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阳澄湖入湖河道分类、污染特征分析及治理策略

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湖泊科学 2024年第3期36卷 741-755页

作者：刘帅谢茂嵘吕文宋娜杨惠杨文晶姜宇白瑞泉沈逸史书杨金艳江苏省水文水资源勘测局苏州分局苏州215011 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流... 详细信息

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流向为出湖,工程建成后,通过Pearson相关分析证实了其流向与七浦塘引水时的水力关系,因此白曲港被选为主要入湖河道。采用距平系数法、系统聚类法和物元分析法将阳澄湖主要入湖河道分为3个类别:第1类别包括白荡、蠡塘河、北河泾、永昌泾4条河道,第2类别包括渭泾塘、界泾和施家斗港3条河道,第3类别包括南消泾、七浦塘和白曲港3条河道。使用因子分析法进行因子分析,第1类别河道的因子为高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_(3)-N)、溶解氧(DO)和总磷(TP),第2类别河道的污染因子为NH_(3)-N、总氮(TN)、pH、TP和DO,第3类别河道的污染因子为pH、TP、TN和DO。通过对上游河道水质情况分析、文件研究以及实地调查等方式得出第1类别河道区域的污染源主要为工业污染源和生活污染源,第2类别河道区域污染源主要为工业污染源与种植业污染源,第3类别河道污染源主要为陆地水产养殖污染源与种植业污染源。针对总体污染源情况,建议通过控制点源污染、削减面源污染、增强上游河道治理、开展生态治理修复以及加强巡查监管等方式对各类别河道区域进行针对性治理,以提高入湖河道水质,为阳澄湖的系统性和整体性治理打好基础。

关键词：阳澄湖入湖河道系统聚类物元分析因子分析污染源河道治理

基于SSA-BP-SVM模型的云龙湖水质反演研究

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南京信息工程大学学报 2024年第2期16卷 279-290页

作者：任中杰江苏省水文水资源勘测局徐州分局徐州221006

利用遥感技术进行水质监测,全面地掌握水质分布情况对水环境保护具有重要意义.水质参数与地表反射率并非简单的线性关系,BP神经网络和支持向量机(SVM),因其非线性模拟的特点,被广泛应用于水质反演.传统BP神经网络存在收敛缓慢、容易陷... 详细信息

利用遥感技术进行水质监测,全面地掌握水质分布情况对水环境保护具有重要意义.水质参数与地表反射率并非简单的线性关系,BP神经网络和支持向量机(SVM),因其非线性模拟的特点,被广泛应用于水质反演.传统BP神经网络存在收敛缓慢、容易陷入局部最优的问题;SVM虽然具有很好的拟合能力,但受惩罚系数及核函数参数影响较大.以云龙湖为研究区域,利用Sentinel-2影像和实测数据,针对重要水质参数电导率和浊度,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络及SVM的水质反演耦合模型,利用SSA对BP神经网络及SVM进行参数寻优,基于验证集MAE计算模型权重,对SSA-BP、SSA-SVM模型测试组输出层加权计算后获得最终反演结果.与BPNN、SVM、SSA-BP、SSA-SVM模型对比,结果表明:(1)Sentinel-2影像对电导率及浊度的敏感波段均为可见光及短波红外波段;(2)SSA-BP-SVM水质反演耦合模型精度更高,电导率及浊度反演模型R 2分别为0.92、0.89;(3)云龙湖具有典型的城市水体特征,电导率受上游南望净水厂排水影响较大,浊度受社会生产活动带来的颗粒污染物影响较大.基于Sentinel-2影像利用SSA-BP-SVM模型进行水质反演具有较好的应用潜力,能够为云龙湖水质监测以及制定保护措施提供一定的技术支撑.

关键词： BP神经网络支持向量机麻雀搜索算法电导率浊度

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不同预见期气候指数的干旱可预测性研究

水电能源科学 2024年 22-27页

作者：刘茜元何海张璐刘臻晨何健吴志勇河海大学水文水资源学院复旦大学大气与海洋科学系江苏省水文水资源勘测局

为了探索可靠的干旱过程预测方法，以江苏省为研究区域，在识别历史干旱事件的基础上，提取干旱发生前期大尺度海气相互作用因子，形成0～12个月不同预见期的气候指数，将其分为大气环流类、海温类和大气海温综合类3个类别，分别建立具... 详细信息

为了探索可靠的干旱过程预测方法，以江苏省为研究区域，在识别历史干旱事件的基础上，提取干旱发生前期大尺度海气相互作用因子，形成0～12个月不同预见期的气候指数，将其分为大气环流类、海温类和大气海温综合类3个类别，分别建立具有0～12个月不同预见期的偏最小二乘回归干旱预测模型，通过模型后预测验证，定量分析干旱前期不同预见期气候指数对季节干旱过程的可预测性。结果表明，0～12个月不同预见期内，干旱同期“大气环流”模型对1994年夏秋季干旱等级预测较好；预见期为0～9个月的“海温”组的模型能预测出2010～2011年冬春连旱的过程变化，且结果稳定；干旱前期9～12个月西太平洋暖池的热力状况及西太平洋副热带高压，在不同预见期的干旱预测模型中均占较大权重，且在3个月预见期的干旱预测模型中所占权重最大，可作为江苏省季节尺度气象干旱的可预测性来源。研究成果可为季节尺度的干旱预测和干旱灾害综合防范提供科学依据。

