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城镇化和功能疏解对北京市蒸散发的影响

清华大学学报（自然科学版） 2022年第12期62卷 1964-1971页

作者：刘家宏刘创周晋军邵薇薇中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部水资源与水生态工程技术研究中心北京100044 北京工业大学城市建设学部北京100124

快速城镇化改变了城市土地利用结构,致使城市区域的蒸散发发生变化。城市区域除了常见下垫面的蒸发,建筑内部的蒸发耗水也不可忽略。根据下垫面的不同功能,城镇建设用地可分为道路、绿地、水面和建筑4种类型,该文以北京市城六区为例,在2... 详细信息

快速城镇化改变了城市土地利用结构,致使城市区域的蒸散发发生变化。城市区域除了常见下垫面的蒸发,建筑内部的蒸发耗水也不可忽略。根据下垫面的不同功能,城镇建设用地可分为道路、绿地、水面和建筑4种类型,该文以北京市城六区为例,在2000、 2015和2018年的城镇化水平下,综合自然蒸散发和建筑内部蒸发耗水,研究了城镇化和非首都功能疏解进程对城市区域蒸散发的影响,结果表明:城镇化进程对城镇建设用地的蒸散发具有显著增强作用,其中人口密度是影响其蒸散发的关键因素;非首都功能疏解降低了城市社会用水的聚集程度,同时也降低了城市区域蒸散发。根据各类下垫面对区域蒸散发的贡献率可知,建筑体和绿地蒸散发占据主体地位。

关键词：城镇化蒸散发城市耗水土地利用北京市城六区

北京市主城区高分辨率的城市水碳通量模拟研究

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水利学报 2024年第5期55卷 516-527页

作者：邵薇薇邵蕊倪广恒王义成杨志勇刘家宏中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

城市化通过影响地表蒸散发(ET)过程改变了区域水热平衡等水文和生态过程,进而改变了陆地生态系统的结构与功能。为科学评估城市水碳过程,基于哨兵二号卫星数据的植被信息,估算了2016—2021年逐月北京市主城区10 m×10 m空间分辨率的植... 详细信息

城市化通过影响地表蒸散发(ET)过程改变了区域水热平衡等水文和生态过程,进而改变了陆地生态系统的结构与功能。为科学评估城市水碳过程,基于哨兵二号卫星数据的植被信息,估算了2016—2021年逐月北京市主城区10 m×10 m空间分辨率的植被指数,进一步结合PT-JPLim四源蒸散发模型、InVEST模型以及解析型生态系统水分利用效率(WUE)模型,模拟了2016—2021年北京市主城区10 m×10 m空间分辨率的蒸散发、蒸散发分量(植被蒸腾E t、土壤蒸发E b、截留蒸发E i和不透水面蒸发E u)、总初级生产力(GPP)、碳储量以及WUE的月值,并分析了其相关关系。植被指数较大值集中在西部山区,其次为北京市的公园区域,归一化植被指数NDVI最大值为0.65。主城区多年平均蒸散发量为497 mm,ET随着叶面积植被指数LAI和增强植被指数EVI的增加而增加。2016—2021年期间,NDVI、LAI和EVI分别以每年0.0048、0.016 m^(2)·m-2和0.0047的速度增加。区域平均E t为141.51 mm,E i为50.77 mm,E b为272 mm,不透水面上的E u ET为18.2%。碳储量较高的区域主要分布在西部山区,该区域海拔相对较高,植被覆盖率较高,总碳储量密度高值超过5 t hm^(2)。研究区GPP的平均值为2.7 g·m^(-2)·d^(-1),多年平均WUE为0.63 g·mm^(-1)。WUE和E t ET呈显著负相关(R=-0.44,p<0.001),WUE随GPP的增加呈现显著的上升趋势。精细化的城市水碳模拟能够为海绵城市的建设和评估提供理论基础,对“双碳”目标的实现具有重要意义。

关键词：城市化生态系统蒸散发北京市水分利用效率

Photoconverting polyethylene terephthalate into exclusive carbon dioxide by heterostructured Ni O/Fe_(2)O_(3) nanosheets under mild conditions

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Science China Materials 2022年第4期65卷 985-991页

作者： Xingchen Jiao Zexun Hu Yang Wu Kai Zheng Li Li Shan Zhu weiwei shao Junfa Zhu Yang Pan Yongfu Sun Hefei National Laboratory for Physical Science at Microscale National Synchrotron Radiation LaboratoryUniversity of Science and Technology of ChinaHefei230026China

Degradation of polyethylene terephthalate(PET)plastics by the traditional technologies usually requires high energy consumption and encounters poor product ***,we report the photoconversion of PET into carbon dioxide with 100%selectivity by in-plane heterostructured NiO/Fe_(2)O_(3) nanosheets in pure water under normal temperature and ***-resolution transmission electron microscopy,X-ray absorption near-edge spectroscopy and X-ray photoelectron spectra demonstrate the construction of the Z-scheme heterojunction,which can help to accelerate the separation of electron-hole pairs for enhanced PET conversion *** in-situ characterization techniques and experiments unveil that PET is photodegraded into carbon dioxide by the photogenerated holes,while oxygen is photoreduced into water by the photoexcited *** work will open new avenues toward resolving the white pollution crisis.

