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1973—2016年雅鲁藏布江流域极端降水事件时空变化特征

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山地学报 2018年第5期36卷 750-764页

作者：刘江涛徐宗学赵焕彭定志张瑞北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室

随着全球气候的改变,由极端降水事件所引发的干旱、洪涝、泥石流等自然灾害,引起了社会各界的广泛关注。本文基于雅鲁藏布江流域19个气象站点1973—2016年的逐日降水数据,使用线性倾向估计法、MannKendall非参数统计检验法和皮尔森相关... 详细信息

随着全球气候的改变,由极端降水事件所引发的干旱、洪涝、泥石流等自然灾害,引起了社会各界的广泛关注。本文基于雅鲁藏布江流域19个气象站点1973—2016年的逐日降水数据,使用线性倾向估计法、MannKendall非参数统计检验法和皮尔森相关系数法,分析了雅鲁藏布江流域极端降水事件的时空变化特征及其与印度洋偶极子指数(DMI)的相关性。结果表明:(1) 1973—2016年间,雅鲁藏布江流域极端降水指标整体上呈现出上升趋势,与流域内年平均降水量变化趋势相一致,其中降水日数(RD)、降水总量(PRCPTOT)、极端降水量(R95p)、连续湿润日数(CWD)指标均在95%信度水平上显著上升。RD、CWD极端降水指标分别在1995年左右、2001年左右发生了突变;(2)雅鲁藏布江流域的极端降水指标在空间上存在明显的差异性,表现出从东部到西部逐渐递减的分布特征。极端降水指标在雅鲁藏布江流域的空间分布特征表明,近年来,东部湿润地区暴雨事件可能更加频繁,洪涝灾害更加严重,西部地区则从相对干旱逐渐变得相对湿润;(3)对极端降水指标进行主成分分析,PRCPTOT和CWD指标的载荷在主成分1和主成分2中分别占0.94、0.71,表明可以用它们分别代表极端降水事件的降水量级和降水持续性;(4) 1—3月份的极端降水事件更容易受到印度洋偶极子(IOD)的影响,在雅鲁藏布江流域中部地区,2月份的DMI与PRCPTOT、CWD呈现出正相关关系,相关系数分别达到0.412和0.356,是易受DMI影响的主要地区。雅鲁藏布江流域在250 h Pa和500 h Pa的位势高度差值均存在负值中心,有利于极端降水事件的发生。研究结果为雅鲁藏布江流域水资源管理和灾害防治提供科学基础。

关键词：雅鲁藏布江极端降水印度洋偶极子时空变化

基于多智能体模型的城市洪涝灾害动态风险评估

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水资源保护 2024年

作者：卢兴超徐宗学李永坤胡小红北京市水科学技术研究院中国建筑设计研究院有限公司北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室

在气候变化和城市化的共同影响下，极端暴雨引发的城市洪涝灾害呈现出多发频发的特点，传统的城市洪涝致灾损失评估从定性向定量转变，从洪涝灾害评估本身向承灾体评估转变。围绕城市洪涝灾害过程中对人口动态风险评估的需求，在城市水... 详细信息

在气候变化和城市化的共同影响下，极端暴雨引发的城市洪涝灾害呈现出多发频发的特点，传统的城市洪涝致灾损失评估从定性向定量转变，从洪涝灾害评估本身向承灾体评估转变。围绕城市洪涝灾害过程中对人口动态风险评估的需求，在城市水文水动力模型基础上，利用复杂系统中多智能体模型理论，构建基于多智能体的城市洪涝灾害动态风险评估模型，分别设置孕灾环境智能体、致灾因子智能体、承灾体智能体的运行规则，并给出多智能体之间的通信机制，实现城市洪涝灾害过程人口动态风险定量评估。以北京市海淀区清河流域某典型排水分区为研究对象，利用SWMM和LISFLOOD-FP模型，模拟五十年一遇设计降雨情景下的洪涝风险过程，并基于NetLogo模型构建城市洪涝灾害承灾体动态风险评估模型，最后对研究区中的人口动态风险进行评估，结果表明：(1)五十年一遇设计降雨情景下，研究区洪涝风险面积从降雨时间T=4h时0.608km2增加到T=30h的2.202km；(2)常规模拟情景下，研究区低风险人口数持续下降、高风险人口数持续上升，最终低风险人口数稳定占比为75.75%，高风险人口数稳定占比为22.85%；(3)在设置救援避险策略后，研究区低风险人口数先下降后升高，在T=4.5h时，最低人数占比为92.30%，而高风险人口数先升高后降低，最高人数占比为7.07%，最终低风险人口数稳定占比为100%。研究结果可为城市洪涝灾害人口动态风险评估和避险策略制定提供新的思路。

关键词：多智能体模型城市洪涝灾害人口动态风险评估避险策略水文水动力模型

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我国能源耗水空间特征及其协调发展脱钩分析

自然资源学报 2017年第5期32卷 800-813页

作者：洪思扬王红瑞来文立朱中凡北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

水与能源之间有着复杂而密切的联系,两者之间的相互关系已成为国际社会关注的热点问题。论文通过能源耗水这一概念,试图探究能源生产与用水之间的内在关联,通过空间自相关分析和脱钩分析寻求其发展变化规律,以期为实现水与能源的可持续... 详细信息

