气候变化对珠三角地区典型城区流域排水系统的影响

以珠三角地区广州市典型城区流域东濠涌流域为研究区,采用Delta方法和年最大值法相结合推求未来时期东濠涌流域短历时暴雨强度公式,基于InfoWorks ICM构建一二维耦合的东濠涌流域城市雨洪模型,定量评估气候变化对排水系统的影响。结果表明:在RCP4.5和RCP8.5情景下,未来时期降雨强度峰值以及累积降水量均呈增加的变化趋势,城市排水系统节点溢流量、超载管道比例和淹没深度增大,给排水系统带来更为严重的影响。这一结果表明未来时期珠三角地区可能遭受更为不利的洪涝风险灾害。     

合理水域率的确定方法及其应用研究进展

在土地利用变化和极端气候的影响下,水域空间受到侵占和挤压,导致生态环境恶化和洪涝灾害风险增加,维持合理的水域面积成为改善生态系统的有效措施之一。在综述国内外有关水域率的研究现状的基础上,总结了水域率及合理水域率的内涵、分类和特征,梳理了不同水域承载功能(行洪排涝、水资源利用、景观娱乐、水环境容量、区域小气候等)的合理水域率研究方法,结合水文模型在平原河网地区水域率研究中的应用,归纳了以行洪排涝为主要功能的合理水域率确定技术、模型和思路;分析了目前海绵城市建设中水域率的确定方法,指出未来应构建专门的水域率研究理论体系,丰富内涵和研究机理,完善并统一不同功能的合理水域率评价体系,为水生态空间的调控和水资源承载力的评价奠定基础。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

基于行洪除涝功能的适宜水域率确定方法研究

保障基于行洪除涝功能的适宜水域率是快速城镇化背景下,增强降水储蓄能力、降低区域洪涝灾害损失的重要手段。提出了考虑暴雨强度和下垫面条件,基于行洪除涝功能的适宜水域率确定方法,并以国家重点防洪城市安徽省蚌埠市为例,计算了不同行洪除涝标准下的各下垫面产流量,结合区域现有的排涝能力,通过减少水田面积和增加水体面积来提升区域行洪除涝能力,从而估算出适宜水域率。计算得到在50年一遇1日暴雨量和100年一遇3日暴雨量标准下,蚌埠市所需水域率阈值为12.5%~19.5%。该研究思路和计算方法可为全国其他区域适宜水域率的研究提供参考,对面向区域水安全的城市规划和生态环境管理具有重要意义。     

能源供需优化模型在北京市能源系统的应用

依据北京市“十一五”时期发展规划，立足于北京市目前能源消费现状，创建了能源供需优化模型，旨在满足能源需求、环境允许的前提下使得系统能源费用最小化。采用了区间线性优化方法，对已知上下界但其分布未知的参数用区间数表示，最后得出规划期的三个周期内八种能源的产出调入量以及各个周期的总费用，并对目前北京市能源消费中存在的问题提出了几点建议。     

城市流域径流峰值对降雨时空异质性的响应

基于高时空分辨率的降雨产品,采用RainyDay暴雨生成器生成具有不同时空分布情景和降雨历时的设计降雨,通过分布式水文模型GSSHA模拟分析径流峰值对降雨时空异质性的响应规律,结合协方差分析方法和所构建的降雨时空异质性指标体系,定量研究不同降雨时空异质性指标对径流峰值的影响。结果表明:耦合短时序(2008—2016年)栅格降雨数据和RainyDay暴雨发生器,可以生成与实际降雨时空分布相似的流域设计降雨;降雨时空异质性对径流峰值具有显著的影响,其影响比降雨历时和降水量对径流峰值的影响大;雨峰系数、降雨集中度、1 h最大降水量对径流峰值的影响较大,其中雨峰系数的影响随着降雨历时或降雨重现期增大而减小,而降雨集中度则相反。     

向家坝水电工程影响下区域土地利用及景观格局变化

为研究向家坝水电工程建设对周围区域土地利用和景观格局变化的影响,本研究采用面向对象分类方法对水电站建设前(2006)与建设后(2017)两个时期的研究区遥感影像进行土地利用和景观格局变化分析,并以2006年为基准年,采用CLUE-S模型对研究区2017年"自然发展状态"下土地利用进行模拟,与2017年实际情形进行对比分析。研究结果表明:(1)2006-2017年间,在水电站外部工程和社会发展的双重作用下,水体面积大幅度增加,裸地得到开发利用,建筑区扩张,林地和耕地减少较多;(2)相较于"自然发展状态",水电工程影响下的建筑区面积略有下降,园地/草地面积下降且与林地之间交叉分布增多;(3)相较于"自然发展状态",水电工程影响下研究区景观格局变化表现出不同的特点:景观水平上,自然发展对研究区整体的聚集作用减弱;类型水平上,研究区景观格局呈现出三种趋势:耕地与园地/草地呈增强趋势,建筑区与裸地呈延缓趋势,林地呈相反趋势。     

广东省生产用水结构时空变化及影响因素

基于多区域LMDI方法和信息熵原理,研究2005-2018年广东省4大区域21个城市生产用水结构时空演化机制,解构人口规模、人口分布、经济发展、产业结构和用水强度等5个驱动因素对广东省生产用水的影响。结果表明:广东省生产用水总量总体上呈现降低趋势,珠三角地区降低幅度明显,三大产业的用水强度都逐年下降,区域间差别显著;三大产业用水占比基本保持稳定,珠三角地区用水结构较为均衡,粤东西北地区用水结构趋向于单一,以第一产业用水为主;经济发展为主导正向驱动力,用水强度为第一负向驱动力,产业结构为第二负向驱动力且其驱动效应逐年下降,人口规模为正向驱动力但效应较不明显,人口分布驱动效应最不明显,但人口分布在珠三角城市中主要表现为正向驱动力,在粤东西北地区则呈现为负向驱动力。该研究结果对协调区域产业发展和水资源的关系,制定合理的水资源规划具有一定的参考价值。     

基于模糊优选和可信性的农业水资源多目标优化配置模型

干旱半干旱流域内社会、经济和生态问题多是由水资源匮乏或管理不当导致的,因此寻求有效的水资源管理方法至关重要。针对农业水资源配置过程的多目标性和不确定性问题,建立了一个多目标模糊可信性优化模型(MFCP)。该模型不仅通过定量分析不同目标在农业发展中的权重,对决策变量的综合效益进行模糊优选,还基于模糊可信理论处理了模糊参数。所开发的MFCP模型应用于甘肃省武威市民勤灌区进行实证研究,构建了以经济、生态和社会效益为目标、以水土资源自然禀赋限制等为约束的水资源优化配置模型。结果表明,可以通过减小玉米和葵花种植面积、增大瓜类和蔬菜的面积达到区域综合效益最优。以2015年为例,与优化前现状相比,优化后的方案在减少11.1%的种植总面积的情况下,能节约水量12.6%、提高经济收益13.8%。     

华中多雨人口密集型流域洪水预报

建立一个集总式水文模型，即基于蓄满产流的三水源新安江模型，模拟抚河流域1981—1995年的18次暴雨洪水过程；采用马斯京根分段连续算法计算河流洪水演算和水流过程线；然后将所有水流过程线线性叠加，确定水流和洪水过程；利用日尺度数据和洪水频率数据对模型进行参数率定。结果表明：该模型在现场洪水模拟中的平均确定系数为0.911，模型校准的平均径流深度误差为4.73%，验证的平均径流深度误差为8.21%，三水源新安江模型可以被应用于抚河流域的洪水预报工作中。该研究为我国中部多雨地区的洪水预报研究提供了有益的参考。