京津冀地区水-能源-粮食系统安全耦合协调发展特征评价 被引量：2

1

作者 王璐琪 姜珊 +3 位作者 刘红卫 李溦 程金花 何凡 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期12-22,共11页

以京津冀地区为研究区域,选取28个代表性指标,利用层次分析法构建水-能源-粮食耦合安全综合指标体系,运用耦合协调度模型和障碍度模型分析2000-2020年水-能源-粮食系统耦合安全性和影响因素。研究结果表明:京津冀地区水安全、能源安全... 以京津冀地区为研究区域,选取28个代表性指标,利用层次分析法构建水-能源-粮食耦合安全综合指标体系,运用耦合协调度模型和障碍度模型分析2000-2020年水-能源-粮食系统耦合安全性和影响因素。研究结果表明:京津冀地区水安全、能源安全和粮食安全系统综合评价指数呈整体上升的趋势,其浮动范围为0.3~0.7;水-能源-粮食系统耦合协调度年际间均呈上升趋势,北京市耦合协调度最高,河北省耦合协调度较低;人均水资源量、废水中COD排放量、人均能源消费量和亩均农用机械总动力为京津冀地区主要障碍因子。未来北京应调整用水结构、挖掘节水潜力。天津市和河北省要注重优化能源消费结构,进行低碳技术创新,加大脱碳步伐,其中河北省农业发展需要进一步采取节水灌溉措施、减少农作物受灾面积。 展开更多

关键词 京津冀地区 水-能源-粮食系统 耦合安全评价 耦合协调发展 影响因素分析

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面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型研发与实践应用--以数字孪生飞云江流域为例 被引量：7

2

作者 任明磊 赵丽平 +5 位作者 陈智洋 魏国振 唐榕 王刚 喻海军 夏志昌 《中国水利》 2024年第5期58-64,共7页

数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市... 数字孪生流域是推动智慧水利建设的核心和关键,而水利专业模型是数字孪生流域建设的重要算法支撑。从实际业务支撑角度研发面向防洪“四预”的数字孪生流域水利专业模型,包括水文、水动力、水工程调度、风暴潮等模型,并以浙江省温州市的数字孪生飞云江流域为载体进行实践应用。结果显示,在应对台风“杜苏芮”“卡努”“鸿雁”过程中,各类模型运行情况良好,水文、水动力及风暴潮模型预报值与实测值拟合程度较高,误差满足规范许可要求,水工程调度模型可实现模型预期调度效果。研发的水利专业模型和应用案例可为其他流域数字孪生建设提供参考。 展开更多

关键词 数字孪生 水文模型 水动力模型 水库调度 风暴潮模拟

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气候变化下国内外溃坝事件对我国水库安全运行的警示

3

作者 穆杰 吴滨滨 +1 位作者 王帆 柴福鑫 《中国防汛抗旱》 2024年第12期125-129,共5页

受全球气候变化影响,极端天气频发重发,全球水库漫坝、大坝溃决事件偶有发生,引起的洪水灾害范围广、影响人口多、经济损失大、敏感性高。基于近年来国内外影响较大的溃坝事件,从气候变化、运行管护、工程质量、泄流能力、预报预警等方... 受全球气候变化影响,极端天气频发重发,全球水库漫坝、大坝溃决事件偶有发生,引起的洪水灾害范围广、影响人口多、经济损失大、敏感性高。基于近年来国内外影响较大的溃坝事件,从气候变化、运行管护、工程质量、泄流能力、预报预警等方面深入分析溃坝成因及灾害特征,并从极端天气事件应对能力、高风险水库排查、防洪“四预”能力提升、增强防灾避险意识、加强溃决机理研究等方面提出水库大坝安全管理和防洪度汛方面的启示,为水库溃坝风险防控提供措施建议。 展开更多

