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考虑水力连通的羌塘内流区洼地单元提取与分类

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水科学进展 2024年第2期35卷 289-297页

作者：刘金涛倪飞宇马顺刚康有吴鹏飞冯美艳河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

羌塘内流区是青藏高原面积最大的内流区,气候变化正在加剧其湖泊水系结构与水量的演变,开展内流区流域调查并科学估算其水资源的变化具有重要意义。本文提出一种新型内流区流域划分方法,该方法通过引入高程-面积联合阈值,以解决由气候... 详细信息

羌塘内流区是青藏高原面积最大的内流区,气候变化正在加剧其湖泊水系结构与水量的演变,开展内流区流域调查并科学估算其水资源的变化具有重要意义。本文提出一种新型内流区流域划分方法,该方法通过引入高程-面积联合阈值,以解决由气候变化与数字高程模型分辨率等因素引起的洼地单元提取难题。基于已监测的羌塘内流区流域重组与湖泊水位的变动幅度,确定了高程-面积联合阈值分别为10 m和50 km^(2),并对洼地单元进行划分,共识别出163个具有合理集水面积、永久性分水岭的封闭内流区洼地单元。引入多个相关数据集及已有算法评估本方法,结果表明:该方法适用于大尺度内流区洼地单元提取,提取精度优于现有算法及数据产品;依据洼地单元间水力连通特征,将全区163个洼地单元划分为5种主要类型,其中以“上下游互通型”(Ⅱ型)、“高山型”(Ⅳ型)洼地单元为主,“凹陷型”(Ⅴ型)洼地单元则多与其他类型复合存在,受气候条件的影响更加显著。

关键词：洼地单元流域重组高程-面积联合阈值气候变化羌塘内流区青藏高原

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软体排沉排水流结构与排体动力特性数值模拟

哈尔滨工程大学学报 2024年第5期45卷 1013-1023页

作者：杨涵苑陆永军左利钦陆彦南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210029 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072

针对软体排沉排施工时容易出现撕排和断排的问题,本文基于k-ωSST湍流模型,采用分区耦合算法对顺水沉排过程进行双向流固耦合模拟。分析了不同水流条件下绕流流场、涡流结构与排体动力特性,并结合室内水槽试验验证模型计算精度。结果表... 详细信息

针对软体排沉排施工时容易出现撕排和断排的问题,本文基于k-ωSST湍流模型,采用分区耦合算法对顺水沉排过程进行双向流固耦合模拟。分析了不同水流条件下绕流流场、涡流结构与排体动力特性,并结合室内水槽试验验证模型计算精度。结果表明:水流流经排体后发生流动分离,导致沿排宽中轴线形成对称的回流区。排体迎水面流速随水深增加呈指数型递增,排体后方高速尾流带的最大流速相较平均流速可增大40%~50%。当雷诺数增加,主体涡流结构由靠近床面侧逐步向水面处发展。此外,排体所受应力沿横向呈条带状分布,峰值集中于排体与翻板交界处及排头梁附近。研究结果可为完善排体结构设计、改进沉排施工工艺提供理论指导。

关键词：航道整治软体排护岸工程流固耦合沉排动力响应流场特性涡流结构

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基于水动力学模型的城区防洪能力评估研究

中国水利水电科学研究院学报（中英文） 2024年第1期22卷 1-14页

作者：吴滨滨喻海军马建明孙庚穆杰中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心(水旱灾害防御中心) 北京100038 水利部京津冀水安全保障重点实验室北京100038 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 北京中水科工程集团有限公司北京100048

城区河道现状防洪能力的准确评估是保障城市防洪安全的基础。过去针对单一河道现状防洪能力评估的研究较多,而对于多河汇聚洪水交互复杂区域的河道防洪能力研究相对较少。金堂县城素有“千里沱江第一城”之称,却也是沱江流域受洪水威胁... 详细信息

