基于网格水滴的汇流模拟计算方法

为探究网格水滴汇流方法的预报精度及物理性质,并验证其在缺资料或无资料地区的适用性,以蓄满产流为原理,结合网格新安江模型进行产流计算,构建了基于网格水滴的汇流模型。以湿润地区屯溪及其嵌套子流域和半湿润地区东湾及其嵌子套流域为研究对象,假设嵌套子流域为缺资料地区,在不重新率定参数情况下对屯溪和东湾内部嵌套子流域进行模拟验证。结果表明：相同流域内,基于网格水滴的汇流模型综合模拟精度随着子流域面积减小而降低;模型在屯溪流域模拟精度达到甲级,其嵌套子流域模拟精度基本满足需求;在东湾流域模拟精度达到乙级,其嵌套子流域模拟精度除洪峰合格率外均达丙级;模拟结果验证了网格水滴汇流模型在缺资料流域的适用性。     

堵河子流域划分及其NDVI特征分析

堵河流域是南水北调中线工程的重要水源区,对堵河流域的水文单元划分和植被覆盖特征分析,对识别流域生态环境具有重要的实际意义.文章基于SWAT分布式水文模型和ArcGIS软件,运用适度指数法和均值统计法,对堵河流域的边界提取、子流域划分及其植被盖度分布特征进行了分析.结果显示:①集水面积阈值是控制子流域提取的重要参数,通过适度指数法计算堵河流域水系提取的最佳集水面积阈值为10 000 hm~2.②堵河流域年均NDVI值约为0.636,为中高植被覆盖度,空间上表现出南岸比北岸高;中游最低,向上游和下游逐渐升高的分布特征;年均NDVI最高值在黄龙河流域,最低值在竹溪河流域,存在明显的空间异质性.③堵河流域NDVI值随海拔的上升先变快后减缓,原因是高海拔山区植被覆盖度高.④在2001—2016年间,堵河流域的12个子流域年均NDVI值表现出相似的波浪式上升趋势,体现了整个流域的植被覆盖度上升,生态环境转好.年内堵河流域各子流域的NDVI月均值变化趋势特征趋于一致,8月达到最高峰值,2月达到最低峰值.     

延安市河流系统生态环境需水量测评与分析

根据延安市主要水文站点近50 a的径流量、输沙量等实测资料和各污染站点近10 a的水质分析资料,以区域河流系统为研究对象,提出了基于GIS空间分析的河流生态环境需水量的测算方法,定量对比分析区域河流系统的生态环境需水量及其时空分布特征,明确主要流域生态需水和经济用水的理论阈值,为区域河流系统各项生态环境需水的平衡以及生态用水和经济用水的优化配置提供科学有据的参考.研究结果表明:延安市主要河流系统的生态环境需水总量为10.619亿m3,建议地表水的经济取用总量为2.445亿m3;河流系统的输沙需水量决定了综合生态环境需水总量,汛期输沙需水量显著高于基本生态需水量和自净需水量,占到全年需水总量的80%以上;20世纪50-70年代主要河流的输沙需水量相对偏高,20世纪80-90年代,输沙需水量整体呈明显下降趋势.     

基于SWAT模型的缺资料流域径流模拟研究

为实现流域水功能区水质目标管理,需要知道河道各控制断面的径流情况,然而中小河流常因水文站点缺乏而难以满足要求,为此,本文以赣江袁河流域为例,利用袁河上游芦溪、茅洲两站的实测资料构建了分布式SWAT水文模型,以月径流模拟的相对误差、相关系数和Nash-Suttcliffe效率系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定和验证.然后,利用已建立的袁河流域分布式SWAT模型模拟分析了下游无资料地区的径流数据.结果表明:以流域内有资料的区域为基础构建分布式SWAT分布式水文模型推求中下游无资料地区径流过程的方法具有物理成因、能够充分考虑流域的水循环特征,是一种缺资料流域推求径流比较实用的方法.     

