GPM IMERG卫星降水产品在黄淮海平原的适用性研究

高时空分辨率的全球降水测量计划(Global Precipitation Measurement,GPM)是继热带降水观测计划(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)之后新一代的全球卫星降水产品,为全球气候变化、洪旱监测等研究工作提供了有力的数据支持。基于黄淮海平原2015年3月-2016年2月59个气象站点逐日降水数据,采用相关系数(CC)、相对误差(BIAS)、均方根误差(RMSE)3个指标在多时空尺度评估了GPM IMERG卫星降水产品在研究区的适用性。结果表明:日尺度上,GPM IMERG数据与站点数据拟合效果较好(CC=0.95),但GPM IMERG对降水高估17.90%。月尺度上,6月-8月均方根误差最高,9个月份的相关系数均大于0.80;季节尺度上,除秋季的相关系数小于0.90外,其余季节的相关性均较高,夏季均方根误差最大。此外,GPM IMERG还能较好地反映黄淮海平原由南到北降水量逐渐减少的空间分布格局。通过对比两种数据日降水时间序列,发现GPM IMERG降水产品与气象站点降水变化趋势较为一致。总体而言,GPM IMERG卫星降水产品与气象站点数据表现出较好的相关性,虽然存在轻微的高估现象,但能够以较高的精度和较小的误差估测降水。     

齐齐哈尔市降水量季节性分布研究

文章以济宁市2019年逐月GPM降水产品为基础,引入1 km空间分辨率的海拔、经度、纬度等降尺度因子空间数据,基于地理加权回归(GWR)模型实现GPM产品降尺度研究。结果表明:GPM降水产品在降尺度前后具有一致的空间分布趋势,但经GWR降尺度后数据空间分辨率显著提升,能准确模型区域降水分布细节信息;降尺度前后的数据呈现良好一致性,具体为型的R2介于0.81-0.95之间,MAE为3.26-36.74mm, RMSE为2.12-28.23mm。降尺度结果显示,区域降水量空间分布与年内分配不均衡,降尺度中心在春夏季呈逆时针移动,在秋冬季呈顺时针移动。     

TRMM/ GPM卫星降水产品在淮河上游逐日和小时尺度的精度评估

基于淮河流域上游区(洪河口以上) 2014年4月-2015年12月的实测逐日和小时降水数据,采用综合评价指标评估了TRMM 3B42 v7和GPM IMERG卫星产品在逐日和小时尺度上的监测精度。结果表明:逐日尺度上,对于流域面平均降水和网格降水,GPM产品与实测降水的相关性略优于TRMM,相关系数为0. 87,误差略大于TRMM,但均控制在0. 8 mm/d以内;降水探测能力方面,GPM与实测降水的一致性较高,尤其表现在小雨和中雨降水事件上,可用于日尺度的水文模拟和水资源评价等研究。小时尺度上,TRMM对6场极端降水的监测能力比较稳定,略有低估(BIAS均值为-6%),GPM对不同的极端降水事件监测能力不一,可靠性相对较低,相对于TRMM卫星降水产品,GPM在对极端降水的监测能力方面还有待提高。     

