基于最大熵模型预测水杨柳的潜在生境分布

为了解水杨柳的潜在分布,以保护水杨柳种群,根据51条种群分布记录,选取19个主要环境影响因子,运用最大熵模型(MAXENT)模拟三个历史时期(1950—1959年、1975—1985年、2000—2009年)并预测了两个未来气候变暖的情景下(RCP 2.6和RCP 8.5)水杨柳在云南省的潜在生境分布。结果表明:水杨柳生境距离河流越近,适宜度越高,水杨柳生境适宜度的分布与云南省的水系分布相关性越高,适宜度大于0.6的区域都分布在水系附近。模型计算结果显示,三个历史时期水杨柳生境适宜度大于0.6的面积逐渐增加,1975—1985年相对于1950—1959年云南省水杨柳生境适宜度大于0.6的区域面积增加了632 km~2,但2010年实地调查发现水电站建设淹没了大量水杨柳生境面积。RCP 2.6和RCP 8.5两个未来气候变暖情景下的水杨柳生境适宜度计算结果表明,随着气候变暖,水杨柳生境适宜度有所提高,且气候越温暖,水杨柳生境适宜度提升越大。     

基于分布式水文模型的怒江流域气象干旱和水文干旱分析

为了评估气候变化对怒江流域干旱演变的影响,本研究建立了GBHM-NJ分布式水文模型,利用实测站点资料率定参数并验证模型精度,模拟了1961—2010年长时间序列流域水文过程,并分别采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SSI)分析了流域气象干旱和水文干旱的时空演变特点。结果表明:(1)GBHM-NJ模型能较好地模拟怒江流域的径流过程和水文响应的空间特征。(2)1961—2010年间,怒江流域发生气象干旱的频率、覆盖面积和强度呈增加趋势,其中1994年和2009年气象干旱最为严重。(3)在空间上,怒江流域的年度气象干旱频率约为28%,中游地区干旱频率比较高、主要分布在左贡站和八宿站附近,上游地区次之,下游地区相对较低。(4)水文干旱进入20世纪90年代和21世纪以后明显增强,年尺度干旱以轻旱为主,季尺度干旱特旱多发生在秋冬季。总之,气候变化环境下怒江流域干旱呈现增强趋势。     

怒江水电开发的生态保护战略

充分应用环境工程社会影响评价、环境行为控制论、环境工程社会学等环境,人文社会科学的理论、方法和技术,提出怒江"以环境宣传教育的前提和纽带,以‘人文环保'为基础,以‘工程环保'为手段,以建立亲水的社会经济为目标"生态保护战略.怒江生态保护战略非常注重心理矫治、行为重塑、群体关系协调等,重视水伦理和水文化的培育与建设,利用"人文环保"为生态规划和环境工程创造良好的社会环境、金融支持和动力机制.怒江生态保护战略分为:①科研;②会商(决策);③管理;④监测;⑤预防;⑥控制;⑦治理;⑧评价等环节.在每个环节上,进行多学科、多层次的综合分析,提出每个环节的重点、难点、目标、任务和对策,避免传统生态战略遗漏重复和判断上畸轻畸重两大弊端.提出一系列新思路和创意,启先思考.例如,在预防环节上,提出"生态移民-城镇化-金融创新-粮食异地(市场)供应-产业布局调整-劳务输出"一体化战略.     

水电开发与生态保护的关系--以怒江水电开发为例

我国水能资源非常丰富。水能是可再生能源,优先发展水电是我国能源发展战略之一。但是水电开发涉及生态保护的问题。本文以怒江水电开发为例,从四个方面：（1）河流生命的自然性与社会性;（2）自然遗产的保护与利用;（3）重视河流价值的选择需求;（4）水电开发的环境伦理问题．论证水电开发与生态保护的关系。无论从国家能源安全和改善怒江人民生活的角度．还是从怒江生态保护和自然遗产保护的角度,怒江水电开发是必要的。按照马克思的教导,我们“要把人的内在尺度运用到对象上,按照关的规律来建造”,按照美的规律对怒江水电开发进行科学论证、科学规划和设计、科学施工和管理,实现人和社会的利益,又保护自然生态,这是可以做到的。     

对怒江水电开发与生态保护的思考

应用环境工程社会影响评价、环境行为控制论、环境工程社会学等环境、人文社会科学的理论、方法和技术,对怒江水电开发与生态保护进行思考.怒江生态保护战略应注重心理矫治、行为重塑、群体关系协调等,重视水伦理、水文化的培育与建设,利用"人文环保"为生态规划和环境工程创造良好的社会环境、金融支持和动力机制.     