关键词 溃坝 案例分析 溃决原因 启示 风险防控

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不同类型城市洪涝风险成因分析及应对措施探讨

4

作者 刘媛媛 李敏 +3 位作者 郝晓丽 刘业森 刘舒 俞茜 《中国防汛抗旱》 2025年第2期42-45,52,共5页

如何进一步提升城市的防洪排涝能力,为城市的可持续发展提供必要保障,是当前城市洪涝风险管理的重要课题。我国地形多样、气候复杂,不同类型城市洪涝风险成因各不相同。针对不同城市地理特征和气候特点,对洪涝风险成因及工程和非工程应... 如何进一步提升城市的防洪排涝能力,为城市的可持续发展提供必要保障,是当前城市洪涝风险管理的重要课题。我国地形多样、气候复杂,不同类型城市洪涝风险成因各不相同。针对不同城市地理特征和气候特点,对洪涝风险成因及工程和非工程应对措施进行探讨,以期为城市防洪排涝规划、洪涝风险管理提供技术支撑。 展开更多

关键词 沿海城市 平原城市 山地城市 洪涝风险 极端暴雨 成因分析 应对措施

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基于伽马函数的洪水频率适线方法研究

5

作者 刘媛媛 刘正风 +2 位作者 刘业森 李匡 刘舒 《中国防汛抗旱》 2025年第3期35-38,85,共5页

在工程规划设计中,普遍采用P-Ⅲ曲线来计算设计洪水。然而,近年来全球气候变化导致实测洪峰流量频繁突破历史纪录,因此从工程安全角度出发,需要调整频率曲线,使其更倾向于大值区。传统上,这种调整是通过改变CV与CS的比值来实现的,但这... 在工程规划设计中,普遍采用P-Ⅲ曲线来计算设计洪水。然而,近年来全球气候变化导致实测洪峰流量频繁突破历史纪录,因此从工程安全角度出发,需要调整频率曲线,使其更倾向于大值区。传统上,这种调整是通过改变CV与CS的比值来实现的,但这种方法会导致曲线扭曲和变形,从而偏离理想形状。基于此,提出一种新的方法:基于伽马函数,对大值区进行适当加密,并利用伽马函数的反函数自动进行曲线拟合。这种方法不仅能够保持P-Ⅲ曲线的合理形状,确保曲线与频率点的吻合度较好,还能实现P-Ⅲ曲线向历史大值区的偏移,从而更准确地反映洪水风险。此外,这种方法还显著提高了工作效率和计算精度,为工程设计提供了更为科学和精确的洪水计算依据。 展开更多

关键词 设计洪水 洪水频率 伽马函数 频率曲线

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考虑洪水预报信息的水库群防洪联合优化调度研究与应用

6

作者 任明磊 张琪 +2 位作者 赵丽平 夏志昌 陈智洋 《中国防汛抗旱》 2025年第3期9-14,20,共7页

洪水预报与水库防洪调度是实现流域防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)的重要技术手段。以浙江省飞云江流域的珊溪水库、百丈漈水库、赵山渡引水工程为例,分析流域内各水利工程的空间关系和水力联系,建立了分布式新安江模型对流域重... 洪水预报与水库防洪调度是实现流域防洪“四预”(预报、预警、预演、预案)的重要技术手段。以浙江省飞云江流域的珊溪水库、百丈漈水库、赵山渡引水工程为例,分析流域内各水利工程的空间关系和水力联系,建立了分布式新安江模型对流域重要节点进行洪水预报,以此作为水库群防洪联合优化调度模型的输入,并对模型进行求解。结果表明,在防御1617号台风“鲇鱼”期间,考虑洪水预报信息的水库群防洪联合优化调度可进一步发挥水库防洪潜力,下游赵山渡断面削峰效果明显。 展开更多

关键词 洪水预报 防洪调度 水库群 优化算法

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典型草-灌植物根径变化对生态护岸稳定性的影响

7

作者 周子棚 丁洋 +3 位作者 薛洋 赵进勇 陈汪洋 王琦 《中国水利水电科学研究院学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期194-204,共11页