多源卫星降水产品在长江流域的时空精度对比

准确评估现有多源卫星降水产品的时空精度特征,可为长江流域的水资源高效开发利用奠定坚实的气象数据基础。利用长江流域191个气象站点1999—2019年逐日站点实测降水数据和TRMM（tropical rainfall measuring mission）、CMORPH（CPC MORPHing technique）、CHIRPS（climate hazards group infrared precipitation with station data）和PERSIANN_CDR（precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks climate data record）4种卫星降水产品,运用皮尔逊相关系数R、均方根误差ERMS和纳什效率系数ENS等连续性指标评价卫星降水产品在长江流域时间和空间尺度上相对于站点降水的探测精度,并运用探测率POD、误报率RFA和TS评分3个分类评价指标衡量卫星降水产品对不同量级降水的捕捉能力。结果表明：在年尺度上,TRMM和CMORPH相对于CHIRPS和PERSIANN_CDR表现出更高的探测精度,而对于年降水量空间分布特征,仅有TRMM、CMORPH和CHIRPS能不同程度地准确反映;在月尺度上,TRMM和CMORPH对降水估计仍然具有较高精度,TRMM、CMORPH和CHIRPS在描述月降水空间分布方面在长江流域不同区域各具优势;在日尺度上,4种卫星降水产品对弱降水的捕捉能力均较强,对强降水探测能力则较差;在空间尺度上,4种卫星降水产品在日和月尺度上表现为高海拔地区精度较高,而年尺度上则无明显变化规律。总体而言,4种卫星降水产品中,TRMM和CMORPH在长江流域年、月、日不同时间尺度上更具优势,但在空间分布上,4种产品在不同地区差异显著。这一结论为进一步开发适用于长江流域的高时空分辨率降水融合产品奠定了研究基础。     

TRMM和GPM卫星遥感降水产品在广西地区的适用性评价

为准确评估TRMM和GPM卫星降水产品在广西地区的精度和适用性,利用广西2001年～2017年89个国家气象观测站资料分别对TRMM 3B43(V7)和最新版的GPM IMERG(V6)卫星遥感降水产品数据进行多尺度、长时间序列和空间一致性检验。结果表明,TRMM和GPM两产品整体上与实测值的相关系数和均方根误差分别为0.912、54.06和0.914、52.93,两者精度相差不大;两产品逐年检验精度指标走势相似,从季节尺度来看两种产品在春冬季的精度较夏秋季高,从月尺度角度来看12月和1月精度最高,5月和6月精度最差;TRMM和GPM降水产品在广西整体上存在高估,两者与实测值的相对偏差分别为6.18%、4.51%,尤其是在广西西南部高估较为严重。整体来看,GPM降水产品精度略优于TRMM。     

乌苏里江流域TRMM降水数据精度评价与修正

将地面站点观测的降水数据作为基准降水数据,评估汛期热带降雨观测计划(TRMM)降水产品3B42研究型数据(V7)与实时降水数据(RT)的日以及月尺度数据在黑龙江省乌苏里江流域的时空精度。结果表明:在时间尺度上,TRMM 3B42V7与3B42RT的日降水数据与站点降水数据相比,均系统性偏小,且相关性不是很好;相对而言,3B42RT与站点数据的偏差程度较小,相关性较好;月尺度数据与日尺度数据相比,月数据精度均有很大提高,且2种产品数据精度相差不大;在空间尺度上,TRMM 3B42V7和3B42RT都能较好地展现乌苏里江流域降水的空间分布特征。针对评估结果,使用加法和乘法模型对TRMM 3B42V7和3B42RT的月降水数据进行修正。修正后,2种TRMM卫星降水产品的月降水数据精度均有提高,并且加法模型修正效果更好。因此,可选取加法模型修正后的3B42RT月尺度降水数据用于汛期乌苏里江流域的相关水文研究。     

基于Anusplin模型的衡水市2018年降水量空间精细化研究

以2018年衡水市GPM降水产品为数据基础,采用Anusplin方法,结合经度、纬度和DEM等降尺度因子,实现区域降水量数据从0.1°的空间分辨率精细化至500 m。结果表明,区域降尺度因子与GPM原始值存在密切线性关系,因此可以细致解释降水量局域分布;利用11个地面气象站点进行验证表明,其R~2达到0.96,MAE为16.74 mm,RMSE为19.77 mm;降尺度后,依然保持了其空间分布格局,且不牺牲数据精度。本研究可为粗级水文气象资料优化利用提供参考方案。     