关键词：季节干旱预测大气环流指数海温指数预见期可预测性

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2023年里下河地区暴雨洪水分析

水电能源科学 2024年第5期42卷 11-13,33页

作者：单帅刘融融薛海峰江苏省水文水资源勘测局盐城分局江苏盐城224000

里下河地区地势平缓,河网错综复杂,水势传播较慢,易发生超警戒洪水过程。为研究里下河地区梅雨期降雨特点,采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线法、距平分析法和降雨水位逐时过程图法,针对里下河地区2023年梅雨期暴雨洪水过程,通过与历史梅雨期降雨... 详细信息

里下河地区地势平缓,河网错综复杂,水势传播较慢,易发生超警戒洪水过程。为研究里下河地区梅雨期降雨特点,采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线法、距平分析法和降雨水位逐时过程图法,针对里下河地区2023年梅雨期暴雨洪水过程,通过与历史梅雨期降雨进行对比,全面分析了里下河地区梅雨期暴雨洪水特征。结果表明,里下河局部地区无降雨与极端降雨情况并存,在最大1天降雨中存在特大暴雨,最大3天降雨中出现特大暴雨的地方占8.4%。短时间强降雨加上里下河地区河网地势特征是发生超警戒洪水过程的主要原因。洪水过程下沿江抽排及五大港抢排对里下河地区水位变化有较明显影响。

关键词：里下河地区梅雨期暴雨洪水 P-Ⅲ曲线距平分析笼罩面积

违背不相关性假设对Triple Collocation方法精度的影响

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 591-603页

作者：谈松林王洁季静静刘美丽湛忠宇刘淼王丽荣胡晓东南京信息工程大学南京210044 水利部水文气象灾害机理与预警重点实验室南京210044 江苏省水文水资源勘测局南京分局南京210008 江苏省水文水资源勘测局南京210029 河北省气象灾害防御和环境气象中心石家庄050022 江苏省水利科学研究院南京210017

Triple Collocation(TC)方法是一种可以在未知真值情况下评估3个独立观测样本各自不确定性的方法,该方法使用的前提是误差形式假设与2组不相关性假设,但在实际使用中,这3条假设难以完全满足。其中2组不相关性假设经常面临较大的违背,并... 详细信息

Triple Collocation(TC)方法是一种可以在未知真值情况下评估3个独立观测样本各自不确定性的方法,该方法使用的前提是误差形式假设与2组不相关性假设,但在实际使用中,这3条假设难以完全满足。其中2组不相关性假设经常面临较大的违背,并且无法得知这种假设违背对结果误差的影响。本文通过虚拟样本实验生成了多组不同程度违背不相关性假设的样本,以定量评估不同程度假设违背对结果误差的影响。结果表明,一般情况下,某一条不相关性假设的违背程度增加时,方法的结果误差会相应地呈线性或平方倍数增加;但当不相关性假设的违背处于某个特定关系时,TC方法结果的误差会突然大幅度增加,这种现象在以往的研究中并没有得到重视,后文将该现象简称为异常点。为了探求异常点出现的原因,本文从理论上推导出了违反不相关性假设与结果误差之间的关系,这种关系呈现为分式结构,而异常点的出现正是这种分式结构所致。异常点的存在影响了方法的稳定性。从差值形式的TC方法的角度来看,抑制异常点的关键在于如何更好地设计缩放系数。本文给出了2种抑制异常点的方法:(1)忽略加性偏差系数,使得缩放系数不受两组不相关性假设的影响;(2)限制缩放系数的上下限。根据实际数据分析,第2种改进方法优于第1种。第2种方法不仅保留了TC方法的准确性,而且有效地避免了异常点的出现。值得注意的是,在实际数据中,部分异常点会以负值形式出现并因计算结果不能为负而被剔除。在使用TC方法进行计算时,重复次数较少的情况下,可以不考虑异常点的影响。

关键词： Triple collocation 假设违背异常点遥感数据同化数据评估数据不确定性分析无实测数据

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近50年滇池流域汛期降水时空演变特征分析

水文 2024年第2期44卷 113-120,127页

作者：邓丽仙杨帆杨洋李姣赵兰兰胡成龙李长江云南省水文水资源局昆明分局云南昆明650106 云南省水文水资源局云南昆明650106 云南省水文水资源局德宏分局云南芒市678400 云南省水文水资源局红河分局云南红河661199 水利部信息中心北京100053

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结... 详细信息

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结果表明:(1)近50年来,滇池流域汛期降水总体呈减少趋势,中部地区降水呈增加趋势,盘龙江上游的松华坝水库以上区域及南部地区降水呈减少趋势;(2)汛期降水年际变化存在31 a的主周期,中部主城区降水集中度高于南部地区;(3)汛期降水的中心整体呈现向东部、南部方向偏移的态势,且移动趋势显著;(4)滇池流域旱涝频发,尤其盘龙江中段昆明主城区为旱涝多发区。该成果对滇池流域水旱灾害防御及水资源管理具有参考意义。

