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不同压力下新型地下灌水器流量及湿润锋变化

节水灌溉 2024年第6期 35-39,45页

作者：古俊飞马海燕徐立荣黄乾济南大学水利与环境学院济南250022 山东省水利科学研究院济南250013

为探究压力对地下滴灌管渗水性能的影响,针对一种新型地下灌水器进行了不同工作压力下(0.02~0.18 MPa)自由出流的水力性能测试及0.02 MPa、0.05 MPa 2种压力条件下的室内土箱入渗试验,分析灌水器变异系数、流态指数及灌水均匀度随压力... 详细信息

为探究压力对地下滴灌管渗水性能的影响,针对一种新型地下灌水器进行了不同工作压力下(0.02~0.18 MPa)自由出流的水力性能测试及0.02 MPa、0.05 MPa 2种压力条件下的室内土箱入渗试验,分析灌水器变异系数、流态指数及灌水均匀度随压力的变化规律以及入渗湿润锋运移规律。结果表明:自由出流条件下,灌水器流量变异系数为0.01,压力与流量关系式为q=6.54917 h^(0.521);流态指数x为0.521,灌水器对压力变化的敏感度较高;灌水均匀度系数均大于0.8。室内土箱入渗试验时,相同灌水器埋深下,压力越大,湿润锋运移速度越快,等时间内所形成的湿润体体积也越大,湿润锋在各方向水分运移距离与时间呈幂函数关系。

关键词：地下灌水器不同压力湿润锋控制变量法流量水分运移

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开发区水土保持监管实践与思考——以四川省为例

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中国水土保持 2024年第9期 1-2页

作者：郑凤刘正斌唐云逸四川省水利厅水土保持处四川成都610072 四川省水土保持生态环境监测总站四川成都610047

根据2021—2023年四川省审查的102个各类开发区水土保持区域评估报告,发现四川省开发区水土保持工作主要存在水土保持程序履行不规范、水土流失防治措施落实不到位、水土保持区域评估报告编制不规范等问题。针对这些问题,四川省采取多... 详细信息

根据2021—2023年四川省审查的102个各类开发区水土保持区域评估报告,发现四川省开发区水土保持工作主要存在水土保持程序履行不规范、水土流失防治措施落实不到位、水土保持区域评估报告编制不规范等问题。针对这些问题,四川省采取多项举措,健全监管制度,明确管理责任,创新监管方式,全面加强开发区水土保持监督管理,切实防止人为水土流失,保障了开发区水土保持管理和入驻企业水土保持工作有序开展,以更高水平的水土保持监督管理工作保障开发区高质量发展。

关键词：开发区水土保持区域评估监管四川省

基于Meta分析的温带植被复合系统种间水分竞争研究

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生态学报 2024年

作者：李斌高晓东何娜娜葛东赵西宁西北农林科技大学水利与建筑工程学院西北农林科技大学水土保持科学与工程学院(水土保持研究所) 中国科学院水利部水土保持研究所

植被复合系统是提高生物多样性和实现生态系统可持续发展的重要途径，明晰种间水分关系对于其健康发展至关重要。基于189个观测数据，整合分析了24篇公开发表文献，探讨了温带植被复合系统各组分的水分利用策略及其与不同层次土壤水分... 详细信息

植被复合系统是提高生物多样性和实现生态系统可持续发展的重要途径，明晰种间水分关系对于其健康发展至关重要。基于189个观测数据，整合分析了24篇公开发表文献，探讨了温带植被复合系统各组分的水分利用策略及其与不同层次土壤水分的相关性，并评估了种间水分竞争强度（CI）。结果表明：复合系统中，草本植物对浅层土壤水分的吸收比例显著（P<0.001）高于木本植物，达到46.9%；而木本植物对中层和深层土壤水分的吸收比例则显著（P<0.001）高于草本植物，分别为35.3%和37.2%。相比于旱季，草本植物在雨季增大了中层（+1.8%）和深层（+5.0%）的水分吸收比例，降低了浅层（-6.7%）的水分吸收比例，木本植物在雨季增大了浅层（+4.3%）和中层（+2.1%）的水分吸收比例，降低了深层的水分吸收比例（-6.4%）。旱季时植被复合系统各组分水分生态位分离更明显，导致其种间水分竞争强度在旱季（CI=0.66）低于雨季（CI=0.76），这可能是其适应季节性干旱的重要机制。木本-木本的CI最大（0.88），其次为草本-草本（0.71），木本-草本的CI最小（0.62），因此建议在温带复合系统中优先使用木本和草本的组合以优化种间水分关系。可为温带植被复合系统物种配置提供依据。