城区河道现状防洪能力的准确评估是保障城市防洪安全的基础。过去针对单一河道现状防洪能力评估的研究较多,而对于多河汇聚洪水交互复杂区域的河道防洪能力研究相对较少。金堂县城素有“千里沱江第一城”之称,却也是沱江流域受洪水威胁最严重的地区。本文针对金堂县城区“三河汇一江”的复杂交互关系,构建一二维耦合洪水分析模型,利用典型场次洪水对模型进行了率定和验证,并从河道现状堤防防洪能力、城区整体过流能力、跨河建筑物现状防洪能力等多方面开展了金堂县城区现状防洪能力评估。结果表明:构建的一二维耦合模型具有较高的模拟精度,3场典型洪水中沱江干流三皇庙水文站模拟洪峰误差均在1%以内,峰现时间误差均在1.5 h以内;城区模拟淹没范围基本与实际调查一致,模拟最大淹没水深基本与实测洪痕相符,大部分点位的模拟最大淹没水深误差在0.2 m以内;城区现有堤防防洪标准低,大部分仅满足5~10年一遇,局部薄弱段不足5年一遇;城区整体过流能力受上游洪水遭遇组合影响,三河相互顶托明显;城区多座跨河建筑物防洪能力不足20年一遇防洪标准,其中平安桥、毗河大桥分别不足5年、10年一遇防洪标准。

关键词：洪水模拟一二维耦合率定和验证现状防洪能力金堂

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低纬高原雷电活动孕灾环境敏感性分析

云南大学学报（自然科学版） 2024年第1期46卷 74-81页

作者：殷娴胡颖周清倩庄嘉肖藜芸云南省气象灾害防御技术中心云南昆明650034

为了研究地闪频次与孕灾环境敏感性因子的相关性,将2007—2016年云南省范围内发生过地闪的区域划分为1 km×1 km格点单元,统计每个地闪格点的地闪密度、最高海拔、最大坡度和海拔标准差(地形起伏度).运用概率统计理论分析地闪格点海拔... 详细信息

为了研究地闪频次与孕灾环境敏感性因子的相关性,将2007—2016年云南省范围内发生过地闪的区域划分为1 km×1 km格点单元,统计每个地闪格点的地闪密度、最高海拔、最大坡度和海拔标准差(地形起伏度).运用概率统计理论分析地闪格点海拔、坡度、海拔标准差的概率分布.同时,应用相关回归方法分析地闪密度与地闪格点海拔、坡度、海拔标准差正态概率密度函数的相关性,建立多元回归方程,并对方程进行验证.研究结果表明,地闪格点对应的海拔序列、坡度序列、地形起伏度序列服从正态分布;地闪密度与地闪格点海拔、坡度、海拔标准差的正态概率密度函数存在显著线性关系,其线性回归拟合结果可表征地闪孕灾环境敏感性.

关键词：地闪格点孕灾环境敏感性低纬高原雷电活动正态分布

单双向循环荷载作用下砂砾料动模量和阻尼比试验研究

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振动工程学报 2024年第6期37卷 1055-1063页

作者：何建新王景杨海华刘亮杨志豪新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

通过大型振动三轴试验,研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律,分析围压和径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明:在双向振动三轴试验中,砂砾料的轴向动应变受径向动应力的影响较小,动应变主要... 详细信息

通过大型振动三轴试验,研究了单双向循环荷载作用下砂砾料动弹性模量和阻尼比的变化规律,分析围压和径向循环动应力对砂砾料动力参数的影响。研究结果表明:在双向振动三轴试验中,砂砾料的轴向动应变受径向动应力的影响较小,动应变主要与施加的轴向动应力大小有关;单双向振动下砂砾料的动弹性模量均随着动应变的增大而逐渐降低,双向振动时砂砾料动弹性模量随动应变的衰减速率基本不变,在相同动应变下双向振动的动模量均低于单向振动;砂砾料在双向振动时的阻尼比大于单向振动,双向振动时消耗的动应变能更大。通过对两种试验条件下的最大动弹性模量、动模量比进行分析,建立了表述单双向试验条件下最大动弹性模量的换算关系式和双向振动试验中动模量比和动应变的修正模型。