生态护岸植被根系深埋在土体中不易被观测,在生长过程中对岸坡稳定影响的研究还存在许多不足,而在根系固土的边坡稳定性模拟方面,现有研究多集中在植被的种植位置或根长变化对护岸稳定性提升多少的比较,很少有研究分析植物根径变化对护... 生态护岸植被根系深埋在土体中不易被观测,在生长过程中对岸坡稳定影响的研究还存在许多不足,而在根系固土的边坡稳定性模拟方面,现有研究多集中在植被的种植位置或根长变化对护岸稳定性提升多少的比较,很少有研究分析植物根径变化对护岸稳定性产生的影响。本文采用有限元强度折减法,以永定河莲石湖两岸边坡为例,通过MIDAS软件,建立岸坡根土复合体的有限元模型,分别以素土岸坡,不同根径下的狗牙根护岸、连翘护岸、狗牙根与连翘组合的护岸类型为研究对象,计算这四种情况下岸坡稳定安全系数和变形的最大位移量,定量分析植物根径变化对护岸稳定性的影响。结果显示,对于同类型生态护岸,稳定性随植被根径的增加而增加;对于不同生态护岸,在狗牙根护岸、连翘护岸和狗牙根-连翘的护岸中,当根径达到最大值时,岸坡稳定安全系数分别比素土岸坡提高了4.376%、30.2%和39.1%;岸坡变形的最大位移量分别比素土岸坡减小了7.16%、32.6%和41.7%。稳定性由强到弱的护岸类型为:狗牙根-连翘护岸>连翘护岸>狗牙根护岸>素土护岸。通过根径变化的不同生态护岸稳定性的分析计算,加深了植物根系固土的认识,为生态护岸工程植被的配置提供了参考依据。 展开更多

关键词 生态护岸 根系直径 有限元强度折减法 根系固土 护岸稳定性

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天津市中心城区面源污染及河道水动力水质模拟研究

8

作者 黄书海 刘来 +4 位作者 董飞 杨洪宇 王闯 陈学凯 王伟杰 《中国防汛抗旱》 2025年第2期30-35,共6页

随着城市化进程的加快,天津市城区河道的水环境问题日益突出。为保障城市水环境安全,提高水资源利用效率,需要对天津市城区河网水动力水质特性进行深入分析。通过对研究区域进行实地调查,收集河道、管网、泵站等基础数据,在此基础上建... 随着城市化进程的加快,天津市城区河道的水环境问题日益突出。为保障城市水环境安全,提高水资源利用效率,需要对天津市城区河网水动力水质特性进行深入分析。通过对研究区域进行实地调查,收集河道、管网、泵站等基础数据,在此基础上建立面源污染模型和河网水动力水质模型。该模型可模拟不同降雨情景下泵站排水情况及不同河道断面的水动力水质过程,揭示了降雨过程造成的城区面源污染和对河道水质的影响,为后续通过引调水改善河道水质提供技术支撑。 展开更多

关键词 天津市 面源污染 河道 水动力 水质

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小型水库预报预警系统研发与应用 被引量：4

9

作者 任明磊 李京兵 +5 位作者 王刚 史俊 唐榕 张锦堂 钟小燕 赵丽平 《中国水利》 2024年第15期65-72,共8页

针对小型水库洪水预报预警研究不足问题,以构建的分布式水文模型、缺资料地区参数移植技术,以及小型水库防洪预警方式与指标体系、预警方案编制等为支撑,利用Java语言、Vue技术、ElementUI组件、EChart组件、Spring Boot、JSON数据交互... 针对小型水库洪水预报预警研究不足问题,以构建的分布式水文模型、缺资料地区参数移植技术,以及小型水库防洪预警方式与指标体系、预警方案编制等为支撑,利用Java语言、Vue技术、ElementUI组件、EChart组件、Spring Boot、JSON数据交互等技术,设计开发了一套基于B/S架构的标准化、通用型小型水库预报预警系统。介绍了系统的设计模式及功能结构,阐述了基础信息展示、洪水预报、防洪调度、洪水预警、数据管理、基础空间地理分析等主要系统模块的设计,以及系统开发关键技术。以在安徽省的应用为例,展示了系统具备的可靠性、灵活性与实用性。 展开更多

关键词 小型水库 洪水预报 洪水预警 防洪调度 系统研发

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基于水动力学模型的城区防洪能力评估研究 被引量：3

10

作者 吴滨滨 喻海军 +2 位作者 马建明 孙庚 穆杰 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第1期1-14,共14页