三峡区间TMPA和IMERG卫星降水产品精度评估

为了验证卫星降水产品对地面站点降水观测数据的可替代性,研究利用地面站点观测数据,采用统计分析方法,对三峡区间流域TMPA 3B43V7、GPM IMERG卫星降水产品进行月尺度下的精度评估。结果表明:2种卫星降水产品表现出较好的一致性;在流域上游地势平坦区域纬度较低,卫星降水产品精度相对较差;在流域下游高山峡谷地形纬度较高,卫星降水产品精度较好;卫星降水产品具有替代地面站点降水观测数据的潜力,在三峡区间流域具有一定的适用性。研究成果可为应用卫星降水产品进行三峡区间流域水文模拟、降水趋势分析等奠定基础。     

多源降水信息在秦淮河流域洪水模拟中的应用

目前天气雷达测雨与卫星遥感降水具有高时空分辨率与大面积的覆盖范围等特点,为洪水模拟预报提供了新的数据支持,但此类降水产品的预报能力差别较大,因此需对其进行精度评估。结合地面雨量站观测数据,在中纬度秦淮河下游流域定量评估S波段雷达测雨和全球高分辨率卫星CMORPH,Era-Interim,GPM和TRMM(3B42V7)降水数据的精度,并采用三水源新安江模型对选定的3场洪水过程进行了模拟。结果表明:在洪水过程径流模拟中,S波段雷达测雨数据与4种卫星降水产品均具有较好的径流模拟适用性;除雨量站外,精确度最高为S波段雷达和GPM,是当前评估中最好的降水产品,径流模拟精度达到0.92以上,且两种降水产品的趋势一致,其次是TRMM(3B42V7),Era-Interim,CMORPH卫星降水数据。研究成果可为天气雷达与常用卫星遥感降水数据在流域洪水模拟的水文预报应用提供参考与借鉴。     

基于ATAK的MSWEP数据空间降尺度及对降水融合的影响研究

全球性降水数据为获取大范围降水空间分布提供了新途径,但其空间分辨率不高一直是制约其应用于流域或区域尺度上的重要因素之一,因此研究全球性降水数据的空间降尺度方法具有重要的理论和实用价值。本文采用从区域到区域的Kriging（Area to Area Kriging,ATAK）和反距离权重（Inverse Distance Weighted,IDW）两种方法,不考虑地面雨量资料及影响雨量的有关辅助信息,在汉江流域将全球性降水数据MSWEP的空间分辨率由0.1°×0.1°提高至0.02°×0.02°。结果发现ATAK降尺度得到的月雨量场虽然在统计精度上与IDW无明显差异,但提高了对月降水量局部空间变异特征的描述能力,在一定程度上克服了IDW的平滑效应。进一步以ATAK、IDW降尺度处理后的MSWEP数据以及不作空间降尺度处理的原始MSWEP数据为背景场,采用GWR方法分别与雨量站网降水数据融合,发现3种情况下得到的月降水融合数据在空间基本格局上相同,精度统计结果也较为接近,但雨量场的空间连续性及细节特征仍有一定差异。在地表雨量站网密度较高的情况下,背景场差异对MSWEP和站点降水融合结果的影响不能完全消除,甚至在局部可能放大。因此,对于MSWEP等全球性降水数据与站网降水资料的融合而言,选择适当的空间降尺度方法是必要的。本文的结论和认识为全球性降水数据的空间降尺度和雨量场精细化估计提供了重要参考。     

Call for Papers

正As the eldest and most distributed professional journal of water industry,Water Wastewater Engineering(W WE)gained very wide acceptance from the colleagues working in this field in this country since start publication in 1964.Now it is administrated by the Ministry of Construction of the People’s Republic of China and sponsored by the China Civil Engineering Society etc.     

