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：4

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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生态建设对洪水要素过程影响研究进展

2

作者 王刚 严登华 +2 位作者 任明磊 张诚 翁白莎 《中国水土保持科学》 北大核心 2025年第3期1-13,共13页

生态建设活动通过调控下垫面条件改变截留、入渗、地表糙度等水文参数,显著影响区域生态水文过程。揭示生态水文过程对洪涝灾害的调控机制是坡面-河道系统协同治理中实现流域洪水风险管控的关键。笔者从生态水文作用机制角度剖析生态建... 生态建设活动通过调控下垫面条件改变截留、入渗、地表糙度等水文参数,显著影响区域生态水文过程。揭示生态水文过程对洪涝灾害的调控机制是坡面-河道系统协同治理中实现流域洪水风险管控的关键。笔者从生态水文作用机制角度剖析生态建设对洪水要素的影响过程,从水文统计、室内外试验、模型模拟分析等方面综合分析归纳土地利用/地表覆被变化的水文响应研究方法,最后总结讨论当前对植被调洪减灾作用的基本认识。结果表明:生态建设可以加速改变影响水文过程的植被状况、土壤条件和地形条件,强化对洪水要素过程的影响,但是植被削峰滞洪效果受植被-土壤系统内在生境条件和区域气候条件及流域本底状况等外部因素的综合影响。同时,各类传统研究方法各有优劣,应结合研究目标和适用场景进行选取。此外,传统研究多关注流域土地利用格局对洪水的影响,而从植被-土壤系统结构、功能的角度研究坡面生态系统韧性提升对洪水要素过程影响较少;缺少生态建设对洪水的调节能力评价和对洪涝灾害风险影响的定量评估方法。对此领域的未来研究建议为:深化植被-土壤生态系统对洪水的影响机理研究;建立坡面单元韧性评价体系,量化生态系统结构-功能协调作用对洪水的调节阈值;发展生态调节能力.与灾害风险的多尺度定量评估方法,为流域生态防洪系统构建提供理论技术支撑。 展开更多

关键词 生态水文过程 土地利用变化 水文响应 植被恢复 研究综述

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国家骨干水网工程定价模式思考

3

作者 秦长海 游梦园 +1 位作者 何凡 车温馨 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第2期277-283,292,共8页

国家水网与能源网和交通网同属国家重大工程,针对现状定价存在的问题,参考电网、天然气网以及成品油定价机制,提出水网工程定价模式,即水网骨干工程逐步推进单一价格定价模式,降低末端用水城市与其他区域调水水价差距,并以南水北调东线... 国家水网与能源网和交通网同属国家重大工程,针对现状定价存在的问题,参考电网、天然气网以及成品油定价机制,提出水网工程定价模式,即水网骨干工程逐步推进单一价格定价模式,降低末端用水城市与其他区域调水水价差距,并以南水北调东线和中线一期工程为例,初步测算单一水价以及各受水区水价承受能力。采用单一定价模式具有优化管理机制、提高管理效率,拉低首尾价差、消除水价歧视,平抑市场价格、促进均衡发展等优势,当然也存在首端水价提高、触动现有利益主体、不能体现“物以稀为贵”等弊端。定价模式调整的弊端可以通过水资源税调整作为解决方案,以最大限度发挥政策的积极作用。 展开更多

关键词 水网 水资源 定价 机制 南水北调工程

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南水北调中线总干渠西黑山沉积物营养盐释放速率

4

作者 蔡晓彤 刘凯 +3 位作者 刘晓波 董飞 黄爱平 白冰 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第2期303-311,共9页