关键词：砂砾料动三轴试验动弹性模量阻尼比双向振动径向动应力

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绿洲城市土壤及地下水重金属污染及源解析

环境科学与技术 2024年第4期47卷 177-186页

作者：徐新龙桂东伟刘云飞刘毅薛冬萍刘琦张晋中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 新疆策勒国家荒漠草原生态系统观测研究站新疆策勒848300 中国科学院大学北京100049 河海大学长江保护与发展研究院水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098

干旱区城市分布在绿洲区域,承载着大部分的人类活动,近年来随着社会经济的发展,绿洲的环境污染问题日益突出,但基础调查数据的缺少导致城市重金属污染现状尚不清楚。该研究以新疆和田绿洲为典型研究区,对城市不同功能区的土壤和地下水... 详细信息

干旱区城市分布在绿洲区域,承载着大部分的人类活动,近年来随着社会经济的发展,绿洲的环境污染问题日益突出,但基础调查数据的缺少导致城市重金属污染现状尚不清楚。该研究以新疆和田绿洲为典型研究区,对城市不同功能区的土壤和地下水进行样品采集,结合内梅罗综合污染指数法、主成分分析法(PCA)、正矩阵因子分解法(PMF)等,对和田绿洲城市6种重金属(As、Zn、Cu、Cd、Ni、Pb)空间分布特征和来源进行了分析,并对土壤潜在风险进行评价。结果表明:(1)和田市土壤重金属含量均未超过国家风险筛选值,与新疆土壤背景值基本持平,污染较小。土壤重金属潜在生态风险程度较低,表现为轻微风险。(2)研究区地下水重金属含量均达到Ⅲ类水标准,为饮用水水质,各重金属含量分布均匀,联系较弱。(3)研究区土壤与地下水重金属均以自然源、工业源为主要来源,土壤重金属另有一个农业及交通混合源。其中土壤中自然源、农业交通混合源和工业源的贡献分别占43.06%、27.99%、28.95%。土壤与地下水重金属含量较低,污染较弱,两者重金属来源基本相同,主要受自然环境与人为活动影响。该研究以期为干旱区绿洲重金属污染研究提供参考和依据。

关键词：重金属 PCA PMF 潜在生态风险源解析

近二十年鄂尔多斯气象干旱与生态干旱的空间分布及其传递关系

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地理研究 2024年第7期43卷 1878-1890页

作者：田小强邵杏敏张永强冯瑞吴桐境陈兵边楠鄂尔多斯市水旱灾害防御技术中心鄂尔多斯017000 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

干旱是鄂尔多斯最严重的自然灾害之一。然而鄂尔多斯气象干旱和生态干旱的空间分布情况及其传递关系尚不明晰。本文采用高分辨率的降水数据与植被总初级生产力数据,全面分析2000-2020年鄂尔多斯四类自然生态系统气象干旱特征和生态干旱... 详细信息

干旱是鄂尔多斯最严重的自然灾害之一。然而鄂尔多斯气象干旱和生态干旱的空间分布情况及其传递关系尚不明晰。本文采用高分辨率的降水数据与植被总初级生产力数据,全面分析2000-2020年鄂尔多斯四类自然生态系统气象干旱特征和生态干旱特征的空间分布,并进一步量化气象干旱与生态干旱的传递关系。结果显示:鄂尔多斯气象干旱和生态干旱的频率分别为0.26次/年和0.13次/年,干旱传递频率高;两种干旱类型的历时均表现为西低东高,且具有较好相关性;但两者强度相关性较弱。四类生态系统的气象干旱强度相近。其中,森林生态干旱强度最低,高覆盖度草地生态干旱强度最高。该研究可为鄂尔多斯生态环境保护和抗旱管理措施制定提供科学依据。