城区河道现状防洪能力的准确评估是保障城市防洪安全的基础。过去针对单一河道现状防洪能力评估的研究较多,而对于多河汇聚洪水交互复杂区域的河道防洪能力研究相对较少。金堂县城素有“千里沱江第一城”之称,却也是沱江流域受洪水威胁... 城区河道现状防洪能力的准确评估是保障城市防洪安全的基础。过去针对单一河道现状防洪能力评估的研究较多,而对于多河汇聚洪水交互复杂区域的河道防洪能力研究相对较少。金堂县城素有“千里沱江第一城”之称,却也是沱江流域受洪水威胁最严重的地区。本文针对金堂县城区“三河汇一江”的复杂交互关系,构建一二维耦合洪水分析模型,利用典型场次洪水对模型进行了率定和验证,并从河道现状堤防防洪能力、城区整体过流能力、跨河建筑物现状防洪能力等多方面开展了金堂县城区现状防洪能力评估。结果表明:构建的一二维耦合模型具有较高的模拟精度,3场典型洪水中沱江干流三皇庙水文站模拟洪峰误差均在1%以内,峰现时间误差均在1.5 h以内;城区模拟淹没范围基本与实际调查一致,模拟最大淹没水深基本与实测洪痕相符,大部分点位的模拟最大淹没水深误差在0.2 m以内;城区现有堤防防洪标准低,大部分仅满足5~10年一遇,局部薄弱段不足5年一遇;城区整体过流能力受上游洪水遭遇组合影响,三河相互顶托明显;城区多座跨河建筑物防洪能力不足20年一遇防洪标准,其中平安桥、毗河大桥分别不足5年、10年一遇防洪标准。 展开更多

关键词 洪水模拟 一二维耦合 率定和验证 现状防洪能力 金堂

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湖南团洲垸堤防溃口险情应对关键技术 被引量：1

11

作者 彭文启 穆杰 +5 位作者 喻海军 张念强 吴滨滨 宋文龙 吕国敏 柴福鑫 《中国水利》 2024年第18期25-31,共7页

2024年7月5日,湖南省洞庭湖团洲垸一线堤防发生溃口,宽度迅速发展至226 m,溃堤洪水涌入团洲垸,淹没范围约47 km^(2),蓄洪量约2.21亿m^(3)。为支撑团洲垸溃口封堵、钱团间堤防守、第三道防线建设、抽排方案制定等应对工作,水利部防洪抗... 2024年7月5日,湖南省洞庭湖团洲垸一线堤防发生溃口,宽度迅速发展至226 m,溃堤洪水涌入团洲垸,淹没范围约47 km^(2),蓄洪量约2.21亿m^(3)。为支撑团洲垸溃口封堵、钱团间堤防守、第三道防线建设、抽排方案制定等应对工作,水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心)基于洪水风险图成果、多源遥感监测数据、无人机监测成果、AIV技术、数字孪生技术等,根据团洲垸堤防险情应对工作实践,提出了基于遥感监测和水动力模型相互补充的堤防溃口险情应对支撑技术体系,构建了团洲垸、钱粮湖垸、大通湖垸整体精细化的二维水动力模型,开展了团洲垸溃决洪水淹没全过程推演分析,并依托自主研发的水利遥感应急监测系统平台,监测了团洲垸溃口发展过程,估算了溃口处流速,相关成果为水利部、湖南省水利厅等单位应急决策提供了科学依据。 展开更多

关键词 堤防溃口 洪水演进 遥感监测 团洲垸 数字孪生

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上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析 被引量：1

12

作者 王静 李娜 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第3期61-76,共16页

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时... 【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。 展开更多

关键词 动态洪水风险图 暴雨洪水分析模型 内涝预报 洪水预报 积水 GIS 数据挖掘 专报

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综合水价内涵、形成机制及实施路径探析

13

作者 秦长海 武文红 +2 位作者 何凡 姜珊 王浩 《中国水利》 2024年第10期20-24,共5页

在我国南水北调工程受水区水价管理问题分析的基础上,考虑我国南水北调受水区推进综合水价改革的现实需求,参考电价和天然气价格形成机制,系统解析了综合水价内涵及形成机制,明确综合水价具有区域水资源一体化管理、各类水源成本统一核... 在我国南水北调工程受水区水价管理问题分析的基础上,考虑我国南水北调受水区推进综合水价改革的现实需求,参考电价和天然气价格形成机制,系统解析了综合水价内涵及形成机制,明确综合水价具有区域水资源一体化管理、各类水源成本统一核算和用户终端水价差异化核定特征,提出综合水价需具备工程一体化、管理一体化、监管制度化的实施基础,通过供给侧一体化定价、用户侧差别化定价和管理侧梯次化推进落实综合水价改革,最后提出了推进综合水价改革的相关建议,为我国综合水价改革提供技术支撑,并服务于相关决策的制定。 展开更多

