华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

黄河流域生态保护与高质量发展专题

  • 黄河流域生态保护和高质量发展的关键:人地系统的优化

    赵荣钦;

    人类社会经济发展所面临的诸多资源环境和区域发展问题,归根结底都是由"人地关系"处理不当引发的地球表层特定地域单元的结构和功能失衡造成的。目前,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为重大国家战略,保护好母亲河是中华民族永续发展的大计。因此,如何推动黄河流域生态保护与高质量发展成为今后一定时期内关乎中国经济社会可持续发展的重大命题。从人类发展史人地关系演变的过程解析出发,尝试从"人地关系"的视角分析黄河流域"生态保护"和"高质量发展"的关系;构建了基于人地系统优化的未来黄河流域生态保护和高质量发展的思路和框架,从生态保护与修复、加强水资源节约集约利用、产业转型升级、区域差别化发展和城乡协调发展等角度提出了黄河流域生态保护和高质量发展的对策和建议。

    2020年03期 v.41;No.170 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 841K]
    [下载次数:292 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:32 ]
  • 基于RUSLE模型的河南省黄河流域土壤侵蚀研究

    刘天可;袁彩凤;

    为了更好地研究黄河河南段的土壤侵蚀情况,以河南省黄河流域为研究区域,采用地理信息系统和遥感技术,融合遥感影像、DEM数据、降雨数据和土壤数据等,将RUSLE模型应用到该区域的土壤侵蚀研究中。结果表明:该区域的年均土壤侵蚀模数为861.78 t/(km~2·a),年均土壤侵蚀总量为305.44×10~5 t/a,轻度以上的土壤侵蚀多发生在河南西部的一些省辖市内。其中,土壤侵蚀等级为轻度以下的区域,其面积占研究区总面积的88.39%,该区域主要分布在0°~10°坡度范围内,主要的土地利用类型为耕地和草地;中度侵蚀和强烈侵蚀的区域,二者的总面积占比为10.71%,主要分布在15°~25°坡度范围内,土地利用类型主要为林地;极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的区域面积所占比例较小,占比共计0.9%,该区域零星分布在坡度范围大于25°的草地和林地区域。该研究成果揭示了河南省黄河流域的土壤侵蚀情况,可为区域水土流失治理提供科学依据。

    2020年03期 v.41;No.170 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1087K]
    [下载次数:108 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:27 ]
  • 植被指数与气象因子在像元尺度的多元线性回归研究

    栾金凯;刘登峰;刘慧;林木;黄强;

    遥感获取的归一化植被指数(NDVI)能很好地代表植被的区域特征和空间变异特征。分析区域植被指数的变化对监测和评价半干旱区植被保护效果具有重要价值。为了更好地在像元尺度上对NDVI进行模拟,本文基于陕西省榆林市2000—2017年MODIS/Terra NDVI遥感数据,结合该地区17个气象站点2000—2017年的气象数据,以2000—2014年为率定期,2015—2017年为验证期,应用多元线性回归分析方法进行逐像元分析。结果表明:6—7月平均气压、7月平均最高气温、7月平均气温和7月平均相对湿度与榆林市8月份NDVI的相关程度最大,是榆林市8月份NDVI的主要影响因子;对比榆林市2015—2017年NDVI的模拟值和实测值发现,2015年NDVI模拟值的残差为负值的区域主要位于靖边县、横山区、子洲县、神木市的北部及府谷县的南部,2016年残差为负值的区域主要分布在神木市的北部和府谷县的南部,2017年残差值为负值的区域主要位于靖边县的西部,佳县、米脂县和子洲县的部分区域。残差为正值的区域,说明人类活动对该区域植被的生长起到了促进作用,这些地区的封山育林、退耕还林、退牧还草等措施的实施效果较好。在现阶段人类活动变化幅度不大的情况下,应用本文方法可根据未来的气象条件预测未来植被理论上的生长状况。

    2020年03期 v.41;No.170 14-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 5905K]
    [下载次数:76 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:32 ]
  • 基于区域农业旱灾损失预测的混频GM(1,N)模型研究

    罗党;秦嘉欣;