关键词：滇池流域汛期降水集中度集中期降水中心旱涝特征

三峡水库蓄水后荆江松滋口分流变化及其影响因素

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长江科学院院报 2024年第2期41卷 14-20页

作者：段光磊彭严波长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局湖北荆州434000

松滋河是连通长江与洞庭湖的主要通道。自1950s以来,随着下荆江系统裁弯及葛洲坝、三峡等水利工程相继建成,松滋河分流量呈现阶段性减少。基于系列水文和河道原型观测资料,分析了三峡水库蓄水后松滋口分流变化特征及其影响因素。结果表... 详细信息

松滋河是连通长江与洞庭湖的主要通道。自1950s以来,随着下荆江系统裁弯及葛洲坝、三峡等水利工程相继建成,松滋河分流量呈现阶段性减少。基于系列水文和河道原型观测资料,分析了三峡水库蓄水后松滋口分流变化特征及其影响因素。结果表明:①三峡水库蓄水后,松滋口年分流比基本稳定在7%左右,没有明显趋势性变化;②当枝城站出现>25000 m 3/s流量时,蓄水后松滋口分流能力明显提升,特别是蓄水后前10 a;③三峡水库主汛期洪水调度影响较小,而汛末蓄水对口门分流产生消极影响;④荆江干流河床冲刷降低了口门处中枯水位,对松滋口分流产生不利影响;⑤芦家河浅滩航道整治工程实施在一定程度上对维持口门段中枯水位发挥了关键作用,口门河段河道采砂在一定时段改善了口门进流条件。

关键词：分流三峡水库荆江松滋口影响因素

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考虑水库泄水影响的逐网格汇流演算方法研究

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：韩文彪姚成李致家张锦堂李京兵安徽省水文局河海大学水文水资源学院

为使网格新安江（Grid-XAJ）模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报，以横排头流域为研究区域，基于水库真实地理位置，利用分段马斯京根法、逐网格马斯京根法（MK）、逐网格Muskingum-Cunge-Todini法（MCT）对比分析水... 详细信息

为使网格新安江（Grid-XAJ）模型更好地应用于受水库泄水影响地区的洪水模拟及预报，以横排头流域为研究区域，基于水库真实地理位置，利用分段马斯京根法、逐网格马斯京根法（MK）、逐网格Muskingum-Cunge-Todini法（MCT）对比分析水库泄水对于模型汇流计算的影响。结果表明，3种方法对洪峰的模拟情况均较好，各方法率定期与验证期全部洪水的平均合格率均为100%。逐网格MK法及分段马斯京根法全部洪水的平均径流深合格率均为76.9%，小于逐网格MCT法（84.6%）。与分段马斯京根法相比，逐网格MCT法及逐网格MK法可以反应上游水库泄水对汇流过程中流量在流域上时空分布的影响。逐网格MCT法在逐网格MK法的基础上进一步考虑了下垫面河道的真实情况。总体而言，逐网格MCT法对于受水库泄水影响流域的洪水预报具有较强的适应性和可靠性。

关键词：网格新安江模型水库蓄泄马斯京根法 Muskingum-Cunge-Todini法横排头流域

荆江陈家湾—突起洲分汊段河道演变与趋势分析

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长江科学院院报 2024年第7期41卷 196-202页

作者：廖宇昂刘瑜长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局湖北荆州434000

三峡工程的运行极大减轻了荆江的防洪压力,同时改变了河段水沙条件,导致荆江持续发生剧烈冲淤变化。荆江陈家湾—突起洲段为典型微弯分汊河型,滩槽格局调整、主支汊易位将直接影响航道运行和防洪安排。基于三峡工程运行前后长系列水文... 详细信息

三峡工程的运行极大减轻了荆江的防洪压力,同时改变了河段水沙条件,导致荆江持续发生剧烈冲淤变化。荆江陈家湾—突起洲段为典型微弯分汊河型,滩槽格局调整、主支汊易位将直接影响航道运行和防洪安排。基于三峡工程运行前后长系列水文与河道原型观测资料,揭示河段水沙变化与河床冲淤响应特征,分析河道形态尺度年际变化过程,总结河道演变规律及趋势。结果表明:三峡工程运行后,沙市站平均年输沙量下降85%,河床冲刷3.1亿m^(3)。以太平口—三八滩汊道段滩槽变化最为剧烈,主流走势由北转南。2011年后,三八滩与腊林洲边滩守护工程基本遏制了“太平口心滩南槽南靠、三八滩南汊北提”趋势,但该段河床随即再次调整,近期又表现出“南槽北扩、南汊南扩”的新情势。同时,由于三八滩南汊发育、北汊分流比降低,北汊长江大桥下的通航问题日益突显,如何解决碍航问题,仍需进一步开展研究。

关键词：河道演变冲淤分析三峡工程分汊河段荆江