优。研究结果可为黄河源区水文干旱研究的降水产品数据的选择提供科学决策支持。

水分状况及温度对长江漫滩沉积物温室气体排放的影响:以南京绿水湾湿地为例

为探究水文波动和气候变暖对河流漫滩温室气体排放的影响,选取南京长江绿水湾湿地漫滩表层0~15 cm沉积物为实验对象,利用三维荧光光谱(3D-EEMs)等技术,结合室内培养实验,研究了2种水分状况(淹水和半淹水)和4种温度(5、15、20、30℃)下二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)排放规律。结果表明:累积CO_(2)排放量随温度及水分含量升高而升高,温度敏感系数(Q10)随温度升高而降低;淹水30℃处理下CO_(2)排放速率在培养25 d后受到抑制而逐渐下降。淹水CH_(4)累积排放量显著高于半淹水,且随温度升高而增加。淹水显著降低了沉积物净硝化速率,5℃半淹水N_(2)O累积排放量显著高于淹水,但30℃淹水N_(2)O累积排放显著高于半淹水。增温有利于加快淹水上覆水溶解性有机质(DOM)的腐殖化进程。研究表明,温度上升、水分含量增加均将导致沉积物排放的温室气体增温潜势(GWP)提高。