粤港澳大湾区极端气候时空演变及其驱动因子研究

近年来,极端气候事件频发,成为学术和社会各界关注的焦点问题。研究粤港澳大湾区极端天气的时空分布特征和变化规律,对及时、准确地做出防灾减灾预报、预警具有重要意义。以1961—2016年降水、气温数据为基础,通过启发式分割法、Mann-Kendall趋势检测和交叉小波法对粤港澳大湾区极端气候时空演变特征及其与驱动因子之间的相互关系进行分析。结果表明：极端降水和气温变化与太阳黑子和大尺度环流因子(多元ENSO指数(MEI)、太平洋年代际振荡(PDO)存在潜在联系,但它们对极端气候的影响作用存在差异。气候变化对城市建设和发展将持续产生重大影响。在对粤港澳大湾区气候变化的研究中,需关注珠江流域和典型区域气候变化的影响评估,加强流域极端天气发生机理、风险评估与对策研究,减轻极端气候事件带来的危害。     

1960—2013年昭通市极端降雨时空演变规律研究

气候变化引起的极端降雨量级和频次变化已经引起了广泛的关注,极端降雨演变规律的研究对于区域防洪减灾和水资源管理具有重要意义。基于昭通市及其周边的16个气象站点1960—2013年共54 a的降雨数据,选取世界气象组织推荐的6个极端降雨指数,采用线性趋势分析、Mann-Kendll法和滑动T检验等方法分析了昭通市的极端降雨时间演变规律,并基于ArcGIS10.2采用反距离插值法(IDW)分析了昭通市极端降雨指数的空间分布格局。结果表明:在趋势演变方面,昭通市的总降雨量PRCPTOT有下降趋势;而反映极端降雨量级的3项指数SDII,RX5day,R95p均呈上升趋势,其中RX5day上升趋势显著;而R10mm和CWD这2项反映极端降雨频率的指数均呈下降趋势,其中R10mm下降趋势显著。在空间分布方面,昭通市6项极端降雨指数具有较高的空间异质性,东北部降雨量级和频率较高,中部趋缓,而西南部总体上相对较低。相关分析的结果表明昭通地区极端降雨指数与高程呈现负相关关系,极端降雨主要发生在低海拔地区。研究成果有助于加深对该区域极端降雨发生规律的认识,为区域防洪减灾和水资源管理提供参考。     

浑南新区降水量时空演变规律分析

选取邻近降水观测站沈阳站与陈相屯站为代表站,采用均值差和均值差积过程线,分析了浑南新区降水量年际波动及时空变化规律,旨在为规划设计部门提供科学依据。     

洞庭湖水质演变特征及驱动因子识别研究

为了全面掌握洞庭湖水生态变化状态,为改善其生态环境提供理论支撑,收集整理了1989～2018年洞庭湖11个监测断面的水质监测数据,采用单因子评价法和综合营养状态指数分别对洞庭湖水质演变特征、营养化状态进行研究,利用主成分分析法和多元回归分析法筛选识别社会经济和水文驱动因子,分阶段对驱动因子进行分析,并提出湖区水环境保护建议策略。结果表明：(1) 1989～2018年,洞庭湖水质下降明显,已处于轻度富营养化状态;从空间演变状况看,富营养状况分布为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖;TN和TP是关键影响因素;经识别筛选,社会经济发展和水文变化是两大驱动因子。(2) 1989～2002年,洞庭湖水质总体呈明显下降趋势,社会经济驱动因子是关键原因;2003～2007年,洞庭湖水质变化相对平稳;2008～2018年,前期受社会经济发展和水文变化两个驱动因子共同作用,水质下降明显,后期由于水污染防治力度加大,水质呈现逐渐好转态势。(3)对照洞庭湖水质演变分析结果,为改善洞庭湖生态环境,建议重点要加强生活污染治理、防治工业点源污染、严控农业面源污染和加强洞庭湖水资源调控。     

梅江流域长系列枯水期降水演变特征规律分析

在全球气候变暖的大环境下,降水呈现"干者愈干,湿者愈湿"的趋势,由其带来的危害也更严重.在此背景下,选取梅江流域为研究对象,分析梅江流域枯水期降水量时空演变规律,对流域防洪抗旱、水生态文明建设、生态流量考核具有重要意义.结果表明:① 枯水期降水量呈现不显著增加趋势,空间上呈现北多南少,北部下降南部上升的趋势.北部地区降...     