    区域农业旱灾损失最直观的表现就是粮食产量的损失。针对区域农业旱灾损失系统中高频气象要素与低频社会经济要素共存的特征,提出了灰色混频GM(1,N)模型——MFGM(1,N)模型。该模型以傅里叶级数形式的权重函数来集结高频数据信息,以粮食作物的水分敏感指数与温度敏感指数作为初始权重,并采用模拟退火算法对参数进行优选后,得到模型的权重函数值,从而实现混频数据的直接建模。以安阳市农业旱灾为例,应用MFGM(1,N)模型对旱灾导致的粮食产量损失进行预测,并与经典GM(1,N)模型的预测结果进行对比。结果表明,所提出的MFGM(1,N)模型对粮食产量损失的模拟和预测误差较小,其精度高于经典GM(1,N)模型,验证了模型的合理性和有效性。

    2020年03期 v.41;No.170 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 829K]
    [下载次数:73 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:33 ]

水文水资源

  • 基于MRIO和ENA的中国省区能源-水资源耦合关系研究

    孙才志;靳春玉;阎晓东;

    能源和水资源在经济活动中密切相关。分析区域间的能源和水资源流动,并量化它们之间的相互依赖关系,能够促进两种资源的协同管理。利用2012年区域间投入-产出表和生态网络分析方法,构建了中国30个地区的能源-水资源耦合网络核算框架。框架分析结果表明:①中国30个地区的能源最终消费量为40.62亿吨标准煤当量(tce)(不含中间消费),水资源最终消费量为4 937.78亿m~3,无论从生产还是消费的角度来看,山东和江苏的能源和水资源消费量均较大。②从混合水资源和混合能源流动情况来看,水资源输出量较大的地区为新疆和黑龙江,能源输出量较大的地区为内蒙古和山西;混合水资源和混合能源输入量较大的地区多为经济规模较大的地区,如山东、江苏、广东等。③水资源网络和能源网络的循环率都小于10%;系统鲁棒性都向冗余度高的一侧倾斜,此时效率偏低;耦合网络中,浙江对大多数地区的依赖程度较大。分析各地区水资源和能源消费情况以及转移路径,能够为解决能源和水资源可持续利用和管理提供理论支持。

    2020年03期 v.41;No.170 32-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1946K]
    [下载次数:81 ] |[引用频次:1 ] |[阅读次数:28 ]
  • 基于数据挖掘的水库最优分水比计算方法研究

    刘鑫;韩宇平;

    基于规则的水资源合理配置,由于存在一定的空间复杂度,在水库的最优分水比计算过程中,如果没有先验经验,当用水单元增多,计算时间达到无穷大值时,尚缺乏有效的计算方法。大数据时代强调学科交叉,通过数据挖掘的思想,从"定量的回应"中找出数量特征和数量关系,然后得出可以作为判断或决策的依据。以湖北省漳河水库为例,计算了不同步长的分水比,分析了不同步长的计算时间,提出了分布式算法,统一考虑时间效益和总缺水量最小原则计算最优分水比,并验证了该算法的有效性。结果表明:使用分布式算法计算最优分水比,随着运算组数的不断增加,运算到一定程度时,总缺水量呈现出周期性变化规律。此外,不同周期内总缺水量最小值的差在一定范围内,且各周期的最小值趋于一个极小值,并将计算次数从995~6降低至10~5,有效地计算出步长为0.001的最优分水比,弥补了高精度最优分水比很难计算的短板。

    2020年03期 v.41;No.170 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2487K]
    [下载次数:67 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:30 ]
  • 基于GIS的滇池流域降雨量插值及其分布特征

    朱珊珊;

    针对云南省的降雨量时空分布极不均匀、滇池流域内水资源短缺的问题,利用滇池流域26个雨量站2001—2017年的逐月及年降雨量数据,用地理信息系统的统计分析功能对滇池流域年均降雨量序列进行空间插值,对比了不同插值方法的效果,分析了该流域降雨量的空间分布特征。结果表明:考虑高程影响的协同克里金法更适用于滇池流域降雨量插值分析;滇池流域降雨量时空分布极不均匀,无论哪个季节,西北、东北部山区降雨量较多,夏、秋两个季节湿热、多雨,而冬、春季天气干燥,降雨量少。