水与能源之间有着复杂而密切的联系,两者之间的相互关系已成为国际社会关注的热点问题。论文通过能源耗水这一概念,试图探究能源生产与用水之间的内在关联,通过空间自相关分析和脱钩分析寻求其发展变化规律,以期为实现水与能源的可持续发展提供借鉴。结果表明:我国几类主要能源的耗水空间分布差异较大,且与能源自身的空间分布特征有相似之处。火电、水电和原煤耗水强度具有明显的空间集聚特征,H-H集聚区范围逐渐扩大,集聚程度不断增强,而原油和天然气耗水强度呈随机分布特征,无空间自相关性。全国范围内,各类能源耗水与总用水量和GDP之间的协调关系均呈不断恶化的趋势,能源耗水的增长速度在逐步超越经济发展和总用水量变化的速度,节水将是未来产能耗水研究领域中的重要方向。

关键词：能源耗水能源耗水强度空间自相关分析总用水量 GDP 脱钩分析

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济南市1972─2016年降水特性

南水北调与水利科技（中英文） 2021年第2期19卷 237-245页

作者：李鹏徐宗学叶陈雷左斌斌王京晶北京师范大学水科学研究院.城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

运用线性滑动平均、Mann-Kendall非参数趋势检验、Sen′s坡度、小波分析及多元线性回归方法,选取济南市24个降水站点45年(1972—2016年)逐日降水资料,分析了济南市在年和季节尺度上的降水特征以及降水量的决定性影响因素。结果表明:年... 详细信息

运用线性滑动平均、Mann-Kendall非参数趋势检验、Sen′s坡度、小波分析及多元线性回归方法,选取济南市24个降水站点45年(1972—2016年)逐日降水资料,分析了济南市在年和季节尺度上的降水特征以及降水量的决定性影响因素。结果表明:年降水量以8.23mm/(10a)的速率增加,且呈现出丰枯交替的变化周期,最大主周期为10a;降水量主要集中在夏季,占全年降水量的64.5%,冬季降水占比最小,占全年降水量的3.4%,春、夏和冬季降水具有不显著增加趋势,秋季的降水量具有不显著下降趋势;降水量的年际、春夏季变化主要受降水强度变化的影响;秋冬季变化则主要受降水频率变化的影响。

关键词：济南市降水小波分析 Mann-Kendall检验 Sen′s坡度法

气候变化对河北省宁晋县冬小麦低/高产年产量的影响

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南水北调与水利科技（中英文） 2021年第5期19卷 950-959,971页

作者：杨丽刘海军唐晓培冯东雪李伦北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

采用河北省平原区粮食生产大县宁晋县1982—2018年冬小麦产量数据和对应气象数据,对其进行Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Sen斜率分析,利用HP滤波法将冬小麦产量分离为气候产量和趋势产量,筛选产量变化较大的年份并揭示主要气象影响因子,... 详细信息

采用河北省平原区粮食生产大县宁晋县1982—2018年冬小麦产量数据和对应气象数据,对其进行Mann-Kendall(M-K)趋势检验和Sen斜率分析,利用HP滤波法将冬小麦产量分离为气候产量和趋势产量,筛选产量变化较大的年份并揭示主要气象影响因子,进而分析冬小麦产量与气候变化的关系。研究结果表明:冬小麦生育期平均气温、最高气温和最低气温均呈显著上升趋势,上升幅度分别为0.05、0.03和0.07℃/a,平均风速呈显著下降趋势,下降幅度为-0.01 m·s^(-1)·a^(-1);冬小麦实际产量多年平均值为5330 kg/hm^(2),实际产量和趋势产量均呈显著上升趋势,气候产量无明显变化趋势,但是变化范围为-1245~1376 kg/hm^(2)(-41%~26%),说明年际间变化较大;分析典型高产年和低产年气候要素对冬小麦产量的影响,发现播种-返青期极端低温(1986年12月8日和9日日最低气温达到-21.2℃,1993年1月14—25日最低气温平均值达到-14.1℃),拔节-抽穗期补灌不及时(1993年)以及种植后期降水量过多(2008年)会导致小麦减产,日照时数的提高和播种-拔节期气温的升高有利于小麦高产;不同年份造成减产的主导气象要素不同表明了气候要素对小麦减产的复杂性,而不同年份造成增产的主导气象要素相似则表明了气候要素对小麦增产的一致性。

关键词：气候产量冬小麦典型低产年典型高产年

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黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

北京师范大学学报（自然科学版） 2020年第3期56卷 445-453页

作者：薛宝林张瀚文闫宇会张路方王国强北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011-2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地... 详细信息

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011-2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况.结果表明:1)SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、ENS分别为0.74和0.71,验证期R2、ENS分别为0.69和0.72;2)综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14、0.05、0.19 m3·s^-1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3)气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4)极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、-8.17%、-4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用.需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.