关键词： photocatalysis PET normal temperature and pressure selectivity

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基于情景模拟的城市洪涝交通影响评估

清华大学学报（自然科学版） 2022年第10期62卷 1591-1605页

作者：邵薇薇刘家宏王开博苏鑫邵蕊梅超李泽锦中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 长江设计集团有限公司武汉430010

为分析城市洪涝对于交通路网的间接影响,采用一二维耦合的水动力模型对极端降雨情景下的城市洪涝进行模拟。以广东省前山河流域为研究对象,采用开放街道地图(OSM)与百度地图应用程序接口(API)获取交通路网及实时车速数据,通过通行速度... 详细信息

为分析城市洪涝对于交通路网的间接影响,采用一二维耦合的水动力模型对极端降雨情景下的城市洪涝进行模拟。以广东省前山河流域为研究对象,采用开放街道地图(OSM)与百度地图应用程序接口(API)获取交通路网及实时车速数据,通过通行速度衰减模型分析了城市洪涝对道路交通的影响。结果表明:城市各个等级道路的通行速度在工作日均存在明显的“交通潮汐”现象,且晚高峰交通拥堵现象更为严重;在设计暴雨条件下,高等级道路在不同降雨情景下通行速度降低的绝对值大于低等级道路,三级路受影响路段的长度最长,快速路受影响道路长度占比最大,三级路单位距离通行时间最长。暴雨重现期由20 a一遇增加到50 a一遇时,受影响路段增加的数量最多。该研究评估了极端暴雨和洪涝对城市交通的影响,可为城市洪涝治理与灾损评估提供理论依据。

关键词：城市洪涝交通路网道路中断行车速度通行时间

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基于模型辨识的气体信息快速感知

仪器仪表学报 2018年第11期39卷 163-171页

作者：张捍东骆正磊吴玉秀邵伟伟安徽工业大学电气与信息工程学院马鞍山243000

针对金属氧化物气体传感器具有较长的响应和恢复时间与泄露气体源的及时报警或快速定位之间的矛盾,提出了一种气体信息快速感知的方法。所提方法首先将气体传感器近似为一阶线性惯性延时系统,然后使用双传感器重构了辨识模型,利用M序列... 详细信息

针对金属氧化物气体传感器具有较长的响应和恢复时间与泄露气体源的及时报警或快速定位之间的矛盾,提出了一种气体信息快速感知的方法。所提方法首先将气体传感器近似为一阶线性惯性延时系统,然后使用双传感器重构了辨识模型,利用M序列构建模型输入,实现了对传感器时间常数的辨识;最后,根据辨识出的参数,使用传感器逆模型估计出气体浓度的真实输入。使用上述方法进行实验,结果显示估计得到的浓度输入值和实际浓度值相吻合。进一步,为了验证本文算法的有效性,在移动嗅觉平台上,将气体传感器测量值和本文处理方法算出的重构值进行浓度二值化处理,同时应用到基于改进的Spiral-Surge算法的气体源定位实验中。与采用固定浓度阈值进行二值化定位实验对比得出,采用所提方法可以使室内外平均路径长度分别减少55.2%和84.7%。

关键词：气体传感器模型辨识 M序列 Spiral-Surge 气体源定位

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城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值

水利学报 2022年第7期53卷 789-797页

作者：刘家宏梅超邵薇薇王佳丁相毅于赢东流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院北京100038 水利部数字孪生流域重点实验室(筹) 北京100038

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施,在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响,其自身应对暴雨的能力差异... 详细信息

城市排水管网、沟渠、河湖水系是承纳、转输、调蓄暴雨径流的重要基础设施,在应对城市暴雨内涝中发挥着至关重要的作用。城市排水防涝基础设施受设计标准、运行维护水平、城市下垫面环境变化等多重因素的影响,其自身应对暴雨的能力差异较大。科学量化城市排水防涝设施的应对能力对城市洪涝预报、预警和应急调度十分必要。本文提出了城市排水防涝基础设施应对能力的三个阈值,即:雨水管渠排水能力阈值、内涝防治系统应对能力阈值和应急设施防御上限阈值。这三个阈值通俗讲就是“不积水”阈值、“不内涝”阈值和“不失防”阈值。基于郑州2021年“7·20”特大暴雨灾害的调研结果,对三个阈值的表征指标和确定方法进行了初步探讨。结合文献调研,对北京、东京、深圳等城市对应阈值进行了分析量化,对暴雨量级超过不同阈值标准后的防控策略进行了探讨,提出了城市排水防涝阈值协同提升途径,可为城市极端暴雨的防控提供决策参考。

