新一代GPM IMERG卫星遥感降水数据在中国南方地区的精度及水文效用评估

新一代GPM(Global Precipitation Measurement)IMERG(Integrated Multi-satellit E Retrievals for GPM)卫星遥感反演降水数据产品提供了覆盖范围更大、精度和时空分辨率更高的新的降水数据来源。本文以北江流域为例,基于高精度融合降水数据产品定量评估了新一代准实时"early-run"和"late-run"IMERG产品(IMERG-E和IMERGL)以及非实时后处理的"final-run"IMERG产品(IMERG-F)的精度,并结合VIC(Variable Infiltration Capacity)分布式水文模型评估了该系列产品的水文效用。结果表明:(1)研究区域内非实时IMERG-F产品有着较高的精度,网格尺度上日尺度相关系数为0.65,相对偏差为5.87%,优于上一代3B42-V7产品,而准实时的IMERG-E及IMERG-L产品的日相关系数则为0.6左右,精度同样令人满意;流域平均尺度上各产品精度均进一步提高;(2)情景I(基于站点观测降雨数据率定模型)的水文模拟结果表明,非实时IMERG-F产品表现出较好的水文效用,纳西效率系数为0.622;准实时的IMERG-E及IMERG-L产品虽总体上表现较差,但在汛期表现较好,说明该产品有应用于短期洪水预报的潜力;(3)情景II(基于3B42-V7数据率定模型)的结果表明,各IMERG产品的水文模拟表现均有显著改善,说明3B42历史数据适合在使用IMERG产品进行水文模拟时用于水文模型率定。     

LID改造对城市内涝与面源污染的影响

为了探究低影响开发(LID)措施对城市雨水-径流-污染过程的改善效果,以广州市某区域为例,提出了4种LID改造措施(绿色屋顶、生物滞留池、透水铺装、3种LID组合),并构建了SWMM模型来模拟分析5种暴雨重现期下不同LID改造措施的水文水质效应。结果表明：单一LID改造措施下,暴雨重现期较大时透水铺装效果最好,该情景下洪峰削减率、峰现时间延迟和总流量削减率都达到了最大;3种LID组合对总流量削减率最高,为26-12%~34-40%;单一LID改造措施下,透水铺装对COD与NH3-N质量浓度峰值削减和峰现时间延迟效果最佳;3种LID组合对COD和NH3-N总量削减率最高,分别为50-51%~60-83%和53-16%~58-47%。LID改造措施对城市内涝、COD和NH3-N都有不同程度的减轻或削减,其中LID组合改造措施的效果最好。     

全球变暖背景下珠江流域年日最高气温时空变化特征及影响分析

全球变暖和剧烈的人类活动引起全球气候非平稳性,极端高温等气候事件日益频繁,已严重威胁到人类健康和社会经济发展。分别利用1960—2012年珠江流域43个气象站的年日最高气温和74种逐月大气环流指数分析流域内极端高温时空变化特征并定量探讨其影响因素。结果表明:①珠江流域年日最高气温总体呈显著上升趋势,2002年前后发生显著突变,变化周期为4.8 a,且存在2.0～5.8 a的振荡周期;②流域极端高温呈现出从西部向东部递增的特点,其中东部地区呈明显上升趋势;③对珠江流域极端高温具有重要驱动作用的4个指数分别为太平洋区极涡强度指数、西太平洋副高强度指数、亚洲区极涡强度指数以及北半球极涡面积指数,而北半球副高北界位置指数和亚洲纬向环流指数的相对贡献率最小。     

韩江流域面源污染及与景观格局的关系

为了定量研究韩江流域的面源污染情况以及景观格局对污染的影响,建立了流域水文水质模型,并采用多元线性回归、冗余分析方法,探索景观指标与污染物质量浓度变化量的关系。结果表明:西部宁江流域地区的总氮质量浓度较高,最大值为3.91 mg/L;东部汀江流域地区总磷质量浓度较高,最大值为2.15 mg/L;流域总体水质呈恶化趋势;景观指标能解释81.7%的面源污染变化,且景观的面积越大,其组成格局可能比空间格局对水质的影响更大;林地的面积百分比与面源污染负相关,农田、城镇、草地景观则相反;城镇或农田等人类景观的斑块密度、形状指数等空间格局指标与污染物质量浓度负相关;旱地相比水田对面源污染的贡献更大;在研究区采用退草还林、农业结构调整等管理措施分别能够削减1.82%和4.63%的总氮负荷以及1.16%和7.31%的总磷负荷。     