基于WEAP的叶尔羌河流域水资源优化配置研究

以叶尔羌河流域作为研究对象,基于WEAP,建立叶尔羌河流域水资源优化配置模型,以社会、经济、生态环境的协调发展为目标,综合考虑扩大灌溉面积、建成山区水库、废弃部分平原水库、改变种植结构以及灌区节水、人口增长、生产发展速度等要素,模拟分析工业低增长和强化节水、工业高增长和强化节水、工业低增长和适度节水以及工业高增长和适度节水4种方案在不同规划水平年、不同来水频率下的水资源配置结果,采用综合效益满意度法确定了叶尔羌河流域的最优发展方案为工业高增长和强化节水方案,为叶尔羌河流域水资源的可持续利用提供科学依据。     

西辽河源头流域径流变化趋势及影响因素分析

利用1977—2008年老哈河流域与沙拉沐沦河流域水文数据,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类分析和线性回归方法分析其降水量、径流量近32 a的年内和年际变化规律及其影响因素.结果表明:1977—2008年2个流域年降水量和径流量均呈现下降的趋势,径流量下降幅度明显高于降水量;沙拉沐沦河流域降水量下降趋势不明显,稳定的泉水补给使得径流量受降水量减少和土地利用/覆被变化影响较小;老哈河流域径流量减少幅度远远高于降水量,在雨季下游有断流现象,该流域1977—1998年降水量是径流量变化的主要影响因素,1999—2008年流域内土地利用/覆被变化和水库水坝修建、河道外取水等人类活动共同作用使得该流域径流量减少了70.3%.     

西辽河流域春玉米需水量变化趋势

西辽河流域在区域和国家粮食安全中地位重要,随着社会经济的发展,用水量增加导致水资源紧缺,作物需水量可为该区作物灌溉和区域灌溉需水量提供定量依据,采用Penman-Monteith模型和春玉米5～9月的作物系数计算了西辽河流域10个气象台站1951年～2005年春玉米需水量,采用Mann-Kendall法对全生育期需水量、生育期各月需水量和各气象要素变化趋势进行了分析,并对春玉米需水量和各气象因子进行了灰色关联分析.研究结果表明:(1)西辽河流域全生育期需水量增加和减少的站点各占1半,5月份需水量的增减对全生育期需水量的增减有重要影响;(2)最高气温、风速、日照时数或者平均气温与春玉米需水量的关联程度最高,风速和日照时数对西辽河流域春玉米需水量影响最大.     

基于SWAT模型的鄂西犟河流域非点源污染模拟

分析非点源污染对于水污染防治具有重要的指导意义,运用数学模型模拟是非点源污染研究的重要方法之一.该文为了解犟河流域的非点源污染的时空分布特征,为当地提供污染防治的研究依据,基于SWAT(soil and water asssesment tool)模型,在缺乏水文资料的犟河流域采用参数移植法进行非点源污染模拟.结果表明：可以采用参数移植法,通过上级流域的模拟得到用于犟河流域模拟的各参数.模型模拟精度评价分别为(氨氮R2＝0.77,NSE＝0.75;总磷R2＝0.77,NSE＝0.73).研究表明SWAT模型在犟河流域具有适用性,基于SWAT模型进行的非点源污染模拟的时空分布特征明显,犟河流域经过多年治理,其污染负荷量均表现出下降的趋势.     

基于SWAT模型的古浪河流域径流模拟

在采用RS、GIS技术建立的土地利用数据库、土壤数据库和气象数据库的基础上,构建了基于SWAT模型的石羊河典型流域——古浪河流域分布式水文模型.以2000—2003年作为率定期,2004—2005年作为验证期,对模型进行了参数率定和验证.其中,率定期模型的效率系数和水量平衡系数分别为0.62和1.26,验证期分别为0.75和1.00.结果表明,SWAT模型适用于该流域.在此基础上对古浪河流域降水和径流的时空分布进行了分析,表明人类活动对地表径流的影响较大.     

子牙河流域防洪规划方法探讨

子牙河流域是海河流域防汛工作的重点之一.子牙河流域防洪体系的建设对保护流域内社会经济可持续发展具有重要意义.本文依据子牙河流域内水文特征及防洪体系现状与特点,以"全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理"为普遍原则,实现子牙河流域防洪规划,维持并完善"上蓄、中疏、下排,适当地滞"的防洪格局,依据防洪规划标准在流域范围内开展防洪工程规划,并对工程实施效果进行评价.以滹沱河和献县泛区防洪规划为例,经规划该区域防洪能力得到普遍提高,流域内防洪工程中存在的诸多问题得到解决.因此,子牙河流域内防洪规划的最终实现,可使该流域内防洪措施更加完善,流域防洪能力得到普遍提高.     