    2020年03期 v.41;No.170 49-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1024K]
    [下载次数:175 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:35 ]
  • 降雨径流相关法在水库洪水预报中的应用研究

    张明芳;詹新焕;刘建光;王立辉;王宗志;

    洪水预报在防汛减灾与洪水资源开发中扮演着重要角色,是水库运行管理的基础。尽管洪水预报方法在科学研究上经历了由降雨径流相关、集总式水文模型到分布式水文模型的发展历程,但因降雨径流相关法具有计算简单、易于使用等特点,在水库调度等实际生产中至今仍被广泛应用。以山东半岛龙角山水库为例,对以往所采用的降雨径流单线预报方法进行改进,在充分考虑该流域降雨前期土壤含水特性的基础上,采用人工试错法将降雨径流关系的主要影响因子——前期影响雨量P_a划分为不同的区间,建立了P+P_a-R_s和P-P_a-R_s两套降雨径流关系图。结果表明,相比于降雨径流单线预报方法,两套降雨径流关系图的合格率分别提高了6%和7%,预报精度由乙等提高至甲等级别,增强了降雨径流相关法在龙角山水库的实用性,为水库调度决策提供了重要的科学依据。

    2020年03期 v.41;No.170 56-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1351K]
    [下载次数:59 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:20 ]

生态与环境

  • 基于GF_1卫星影像的巢湖蓝藻时空演变特征分析

    周婷;刘小妮;戚王月;夏萍;曹娜;

    近年来,巢湖蓝藻水华频繁暴发,且呈现显著的季节性周期和时空不均匀性,给区域水生态安全带来了一系列风险。为定量研究巢湖蓝藻的时空演变规律,选取2018年4月和9月环巢湖14个观测点的水样作为研究对象,采用高分一号(GF_1)卫星影像提取观测点水体归一化植被指数(NDVI)值,作为蓝藻的识别因子;结合环巢湖14个河口观测点的同步水质指标,得出巢湖水质的时空演变规律,并进行了归因分析。结果表明:温度较低的4月份的巢湖水质整体显著优于9月份的,巢湖西半湖的水质均显著劣于东半湖的,其中,西北区域水质最差;蓝藻暴发呈现"环湖区域先发展先消退、湖中心后发展后消退"的演进趋势。将NDVI值与水质指标进行相关性分析,结果表明,与巢湖蓝藻相关度最高的指标为总氮,其次为总磷和化学需氧量,各因子相关性在不同季节也有一定差异性。该研究结果为识别巢湖水体季节性蓝藻产生原因并采取针对性治理措施提供了可靠的依据。

    2020年03期 v.41;No.170 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
    [下载次数:72 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:28 ]
  • 华阳河湖群非汛期水位调控水质改善效应研究

    张琳;杨启红;曾凯;王家生;

    华阳河湖群位于长江中下游左岸,由龙感湖、大官湖、黄湖、泊湖等湖泊组成,湖泊总面积约941 km~2,是长江中下游左岸面积最大的湖泊群之一,被世界自然基金会确认为长江中下游三处最重要的湿地区域之一,具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、调节气候和维护生物多样性等重要生态功能。但是,华阳河湖群水质存在不达标现象,为贯彻落实全省水污染防治暨水质自动监测站建设推进会精神,改善华阳河湖群水质,安庆市水利局和气象局、安庆水文水资源局共同研究制定了2018年华阳河湖群非汛期水位初步调控方案,并上报市政府。本文在此基础上构建华阳河湖群水质数学模型,模拟分析不同水位调控方案下河湖群水质改善情况,此分析结果可为华阳河湖群水质改善工作提供一定的技术支撑。

    2020年03期 v.41;No.170 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2970K]
    [下载次数:21 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:39 ]
  • 我国农村生活污水治理发展现状和技术分析

    李发站;朱帅;

    近年来,我国非常重视农村水环境治理,出台了一系列相关政策,要求改善农村水环境污染严重的现状。针对我国农村生活污水治理中存在的处理工艺运行管理复杂、运行费用较高和施工质量较差等问题,提出了相关的建议,即:通过技术创新来简化工艺流程、降低运行成本、提高施工质量以保证污水处理的效果。阐述了农村地区常用的污水处理技术及其优缺点,认为生物膜水处理技术和生态处理技术形成的组合工艺相比单一的污水处理技术具有一定的优势,值得深入研究和推广。