关键词：稳定同位素水分利用策略种间水分关系整合分析

融合无人机影像与机器学习的柑橘产量估测研究

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农业机械学报 2024年

作者：吴立峰徐文浩裴青宝南昌工程学院水土保持学院

为了准确、快速地预测柑橘产量以准确指导果园生产管理，通过大疆多光谱版无人机获取柑橘果实成熟期的遥感影像数据，并从图像中提取了可见光和多光谱波段指数作为特征变量，采用极端梯度提升（eXtreme gradient boosting，XGB），随机... 详细信息

为了准确、快速地预测柑橘产量以准确指导果园生产管理，通过大疆多光谱版无人机获取柑橘果实成熟期的遥感影像数据，并从图像中提取了可见光和多光谱波段指数作为特征变量，采用极端梯度提升（eXtreme gradient boosting，XGB），随机森林（Random forest，RF）以及支持向量机（Support vector machine，SVM）模型分别构建柑橘果实有无分类模型、果实数量和质量估测模型。结果表明：通过XGB模型对特征变量进行筛选分析，柑橘果实有无的分类中超红指数ExR最重要而数量和质量的估测中改进超绿指数MExG最重要。组合建模中3个模型均在组合4的情况下精度较好。对于分类模型，最优模型为SVM模型（AUC为0.969，准确率为0.919），而对于数量和质量估测模型，最优模型为XGB模型(数量：R2=0.79，RMSE为466个；质量：R2=0.79，RMSE为19.51kg)。最后利用Shapley additive explanations（SHAP）方法揭示了植被指数特征在产量估测模型构建时的重要性，并阐明了SHAP值排在前四的特征交互影响。本研究结果可为无人机遥感在柑橘产量方面的研究提供应用参考和理论依据。

关键词：柑橘产量无人机多光谱机器学习 SHAP值

祁连山东部地区不同林分水源涵养能力综合评估

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生态学报 2024年第17期44卷 7662-7672页

作者：王作枭贺康宁北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京100083

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异,以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松... 详细信息

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异,以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松混交林为研究对象,采用野外实测、称量、室内浸泡等方法对林地林冠层、枯落物层和土壤层的水文效应进行测定分析,通过敏感性分析和相关性分析选取林冠截留率、未分解层厚度、饱和导水率和土壤蓄水能力等8个指标,并采用熵权法和综合指数法对林地水源涵养能力进行评估。研究结果表明:祁连山东部地区6种典型林分林冠层、枯落物层和土壤层的水源涵养能力都受到林分类型的影响。(1)不同林分类型林冠层植被截留能力表现为针叶林>阔叶林,混交林>阔叶纯林;(2)枯落物的厚度和储量变化趋势一致,云杉纯林(针叶纯林)表现为未分解层>半分解层,其他林分类型(针阔混交林、阔叶混交林和阔叶纯林)均表现为未分解层白桦落叶松混交林(0.547)>云杉青杨混交林(0.504)>白桦青杨混交林(0.480)>白桦纯林(0.467)>云杉纯林(0.244)。综合来看,针阔混交林可以作为区域林分结构调整和营造新林的目标林分类型,特别是云杉白桦混交林和白桦落叶松混交林,同时,在新造林时,应避免直接营造云杉纯林。

关键词：人工林林分结构林冠层水源涵养能力

河西走廊农业灌溉用水效益评估及其影响因素分析

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：王亦可孙栋元杨俊兰立军惠磊张文睿周敏靳虎甲甘肃农业大学水利水电工程学院甘肃省水利厅水土保持中心甘肃省疏勒河流域水资源利用中心

【目的】评估农业灌溉用水效益评估可为水资源高效利用和水资源优化配置提供技术支撑。【方法】基于河西走廊2000—2020年统计数据资料，选取能反映农业灌溉用水效益评估的指标。运用能值分析理论，估算河西走廊21年灌溉效益分摊系数以... 详细信息