基于夜间灯光数据的长三角城市群城市用水时空演变及驱动研究

从更精细的尺度分析城市用水的时空演变特征及其驱动因素,对于区域水资源的合理规划具有重要意义。基于夜间灯光数据,结合用水量数据建立了城市用水空间化模型,并利用标准差椭圆、空间自相关分析、地理探测器和因子分析方法,对长三角城市群城市用水的时空演变特征及驱动因素进行研究。结果表明：2000-2018年长三角城市群城市用水空间分布由“正东-正西”方向逐渐转变为“西北-东南”方向,重心整体向东南方向偏移;长三角城市群县域尺度用水量具有显著的空间正相关性,高值集聚区主要分布在中部地区,低值集聚区则分布在边缘地区;人口、综合供水能力、建成区面积与GDP反映的城市经济发展水平是长三角城市群城市用水时空演变的主导因素,价格、产业结构与节水措施则为重要因素。应注重长三角城市群内部城市协同发展,深化水价改革,优化产业结构与城市供水系统,改善居民用水行为,促进区域水资源的合理规划与可持续发展。     

城市雨洪利用雨情分析

城市雨洪利用是解决城市缺水和防洪问题的一项重要措施.为了更好地利用城市雨洪资源,分析城区雨洪利用的潜力和效益规模,需要分析该城区的降雨资源特性,包括城区降雨总量、降雨的年内分配、年际变化及降雨的时间、空间分布特性;为了分析雨洪利用排水设施、蓄水设施规模,需要分析城区短历时暴雨、暴雨强度和设计降雨及设计降雨过程.     

太湖流域降雨时空分布规律分析

以太湖流域140个雨量站1951-2001年的实测资料为基础,对影响流域降雨的因素进行了较为详尽的分析,比较清楚地揭示了太湖流域降雨的时空分布规律。     

基于不同时间尺度的降雨时空演变规律分析

为研究降雨时空演变特征规律,基于金华市区 1954—2018 年降雨量资料,运用 5 a 滑动平均、累积距平法和线性趋势法分析了降雨演变的趋势。通过 Mann-Kendall 检验和滑动 t 检验研究了降雨发生突变的年份,采用 Morlet 小波探究了降雨变化的周期性。 结果表明：金华市区年内降雨量总体呈线性上升的趋势; 年降雨量存在显著性突变年份为2009 年;金华市区年降雨量在不同时间尺度上呈现不同的“丰枯交替”的周期性变化,主变化周期为 45 a、27 a、19 a,其中45 a 为第一主变化周期;金华市区在近期仍将处于偏丰水年份,中长期逐渐过渡到偏枯水年份。研究成果对金衢盆地水资源综合利用和气候变化特征研究具有借鉴意义。     

1959-2018年山东省降水时空分布特征与洪旱演变规律

基于山东省1959-2018年地面气象观测站逐日降水资料,应用反距离权重插值、Z指数、Mann-Kendall检验及小波分析等研究方法,探讨近60年来山东省降水的时空分布特征及洪旱演变规律。结果表明：空间分布上,降水量存在显著的地区差异,呈现东部多西部少且山区多于平原的空间分布格局。时间分布上,多年平均降水量呈现下降的变化趋势,东部沿海地区下降速率比西北内陆地区快。山东省的洪旱灾害具有年代际变化特征,20世纪70年代前,涝灾频繁,80年代到21世纪初旱灾频繁,21世纪后,主要发生偏涝,洪旱灾害地区间差异明显。研究结果对该省防灾减灾及区域经济发展具有重要意义。     

河南省水资源“农转非”时空演变及驱动力

运用重心模型与ArcGIS10.2软件，探讨河南省水资源“农转非”时空变化趋势，采用岭回归模型对其驱动因素的效应进行分析。结果表明：河南省水资源“农转非”重心轨迹整体由西南向东北移动，且呈阶段性变化特征；河南省水资源“农转非”程度呈现上升趋势，其中豫中、豫西较高，豫东、豫南、豫北较低；济源等8市“农转非”程度均有所提升，三门峡等7市保持稳定，南阳等3市则有所下降；河南省水资源“农转非”驱动因素的时间效应存在差异，依据驱动因素的正负效应以及变化情况可划分为4种类型，分别对河南省水资源“农转非”具有驱动、约束、调节和不明显的作用；河南省水资源“农转非”驱动因素的空间效应存在差异，不同区域驱动因素作用的差异显著。     

北三河流域洪水资源量的演变特性及驱动因素评估

初步提出了洪水资源和洪水资源量的定义,利用Mann-Kendall、Spearman两种非参数统计方法和Morlet连续小波分析揭示了海河水系北三河流域洪水资源量的演变特征.根据分阶段降水量～洪水资源量关系,评估了降水和其它驱动因素对该流域洪水资源量变化的影响程度.研究结果表明,1956～2000年间,北三河流域洪水资源量具有显著的衰减趋势,呈现出以17年、9年和4年为准周期的多时间尺度丰枯振荡,1979年是45年来洪水资源量丰枯变异最显著的转折点.降水变化对北三河流域洪水资源量变化起主导作用.对于全流域,1959～1979年和1980～2000年两阶段相比,降水和非降水因素对洪水资源量减少的相对影响程度分别为70.5%和29.5%,对于山区分别为75.5%和24.5%,在平原区,非降水因素对洪水资源量变化的影响甚小.     