关键词 水资源 综合水价 南水北调 机制 水资源费(税)

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季节性河流生态环境复苏关键问题研究

14

作者 刘晓波 董飞 +4 位作者 王威浩 张剑楠 黄爱平 马冰 司源 《中国水利》 2024年第21期29-36,23,共9页

全球有超过50%的河流为季节性河流,由于气候变化、极端天气与人类活动影响,这一比例仍在上升。2023年,水利部印发《母亲河复苏行动河湖名单(2022—2025年)》,79条河流中有52条为断流河流。较之一般河流,季节性河流干湿交替的水文节律孕... 全球有超过50%的河流为季节性河流,由于气候变化、极端天气与人类活动影响,这一比例仍在上升。2023年,水利部印发《母亲河复苏行动河湖名单(2022—2025年)》,79条河流中有52条为断流河流。较之一般河流,季节性河流干湿交替的水文节律孕育了其特有的生态水文非连续响应关系。长期以来,河流研究的重点多为常年流水河流,而忽视了季节性河流。针对常年流水河流的研究结论不能直接应用于季节性河流。基于大量文献调研,从季节性河流的内涵与基本特征、生态水文响应关系、健康评估、生态流量适应性调控等4个方面,对季节性河流进行总结分析。研究表明:当前季节性河流缺乏统一的定义和内涵,季节性河流自身应有的水文情势、生态系统过程缺乏深入研究,季节性河流指示生物的确定方法不统一,缺少普遍适用的季节性河流生态系统健康评价基准,缺乏针对季节性河流适宜水量阈值的优化调控方法。在季节性河流缺乏基础理论的情况下,厘清季节性河流的基本概念,科学确定其生态水文过程,形成生态系统健康评价基准,探索生态环境复苏的水量阈值优化调控方法,是解决制约季节性河流生态环境复苏关键问题的重要途径,也是亟需研究的重点方向。 展开更多

关键词 季节性河流 生态环境复苏 生态水文过程 生态流量 生态水文响应关系

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基于环境DNA宏条形码的汉江上游黄金峡段鱼类多样性研究 被引量：1

15

作者 丁洋 李艳艳 +3 位作者 赵进勇 彭文启 张晶 任锦豪 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期157-164,共8页

2020年,采用环境DNA宏条形码对汉江上游黄金峡鱼类多样性进行研究,并对比历史调查数据,构建汉江上游黄金峡段鱼类名录。从9个采样点中共检测出20种鱼类,占名录的45.45%;鲤鱼(Cyprinus_car-pio)、鲫鱼(Carassius_auratus)、圆吻鲴(Distoe... 2020年,采用环境DNA宏条形码对汉江上游黄金峡鱼类多样性进行研究,并对比历史调查数据,构建汉江上游黄金峡段鱼类名录。从9个采样点中共检测出20种鱼类,占名录的45.45%;鲤鱼(Cyprinus_car-pio)、鲫鱼(Carassius_auratus)、圆吻鲴(Distoechodon_tumirostris)和银鮈(Squalidus_argentatus)为优势种;黄金峡上、下游Shannon指数存在显著性差异(P<0.01,n=9),上游鱼类Shannon指数明显大于下游,黄金峡水利枢纽是造成鱼类多样性空间差异的主要原因。环境DNA检测出的鱼类组成与过去传统方法监测的结果相近。环境DNA宏条形码技术是一种新兴的生物监测手段,可以辅助传统鱼类监测方法,快速检测汉江上游鱼类多样性及其空间分布。 展开更多

关键词 环境DNA宏条形码 鱼类多样性 汉江上游黄金峡段

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河南省黄河流域水资源-经济社会-生态环境协调发展评价及驱动因素分析 被引量：1

16

作者 吕铖 吕素冰 +3 位作者 焦天一 赵衡 王富强 邵薇薇 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第12期1-11,共11页