南水北调中线工程总干渠分水段、退水闸等缓流区域容易淤积沉积物,存在较大的沉积物营养盐释放风险。选取总干渠的典型缓流区域−西黑山进水闸上游段,采用表层沉积物培养法探明其释放速率,揭示不同环境因子对释放速率的影响规律。结果表... 南水北调中线工程总干渠分水段、退水闸等缓流区域容易淤积沉积物,存在较大的沉积物营养盐释放风险。选取总干渠的典型缓流区域−西黑山进水闸上游段,采用表层沉积物培养法探明其释放速率,揭示不同环境因子对释放速率的影响规律。结果表明:西黑山进水闸上游段沉积物污染较为严重,其总氮的污染指数为4.68,总磷的污染指数为0.55,综合污染指数为3.79;西黑山进水闸上游段沉积物总磷、总氮、氨氮、硝氮、高锰酸盐指数的释放速率分别为3.77、119.81、312.53、27.93、135.16 mg/(m^(2)·d);温度越高,则总磷、总氮、氨氮、硝氮、高锰酸盐指数释放速率越大,26℃下沉积物的释放速率为7℃下的2.41~442.04倍;pH中性不利于沉积物污染物的释放,酸性或碱性则均会导致释放速率增加,pH为9的沉积物释放速率为pH为7的1.52~9.33倍。研究成果可为南水北调中线工程沉积物污染评估提供依据,对南水北调中线工程水质安全保障具有重要意义。 展开更多

关键词 沉积物 南水北调中线工程 营养盐 环境因子 内源释放

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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

5

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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流域水资源系统复杂网络特征及韧性驱动机理

6

作者 王煜 万芳 +4 位作者 王威浩 韩文浩 郑小康 张迪 吕鸿 《水科学进展》 北大核心 2025年第2期190-203,共14页

面向水旱灾害风险管控的需求,为揭示水资源系统复杂网络特征及韧性驱动机理,本文基于水资源系统复杂网络,构建“气象-水文-社会经济-生态-工程”五维水资源系统韧性评价指标体系。以汾河流域为研究对象,通过建立子系统因果关系网络厘清... 面向水旱灾害风险管控的需求,为揭示水资源系统复杂网络特征及韧性驱动机理,本文基于水资源系统复杂网络,构建“气象-水文-社会经济-生态-工程”五维水资源系统韧性评价指标体系。以汾河流域为研究对象,通过建立子系统因果关系网络厘清要素逻辑关联,综合运用耦合度模型与地理探测器方法,定量解析系统间交互作用强度及韧性驱动机理。研究结果表明:(1)水资源系统具有明显的复杂网络特征,各子系统间都存在较高强度的耦合关系,其中气象子系统和水文子系统之间的耦合度最高(0.933);(2)2010—2022年,年降水量、地表水资源量、城镇化水平、森林覆盖率、人均供水量等因素是汾河流域水资源系统韧性的主导驱动力,其中年降水量驱动力最强(0.812);(3)不同驱动因素交互作用的影响力均大于单因素单独作用时的影响力,各影响因素之间交互作用日趋复杂,多因素共同作用趋势凸显。探索水资源系统复杂网络特征和揭示水资源系统韧性的驱动机理,对于减少灾害风险、优化水资源配置时空格局、支撑流域高质量发展具有重要意义。 展开更多

关键词 水资源系统 韧性驱动机理 复杂网络 汾河流域

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基于纳米无机材料的仿生涂层技术在水生态保护修复中的应用研究探析

7

作者 李志鹏 詹政法 +1 位作者 赵进勇 丁洋 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期254-265,共12页

【目的】评估仿生涂层技术在水生态保护修复中的防污、防腐及抗生物附着性能,分析其在复杂水环境下的应用效果。【方法】采用多层喷涂工艺制备仿生涂层,测试其抗菌性能、物理性能指标及水质安全指标,综合评估涂层在水生态环境中的防护... 【目的】评估仿生涂层技术在水生态保护修复中的防污、防腐及抗生物附着性能,分析其在复杂水环境下的应用效果。【方法】采用多层喷涂工艺制备仿生涂层,测试其抗菌性能、物理性能指标及水质安全指标,综合评估涂层在水生态环境中的防护能力。结合典型案例,验证涂层的长期稳定性及防护效果。【结果】仿生涂层技术通过多层喷涂工艺在表面涂覆形成致密保护层,在防污、防腐及耐久性方面表现优异,抗菌率超过95%,VOC排放量≤23 g/L,在酸碱和盐水环境中保持稳定,工程应用表明,耐沾污性≤2%,清洁维护频率降低1~3倍,设施使用寿命显著延长。【结论】仿生涂层技术在水生态保护修复中展现出优异的防污、防腐和抗生物附着能力,可有效减少生物污染,延长设施使用寿命,降低维护成本,为水工结构提供高效、可持续的防护方案。 展开更多