库水波动下库岸边坡地下水浸润线解析解及误差分析

解析法是库岸边坡地下水浸润线计算中便于实际应用的方法,但该方法须基于若干假定并对潜水运动基本方程线性化后才能求解。针对各假定和线性化过程建立不同的地下水渗流数学模型,用解析法和有限元法解答上述数学模型,分析各误差大小及其规律。结果表明：库岸垂直处理带来的误差要小于方程线性化处理和不考虑非饱和渗流带来的误差,而且它们都随渗透系数变大而减小;在三峡库区库水调度情况下,假定库水位等速变化带来的误差对大多岸坡而言可以忽略;计算库岸边坡地下水浸润线时,解析法只适用于水位变化幅度相比含水层厚度较小,且几何边界规则、岩土结构简单、岩土体渗透性较好时的情况。     

Changes in Summer Irrigated Crop Area and Water Use in Southeastern Turkey from 1993 to 2002: Implications for Current and Future Water Resources

Changes in summer irrigated cropland acreage and related water use are estimated from satellite remote sensing and ancillary data in semi-arid Southeastern Turkey where traditionally dry agricultural lands are being rapidly transformed into irrigated fields with the help of water from the Euphrates-Tigris Rivers. An image classification methodology based on thresholding of Landsat NDVI images from the peak summer period reveals that the total area of summer irrigated crops has increased three-fold (from 35,000 ha to over 100,000) in the Harran Plain between 1993 and 2002. Coupled analysis of annual irrigated crop area from remote sensing and potential evapotranspiration based estimates of irrigation water requirements for cotton indicate a corresponding increase in agricultural water use from about 370 million cubic meters to over one billion cubic meters, a volume in accordance with the state estimates. These estimates have important implications for understanding the rapid changes in current agricultural withdrawals in Southeastern Turkey and form a quantitative basis for exploring the changes in future water demands in the region. For example, expansion of irrigated lands have led to a steady decrease in potential evaporation due to increased roughness and decreased humidity deficit in the Harran Plain. Assuming that the changes in future evaporation conditions will be of similar nature, water use for irrigation is expected to decrease over 40 percent in future irrigation sites. Incorporating this decrease in overall planning of the irrigation projects currently under construction should lead to improved management, and by extension, sustainability of water resources in the region.     

浅谈优化Vray渲染在制作三维场景的应用研究

用Vray三维渲染引擎来渲染三维场景,其质量和速度是由一些影响因素和参数设置决定的,不同的参数和因素,可以得出不同的三维渲染效果.因此,分析、优化三维渲染质量和速度的影响因素,正确、合理的选择参数对提高Vray最后渲染阶段的质量和速度非常重要.     

固结、渗流和沉积控制方程研究

本文从两相流体动力学的守恒方程出发，考虑固相、液相的相对运动，推导了可以考虑场的不均匀性和流体压缩性的统一形式的控制方程，并对方程所基于的物理概念和相互联系进行了必要的分析。通过对方程适当形式的表达，可导出用于大、小变形固结、渗流和沉积的简化方程，显示了在不同领域的三个理论存在一定的统一性。方程推导过程并未对本构关系加以限制，适用范围较广。依据实际问题的要求，作了不同形式的简化。     

四川省及重庆市中型水电站效益分析

该文分析了四川省及重庆市几座中型水电站的调查材料表明：四川省及重庆市中型水电站不仅在川渝主网和地方电网中起着很大的作用，并具有巨大的社会效益，同时还有综合利用效益，说明修建中型水电站的优越性．     

Site modelling methods for detecting hydrologic alteration of flood frequency and flood duration in the floodplain below the carlyle dam,lower Kaskaskia River,Illinois, USA