东湖水库强风暴雨遭遇联合分布及其对坝顶高程设计的影响

为探讨强风暴雨遭遇的联合分布及其对坝顶高程设计的影响,以东湖水库为研究对象,利用广义极值分布(GEV)、伽马分布(Gamma)和皮尔逊Ⅲ型分布(P-Ⅲ)分别对最大风速和3组降雨序列进行边缘分布拟合,基于二元Copula函数构造最大风速和降雨序列的联合概率分布,估算100年一遇重现期下风速和降雨设计值,并复核水库主坝坝顶高程是否满足安全要求。结果表明：东湖水库年最大日降雨量呈显著增大趋势(P<0.05),年最大风速则呈现不显著增大趋势,且历史上出现过年最大风速遭遇年最大暴雨的情景;对于遭遇分析,无论是最大风速还是暴雨的计算值均呈现“联合重现期>单变量重现期>同现重现期”的规律,其中联合重现期最大风速值比仅考虑单变量的最大风速值大10%左右;基于联合重现期最大风速所推算的坝顶高程低于大坝防浪墙的实际高程,表明大坝高程能满足100年一遇强风暴雨遭遇的安全要求。研究成果可为我国沿海地区水库大坝的设计风速计算和坝顶高程设计提供参考依据。     

基于集对分析法的洪水灾害风险评价模型

为解决评价指标与洪灾风险的不确定性关系,将集对分析理论应用于洪灾风险的评价中,同时为考虑等级标准边界的模糊性引入置信度准则,以北江流域为例,建立了集对分析评价模型,获得了北江流域洪灾风险危险区具体分布状况,评价结果与实际情况吻合,验证了模型的合理性。     

冲激雷达探测技术产业化应用前景

冲激雷达是近年来世界发现研究和发展起来的一种新探测体制,一些发达国家对冲激雷达探测技术进行了大量而深入的研究和产品研制。我国开展这项技术研究较晚,应用性研究很少,而我国市场存在着对冲激雷达探测技术产品急切的需求。文中对国内外冲激雷达探测技术研究现状及发展趋势进行了介绍,并对冲激雷达探测技术的产业关联度以及冲激雷达技术产品的广阔市场前景进行了分析。对开创研制我国的首批冲激雷达产品、填补我国这方面的空白有一定的促进作用。     

杨梅河流域“海绵型”综合管廊水文效应模拟EI北大核心CSCD

以广州市国家综合管廊试点区域——杨梅河流域为研究对象,利用SWMM和SUSTAIN模型对传统开发情景、传统综合管廊情景、低影响开发情景、低影响开发和综合管廊联合作用的“海绵型”综合管廊情景下的水文效应进行对比评估,结果表明:实测降雨条件下,SWMM模型的模拟结果与流域内涝实际情况相符,证明该模型适用于杨梅河流域水文效应研究;结合SWMM和SUSTAIN模型的优势,将SUSTAIN模型中的低影响开发优化布局方案输入至SWMM模型进行水文模拟,使得低影响开发布局更科学合理;“海绵型”综合管廊情景下,溢流量削减效果最佳,50 a重现期设计降雨条件下溢流总量削减率超过60%,与“快排”模式下的传统综合管廊情景相比,“海绵型”综合管廊使杨梅河出水口峰值流量明显降低,峰现时间也相应延迟。     

基于机器学习的太湖流域多层次防洪调度方案综合评价

为解决太湖流域多层次防洪调度方案在不同防洪层次目标下的评价问题,构建了流域、区域、城镇多层次防洪排涝调度方案综合评价指标体系,并基于K近邻(KNN)和随机森林(RF)算法构建调度方案综合评价模型。结果表明,联合KNN模型和RF模型实现了KNN-RF组合模型评价,其针对流域、区域与城镇3个层次防洪目标进行调度方案评价的平均相对误差和平均绝对误差分别降低至1.25%、0.82%、2.43%和0.511、0.342、1.380,最大相对误差和最大绝对误差得到改善,等级划分总体正确率高于95%;KNN-RF组合模型能筛选出各层次防洪目标下较优的调度方案,减少单一算法不确定性导致的异常评价误差,评价精度显著提高。     

基于TELEMAC-2D和SWMM模型的城市内涝数值模拟

以广州长湴地区为例,基于SWMM和TELEMAC-2D模型构建一种新的耦合模型TSWM,通过历史暴雨事件验证、模型对比等方式评估了TSWM模型的适用性和可靠性,并对不同重现期暴雨开展了数值模拟.结果表明:TSWM模型能较准确地模拟研究区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟;与基于SWMM和LISFLOOD-FP、WCA...