气候变化下老哈河流域潜在植被动态变化模拟

依据老哈河流域自然地理特征,对LPJ模型参数进行修正,对比模拟的基准年潜在植被分布与TM遥感数据解译的2000年土地覆被数据,发现改进的LPJ模型能较好地模拟老哈河流域植被类型的空间分布趋势。采用IPCC-SRES B2情景气候数据和LPJ模型模拟2000—2100年老哈河流域潜在植被对气候变化的响应。结果表明:2071—2100年老哈河流域林地面积大幅度增加,呈现向东和向北移动趋势,而草本植被逐渐减少;各月平均叶面积指数除2020s夏季外均高于基准年;在气候变化情景下,植被净初级生产力南高北低分布的格局基本不变,但总量逐渐上升,且原本净初级生产力值较高的南部地区增加最为明显。     

气候变化情景下的地下水潜在补给变化影响分析——以栾城试验站为例

了解气候变化影响下的地下水潜在补给变化对于地下水资源的科学管理与评价是非常必要的。以栾城生态试验站为典型研究区,联合应用ClimGen天气发生器和地下水补给Visual HELP模型,对未来气候变化情景下的地下水潜在补给速率进行了评估。结果显示:在降水减少10%(P)、温度上升2℃(T)以及两者同时发生(PT)三种情景下,未来(2011年-2040年)地下水多年平均补给速率相比基准(1961年-1990年)分别下降了23.33%、4.42%、26.01%,其中降水的减少对地下水入渗补给的影响尤为明显。该项研究对于指导地下水资源的科学管理与可持续开发利用具有重要意义。     

基于数字滤波法的怒江流域基流时空分异

为明晰怒江流域基流时空分异特征,利用数字滤波法进行怒江干流和南汀河支流的基流研究。结果表明:1怒江干流3站基流指数IBF在0.71~0.74之间,南汀河支流2站的多年平均IBF在0.68左右,南汀河支流IBF明显低于怒江干流,干支流基流量和IBF自上游向下游递增;2各站基流量与径流量变化过程基本一致,两者相关系数均在0.9以上;3怒江干支流各站多年平均基流量和径流量年内分配均呈"尖廋"的单峰形,而多年平均基流指数年内分配均呈"V"字形,但两者变化过程不完全相反;4怒江干流代表站道街坝站和南汀河支流代表站姑老河站IBF均为丰水年平水年枯水年,这与基流相对于径流更为稳定有关。     

基于MIKE平台的水电工程对水温影响预测评价

准确模拟和预测水库及下游河道的水温分布规律对降低水电工程环境影响起着重要作用。基于MIKE系列软件,采用一维水温模型对怒江中下游天然河道水温进行数值模拟计算,并在对怒江规划龙头马吉水库的水温类型进行判别的基础上,运用库区立面二维水温模型对库区及下泄水温变化进行预测。计算结果表明,马吉水库为典型温度分层型水库,来水量越大,表层水温越低,底层水温越高。水库建成后,下泄水温过程与天然河道水温过程差异加大。上述研究可为在水电工程运行中采取措施应对水温变化提供技术支撑。     

变化环境下12种潜在蒸散发估算方法在不同干湿区的适用性

以国际粮农组织(FAO)彭曼-蒙迪斯方法(简称为P-M方法)为基准,根据湿度将研究区划分为5个干湿区,从相关性、多年均值、年内空间分布以及参数特征等4个方面,深入分析包括温度法、质量传输法、辐射法等3类12种潜在蒸散发估算方法在我国31个省(自治区、直辖市)不同气候区的适用性。结果表明:研究区域内,辐射法与PM方法月相关性最好,估算多年潜在蒸散发均值明显比温度法和质量传输法更接近,其中P-T法估算效果最好,Hamon法最差;在不同干湿区,温度法和质量传输法在干旱地区与P-M方法的相关性优于在湿润地区;Penman法估算的潜在蒸散发值在干旱地区与P-M方法计算值最为接近;辐射法(除去Jensen法)在不同干湿区年内分布均好于温度法和质量传输法,其中Rohwer法在所有干湿区年内分布均最好,Abtew法在干旱地区最好,P-T、Mak、Harg和Door方法在湿润地区最好,而Jensen和Kharrufa方法则在所有干湿区年内分布最差。综合来看,辐射法在研究区域内表现最优:当研究区为湿润地区时,选择温度法和质量传输法;当研究区为干旱地区时,首选Penman和Abtew方法。     

基于鱼类需求的息县枢纽工程闸下河段环境流量研究

针对水利工程建成运行后对下游河段流量过程变化造成的鱼类原有栖息地面积减小和质量降低的潜在生态问题,对拟建息县枢纽工程闸下4.9 km河段内采用栖息地模拟法进行环境流量研究。采用MIKE数值模拟与HSI栖息地模型结合的方法,通过分析自然状态下研究河段的水流特性及鱼类栖息地现状,讨论了在不同生命期不同流量对鱼类栖息地的影响,确定了适宜环境流量范围,为水利工程建设后水生生物栖息地保护提供理论和方法指导。     