关键词：气象干旱生态干旱干旱传递鄂尔多斯生态系统

基于组合赋权的长江上游山洪风险评估——以嘉陵江流域为例

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长江科学院院报 2024年

作者：张文婷廖婷婷张行南刘永志张涛曹雨农河海大学水文水资源学院南京水利科学研究院水文水资源研究所河海大学水灾害防御全国重点实验室长江水利委员会水文局

本文采用了主客观赋权法和博弈论相结合的方法来评估嘉陵江流域的山洪风险。结果显示，四种客观赋权法得到的洪水危险性分布总体相似，但不同方法的风险等级面积占比略有差异，CRITIC权重法识别出更多的高危险性区域。故选择CRITIC权重... 详细信息

本文采用了主客观赋权法和博弈论相结合的方法来评估嘉陵江流域的山洪风险。结果显示，四种客观赋权法得到的洪水危险性分布总体相似，但不同方法的风险等级面积占比略有差异，CRITIC权重法识别出更多的高危险性区域。故选择CRITIC权重法、层次分析法和博弈论相结合，形成组合权重评估得到嘉陵江流域山洪综合风险的空间分布。整体而言，嘉陵江流域的山洪风险呈现出自西北向东南递增的趋势，高危险性地区主要分布在四川盆地及其边缘，涉及四川、重庆等22个县区，而低危险性地区则主要位于流域西北部山丘区。影响山洪风险的因素中，年平均降雨、径流深等致灾条件对山洪风险贡献最大，其次是人口密度和GDP等社会经济因素，而坡度、地形起伏度等下垫面条件的贡献最低。研究结果将对包括嘉陵江流域在内的长江上游流域的山洪管理和应对提供重要参考价值。

关键词：山洪风险评估嘉陵江流域主客观赋权法博弈论

融合星载LiDAR系统GEDI数据与Sentinel-2影像的长江中游洲滩典型禾本科植物高度动态研究

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湖泊科学 2024年第2期36卷 562-574页

作者：石希夏军强周美蓉辛沛武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098

植物是大型河流生态系统的重要成分。但受气候变化和人类活动影响,洲滩禾本科植物高度不断发生调整,进而影响洲滩生境和河道防洪安全,故需长期监测。近年来,伴随着星载激光雷达(LiDAR)技术的发展,应用LiDAR卫星数据反演洲滩禾本科植物... 详细信息

植物是大型河流生态系统的重要成分。但受气候变化和人类活动影响,洲滩禾本科植物高度不断发生调整,进而影响洲滩生境和河道防洪安全,故需长期监测。近年来,伴随着星载激光雷达(LiDAR)技术的发展,应用LiDAR卫星数据反演洲滩禾本科植物高度成为一种可能。本文融合新一代星载LiDAR系统GEDI数据与Sentinel-2影像,基于XGBoost算法构建了考虑物候、累积温度与光合有效辐射指标的洲滩典型禾本科植物高度外推模型,同时利用Attention-UNet算法搭建了洪淹区域识别模型。随后以长江中游洲滩为例,探明了星载LiDAR技术在获取洲滩植株高度方面的性能,分析了各指标对模型精度的影响,并初步得出了洲滩典型禾本科植物高度对不同淹没条件的响应模式。主要结论包括:(1)星载LiDAR系统GEDI具有准确探测洲滩植物高度的能力,与无人机航测数据相比RMSE=0.43 m;(2)运用GEDI数据构建禾本科植物高度外推模型时,考虑物候和累积温度等指标可有效提升模型精度,提升幅度为6.8%~10.7%;(3)利用无人机航测数据对模型外推植物高度进行评价,RMSE=0.80 m。同时从模型外推结果中可知,受2020年流域尺度洪水影响,中游各河段平均植物高度下降了0.03~0.24 m;(4)在2020年流域尺度洪水作用下,淹没历时≤10天的洲滩禾本科植物,其次年株高整体呈增长趋势;而淹没历时>10天时,其次年株高平均下降了2.3%~3.1%。此外,对于日均淹没水深与株高的比值>0.95的洲滩,随着比值增加,洪水对禾本科植株高度的负面作用逐步增强。

关键词：星载激光雷达 GEDI 植被高度长江中游洲滩