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。

大通水文站流量演变及其旱涝特征分析

在变化环境和上游水库调蓄影响下,分析长江中下游地区流量的演变规律和旱涝特征,对江苏省防洪安全和水资源利用至关重要。为定量评估长江中下游近50年来流量演变规律和旱涝变化特征,基于大通水文站1971~2020年逐月流量实测数据,采用Mann-Kendall检验、Morlet小波分析等方法综合分析大通站流量变化趋势、突变性、周期性和年内分布规律,并计算标准化流量指数分析其旱涝特征。结果表明,近50年来,大通水文站年均流量具有非显著增加趋势,年际变化较为稳定,但在2003年存在显著突变,突变后显著增加;年均流量序列主要存在12年的周期,且主要集中在1995年之前,具有3次丰枯交替震荡;大通站流量年内分配不均,主要集中在汛期,7、8月流量最大,但汛期各月流量序列变化不显著,而枯季各月如12月至次年3月流量具有显著增加趋势;不同时间尺度标准化降水指数反映干湿变化较为一致,2003年后干旱发生几率较高,年干旱发生频率为44.4%,而洪涝发生几率由37.5%减少到16.7%,发生率明显降低。从季节上看,2003年秋季和夏季干旱发生率偏高,而春季和冬季发生率明显降低。对各季标准化降水指数进行MK趋势检验可知,除在秋季减少外,其他各季增加,尤其是冬季增加趋势显著。

鄱阳湖流域气象干旱向水文干旱传递的时间特征研究

认识气象干旱向水文干旱动态传播过程,对制定水文干旱预警具有重要意义。针对水文干旱传播的物理过程复杂和时空传播方面的认识不足,采用周尺度标准化降水指数、标准化降水蒸散指数和标准化径流指数,结合游程理论和贝叶斯网络分析干旱指数的特征和时间变化,探索不同等级干旱事件特征,揭示气象干旱向水文干旱传播的时间规律。结果表明:(1)鄱阳湖流域水文干旱对气象干旱的响应一般在11~15周以内,且气象干旱与水文干旱的相关性在夏秋季高于春冬季。(2)气象干旱之后发生水文干旱所占比例高达80%以上;某一等级的气象干旱发生条件下,最大可能会紧接着发生与气象干旱同等级的水文干旱事件,其次是轻于该气象干旱一个等级的水文干旱事件。(3)气象干旱发展至越高等级的水文干旱,其时间间隔越长;很难发生轻等级气象干旱演变成严重水文干旱;春冬两季干旱传播时间间隔长于夏秋两季。

水位变化下长江下游围垦集约养殖鱼塘消落带温室气体排放影响机制:以南京地区为例

为了研究水位变化对淡水养殖鱼塘消落带沉积物温室气体(GHGs)排放的影响,结合前期野外观测数据,选取南京市温室气体高排放的养殖鱼塘消落带沉积物为研究对象,通过室内微宇宙培养实验,设置高水位、低水位、先高后低和先低后高4个不同水位的处理组,并结合气相色谱法、紫外-可见光光谱法和三维荧光光谱技术(3D-EEMs)等方法探讨其影响机制。结果表明:静态高水位组的CH_(4)累积排放量是静态低水位组的3.46倍,静态低水位组的CO_(2)累积排放量是静态高水位组的1.21倍,静态低水位组的N_(2)O表现为持续吸收。动态组中,水位上升和下降均促进了CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O的排放,其中水位上升组的CO_(2)和CH_(4)累积排放量分别是静态低水位组的1.15倍和2.53倍,水位下降组CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O累积排放量分别是静态高水位组的1.25、1.08倍和2.84倍。研究表明:水位变化差异和变化影响下的消落带沉积物溶解性有机质对温室气体的产生和排放起到了关键作用。CO_(2)排放与可溶性有机碳浓度相关性最高。CH_(4)排放与C/N呈显著负相关关系,同时与溶解性有机质定性光谱指数[腐殖化指数(HIX)和SUVA254(254 nm波长处的紫外吸光度与总有机碳的比例)]有显著相关关系。N_(2)O的排放主要受水位变化引起的硝化与反硝化作用的影响。

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。