湟水河地区水资源优化配置研究

随着人口的不断增加以及城镇化、工业化的快速推进,湟水流域水资源供需矛盾日益突出,成为制约流域内经济社会发展的“瓶颈”因素。针对湟水河流域的实际,依据可持续发展思想,从经济调控机制、非传统水源利用机制、节水型社会自律机制、集中控制机制和动态调整机制五个方面提出了水资源配置机制,建立了水资源配置模型。对湟水流域进行水资源优化配置研究结果表明,配置方案合理,可为该地区水资源管理决策提供参考。     

生境维持服务供给量与需求量研究—— 以京津冀地区为例

为衡量京津冀地区各行政区的生境维持服务责任与权益, 提出以生境适宜性表征供给量, 以人类开发建设导致的生境占用以及人类行为辐射导致的生境质量下降表征需求量的方法, 计算京津冀地区2000, 2008和2013年的生境维持服务供给量和需求量。研究表明, 京津冀地区生境维持服务供给量整体上呈现自北向南逐渐减少的趋势, 2000—2013年京津冀地区的开发建设需求量呈现增加的趋势, 行为辐射需求量呈现下降趋势。承德市和张家口市的供给量远大于需求量, 京津冀东南部沿海城市的供给量小于需求量。研究结果与京津冀地区各行政区的生态功能定位和经济发展状况基本上相符, 验证了计算方法的合理性。     

绥阳双河洞国家地质公园边界优化

双河洞是世界上最长的白云岩洞系,它构成了绥阳双河洞国家地质公园的主体。随着探测长度的持续增长,现行园区边界已不能满足保护与管理的需求。以双河洞空间分布为参考,运用ArcGIS水文与空间分析工具对池武溪流域及周边数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据进行数字河网提取、地表流域分割,并综合考虑自然与人文因素,得到如下认识：(1)园区1∶5万DEM精度下设定1 000 m²的汇流累积量阈值模拟出的数字水系与真实水系一致性高;(2)双河洞系统跨越池武溪地表分水岭,直观反映了地表-地下分水岭不重合的现象;(3)双河洞系统自2018年就已超越现行地质公园边界以及县级行政区界线,核心地质遗迹保护与管理存在真空地带,园区边界优化调整迫在眉睫;(4)园区边界应结合双河洞系统发育界限预判为考量适时进行动态调整,并提出了初步的优化定界方案;(5)未来应加强双河洞区域的示踪试验,更加明确地下分水岭范围,以更加科学、完整地划定园区边界。     

外周血红细胞图像分割算法的设计与实现

首先对外周血红细胞图像进行中值滤波和数学形态学中高(低)帽组合算法预处理操作;再通过区域填充,将环状区域复原为完整红细胞形状;最后通过基于距离变换的分水岭算法使粘连细胞进行有效分离,并且可以得到精确且封闭的区域轮廓线.     

基于CA-Markov模型的流溪河流域景观格局分析及动态预测

以广州市重要的水源地流溪河流域为研究对象,在Arc GIS和IDRISI平台的支持下,对流溪河流域2000—2010年景观格局进行分析,运用CA-Markov模型对流域景观格局进行了预测.结果表明:(1)在2000—2010年间流溪河流域景观格局随时间变化明显.具体表现在耕地景观类型面积不断减小,建筑用地景观类型面积不断增大;流域中下游地区景观格局变化剧烈,上游地区景观格局变化趋于稳定;(2)通过CA-Markov模型对2020年景观格局进行预测,发现其未来将继续向人为驱动方向发展,人类活动将对该地区景观格局变化产生更为深远的影响.总的来看,流溪河流域景观格局的变化主要表现为耕地、林草地面积的减少,园地以及建筑用地面积的增加.     

