梅溪流域“莫兰蒂”台风暴雨洪水分析

2016年9月,受台风"莫兰蒂"影响,福建省泉州市梅溪流域发生强降雨过程,产生的洪涝灾害造成严重的人员伤亡及财产损失。对此,以此次梅溪流域洪涝灾害为例,结合降雨数据、径流数据及上游山美水库调蓄数据,采用数据分析、还原计算、实地勘察等分析和计算方法详细分析了台风暴雨洪水过程,并提出具体措施。研究结果表明,此次台风暴雨具有降雨强度大、降雨雨量集中、降雨径流响应时间迅速的特点;洪水快涨慢落,历时长;上游山美水库在洪水过程中发挥了重要的调蓄作用;洪水诱因主要包括气象、外江顶托、自然地理和人为因素等。     

不同再生水占比景观水体水质演变机制实验研究

以永定河(北京段)为研究对象,开展不同再生水占比景观水体连续24d的水质监测实验,监测指标包括化学需氧量、氨氮、溶解氧、pH、电导率及土壤微生物多样性等。结果分析表明:相同实验条件下永定河上游山峡段河岸带土壤微生物多样性明显好于下游沙质断流河岸带土壤,而二者混合形成的沙土有利于丰富土壤微生物多样性;高再生水占比水体对于环境更加敏感,更容易因为外部因素引起水质变化,在高温下水质恶化速率更快;根据实验所监测的多项水质指标与生态效应综合分析,静止景观水体再生水占比在超过75%以后水质持续恶化,推荐永定河实际景观河道再生水占比控制在75%以下。     

基于WRF的北京副中心强降水模拟

以北京副中心北运河生态带、城北、河西和两河片区为研究区,选取典型强降水过程,基于新一代中尺度天气研究和预报模式（weather research and forecasting model,WRF）,通过对物理参数化方案的优选,构建适用于北京副中心的数值天气模型。通过区域大气模式可以实现定量降水模拟与预报,为缺乏降水资料地区的相关研究提供数据支撑。研究结果表明：不同参数化方案的模拟结果差异较大,积云参数化方案对研究区强降水模拟效果的影响最大;当云微物理过程取WRF Single-Moment 5-class方案,积云对流过程取Grell-Freitas方案,行星边界层过程取Yonsei University方案,长、短波辐射过程取newer version of the Rapid Radiative Transfer Model方案,表层取Revised MM5 Monin-Obukhov方案,陆地表面取Noah land surface model方案,城市表面取Urban canopy model方案时,模拟结果最优。     

山前平原型城市雨洪模拟与应用——以济南市为例

近年来,我国城市区域暴雨洪涝灾害频发,而山前平原型城市由于地形地貌特殊,其造成的人员伤亡和经济损失尤为严重。文章以济南市黄台桥排水片区为研究对象,基于SWMM模型构建了山前平原型城市雨洪模拟模型。根据研究区地形地貌及汇流规律的差异将子汇水区分为山区、平原区和主城区三类,通过控制模型汇流演算方式、模型演算面积比及河道糙率系数设置情景,并采用遗传算法对模型参数进行率定与验证,从而定量分析子汇水区不同汇流方式及河道糙率对模拟结果的影响。研究结果表明：当采用SWMM模型传统汇流方式时,难以考虑山前平原型城市地形差异,模型模拟结果整体表现较差（平均Nash系数仅为0.61）;当针对山前平原型城市不同地形特点设置相应的汇流演算方式、模型演算面积比及河段糙率系数时,模型模拟精度得到显著提高（平均Nash系数达0.86）。研究结果可为山前平原型城市雨洪灾害的模拟与研究提供科学基础,并为区域防洪减灾提供相应的技术支撑。     

有效不透水面分布对城市雨水径流的影响

城市区域不透水面分布错综复杂,汇流路径多样,不透水面有效性及其产流机制成为城市水文学的热点问题。研究以北京市主城区为对象,构建了基于汇水路径的有效不透水面的识别方法,拟合出总不透水面与有效不透水面的经验公式,定量识别了不透水面有效性对北京市主城区雨水径流的影响。结果表明：考虑不透水面有效性能显著提升模型模拟精度,针对不同城市化阶段,在各种重现期降雨情景下设置不同有效不透水面比例并进行模拟,发现有效不透水面对低重现期降雨产流过程的影响远大于高重现期降雨产流过程,且城市化前期有效不透水面增加会导致较大洪峰增长率,而城市化后期影响减小。研究可为优化城市地面格局,减缓城市洪涝灾害损失提供科学参考。     

