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江淮系统治水的实践与探索——安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70周年成就回顾

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水利学报 2022年第5期53卷 515-529页

作者：虞邦义袁先江蒋尚明孙小冉安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院水利水资源安徽省重点实验室安徽合肥233088

围绕淮河、巢湖及长江中下游水患治理中存在的关键科学问题,回顾了安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70年来的发展历程;从岩土力学与渗流计算理论、水工结构与力学性能、水文统计理论与水文实验学科、河湖演变与综合整治... 详细信息

围绕淮河、巢湖及长江中下游水患治理中存在的关键科学问题,回顾了安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院建院70年来的发展历程;从岩土力学与渗流计算理论、水工结构与力学性能、水文统计理论与水文实验学科、河湖演变与综合整治、节水减排控污与农田水利综合治理、河湖监测预警与水利工程联合调度等6个方面系统回顾了该院70年来攻克的关键治水难题,以及在土体性能测定、渗流计算理论、水文统计理论、河湖演变机理、农田排水指标、河湖监测预警等方面取得的丰硕学术成就;展望了新形势与新要求下江淮治水所面临的机遇与挑战,为建设平安美丽安徽提供支撑。

关键词：渗流计算水文实验节水减排河湖治理水利工程调度水利科研

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安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响

应用生态学报 2024年第4期35卷 1092-1100页

作者：龚志远王春林董丹丹张蕊张曦安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088

为了探究安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响,并且量化气候变化和人类活动对物候的贡献率,本研究基于2003—2020年安徽省归一化植被指数数据集提取草地物候——返青期(SOS)、枯黄期(EOS),采用slope趋势分析、Mann-Kendall非参数... 详细信息

为了探究安徽省气候变化和人类活动对草地物候的影响,并且量化气候变化和人类活动对物候的贡献率,本研究基于2003—2020年安徽省归一化植被指数数据集提取草地物候——返青期(SOS)、枯黄期(EOS),采用slope趋势分析、Mann-Kendall非参数检验与Hurst指数分析物候的时空变化特征及未来演变趋势,并结合年均气温、年降水量数据集,采用相关性分析和残差分析探讨气候变化和人类活动对物候的响应,并量化二者的贡献率。结果表明:2003—2020年,研究区SOS和EOS都表现为提前趋势,提前速率分别为0.8和0.7 d·a^(-1)。研究区南部SOS明显早于中部和北部地区;EOS从南向北逐渐提前。未来SOS和EOS都表现出提前趋势。SOS与年均气温主要表现为负相关性,与年降水量主要表现为正相关性;EOS与年均气温和年降水量都表现为负相关性。SOS由气候变化和人类活动共同驱动提前的区域面积占比为56.9%,EOS由气候变化和人类活动共同驱动提前的区域面积占比为48.3%,其中,人类活动是物候的主要驱动因素,气候变化为次要驱动因素。人类活动和气候变化对SOS的相对贡献率分别为66.4%和33.6%,对EOS的相对贡献率分别为61.2%和38.8%。人类活动对SOS和EOS的影响更强,主要导致SOS和EOS提前。

关键词：物候气候变化人类活动残差分析安徽省

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基于SARIMA模型的五道沟地区0~320 cm土层季尺度地温预测研究

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灌溉排水学报 2024年第2期43卷 54-60,95页

作者：蒋鑫平王启猛刘猛王发信吕海深陈雨李杰王振龙河海大学南京210098 水利部淮河水利委员会安徽蚌埠233000 安徽省(水利部淮委)水利科学研究院合肥230088

【目的】探讨五道沟地区地温季尺度变化趋势和突变特征,建立SARIMA地温预测模型。【方法】基于五道沟水文实验站1964—2022年长系列实测地温资料,采用线性回归、Sen’s斜率估计、MK检验等方法,开展0~320cm土层地温季尺度变化趋势和突变... 详细信息

【目的】探讨五道沟地区地温季尺度变化趋势和突变特征,建立SARIMA地温预测模型。【方法】基于五道沟水文实验站1964—2022年长系列实测地温资料,采用线性回归、Sen’s斜率估计、MK检验等方法,开展0~320cm土层地温季尺度变化趋势和突变特征研究,建立不同土层深度(0~320cm)地温SARIMA预测模型。【结果】(1)春季、冬季0~160 cm土层地温呈显著上升趋势;夏季除0、10 cm土层外其他土层地温均有显著下降趋势;秋季0、20 cm土层地温具有显著上升趋势;320 cm土层地温在冬季具有显著下降趋势。(2)春季0、10、20、40、160 cm土层地温分别在2006、2013、2012、2015、2018年发生突变,突变后增温趋势显著;320 cm土层地温在1984年前后开始显著降低。(3)地温数据的预测值与实测值拟合优度均>0.95,不同土层地温预测模型均有较好的预测能力,且随土层深度增加预测精度提高,MAE随土层深度增加由1.666下降至0.390,RMSE随土层深度增加由2.139下降至0.525。【结论】SARIMA模型精度较高,可用于淮北平原地区地温模拟预测。