关键词 涂层技术 水生态保护修复 着生生物防控 仿生涂层技术 防腐抗污 影响因素

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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：5

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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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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：3

9

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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基于水热平衡的分布式水文模型研究与应用 被引量：2

10

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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基于机器学习的雨型分类研究:以淠河流域为例 被引量：2

11

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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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

12

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

13

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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湿地植物生态数值模拟进展及鄱阳湖湿地研究示例 被引量：1

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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 被引量：1

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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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台风风暴潮与上游洪水耦合作用下温州飞云江感潮河段潮水位模拟研究 被引量：1

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作者 魏国振 任明磊 +3 位作者 孙琳 夏志昌 陈智洋 尤再进 《热带地理》 CSCD 北大核心 2024年第6期1016-1024,共9页

在全球气候急剧变化的背景下,沿海地区风暴潮发生的频率与受灾程度逐渐增加,特别是受风暴潮与上游流域洪水共同影响下的河口感潮河段区域。尽管现有风暴潮模型也引入多种不同的边界设置,但提供的边界条件有限,且无法满足当前国内复杂水... 在全球气候急剧变化的背景下,沿海地区风暴潮发生的频率与受灾程度逐渐增加,特别是受风暴潮与上游流域洪水共同影响下的河口感潮河段区域。尽管现有风暴潮模型也引入多种不同的边界设置,但提供的边界条件有限,且无法满足当前国内复杂水工程的概化需求。为此,文章以飞云江流域为研究对象,通过耦合上游流域水动力模型IFMS与海洋风暴潮模型ADCIRC模式,充分发挥二者各自的优势,构建河口感潮河段洪水演进模型,实现飞云江感潮河段潮水位时空模拟。该模型不仅有效地考虑了河口海洋处风暴潮上溯对感潮河段区域洪水演进的影响,也考虑了流域上游洪水对该区域的影响。首先,采用2016年台风“鲇鱼”对模型进行验证,模拟结果与实测系列吻合度较高,误差满足基本要求。然后,对台风“杜苏芮”和“卡奴”影响下的瑞安、马屿、碧山六桥及洞头4个潮位站的洪水过程进行模拟,结果显示4个站点的洪峰误差值均低于0.30m,纳什系数大于0.80,表明该模型能较好地反映高低潮位变化,可应用于河口感潮河段防灾减灾中。最后,还分析了上、下游边界的驱动作用对感潮河段3个站点(瑞安、马屿、碧山六桥)潮水位预测的影响,证明了下边界对3个站点的潮水位预报影响比上边界的影响大。研究成果不仅为河口感潮河段洪水模拟提供了一种新方法,而且通过分析给出提升模型模拟精度的方向。 展开更多

关键词 感潮河段 水动力模型 风暴潮模型 上游洪水 潮水位模拟

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植被弯曲形态对水流的阻力效应研究

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作者 李磊 王伟杰 +3 位作者 董飞 黄爱平 冯达骞 徐宇轩 《水电能源科学》 北大核心 2024年第4期72-75,共4页

植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与... 植被化生态河道的阻力特性是环境水力学的研究热点之一。为探寻柔性植被不同弯曲倾角下的阻力特性,利用圆柱铝棒进行弯曲模拟柔性植被,并采用测力装置,对不同倾角状态下圆柱铝棒及流速范围开展室内水槽试验,首先研究直立圆柱铝棒阻力与流速之间的关系,得到的拖曳力系数Cd符合已有研究,同时验证了测力装置的可靠性;随后开展不同倾角下的植被阻力试验,得到Vogel数随着倾角的减小呈逐渐降低最后突增的趋势。当植被弯曲时,已有的刚性直立植被丛模型不再适用,通过引入与倾角相关参数Cθ对模型进行修正,显著提高了模拟精准度。研究结果可为生态植被化河道水力学精准模拟提供技术支撑。 展开更多

关键词 植被水流 弯曲度 Vogel数 拖曳力系数

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国家水网基础认知与建构准则 被引量：19

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作者 赵勇 何凡 +3 位作者 何国华 王丽川 路培艺 王浩 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1049-1054,1063,共7页