城市洪涝治理与韧性城市建设：变革、创新与启示

我国城市洪涝治理经历了从工程措施到工程与非工程措施并举,从洪涝分治到洪涝统筹,从城市局部治理到流域系统治理的重大转变。特别是海绵城市和韧性城市理念的引入,显著提升了城市洪涝治理水平,促进了城市可持续发展。经过多年探索与实践,我国在技术应用、政策管理、公众与社会参与等方面取得了显著进展,城市洪涝模拟与风险评估取得重要成果,监测感知系统日趋完善,预报预警技术取得突破,应用场景更加广泛;跨部门协作与联动机制、政府与社会资本合作模式的提出,高效信息传播机制和公众参与程度的加强,均显著增强了城市应对洪涝灾害的能力,为防洪减灾工作提供了有力支撑。借助北斗卫星、激光雷达、物联网、人工智能、大数据等先进技术,我国持续推进数字孪生流域、国家水网与区域水网建设,为洪涝治理和水利高质量发展提供了重要支撑。今后,城市洪涝治理将继续朝着系统化、智能化、生态化方向发展,面对新时代的机遇与挑战,应结合海绵城市与韧性城市建设,坚持系统治理、坚守底线思维、坚持创新发展,通过全局性谋划和整体性推动,不断提升水旱灾害防御水平和水安全保障能力。     

陕西省宝鸡市日月耦合降水随机序列模拟

为了生成可同时保持日、月尺度的关键统计特性的降水序列,提出一种日、月尺度耦合方法使模拟序列可在日、月尺度上均保持实测序列均值、方差和变差系数,该方法利用一阶马尔科夫链模拟干湿期,以两参数Gamma分布模拟降水量,并使用比例调整算法。对陕西省宝鸡市降水序列模拟的结果表明,耦合方法较好地保留了日、月尺度上原有的统计特性,且比例调整算法对日序列的调整较小。同时,耦合方法简单、适用性强,可用于其他尺度间的尺度耦合。     

水资源系统分析中模糊隶属度与集对联系数的不确定性特征辨析

为探究模糊隶属度与集对联系数两种理论间的内在联系,分析了二者在概念、理论和适用性的异同,利用集对理论构造联系数模型与模糊数学思想构造隶属度函数,分别评价了黑龙江省水资源承载力现状。结果表明,集对理论与模糊数学理论在水资源系统分析中均有良好的效果。由于模糊性是排中率的破缺,模糊数学在不确定性的现状评价中更有优势;集对联系数可视为模糊隶属度的区间表达,可对评价对象进行简单分级,并能动态评价研究对象。     

基于多准则的城市雨洪模型不确定性分析方法

提出了一种基于多准则的城市雨洪模型参数不确定性分析方法。通过采用距离函数方法整合多个目标函数,该方法能够对洪峰、洪量和洪水过程等多个城市洪水过程要素进行综合考虑。将该方法应用于北京市大红门排水片区SWMM模型的不确定性分析,并与传统单准则方法的结果进行了对比及分析。结果表明,单一目标函数无法全面描述城市洪水特征;多准则方法在覆盖率相似的同时,不确定区域显著降低。在率定期,多准则相较于单准则不确定性区间的带宽减少了3.57 m3/s,偏差减少了3.04 m3/s;在验证期不确定性区间的带宽减少了3.38 m3/s,偏差减少了7.25 m3/s。而且其中值预报显著优于单准则方法。     

渭河流域河流健康调查与评价

在渭河流域开展野外采样调查,并采用水文改变指标法、综合水质标识指数法、生物完整性指数法等分析和评价渭河流域的水文、水质和水生态现状。结果表明:(1)林家村、魏家堡和咸阳3个站点的水文情势改变程度为高度改变,而临潼、华县的水文情势改变程度为中度改变;(2)渭河流域丰水期水环境质量状况优于枯水期,影响渭河水系的主要环境因子为总氮(TN)和总磷(TP),影响泾河和北洛河水系的主要环境因子为电导率;(3)渭河流域鱼类和底栖动物在丰、枯水期的生物完整性差异较小,着生藻类在丰、枯水期的生物完整性差异则较大。提出以下建议:(1)控制水利工程的过量开发利用,合理调控闸坝的蓄放水过程;(2)在河道沿岸建设污水处理厂,对排河污水进行拦截和处理,并定期监测水体理化性质,重点关注TN、TP和电导率;(3)控制渭河流域内的石油开发强度,恢复河岸带及边坡生境,以保证水生生物的正常栖息和繁衍。