关键词：地温变化特征时间序列 SARIMA模型

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 383-391页

作者：张靖雨夏小林汪邦稳张世杰陈磊龙昶宇安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观... 详细信息

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

关键词：植被缓冲带农业面源污染径流泥沙氮磷流失

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淮北平原不同时间尺度下的夏玉米干旱特征

灌溉排水学报 2024年第6期43卷 76-85页

作者：彭宇杰朱永华吕海深陆玟朱婉婷王怡宁王振龙河海大学水文水资源学院南京210098 南京水利科学研究院南京210029 安徽省(水利部淮委)水利科学研究院水利水资源安徽省重点实验室合肥230088

【目的】在生长阶段和生长季内起始不定的10d尺度下,对淮北平原夏玉米的干旱时空特征进行研究,探索不同土层深度下的干旱规律,为夏季作物的抗旱灌溉提供更加科学合理的规划依据。【方法】基于干旱严重程度指数(DSI),将2010—2019年表土... 详细信息

【目的】在生长阶段和生长季内起始不定的10d尺度下,对淮北平原夏玉米的干旱时空特征进行研究,探索不同土层深度下的干旱规律,为夏季作物的抗旱灌溉提供更加科学合理的规划依据。【方法】基于干旱严重程度指数(DSI),将2010—2019年表土层(0~10cm)和根系主要分布层(0~50cm)的干旱状态进行分级,并利用M-K检验法和克里金空间插值法,在生长阶段和生长季内起始时间不定的10 d两种较小时间尺度下,对淮北平原夏玉米干旱的时间变化趋势和空间分布特征进行了分析。【结果】(1)自2016年生长季开始,砀山、蒙城、谯城站的干旱程度和频率显著升高,阜阳站干旱程度和频率都显著降低,而宿州站的干旱事件则集中在2010—2012、2019年生长季;与生长阶段尺度相比,部分干旱事件在生长季内起始不定的10 d尺度下的干旱程度更大,干旱频率也更高;(2)各个生长阶段的多年平均干旱指数最高的是播种—出苗期,达到了中旱以上,此生长阶段的干旱频率同时也最高,在40%以上;2种尺度下重旱以上的干旱事件常发生在北部砀山和中部蒙城、宿州区域;0~10 cm土层的干旱频率在西南部较高,0~50 cm土层的干旱频率则在东部和北部较高;(3)生长季内起始不定10 d尺度下,每个生长季干旱程度最高的时段其起始时间多数处于播种—出苗的早期,出苗—拔节的早期,拔节—抽雄的中期,且大都在重旱以上,少数发生在8月与9月。【结论】淮北平原夏玉米在2016年生长季之后有显著的干旱突变趋势,干旱程度和频率常常在播种—出苗期最高,相比于生长阶段时间尺度,在生长季内起始不定的10d尺度下会识别出更高的干旱程度,干旱频率也有所增大,同时能更确定严重干旱事件的发生时段。

关键词：夏玉米干旱严重程度指数时间尺度生长阶段

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基于SPEI指数的淮北地区气象干旱时空特征研究

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灌溉排水学报 2024年第2期43卷 67-77页

作者：陈雨章启兵吕海深陈小凤李杰蒋鑫平王振龙河海大学南京210098 安徽省(水利部淮委)水利科学研究院五道沟水文实验站合肥230088

【目的】研究淮北地区1961—2022年气象干旱时空特征。【方法】采用淮北地区21个站点1961—2022年实测气象资料,计算月、季、年尺度各站点及区域平均标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该区干旱发生频次、干旱趋势及干旱发生强度时空变化特... 详细信息

【目的】研究淮北地区1961—2022年气象干旱时空特征。【方法】采用淮北地区21个站点1961—2022年实测气象资料,计算月、季、年尺度各站点及区域平均标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该区干旱发生频次、干旱趋势及干旱发生强度时空变化特征。【结果】(1)1961—2022年淮北地区月、季、年尺度SPEI呈下降趋势。(2)月尺度干旱场次及干旱平均持续时间呈逐年上升趋势,淮北站年均干旱场次最多(0.73次/年),泗县站干旱平均持续时间最长(4.61月/次),淮北站月尺度干旱风险最高。(3)春季、秋季呈不显著干旱化趋势,夏季、冬季呈不显著湿润化趋势;冬季干旱频率和干旱发生强度最高,分别为34.43%、21.86%;夏季局域性及其以上干旱频率最高;冬季全域性及其以上干旱频率最高;中东部及西南部春季干旱频率较高,东南部夏季干旱频率较低,东部和北部秋季干旱频率较高,西部和东北部、东南部边缘地区冬季干旱频率较高。(4)年尺度淮北地区呈不显著干旱化趋势(-0.01/10 a),干旱站次比逐年增加(1.4%/10 a);北部干旱化倾向较高,西部及东南部干旱发生强度较高,东北部及西南部干旱频率较高。【结论】淮北地区整体呈干旱化趋势,区域间干旱频率、干旱发生强度差异明显。