【目的】评估农业灌溉用水效益评估可为水资源高效利用和水资源优化配置提供技术支撑。【方法】基于河西走廊2000—2020年统计数据资料，选取能反映农业灌溉用水效益评估的指标。运用能值分析理论，估算河西走廊21年灌溉效益分摊系数以及灌溉用水产生的效益值，并分析河西走廊农业灌溉用水效益影响因素，揭示了河西走廊农业灌溉用水效益时空变化规律与特征。【结果】从时间尺度看，河西走廊灌溉水效益分摊系数从2000年的0.492下降到2020年的0.427，多年平均值为0.453，总体呈现波动减小的变化趋势。从空间尺度看，各市年均灌溉效益分摊系数差异较大，从大到小依次为张掖市﹥酒泉市﹥嘉峪关市﹥武威市﹥金昌市，河西走廊灌溉效益分摊系数在空间方面总体呈下降趋势。农业灌溉用水总效益值随着时间变化持续上升，农业灌溉单方水效益从2000年的0.62元/m3增加到2020年的4.52元/m3，21年单方灌溉水效益增加了3.90元/m3。影响因素通过SPSS主成分分析提取4个主要成分，且不同主成分受不同因素影响。【结论】河西走廊2000—2010年用水效益呈增长态势，2011—2021年农业灌溉用水效益越来越好。研究成果可为河西走廊及其他区域节水农业发展提供科学依据与参考。

关键词：农业灌溉效益分摊系数用水效益影响因素河西走廊

城区数字高程模型修正方法:顾及空间异质性的可解释随机森林模型

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地球信息科学学报 2024年第4期26卷 978-988页

作者：刘妍孙延宁陈传法刘盼盼刘雅婷山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 山东省水利科学研究院济南250101

目前,以遥感测量手段获取的全球数字高程模型(Global Digital Elevation Model,GDEM)在城区含有各种地物而不能反映真实的地球表面形态。因此,为提高城区GDEM产品质量,本文提出了一种顾及空间异质性和SHAP(Shapley Additive Explanatio... 详细信息

目前,以遥感测量手段获取的全球数字高程模型(Global Digital Elevation Model,GDEM)在城区含有各种地物而不能反映真实的地球表面形态。因此,为提高城区GDEM产品质量,本文提出了一种顾及空间异质性和SHAP(Shapley Additive Explanations)特征筛选的GDEM修正方法。该方法首先利用高斯混合聚类(Gaussian Mixture Model,GMM)和泰森多边形将研究区域划分为同质子区,解决GDEM修正误差和特征因子空间关系的异质性问题;然后基于SHAP可解释框架筛选每个子区的最优特征变量并借助随机森林(RF)构建对应的修正模型用于城区GDEM修正。为验证本文方法的实用性和高效性,以纽约30 m分辨率的COPDEM(COPDEM30)为研究对象,将本文方法与其他3种方法(包括顾及空间异质性的局域随机森林(SH-RF)、顾及SHAP特征筛选的全局随机森林(FS-RF)和传统随机森林(RF))的预估结果以及一种去除建筑物和植被偏差的GDEM(FABDEM)进行对比。实验结果表明,本文方法预测效果最优,SH-RF、FS-RF次之,RF效果最差。此外,与FABDEM相比,本文方法的平均绝对误差(MAE)降低了42.3%,中误差(RMSE)降低了63.2%。对本文方法的迁移实验表明,相比原始COPDEM30,修正后GDEM的MAE和RMSE分别降低了50.5%和50.4%。

关键词：全球数字高程模型修正空间异质性 SHAP可解释模型特征筛选城区精度评价

基于卷积神经网络及遥感反演的生产建设项目识别方法及应用

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：卢敬德伍容容吴鹏丁立河南省水土保持监测总站广东无限阵列科技有限公司

由于遥感影像中的地物普遍存在异物同谱、同物异谱等现象，导致面向对象的多尺度和多阈值分割分类等解译方法无法在完全脱离人工干预的情况下使用，因此给解译带来成本高、效率较低等问题。本研究目的是建立一个实用、高效的生产建设项... 详细信息