社会水循环演变的经济驱动因素归因分析

本文利用水资源投入产出模型分析社会水循环演变的经济驱动因素。在水资源投入产出模型中,利用2008年经济普查数据进行了分行业用水量的推算,并开发出23个部门的水资源投入产出模型;改进了国内学者普遍使用的模型中,中间投入没有考虑进口产品对水资源投入影响的问题,另外在分析中考虑了经济发展方式转变对社会水资源通量演变的影响。最后得出,1992-2005年,节水型技术进步对社会水循环通量的增加贡献是1 037.39%,最终需求对社会水循环通量的贡献是-1 122.31%,中间投入技术进步贡献为-126.86%,需求结构变化贡献为190.97%,行业结构需求变化为120.81%。即在没有技术进步的情况下,最终需求的增加会使现在的社会水循环通量增加10倍以上。在1992的最终需求下,现有的节水技术进步使得社会水循环通量减少90%。     

水库缺氧区时空演化特征及驱动因素分析

湖库水体在热分层时期的缺氧现象将严重影响底层水体水质,破坏底层水生生物栖息环境,导致湖库整体水质及生态环境质量的下降。本文以引滦入津源头工程大黑汀水库为例,研究了水库热分层及缺氧区的时空演化特征,识别了在一定的水质及底质污染状况条件下,水库缺氧区形成与演化的主要驱动因素。研究表明,大黑汀水库缺氧现象出现时间为每年6月份至10月份,最严重时全库有60%的回水区域会出现缺氧问题,坝前延伸距离可达12.0 km。缺氧区内水体溶解氧浓度低于2.0 mg/L。研究认为,热分层状况是决定水体溶解氧状况及缺氧区演化的主要驱动因素;藻类浓度通过对溶解氧结构及底层水体耗氧条件的影响驱动了缺氧区的年内演化规律;水库的地形条件变化是水体缺氧区形成的重要辅助性因素;水动力学条件则主要影响水库缺氧区的稳定性。     

京津冀绿色水资源利用效率及其时空差异与驱动因素分析

京津冀是我国水资源短缺情况最为严重的地区之一,提高绿色水资源利用效率是从根本上解决该地区水资源供需矛盾、实现经济-社会-生态和谐发展的必由之路。基于考虑非期望产出的Super-SBM模型测度2008-2018年京津冀城市群绿色水资源利用效率并对其时空差异进行分析,随后利用地理探测器模型探究绿色水资源利用效率驱动因素。结果表明：研究期内京津冀城市群绿色水资源利用效率均值处于非有效状态,且呈不稳定的波动态势,城市群内部效率极差较大;绿色水资源利用效率地区差异明显,北部地区高于南部地区,且南北差异呈增大趋势;人口规模、产业结构、自然资源条件和经济发展水平对提升京津冀城市群绿色水资源利用效率的驱动效应显著,城市开放程度的驱动效果提升较快但尚不稳定,而科技发展水平的驱动作用始终较低且呈减小趋势。     

基于城市雨洪模型的市政排水与水利排涝标准衔接研究

针对目前存在的市政排水与水利排涝两个标准的衔接仍无规范统一方法的问题,以广州市东濠涌流域为研究区域,采用城市综合流域排水模型Info Works ICM建立东濠涌流域管道、河道及地面二维耦合模型,分析计算市政排水1年一遇与水利排涝5年一遇以及市政排水1年一遇与水利排涝10年一遇两种情况下的标准衔接关系,为城市排水防涝规划设计提供技术支撑。结果表明:1年一遇市政排水标准与10年一遇水利排涝标准的组合能够满足流域涝水顺利排除的要求,但管道排水口底高程距河底高程的距离过短也会对管道的水位顶托产生一定影响,故建议城市排水管网的规划建设应至少保证排水口底高程高于河道底高程0.5 m以上。     

石臼湖流域江苏段生态环境驱动因素分析

根据相关资料对石臼湖流域江苏段的土地利用和生态环境现状进行评价,结果表明:湖泊水质处于Ⅳ～Ⅴ类,营养化水平为富营养。粗放的经济发展模式、滞后的环保基础设施、过度的湖泊围垦以及低效的环境管理是石臼湖流域江苏段生态环境演化的驱动因子;提出以调整产业结构、削减污染负荷、优化流域环境管理、加快基础设施建设以及开展湖泊生态修复为重点的相应措施。     

太湖平原河流水质时空演变及其驱动因素

根据2003、2009和2015年江苏太湖平原地区的水质数据分析其变化情况,并采用Spearman秩相关方法探讨了城镇用地对河流水质的影响.结果 表明:江苏太湖平原地区城镇化进程迅速,且大部分为农用地转换而来;该地区河流水质整体呈现好转趋势;城镇用地占比与DO、TN质量浓度的相关系数在2015年最大,其中与DO质量浓度相关系数达到-0.633,城镇用地对水质整体状况有较大影响,且在2015年影响最大.