持续的强人类活动改变了水资源、经济社会和生态环境之间的互馈关系,影响了区域可持续发展。为探究河南省黄河流域水资源-经济社会-生态环境协调发展状况,识别协调发展的驱动因素,研究基于协同学和随机森林模型改进了传统耦合协调度模型... 持续的强人类活动改变了水资源、经济社会和生态环境之间的互馈关系,影响了区域可持续发展。为探究河南省黄河流域水资源-经济社会-生态环境协调发展状况,识别协调发展的驱动因素,研究基于协同学和随机森林模型改进了传统耦合协调度模型,计算了河南省黄河流域2011-2022年水资源-经济社会-生态环境的综合发展指数和耦合协调度,采用核密度估计揭示其时空演变特征,利用地理探测器模型分析协调发展的驱动因素。结果表明:研究期内各系统综合发展指数均呈不同程度的增长趋势,但存在一定的异质性,水资源、经济社会和生态环境系统分别呈现出“西高东低,南高北低”、“中心带动周边,边缘发展缓慢”、“上游优于下游,西南优于东北”的空间非均衡格局;水资源-经济社会-生态环境协调发展水平向好趋势显著,各城市间空间异质性明显,呈现出“区域齐升,南高北低,西高东低”的演化特征;自然禀赋、经济基础以及人居环境是协调发展的主要驱动因素,各因子之间关系日益紧密,交互类型呈现向“非线性增强”转化趋势。研究创新性地提出了协调发展评价的新方法,并对其科学性进行了验证,为深入剖析河南省黄河流域水资源、经济社会与生态环境的协调发展状况提供了有力工具,对于促进区域可持续发展具有一定的实践指导意义。 展开更多

关键词 水资源-经济社会-生态环境 协调发展 随机森林 地理探测器 河南省黄河流域

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基于水热平衡的分布式水文模型研究与应用

17

作者 阚光远 李纪人 +3 位作者 喻海军 丁留谦 何晓燕 梁珂 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第1期15-27,共13页

分布式水文模型在水利部“四预”建设中发挥了至关重要的作用,但无径流资料区(简称无资料区)分布式水文模拟技术仍需进一步完善。从水热循环产汇流理论、模型构建与求解、模型参数率定三个方面入手,改进传统分布式水文模型。提出了耦合... 分布式水文模型在水利部“四预”建设中发挥了至关重要的作用,但无径流资料区(简称无资料区)分布式水文模拟技术仍需进一步完善。从水热循环产汇流理论、模型构建与求解、模型参数率定三个方面入手,改进传统分布式水文模型。提出了耦合热量平衡的流域产汇流理论,揭示了水量热量动力学过程耦合机理和水热循环通量量化关系。构建了系统完整的物理机制水热平衡分布式水文模型及其数值求解方法,实现了流域地表温度和水位的分布式数值模拟。明确了模型结构和参数的物理意义,降低了需要率定的参数个数。将参数率定目标由径流量转换为地表温度和水位,综合利用遥感反演和台站观测资料率定模型参数。将研发的模型在江西赣江流域进行应用,结果表明,构建的模型具有较强的物理机制,数值求解方法精度高、稳定性好,实现了无资料区参数率定和水文模拟,为无资料区分布式水文模型研发与应用提供了新思路。 展开更多

关键词 水文模拟 分布式水文模型 水热平衡 数值方法 定量遥感 无资料区

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湿地植物生态数值模拟进展及鄱阳湖湿地研究示例

18

作者 韩祯 孙龙 +3 位作者 王世岩 汪洁 刘晓波 彭文启 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第6期539-557,共19页

湿地植物群落结构和空间分布格局对湿地生态系统结构和功能起着决定性作用。传统的野外监测和受控实验在研究大尺度湿地植物群落结构和空间分布方面存在局限,在建立“生态过程-空间格局”有机联系并预测动态变化方面存在不足。因此,数... 湿地植物群落结构和空间分布格局对湿地生态系统结构和功能起着决定性作用。传统的野外监测和受控实验在研究大尺度湿地植物群落结构和空间分布方面存在局限,在建立“生态过程-空间格局”有机联系并预测动态变化方面存在不足。因此,数学模型成为研究湿地植物种群扩张、空间分布及相互关系的重要工具。通过综述国内外相关研究文献,按照模型对生态机理及空间格局刻画的程度,湿地植物生态模拟的数学模型可分为统计模型、物种分布模型和种群动力学模型三种类型。尽管当前湿地植物模型在理论方法层面取得一定进展,但环境条件模块与植物模块的时空匹配问题,以及湿地植物生活史过程的机理融合问题显著制约了模型的合理性和准确性。最后,以大型通江湖泊湿地-鄱阳湖为例,构建了水动力驱动下的湿地植物生态数值模拟框架,从机理和应用两个层面提出了湿地植物生态数值模拟的发展方向。在机理层面,应基于通江湖泊独特的水文过程,强化生态学机理支撑;在应用层面,应聚焦江湖关系变化下的水文情势,在水动力模型基础上耦合种群动力学方法,刻画植被演替动态及空间格局,并通过野外调查和遥感影响比对验证,以提高模型精度。 展开更多

