雅鲁藏布江流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应

基于雅鲁藏布江流域2000—2016年MODIS遥感产品,选取植被归一化指数NDVI研究近年来研究区植被覆盖变化情况,并结合流域内气象站实测数据,采用趋势分析法、Hurst指数法和偏相关系数法研究流域植被覆盖变化及其对气候变化的响应关系。结果表明:近年来流域上游和下游地区植被覆盖以改善为主,中游地区则以恶化为主;流域低海拔地区为NDVI高值区,植被覆盖度随海拔升高呈先稳定后下降再稳定的趋势;流域NDVI与气温的偏相关系数大于降水,说明雅鲁藏布江流域整体上植被生长受气温影响要大于降水;流域Hurst指数空间差异性显著,均值为0.51,说明流域植被覆盖整体呈弱可持续性,其中拉萨河流域及雅鲁藏布江上游地区空间持续性较强,达到0.74。     

排水管网系统堵塞与拍门对城市水动力过程的影响研究

为揭示管网系统堵塞与防倒灌拍门对城市水动力过程的影响,以东南沿海山区小流域-梅溪流域为例,构建了山区水文城区水动力耦合模型。耦合模型经过验证,适用性较好。定量开展了管道堵塞与拍门对城市水动力过程的影响研究,结果表明:从空间上来看,识别出了堵塞不利影响最大的管段;在堵塞程度上,管段尽量不要堵塞超过内径的20%。在不同的重现期下,最大淹没水深和峰现时间对堵塞不敏感,而高重现期下,淹没历时对堵塞十分敏感。此外,管网系统排水口安装防倒灌拍门后,各重现期的最大淹没水深与最大淹没面积均略有减小。更重要的是,拍门在减少淹没历时上发挥了积极作用。本研究可以为梅溪流域的洪水预报、管道清淤及防洪管理提供技术支撑。     

基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的城市暴雨内涝模拟——以济南市为例

将开源的SWMM一维管网模型与半开源的LISFLOOD-FP二维水动力模型耦合,对济南市黄台桥流域进行暴雨内涝模拟,基于实测场次降水、流量及淹没情况对模型进行率定与验证。统计分析20130723实测场次降水和不同重现期设计降水下研究区溢流节点分布和地表淹没情况,并分析其原因,得出以下结论：20130723实测场次暴雨模拟结果表明耦合模型在研究区具有较好的适用性,可以用于城市流域暴雨内涝的模拟;随着降水重现期的增加,溢流节点数目及各个淹没水深范围的面积均呈增加趋势,总淹没面积从8.18 km2增加到21.92 km2,其中水深范围在0.1~1.0 m的淹没面积占比最大。研究探索城市流域尺度的暴雨内涝模拟,相关结果可为研究区防洪减灾工作提供一定的科技支撑。     

济南市区地下水埋深动态变化及其成因

应用统计学和水均衡原理对济南市区1997—2016年地下水水位实测数据进行分析,研究济南市区地下水埋深动态演变特征及其成因。结果表明：近20年来市区地下水埋深增大趋势得到明显遏制,目前地下水埋深呈稳健减小趋势,市区平均埋深减小2.527 m,多年平均减小速率为0.133 m/a,地下水埋深减小率空间变化特征表现为由东北向西南衰减,其中,历下区党家庄镇区域地下水埋深减小率最高达到0.667 m/a,长清区张夏镇区域地下水埋深增大率最低为0.115 m/a;地下水埋深与降水补给和人工开采直接相关,地下水埋深年内变化呈季节性波动,历下区位于地下水补给区,对补给或开采的响应程度表现最为敏感,而位于地下水排泄区的天桥区响应程度最为缓慢;在2003年采取大规模节水保泉措施后,地下水开采量减少约3亿m3/a,市区地下水蓄变量由2003年以前的负均衡(-2.7亿m3/a)转变至2003年以后的正均衡状态(0.8亿m3/a),行政干预措施效果明显。研究成果可为制定节水保泉方案措施提供科学依据和技术支撑。     

基于三维水动力模型与经验公式的桥梁雍水模拟与计算

为进一步探究桥梁雍水计算中各经验公式的适用性,以山区河流梅溪的六座桥梁为例,借助FLOW3D三维水动力模型构建了精细化河道与桥梁三维模型,计算了不同重现期下的桥前雍水值。模型经验证后,FLOW3D模拟值的绝对误差小于0.07 m,Nash系数均大于0.8,表明模型模拟效果较好。对比分析了FLOW3D模拟值与四种不同桥梁雍水经验公式的雍水计算值,结果表明:从整体来看,铁科院曹瑞章公式的计算结果都相对较大。对于下游的三座桥梁,铁科院陆浩公式的计算结果偏大,道布松公式与Henderson公式的计算结果偏小,其中Henderson公式最接近于模拟值。此外,相对较上游的两座桥梁,陆浩公式的适用性更好。研究成果可以为桥梁雍水计算与研究区防洪评价提供参考。     