现阶段对国家水网的基础理论认知与系统性研究还较为薄弱,在很大程度上制约了国家水网的科学规划和建设。为此,从国家水网的基础认知入手,分析网、水网和国家水网的基本概念,从水网结构、承载物、演进规律、功能作用、类型划分等主要特... 现阶段对国家水网的基础理论认知与系统性研究还较为薄弱,在很大程度上制约了国家水网的科学规划和建设。为此,从国家水网的基础认知入手,分析网、水网和国家水网的基本概念,从水网结构、承载物、演进规律、功能作用、类型划分等主要特征初步探索水网的基础性问题;提出以实现健康水循环为核心目标,以促进六大均衡为基本准则和“确有需要、生态安全、可以持续”为重大工程论证原则的水网建设目标准则;展望未来水网发展“六化”新趋势,以期在理论层面为科学构建国家水网提供支撑。 展开更多

关键词 国家水网 基础认知 准则 趋势

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城市暴雨洪涝多尺度分层嵌套模拟技术 被引量：6

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作者 张红萍 郝晓丽 +3 位作者 胡昌伟 臧文斌 任汉承 胡春宏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期510-519,共10页

针对城市暴雨洪涝模拟存在的计算精度与计算时间及数据可获得性等方面的矛盾,基于城市暴雨产生洪涝过程的时空特性,提出一种城市暴雨洪涝多尺度分层嵌套模拟技术。在全分布式模型的精细网格基础上,叠加大尺度计算单元,上层大尺度计算单... 针对城市暴雨洪涝模拟存在的计算精度与计算时间及数据可获得性等方面的矛盾,基于城市暴雨产生洪涝过程的时空特性,提出一种城市暴雨洪涝多尺度分层嵌套模拟技术。在全分布式模型的精细网格基础上,叠加大尺度计算单元,上层大尺度计算单元用于非淹没区的降雨产汇流模拟,底层精细网格用于淹没区的洪涝淹没过程模拟,且2种尺度计算网格实现“分层嵌套,实时切换”。应用这种分层嵌套模拟技术,模拟程庄子铁路桥区2020年“8·12”暴雨积水过程,取得较好的效果。研究表明,多尺度分层嵌套模拟技术,在保障较好的模拟精度的同时,可以大幅节省计算时间,有望为大区域城市暴雨洪涝模拟应用提供一种有效的技术手段。 展开更多

关键词 城市暴雨洪涝 城市洪涝模型 全分布式模型 分层嵌套模型

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新安江模型参数优化的一种约束SCE-UA算法研究 被引量：3

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作者 刘希琛 阚光远 +2 位作者 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 2023年第5期434-443,465,共11页

在新安江模型参数优化领域,洗牌复合形进化(Shuffled Complex Evolution,简称SCE-UA)算法得到了广泛的应用。但在长序列降雨径流模拟和模型参数优化中面临一些问题需要解决。当模型参数适配不当时,土壤含水量易于出现负值,此外,不同径... 在新安江模型参数优化领域,洗牌复合形进化(Shuffled Complex Evolution,简称SCE-UA)算法得到了广泛的应用。但在长序列降雨径流模拟和模型参数优化中面临一些问题需要解决。当模型参数适配不当时,土壤含水量易于出现负值,此外,不同径流成分对应的汇流参数需要满足一定的大小关系。上述问题的处理,决定着优化算法能否找到具有正确物理意义的最优模型参数,以及径流模拟结果的合理性和可靠性。针对这些问题,提出了一种约束SCE-UA算法,通过罚函数法对土壤含水量和汇流参数施加约束,引导优化算法向具有正确物理意义的参数可行域展开搜索,在寻优的同时确保了物理意义的正确性。在呈村流域开展了基于约束SCE-UA算法的新安江模型参数优化研究,数值模拟结果表明,约束SCE-UA算法能够确保模型参数物理意义的正确性,解决了土壤含水量出现负值和汇流参数大小关系错误的问题。利用优化获得的最优参数开展水文模拟,能够取得更好的水量平衡效果和更高的模拟精度。 展开更多

关键词 新安江模型 参数优化 物理意义 罚函数 SCE-UA

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