关键词 湿地 植物生态数值模拟 空间分布 种群动力学 进展

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景观格局汇水单元法与城区水量水质模拟研究

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作者 李木子 陈学凯 +3 位作者 刘晓波 董飞 任俊旭 张玉林 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2024年第2期195-209,共15页

景观多样性有助于提高城市韧性,但其可能带来的透水斑块破碎化和廊道连通度的改变,会影响城区非点源污染的产生输移特性。传统对非点源污染的定量评估忽略了汇水单元内部景观格局(形状、比例和空间配置)对物质输移的影响,是导致模拟精... 景观多样性有助于提高城市韧性,但其可能带来的透水斑块破碎化和廊道连通度的改变,会影响城区非点源污染的产生输移特性。传统对非点源污染的定量评估忽略了汇水单元内部景观格局(形状、比例和空间配置)对物质输移的影响,是导致模拟精度偏低的主要原因。针对这一问题,本研究结合遥感影像和城市景观格局分布特征,构建了基于景观格局的汇水单元划分方法(景观格局法)。采用SWMM模型,以巢湖一级支流十五里河为对象展开研究,结果表明:(1)基于实测数据进行验证,采用景观格局法模拟各项指标(水量、COD、TP和NH 3-N)的纳什效率系数(NSE)均大于0.7,结果可靠;(2)与传统方法(泰森多边形划分汇水单元)相比,水量模拟精度(以NSE计)提高8%,水质模拟精度提高6%;(3)与泰森多边形法相比,景观格局法计算的入河总水量和污染总负荷较低,且污染物浓度峰值滞后;(4)景观格局法通过改变汇水单元之间的水力联系,模拟出污染物冲刷减弱,初期雨水冲刷效应降低,且随着重现期的加大,降低初期雨水冲刷强度的效果越明显,表明一定程度上景观类型多样化有助于缓解瞬时高强度污染影响。本研究构建的方法充分考虑了城市斑块内部的景观格局分布特征和水力联系,可为城区面源污染输出控制提供新的评估手段。 展开更多

关键词 城镇建成区 景观格局 模拟 水量 水质 SWMM

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基于机器学习的雨型分类研究:以淠河流域为例

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作者 付晓娣 阚光远 +1 位作者 刘荣华 梁珂 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2024年第2期101-111,共11页

【目的】为了提升洪水预报方案的科学性和精度,开展降雨雨型分类,制定不同雨型的预报方案并实施作业预报是一条有效的技术路线。【方法】基于淠河流域2003—2021年37个雨量站逐小时降雨观测数据,利用业界公认的动态时间规划(DTW)算法进... 【目的】为了提升洪水预报方案的科学性和精度,开展降雨雨型分类,制定不同雨型的预报方案并实施作业预报是一条有效的技术路线。【方法】基于淠河流域2003—2021年37个雨量站逐小时降雨观测数据,利用业界公认的动态时间规划(DTW)算法进行场次降雨雨型分类并作为基准分类结果。在此基础上,分别选取决策树(DT)、长短期记忆神经网络(LSTM)、LightGBM、支持向量机(SVM)四种机器学习方法建立分类模型并检验分类效果。通过调整样本规模,分析不同样本容量对分类效果的影响。【结果】结果表明:四种分类模型中,LightGBM分类精度最高且训练速度快,LSTM和SVM分类精度良好但训练效率相对较低,DT方法分类速度较快但分类精度相对较低。随着样本规模的增大,分类结果逐步稳定,四种方法的分类效果和训练效率逐步提升。【结论】结果验证了机器学习方法在降雨序列雨型分类中具有较强的适用性,可为洪水预报方案分类构建提供技术支撑。 展开更多

关键词 降雨雨型 时空分布特征 动态时间规划 LightGBM LSTM 降雨 机器学习

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