关键词：城市洪涝排水防涝基础设施郑州“7·20”暴雨阈值分析防控策略

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氢燃料微预混火焰燃烧不稳定性实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2023年第4期63卷 572-584页

作者：扈学超毕笑天刘策邵卫卫中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 江苏中科能源动力研究中心连云港222069

该文针对一种自主设计的氢燃料微预混燃烧器,开展了常压下掺氢甲烷燃料微预混火焰燃烧不稳定性实验研究。从纯甲烷到纯氢气,研究了不同氢含量下NOx排放、动态压力、火焰结构等燃烧特性,结果表明:该预混燃烧器具有较优异的低排放燃烧性能... 详细信息

该文针对一种自主设计的氢燃料微预混燃烧器,开展了常压下掺氢甲烷燃料微预混火焰燃烧不稳定性实验研究。从纯甲烷到纯氢气,研究了不同氢含量下NOx排放、动态压力、火焰结构等燃烧特性,结果表明:该预混燃烧器具有较优异的低排放燃烧性能,可适应较宽氢含量燃料并实现稳定燃烧,其中纯氢燃料在绝热火焰温度1850 K时NOx不高于5μmol/mol(干基,15%O_(2)摩尔浓度);在氢含量为10%和20%时,氢燃料微预混火焰出现振荡燃烧现象,且激发更高阶的谐波;在更高氢含量下微混火焰出现高频脉动,但幅值较低。利用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法对振荡工况进行分析,提取其模态的时间系数和空间分布特征,发现一阶模态都表现为与整体脉动主频相同的体积振荡,二阶模态都表现为轴向脉动,脉动频率是主频的2倍。随着氢含量进一步升高,轴向模态渐渐转变为火焰间相互作用。

关键词：燃气轮机氢燃烧微预混燃烧燃烧不稳定性本征正交分解

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不同水文年型海绵城市径流总量控制率特征研究

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水利学报 2019年第9期50卷 1072-1077页

作者：刘家宏丁相毅邵薇薇杨志勇梅超中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 水利部水资源与水生态工程技术研究中心北京100038

国家海绵城市试点已进入验收阶段,径流总量控制率是建设效果评估的关键指标之一。海绵城市建设技术指南中给出了径流总量控制率的计算方法,但它是通过长序列(一般30年以上)降雨数据排序计算得到的,是反映了长期降雨规律的一个综合平均... 详细信息

国家海绵城市试点已进入验收阶段,径流总量控制率是建设效果评估的关键指标之一。海绵城市建设技术指南中给出了径流总量控制率的计算方法,但它是通过长序列(一般30年以上)降雨数据排序计算得到的,是反映了长期降雨规律的一个综合平均值。海绵城市考核的年份往往对应具体的水文年型,用统一的综合平均值去考核具体的水文年型,在丰水年标准偏严,在枯水年偏松,不能客观反映海绵城市的建设效果。本文定量分析了海绵城市径流总量控制率的年际变化特性和概率分布特征,基于海绵城市建设技术指南核算了特定年份径流总量控制率的客观指标,可为海绵城市建设效果的考核提供参考依据。

关键词：海绵城市径流总量控制率水文年型效果评估核算方法

超高效液相色谱-串联质谱法同时检测地表水中18种药物与个人护理品的残留量

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色谱 2013年第1期31卷 15-21页

作者：朱赛嫦王静邵卫伟陈红浙江大学环境与资源学院环境工程系浙江杭州310058 浙江省环境监测中心浙江杭州310058

采用固相萃取对水样进行预处理,建立了同时检测地表水中包括抗生素、β-阻滞剂、驱蚊剂、抗癫痫药、中枢神经兴奋剂、血脂调节剂、非甾体抗炎药、杀菌消毒剂在内的18种药物与个人护理品的超高效液相色谱-串联质谱分析方法。采用中性条... 详细信息

采用固相萃取对水样进行预处理,建立了同时检测地表水中包括抗生素、β-阻滞剂、驱蚊剂、抗癫痫药、中枢神经兴奋剂、血脂调节剂、非甾体抗炎药、杀菌消毒剂在内的18种药物与个人护理品的超高效液相色谱-串联质谱分析方法。采用中性条件萃取水样,控制上样流速为2 mL/min,用甲醇-乙腈(1∶1,v/v)溶液洗脱。纯水中的平均加标回收率为53.9%～112%,相对标准偏差为2.6%～15.3%(n=6);以地表水样加标100 ng/L为样品,目标分析物平均回收率为45.1%～156.6%,相对标准偏差为2.4%～15.7%(n=6)。结果表明,本方法可同时精确检测地表水样中的18种分析物,方法验证结果表明所建立的方法可靠。用该方法分析杭州余杭塘河水,结果检出9种分析物,其中咖啡因平均质量浓度达550.7 ng/L。结果表明该方法可靠。

关键词：固相萃取超高效液相色谱-串联质谱药物与个人护理品地表水