关键词：气候变化土地利用变化径流模拟 SWAT模型黄垒河流域

海绵城市改造对城市内涝的影响：以福州晋安河片区为例

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水资源保护 2022年

作者：叶陈雷徐宗学雷晓辉廖卫红张瑞初祁北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室中国水利水电科学研究院水资源研究所

我国城市内涝问题日趋严峻，在城市全域对海绵措施进行合理布局，可以有效提高城市对洪涝问题的韧性。本研究选择福州市晋安河片区进行海绵城市改造效果分析，首先，基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟。然后，... 详细信息

我国城市内涝问题日趋严峻，在城市全域对海绵措施进行合理布局，可以有效提高城市对洪涝问题的韧性。本研究选择福州市晋安河片区进行海绵城市改造效果分析，首先，基于InfoWorks ICM模型对片区管网、地表、河道进行耦合模拟。然后，设计了7种海绵改造方案，并采用熵权法对各方案计算结果进行量化评估。最后，以琴亭湖附近典型社区为研究对象，量化分析了海绵城市建设与湖库联合调度下片区的内涝响应。结果表明，最大淹没面积、溢流节点数、超载管道数在方案4下表现最优，而三个河段的水位在方案2下表现最优。经熵权法评价得到最优方案为方案4，各方案优先选择次序为方案4、方案2、方案7、方案3、方案6、方案5、方案1。苏迪罗台风降雨驱动下，社区在无海绵改造措施下的总淹没面积为22.87 ha，在加入SUDS（Sustainable Urban Drainage System）措施后，淹没面积减小为22.48 ha，进一步加入调度规则，总淹没面积下降为9.83 ha。结合SUDS与湖库调度可以有效减缓研究区洪涝问题。

关键词：海绵城市 SUDS InfoWorks ICM 湖库调度熵权法

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减碳与生物多样性若干问题评述

西北大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 17-24页

作者：王红瑞赵含李占玲刘璇张力刘艺欣中国地质大学〔北京〕水资源与环境学院北京100083 北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

生物多样性是维护地球生态系统平衡的基础支撑,与气候变化有着紧密的关联性,气候危机的本质就是生物多样性危机。为应对和减缓气候变化对全球生态环境的加速性破坏影响,减碳是这个阶段必经之路。在系统梳理了减碳与生物多样性之间关系... 详细信息

生物多样性是维护地球生态系统平衡的基础支撑,与气候变化有着紧密的关联性,气候危机的本质就是生物多样性危机。为应对和减缓气候变化对全球生态环境的加速性破坏影响,减碳是这个阶段必经之路。在系统梳理了减碳与生物多样性之间关系的基础上,进一步阐述了生物多样性与减碳之间彼此存在着正向相关关系。减少CO_(2)的排放可通过采取能源结构转型、产业结构调整、节能减排技术创新等措施来实现;同时,还可以发掘生态系统固碳的潜力来减少CO_(2)在大气中的含量。控制在大气中CO_(2)的含量可以缓解气候变化对自然生态环境的干扰和破坏,对生物多样性保护有积极作用。同时林业碳汇固碳在植树造林方面与生物多样性之间也存在联系,亦即在人工造林时生物多样性植物将比树木单栽培隔离更多的碳,存在碳生物多样性的权衡。

关键词：生物多样性减碳碳汇碳源减碳植树造林

不同降水卫星数据反演降水量精度评价——以雅鲁藏布江流域为例

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高原气象 2019年第2期38卷 386-396页

作者：刘江涛徐宗学赵焕何璟嫕北京师范大学水科院研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875

利用多种定量指标和分类指标,评估PERSIANN-CDR(Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Netw orks-Climate Data Record)和TRM M 3B42 V7 (Tropical Rainfall M easuring M ission 3B42 V7)两种降水卫星产品在雅鲁藏布江流域的反演精度,并首次在雅鲁藏布江流域使用降水量体积分类指标对卫星数据的适用性进行评价。结果表明:(1)降水卫星数据的偏差主要表现在微量和重度降水的偏差上,两种降水卫星数据总是高估了弱降水,低估了强降水,PERSIANN降水卫星要比TRM M降水卫星对降水数据偏离程度小;(2) PERSIANN-CDR降水卫星数据与地面实测数据的相关系数为0. 663,偏差为0. 845,TRMM 3B42 V7降水卫星数据与地面实测数据的相关系数为0. 666,偏差为0. 579。只考虑定量指标的评价体系,两个降水卫星数据的精度差异相对较小;(3) PERSIANN-CDR卫星数据在各站点的各分类指标数值范围均比TRMM 3B42 V7卫星数据的指标数值范围大,PERSIANN-CDR卫星数据对降水事件和降水量的反演精度要高于TRMM 3B42 V7卫星数据。考虑降水量分类指标的评价指标体系比单纯使用传统定量指标评价降水卫星数据更能有效地反映出降水卫星对资料稀缺的高寒地区地面降水特征的捕捉能力。

关键词：雅鲁藏布江流域卫星降水数据评估