流域水环境模型及应用

 流域水环境模型是研究流域水环境问题的重要工具。梳理了流域尺度水环境污染模型及水质风险评价方面的模型,基于流域水环境的污染负荷、水质模拟对整个流域合理规划、管理管控的重要性,从水环境污染负荷模型、水质模拟模型及水环境质量评价3个层面,探讨了各类水环境模型的特征及适用性。结合农业非点源与城市非点源污染负荷模型、稳态与动态模拟水质模型、确定性与不确定性水质评价模型,剖析了流域水环境模型的研究应用进展。     

韩江流域参考作物蒸散量时空变化及其影响因素

基于韩江流域12个气象站点1961—2013年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),并利用Mann-Kendall检验、Kring插值、Pearson相关分析和敏感性系数等方法分析了韩江流域ET0的时空变化特征及其影响因素. 结果表明:(1)近53年来,韩江流域多年平均ET0为1 121.96 mm,整体呈下降趋势,速率为0.39 mm/a,在1967年左右发生突变. 全流域ET0的年内变化较为明显,夏季的贡献最大,占到全年的37%;年均ET0以广东最多,江西最少. (2)空间上,韩江流域ET0呈现“自东南向西北逐渐递减”、“三高一低”的分布格局,即韩江上游梅江源头地区、韩江三角洲以及梅潭河流域为明显的高值区,而汀江上游地区的值相对较低;四季ET0的空间分布与年高低值的分布格局基本一致. (3)韩江流域ET0对相对湿度呈负敏感性,对平均气温、日照时数和平均风速呈正敏感性,对相对湿度最为敏感,其次是平均温度,对日照时数和平均风速的敏感性相对较小. (4)风速的下降是该流域ET0减少的主要原因,其次是相对湿度. 本文为山区流域水循环研究奠定了一定的基础,可为区域水资源评价与管理提供参考依据.     

流域治污规划的和合目标

我国的流域污染治理效果不理想的多年实践,表明我国多部门具有涉水管理权限,跨行政区界河又涉及多区域利益,跨部门、跨区域的诸多利益冲突汇聚于流域.需要跨越行政区界、部门权界的合力.本文列举淮河治污缺失工业、建设、水利合力的经验教训,阐述了流域治污的和谐愿景,以<渤海环境保护总体规划>体现合力的3个突破点为立论,论述中国流域水污染防治规划通过先行建立4项制度、解决6项关键技术、明确流域治污两级首长负责制,彰显流域治污规划的和合目标,才有科学发展的前景.     

湘江城市段能值生态足迹及驱动力分析

以湘江城市段为对象,对区域性的本地生态足迹及其与社会经济发展的关联性提出一种研究方式.在传统能值生态足迹模型的基础上,本文从本地生态资源生产占用与废弃物排放的角度出发,分析湘江城市段生态足迹的变化情况;再通过数理统计方法将生态足迹与社会经济指标进行关联计算.结果表明,该城市段在1999~2008年间处于生态不安全状态,年均生态足迹是年均生态承载力的18.35倍.岳阳市的年均生态赤字最大,而长沙市的最小.社会经济对人均生态足迹变化的正向驱动力明显强于负向驱动力.经济发展模式和食物供给需求是促使湘江城市段本地生态足迹增长的最主要因素,因此在经济结构转型过程中应充分重视其发展模式对生态环境的驱动作用.     

Theories and calculation methods for regional objective ET

The regional objective ET (Evapotranspiration) is a new concept in water resources research, which refers to the total amount of water that could be exhausted from a region in the form of vapor per year. The objective-ET based water resources management allocates water to different regions in terms of ET. It controls the water exhausted from a region to meet the objective ET. The regional objective ET must be adapted to fit the region’s local available water resources. By improving the water utilization efficiency and reducing the unrecoverable water in the social water circle, it is saved so that water related production is maintained or even increased under the same water consumption conditions. Regional water balance is realized by rationally deploying the available water among different industries, adjusting industrial structures, and adopting new water-saving technologies, therefore to meeting the requirements for groundwater conservation, agricultural income stability, and avoiding environmental damages. Furthermore, water competition among various departments and industries (including environmental and ecological water use) may be avoided. This paper proposes an innovative definition of objective ET, and its principles, sub-index systems. Besides, a computational method for regional objective ET is developed by combining the distributed hydrological model and the soil moisture model. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB403401) and National Natural Science Fundation of China (Grant No. 50721006)