由于遥感影像中的地物普遍存在异物同谱、同物异谱等现象，导致面向对象的多尺度和多阈值分割分类等解译方法无法在完全脱离人工干预的情况下使用，因此给解译带来成本高、效率较低等问题。本研究目的是建立一个实用、高效的生产建设项目扰动图斑自动识别模型，提高扰动图斑识别的效率和准确性。河南省作为水利部第一批遥感监管示范省，至今已积累大量生产建设项目水土保持空间数据，为此，笔者选择河南省作为研究区。提出一种基于神经网络及遥感反演模型的生产建设项目自动识别方法，该方法使用由5个卷积层和3个池化Pooling层的AlexNet对扰动图斑进行初步自动解译，并使用归一化植被指数、温度植被干旱指数等遥感反演模型进一步判断图斑是否为生产建设项目。笔者以成像时间为2020年、覆盖河南全省的GF-1、GF-6遥感影像为基础，使用生产建设项目扰动图斑的外包矩形裁剪上述影像获得训练样本，对样本进行标记，并将标记好的训练样本输入到AlexNet模型对其进行训练，完成训练后分别使用单一神经网络模型及神经网络模型+遥感反演模型进行两组测试。结果表明：1) 本方法在降低误识别率和漏识别率的效果方面均比单纯卷积神经网络识别模型优异，误识别率平均降低23.88%，尤其在降低误识别率方面效果明显；2) 本方法的计算时间，与卷积神经网络识别模型没有明显差异。综上，本研究成果可有效降低生产建设项目自动识别的误判率，有助于进一步提升生产建设项目水土保持遥感监管工作的自动化程度，在生产建设项目自动识别应用领域有一定的借鉴意义。

关键词：卷积神经网络遥感反演遥感监管自动识别水土保持

济南泉域岩溶水系统硝酸盐空间分布及溯源解析

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环境化学 2024年第3期43卷 961-973页

作者：王开然陈华伟吴振仇钰婷傅世东山东省水利科学研究院济南250014 山东省水资源与水环境重点实验室济南250014

人为活动产生的硝酸盐(NO_(3)^(-))污染是北方岩溶泉域面临的最普遍的环境问题之一.以济南泉域为研究对象,于2020年9月采集地下水和地表水样品共30件,综合利用水化学分析方法耦合硝酸盐氮氧同位素(δ^(15)NNO_(3)和δ^(18)ONO_(3))示踪... 详细信息

人为活动产生的硝酸盐(NO_(3)^(-))污染是北方岩溶泉域面临的最普遍的环境问题之一.以济南泉域为研究对象,于2020年9月采集地下水和地表水样品共30件,综合利用水化学分析方法耦合硝酸盐氮氧同位素(δ^(15)NNO_(3)和δ^(18)ONO_(3))示踪技术,分析研究区NO_(3)^(-)来源及空间分布.结果表明,研究区主要阴、阳离子浓度从高到低依次为HCO_(3)->SO_(4)^(2-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)、Ca^(2+)>Na^(+)>Mg^(2+)>K+,水化学类型以HCO_(3)·SO_(4)-Ca为主.地下水NO_(3)^(-)浓度平均值(37.93 mg·L^(-1))高于地表水(10.15 mg·L^(-1)).有7个地下水采样点明显受到NO_(3)^(-)污染,超标率为27%,上游补给区及下游汇集排泄区采样点地下水NO_(3)^(-)浓度较高,而径流区采样点地下水NO_(3)^(-)浓度相对偏低.NO_(3)^(-)浓度主要受到无N形态转化的混合过程的影响,反硝化作用并不显著.δ^(15)N和δ^(18)O值范围分别为1.05‰-14.43‰和-7.92‰-22.94‰,MixSIAR模型计算结果显示,粪便和污水对地下水和地表水NO_(3)^(-)的贡献率最大,分别为39.9%和51.5%,其次为土壤氮及降雨和化肥中的NH4+,大气沉降的贡献率最低,说明粪便和污水是该区NO_(3)^(-)污染的主要来源,也可能有土壤有机氮和化肥的混合.

关键词：岩溶水系统水化学特征硝酸盐空间分布污染溯源