Reports concerning the influence of dams on river hydrology vary among researchers, interest groups and government agencies. These often contradicting statements may occur because changes in hydrology caused by dams are distinct for each dam and river watershed. The objective of this research was to use site specific techniques to determine if the 1967 installation of the Carlyle Dam, lower Kaskaskia River, Illinois, altered flood frequency and duration within the forested floodplain located below the dam. Results indicated a decrease in flood duration and frequency, and a decrease in annual flood frequency variation at a site 6.4 km below the dam. Pre‐dam versus post‐dam differences in flood frequency and duration at the site 32.2 km below the dam were related to climate rather than dam effects. Although dam impacts are a concern, this research shows that distance downstream from the dam and downstream tributary and watershed characteristics should be considered before assuming that the dam has changed hydrologic parameters for portions of rivers. This research also indicates that areas of the lower Kaskaskia River may still maintain hydrologic ecological integrity, and could be targeted for restoration and adaptive management purposes. Hydrologic modelling combined with river gage and on‐site well measurement techniques presented in this study could provide detailed flood frequency and duration information for land use, sociological and geomorphological questions in focus areas within river floodplains. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Statistical tools for thermal regime characterization at segment river scale: Case study of the Ste‐Marguerite River

Suitable thermal fish habitats are constrained by both maximum and minimum temperature tolerances. A multivariate and geostatistical approach was developed to estimate stream thermal characteristics at the river segment scale. Data from 22 temperature‐monitoring stations during summer 2007 were used to estimate monthly maximum temperature as well as thermal characteristics such as the number of events, the cumulative degree–days and the associated duration over specific temperature thresholds of 19 and 21°C. The probability of exceeding these temperature thresholds has also been interpolated. The methodology relies on the construction of a multivariate space using physiographic and hydrological characteristics of gauging stations as inputs in a canonical correlation analysis (CCA). A geostatistical interpolation technique, ordinary kriging, was subsequently used to perform interpolation in the physiographical space constructed using CCA. Results from this study were obtained for thermal characteristics estimated into two different interpolation spaces: (1) a 7 metrics space, and (2) an 8 metrics space. Cross‐validation technique has been performed and satisfactory results were obtained. Kriging thermal characteristics (magnitude and duration) into the 7 metric space for a 19°C threshold exceedance leads to best results with Relative Root Mean Square Error (RRMSE) ranging between 9.66 and 15.08%. The study shows that kriging in a multivariate space is a promising tool for water resources managers, especially in cases where risk mapping for lethal or sub‐lethal temperature thresholds may be required for a specific fish species. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

掺MgO混凝土的宏细观试验研究

利用MgO膨胀剂的延迟微膨胀效应能显著提高大体积混凝土的力学性能,产生的预压应力还能有效提高大体积混凝土抵抗温度开裂的能力,但目前对其微观机理研究不多。采用宏观与微观相结合的方式,研究了不同活性指数、不同掺量的MgO混凝土的力学性能,利用SEM/EDS微观分析手段揭示了MgO对混凝土性能影响的作用机理。试验结果表明：MgO取代部分水泥掺入混凝土中,混凝土的力学性能降低;掺量为4%~5%时,活性指数为100s的MgO混凝土的膨胀率大于活性指数为50 s的MgO混凝土;MgO混凝土的膨胀特性与Ca,Si,Mg,Al等元素的分布情况有关,掺入的MgO将改变界面区Ca,Si,Mg元素的富集特性,Ca元素和Mg元素更易于在界面区富集,导致混凝土宏观力学性能的降低。     

基于MIDAS软件探讨施工工序对深基坑稳定性的影响

基于武汉地铁名都站深基坑工程与水文地质勘察资料,建立了三维工程地质仿真计算模型。依据名都站深基坑开挖支护方案,利用有限元软件MIDAS的摩尔-库仑本构模型,对武汉地铁名都站深基坑施工过程中,不同施工工序下每步开挖之后,基坑的变形情况做仿真模拟计算,并对比分析其对基坑稳定性的影响。结果表明：基坑围护结构的变形情况与施工工序有很大的关系,施工工序越合理,上部土体变形越小,反之越大。因此,在基坑工程的施工过程中,要注重施工步骤的划分与合理安排,从而保证基坑工程的安全。研究成果为以后武汉地区基坑工程的施工设计提供了值得借鉴的经验。