再生水补给条件下河流水质及河岸渗滤水质演变试验

由于人类活动影响加剧,永定河呈现水量锐减以及水环境持续恶化的趋势,生态环境遭到严重破坏。在此背景下,永定河生态重建工程亟待开展,生态补水方式急需确定。为探究多水源生态补水方式对河流水质及河岸渗滤水质演变的影响,开展模拟试验,探究流速、温度和土壤渗滤对再生水补水水质的影响。研究结果表明:流速增加有利于污染物降解;与高温相比,低温条件下的污染物降解能力明显优于高温,表明低温在一定程度上有利于再生水补水水质的改善;河岸渗滤水某些水质指标有一定程度的好转,但由于河底沉积物的聚集吸附作用使得通过土壤的水体轻微富营养化。最终结果表明,流速对于再生水补水水质指标影响最大。     

基于海绵城市理念的LID措施优化布局：以济南市黄台桥流域为例

从广义与狭义角度阐释海绵城市理念的内涵,梳理常见低影响开发（low impact development,LID）措施的功能特征,系统归纳LID措施优化布局研究中使用的模型工具、优化算法以及规划目标。最后,以济南市黄台桥流域为例,运用NSGA-II算法,以LID措施的成本、雨洪要素控制率为目标进行LID优化布局,结果表明：居住区和公共设施区的透水铺装对径流总量削减效果最显著;居住区、公共设施区和园林区的透水铺装及公共设施区的绿色屋顶组合对洪峰延迟时间效果最显著;公共设施区的透水铺装和绿色屋顶组合对洪峰流量削减效果最显著。研究结果可为我国城市防洪减灾、海绵城市建设提供参考。     

基流分割对城市雨洪模拟不确定性分析的影响

为了探究基流分割对城市雨洪模拟的影响,以济南市主城区流域为例构建SWMM模型,采用2005—2010年7场基流分割前后的实测洪水资料校验模型,应用GLUE方法,以均方根误差为似然评判依据对模拟结果进行不确定性分析,探讨了基流分割前后流量数据对模拟结果不确定性的影响。结果表明:各场次暴雨基流占洪峰流量的比例均值为13.38%,对洪水模拟效果影响较大;GLUE方法能够有效提取高精度参数集,相比于原始流量序列,应用基流分割后流量作为校验模型依据,流量过程90%置信区间覆盖率增大100%,平均偏移幅度和平均对称度分别减小42.60%和87.19%。通过基流分割可有效降低流量数据作为模型校验数据导致的模拟结果不确定性,提升洪水预报性能,获取更精确对称的流量预报区间。     

粤港澳大湾区1961—2014年降水时空演变特征分析EI北大核心CSCD

利用粤港澳大湾区31个气象站点1961—2014年逐日降水资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、Hurst指数、小波分析法、经验正交函数(EOF)分解法等方法,分析区域年、季节降水时空演变规律。结果表明:1961—2014粤港澳大湾区降水波动较大,时空分布不均,年、冬季、春季降水量呈不显著上升趋势,秋季呈不显著下降趋势;春夏两季降水分别在1964—1965年和1965—1966年发生突变;降水变化的整体方向将继承过去的趋势,系统的平均循环长度分别为4 a、6 a、8 a、10 a和11 a;年降水量变化以28 a为主周期,以18 a、13 a和6 a为次周期;年降水量总体上从东南至西北呈现递减趋势;大湾区降水主要是全区一致的变化,其次为东部沿海地区及西北部封开、怀集地区与内陆地区反位向分布。     

福州晋安河片区海绵改造对城市内涝的影响

为研究海绵改造对城市洪涝的影响,有效提高城市对洪涝问题的韧性,对福州市晋安河片区海绵改造效果进行分析。基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟,设计了7种海绵改造方案,对各方案计算结果进行评估,并进一步选择琴亭湖附近典型排水片区,量化分析了海绵城市建设与湖库联合调度协同措施下片区的内涝响应。结果表明：构建的洪涝模拟模型能有效模拟晋安河片区暴雨内涝过程,不同的海绵改造措施对最大淹没面积、溢流节点数、超载管道数以及主河道不同断面水位的影响有所不同;全域海绵改造与管网优化组合的方案作用下,模拟得到的海绵改造综合效益最优。苏迪罗台风降雨驱动下,典型排水片区在无海绵改造措施下的总淹没面积为22.87 hm²,采用可持续的城市排水系统(SUDS)措施后,淹没面积减小为22.48 hm²,进一步加入调度规则,总淹没面积减小为9.83 hm²,仅采用源头海绵改造措施在面对极端降雨时效果有限,结合SUDS与湖库调度可以有效减缓内涝问题。