    2020年03期 v.41;No.170 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 112K]
    [下载次数:382 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:30 ]
  • 滨海湿地在沿海地区海绵城市建设中的功能与应用研究

    杨文举;菲尔卡特·甫力东;俞程奕;李欣;崔玉波;

    滨海湿地是我国湿地生态系统体系的构成之一,在沿海地区城市生态构成中扮演着不容忽视的角色。分析了滨海湿地生态系统在沿海地区建设海绵城市进程中发挥的功能和作用,并对其在海绵城市建设中的应用模式进行了归纳和探索。通过研究国内滨海湿地的实际应用案例及设计理念,针对海绵城市建设提出几点建议:在打造陆海协同的环境治理方案的同时,注重滨海湿地的保护与利用;增大对外来物种的管控,提高民众的环境保护及湿地保护意识;要充分利用滨海湿地的相关功能,使其成为海绵城市可持续发展的重要引擎,以推动东部沿海地带海绵城市的规划建造与优化升级。

    2020年03期 v.41;No.170 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1426K]
    [下载次数:75 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:22 ]
  • 增氧灌溉培养条件下土壤N_2O及CO_2排放规律研究

    雷宏军;王维一;刘欢;张振华;

    增氧灌溉可改善灌溉导致的根系缺氧胁迫,促进作物提质增产,同时也会影响土壤温室气体的排放。为明确增氧灌溉下土壤N_2O与CO_2的排放特征,设置灌水量(非充分和充分灌溉)和增氧量(对照溶氧值5 mg/L和增氧溶氧值40 mg/L)2因素2水平试验,在恒温培养条件下,研究灌水量和增氧量对土壤深层N_2O与CO_2浓度及排放通量的影响;此外,为了研究土壤温室气体排放通量与土层中温室气体浓度之间的关系以及主导温室气体增温潜势的气体种类,对温室气体排放通量与土层中温室气体浓度及增温潜势进行相关性分析。结果表明:①土壤N_2O与CO_2的排放量依赖于土壤深层N_2O与CO_2的浓度;②N_2O排放通量与土壤在5 cm与10 cm埋深的N_2O浓度均呈极显著的正相关关系(P<0.01),CO_2排放通量与土壤在10 cm埋深的CO_2浓度呈显著的正相关关系(P<0.05);③温室气体综合增温潜势与N_2O排放呈极显著的正相关关系(P<0.01),与CO_2排放关系不显著(P>0.05);④增氧和充分灌溉处理增加了土壤N_2O与CO_2的排放通量、排放峰值及累计排放量;⑤增氧、充分灌溉处理下,5 cm和10 cm埋深处N_2O与CO_2的浓度较高;⑥增氧充分灌溉提高了温室气体的综合增温潜势。

    2020年03期 v.41;No.170 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 800K]
    [下载次数:64 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:24 ]

土木工程

  • 装配式环形钢筋搭接混凝土剪力墙的抗震性能研究

    许冠超;谢琰;孟卓伦;赵继伟;

    为研究预制装配式环筋扣合锚接剪力墙的抗震性能,进行了3组15个剪力墙试件的拟静力试验,并对环筋扣合加密试件D16-HK(JM)进行了试验结果和有限元模拟计算结果的对比。结果表明:模拟计算与试验所得的滞回曲线的包络线形状基本一致,二者所得的骨架曲线的走势基本一致,但模拟结果的水平力较试验结果的偏小,且曲线波动较大;D16-HK(JM)试件试验时的峰值水平力为539 kN,而模拟计算的峰值水平力仅为357 kN;当水平力较小时,试验与计算结果的水平位移均较小,试件的刚度最大;随着水平力的增大,位移逐渐增大,刚度逐渐减小,但试验结果中刚度下降的趋势更为明显;模拟计算的耗能能力小于试验结果的,但是随着位移的不断增大,二者所得的耗能能力均呈增大趋势。

    2020年03期 v.41;No.170 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1337K]
    [下载次数:45 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:27 ]
  • 下载本期数据