基于鱼类栖息地需求的雅鲁藏布江中游环境流量计算

针对水利工程影响下,河道下游天然水文情势改变造成鱼类产卵场面积减小和质量降低等潜在生态问题,通过数值模拟与统计建立拉萨裸裂尻鱼产卵期栖息地适宜度模型,采用栖息地模拟法计算了雅鲁藏布江中游藏木水电站坝下米林—尼洋河汇口处38.9 km河段的环境流量。结果表明:拉萨裸裂尻鱼产卵期适宜水深为0.7～1.0 m,适宜流速为0.4～0.6 m/s;研究河段内拉萨裸裂尻鱼产卵期环境流量为432 m~3/s。     

三峡库区水循环要素现状评价及预测

基于实测数据和统计资料建立三峡水库分布式水文模型,对三峡库区水循环现状进行评价, 以分析三峡库区范围内降水、径流等水循环要素的空间分布特征,并采用多个全球气候模式的集合平 均模拟结果,利用统计降尺度方法将气候模式与分布式水文模型藕合预估了未来气候变化条件下三峡 库区水循环要素的变化情况。研究结果表明:在现状条件下,除个别地区外三峡库区年降水量和年径 流量的空间分布相对较均匀,且在未来气候变化条件下,相对于历史多年平均值,预计:三峡库区年 平均温度将上升1. 3 qC,年蒸发量将增加2. 8 %,年降水量和年径流量将分别减少0. 8%和8. 2%,径 流量的减少幅度和蒸发量的增加幅度大于降水量的减少幅度,对库区未来的水资源综合管理提出了更 高的要求。     

基于云模型的淮北平原参考作物蒸散量时空分布

传统的时空分布分析方法仅可以描述参考作物蒸散量(ET0)的平均时空分布情况,难以对ET0时空分布的离散程度与稳定性进行量化。根据安徽淮北平原5个站点的气象数据与地理信息资料,采用彭曼-蒙特斯公式计算ET0,基于云模型分析了其时空分布特征。结果表明:年ET0呈下降趋势,春、冬季增长,夏、秋季减小;年ET0空间分布较为均匀,季节ET0空间分布不均匀;2004年较为分散而不稳定,1956年较集中而稳定;阜阳站较为分散而不稳定,宿县站较集中而稳定;ET0时间变化的离散程度相对于空间分布较小,稳定性相近。因此,基于云模型分析ET0时空分布特性可行、有效,研究结果可为淮北平原不同作物蒸散发以及旱灾、灌溉等研究提供科学参考。     

基于统一硬化参量的海洋K0固结土动力本构模型

为方便海洋工程中桩土相互作用计算,根据海洋K₀固结土体特性,对现有相关土体本构模型进行简化。在修正剑桥模型的基础上,基于热力学理论,选用耗散功作为硬化参量,结合原状土体的固结属性,推导了适用于黏土与砂土的统一硬化模型。在此基础上,通过采用旋转硬化与等向硬化相结合的硬化理论来表征K₀固结土在循环荷载作用下的硬化规律,同时引入屈服面收缩参数Θ来描述循环荷载加载过程中土体屈服面的演化特性,进而建立了循环荷载下海洋K₀固结土体统一硬化模型。为验证本文提出的本构模型的合理性,开展了2个案例的对比研究,研究结果表明:新提出的统一硬化模型的计算值与实测值吻合,选用的计算参数少且物理意义明确。     

基于CEEMDAN-BiLSTM的月降水量预测模型

准确预报降水量对防洪防涝、水资源高效开发和利用起着至关重要的作用。由于降水量序列具有较强的非线性和突变性,使得传统的统计预测模型难以准确表征其时序特征。因此,本文提出了基于完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）和双向长短时记忆网络（BiLSTM）的月降水量预测模型,通过对1960年1月～2013年12月的江西宜春气象站降水量数据进行预测,并与长短时记忆网络模型（LSTM）、BiLSTM、互补集合经验模态分解和长短时记忆网络模型（CEEMD-LSTM）、CEEMD-BiLSTM 和CEEMDAN-LSTM 模型进行了对比。结果表明：基于CEEMDAN 法能够得到具有波动性更小的降水量分量序列,以此构建的BiLSTM 模型能够很好地捕捉降水量序列的变化特征;相较于其他模型,其预测结果的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差更小,且相关系数更大,即CEEMDAN-BiLSTM 模型在降水量预测上具有更为良好的性能,该模型可为降水量预测提供一种新方法。     

基于K近邻和水动力模型的城市内涝快速预报

利用水动力模型模拟各量级降雨情况下的城市内涝演变过程,以内涝演变过程数据作为K近邻算法机器学习模型的训练集进行模型训练,采用大气数值模式预报降雨驱动经过训练的K近邻算法机器学习模型进行城市内涝快速预报,并以陕西省秦汉新城3场实测降雨检验了模型的预报性能。结果表明:该模型可在17s内快速预测出城市内涝积水,预报内涝积水面积平均误差不超过8%,积水量及积水深度平均误差不超过15%;该模型预报性能较好,可增强城市防灾减灾能力,有效降低生命财产损失。     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。