关键词：标准化降水蒸散指数气象干旱干旱特征淮北地区

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基于孤立森林的取水数据异常值检测

水电能源科学 2024年第9期 29-32+59页

作者：徐浩刘怀利瞿暄安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院

为快速准确地检测出供水企业取水量数据的异常值，提出了基于孤立森林的无监督学习算法，以安徽省水资源取水监测平台提供的A～D四个供水企业取水量数据为例，并通过试验将其与传统箱线图法和有监督学习的k近邻算法进行比较。结果表明... 详细信息

为快速准确地检测出供水企业取水量数据的异常值，提出了基于孤立森林的无监督学习算法，以安徽省水资源取水监测平台提供的A～D四个供水企业取水量数据为例，并通过试验将其与传统箱线图法和有监督学习的k近邻算法进行比较。结果表明，基于孤立森林的无监督学习算法因其独特的树状结构，使其在进行点异常值检测时平均F1、AAUC值分别达到0.963 0、0.998 0,较k近邻算法分别高约56.40%、22.47%,较箱线图法分别高约18.92%、9.70%。虽然模拟区间异常取水行为时，基于孤立森林的无监督学习算法性能有所下降，但稳定性仍优于k近邻算法和箱线图法，这表明在异常数据类型检测方面基于孤立森林的无监督学习算法具有一定优越性。

关键词：异常值检测取水量孤立森林 k近邻箱线图

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干旱条件下淮北平原夏玉米根系水分来源研究

节水灌溉 2024年第4期 114-119页

作者：董国强胡勇陈小凤司巧灵王敏杰阮宏威安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各... 详细信息

为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各水体的同位素分布特征,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水分的主要吸水深度及贡献率,进而研究其水分来源。结果表明,五道沟实验站夏季大气降水线方程为δD=7.26×δ^(18)O+3.11(R^(2)=0.98),其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。土壤水氢氧同位素在垂直方向剖面呈现明显的梯度分布。干旱胁迫条件下,夏玉米拔节-抽雄期主要吸收0~20、20~40、40~60 cm处的土壤水,贡献率分别为21.8±13.6%、25.5±20%和25.1±18.2%;抽雄-灌浆期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为68.6±3.6%;灌浆-成熟期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为72.0±0.9%。夏玉米根系优先利用浅层土壤水,土壤水主要来自大气降水。地下水埋深较浅地区,干旱条件下夏玉米在整个生长期内根系吸水深度较浅,由此考虑生长期改变灌溉方式来提高灌溉水利用率。

关键词：夏玉米干旱胁迫土壤水氢氧同位素根系水分来源

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淮北平原36种参考作物蒸散量估算方法适用性研究

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节水灌溉 2024年第6期 102-110页

作者：陈雨章启兵吕海深陈小凤李杰蒋鑫平王振龙河海大学水文水资源学院南京210098 安徽省(水利部淮委)水利科学研究院五道沟水文实验站合肥230088

为分析不同参考作物蒸散量估算方法在淮北平原的适用性,以FAO56 Penman-Monteith(FAO56PM)模型为标准,基于五道沟实验站2009-2022年气象观测数据,选取6种统计指标,从日、月尺度综合分析。结果表明,所有方法中,日尺度下FAO24Penman(FAO24... 详细信息

为分析不同参考作物蒸散量估算方法在淮北平原的适用性,以FAO56 Penman-Monteith(FAO56PM)模型为标准,基于五道沟实验站2009-2022年气象观测数据,选取6种统计指标,从日、月尺度综合分析。结果表明,所有方法中,日尺度下FAO24Penman(FAO24PM)法、1996 KiM-Berly Penman(K-P)法、Pristley-Taylor(P-T)法最优,月尺度下FAO24PM法、P-T法、Debruin-Keijman(D-K)法最优;综合法最优,其次依次为辐射法、质量传输法和温度法;综合法中FAO24PM法最优,辐射法中P-T法最优,温度法中FAO24BC法最优,质量传输法中Mahringer法日尺度下最优,Trabert法月尺度下最优。因此,当数据资料充足时推荐FAO24PM法,资料不齐全时推荐P-T法、FAO24BC法、Mahringer法(日尺度)或Trabert法(月尺度)。

关键词：参考作物蒸散量(ET0) 估算方法适用性淮北平原