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掺砂量对中度盐碱土壤水力特性及溶质运移过程的影响

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水土保持学报 2024年

作者：高素素陈继虹李王成牛宵宵贾振江吴洋洋马东祥吕航宁夏大学土木与水利工程学院旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心省部共建西北土地退化与生态恢复国家重点实验室宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室

[目的]为探究不同掺砂量对中度盐碱土壤水力特性和溶质运移过程的影响。[方法]采用室内土柱试验,设置4种掺砂比例CK(掺砂0)、B1 (掺砂10%)、B2(掺砂15%)、B3(掺砂20%),研究中度盐碱土壤在不同掺砂量条件下的土壤水力特性和溶质运移过程... 详细信息

[目的]为探究不同掺砂量对中度盐碱土壤水力特性和溶质运移过程的影响。[方法]采用室内土柱试验,设置4种掺砂比例CK(掺砂0)、B1 (掺砂10%)、B2(掺砂15%)、B3(掺砂20%),研究中度盐碱土壤在不同掺砂量条件下的土壤水力特性和溶质运移过程变化规律并进行模型模拟。[结果](1)掺砂量在0～20%范围内,中度盐碱土掺砂明显影响土壤水分特征曲线变化,掺砂比例越大,曲线越靠近Y轴。在任一吸力条件下土壤含水率表现为CK>Bl>B2>B3。且掺砂比例越大,土壤小孔隙数量越多,微小孔隙减少,土壤持水性能减弱。土壤的饱和导水率随掺砂量的增加而增大。(2)随掺砂量的增加,溶质穿透曲线明显左移,初始穿透时间、完全穿透时间及穿透总历时均减少,B1、B2、B3处理总穿透历时分别比CK减少34.48%,47.22%,69.71%。(3)CED方程和两区模型均能较好地模拟掺砂条件下土壤中溶质运移状况,但相较于CDE方程,两区模型的拟合精度更高。对两区模型拟合参数进行分析发现,随掺砂量的增加,土壤孔隙流速、可动区含水比率和质量交换系数逐渐增大,而水动力弥散系数和弥散度呈现减小趋势。[结论]盐碱土掺砂能够有效改善土壤水力特性,促进溶质在土壤中运移,有助于缓解盐碱对作物生长的不利影响。研究结果可为盐碱土改良与治理工作提供参考,为未来的研究和实践提供理论支持和实践指导。

关键词：土壤水分特征曲线溶质运移穿透曲线 CDE方程两区模型

基于MWatNet模型的河套灌区解放闸灌域灌溉水体提取

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农业机械学报 2024年第6期55卷 178-185,201页

作者：张圣微韩永婷刘璐杨林雒萌方科迪章骞内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室呼和浩特010018 黄河流域内蒙段水资源与水环境综合治理自治区协同创新中心呼和浩特010018

为提高灌溉农田中灌溉水体的识别精度,以河套灌区解放闸灌域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,结合灌区实际情况对地表水体提取模型(WatNet)进行改进,得到MWatNet模型并提取灌溉水体。采用总体精度(Overall accuracy,OA)、平均交并比(... 详细信息

为提高灌溉农田中灌溉水体的识别精度,以河套灌区解放闸灌域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,结合灌区实际情况对地表水体提取模型(WatNet)进行改进,得到MWatNet模型并提取灌溉水体。采用总体精度(Overall accuracy,OA)、平均交并比(Mean intersection over union,MIoU)、F1值等水体提取精度指标进行综合评价。结果表明:改进后的地表水体提取模型(MWatNet)在解放闸灌域农田灌溉水体的提取上具有较好的识别精度,模型总体精度达到96%,平均交并比达到83%,F1值为80%,实地调研验证准确度为85.7%;对比原WatNet、水体语义分割模型(Deeplabv3_plus)和水体提取模型(Deepwatermapv2),MWatNet在灌溉水体提取的连结性、剔除道路和城镇干扰等方面,均表现出更好的效果和模型运行效率。利用该模型可以实现灌溉水体定量化表征,为灌溉用水调度提供了数据支撑。

关键词：水体提取灌溉农田 Sentinel-2影像深度学习河套灌区 MWatNet模型

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供需视角下黄河流域城市群生态网络建设分区

水生态学杂志 2024年

作者：唐敬超孙宝娣燕玉玺陈赵慧程道心钟城豪青岛理工大学城市信息模型山东省工程研究中心

立足供需视角推进黄河流域城市群生态网络构建，对流域各地区进行分类管控，可为推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护提供有效保证。首先采用基于生态系统服务“供给―需求”评估，表征黄河流域城市群的生态“本底―需求”... 详细信息

立足供需视角推进黄河流域城市群生态网络构建，对流域各地区进行分类管控，可为推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护提供有效保证。首先采用基于生态系统服务“供给―需求”评估，表征黄河流域城市群的生态“本底―需求”，其中，生态系统服务“供给”包括供给、调节、支持和文化4方面，生态系统服务“需求”包括地均GDP、人口密度和土地利用开发程度3方面；其次结合供需四象限划分法，将“供给―需求”评估结合Z-Score标准化对黄河流域城市群生态网络进行4类分区，即Ⅰ城市生态节点保育型、Ⅱ城郊源地网络连通型、Ⅲ城郊潜在节点重构型和Ⅳ城市生境斑块修复型。结果表明，黄河流域Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型的地区数量分别为11、17、17和19；生态本底好的地区占比为43.75%，生态需求高的地区占比为46.88%；在黄河流域7个城市群中，关中平原和山西中部城市群生态本底明显优于其他城市群，山东半岛和中原城市群的生态需求比其他城市群相对较高。研究结果可为构建面向流域国土空间生态修复的资源时空配置提供评价与优化的策略和方法。

关键词：生态网络分区供需视角象限图城市群黄河流域

基于CEEMDAN-QPSO-BLS模型的径流预测研究

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中国农村水利水电 2024年第1期 101-108页

作者：刘扬赵丽华北水利水电大学黄河流域水资源高效利用省部共建协同创新中心河南郑州450046 华北水利水电大学信息工程学院河南郑州450046

准确的径流预测是水资源优化配置和高效利用的前提,是制定防洪减灾决策的基础,然而受到人类活动、环境、气候等因素的影响,径流序列呈现出非线性、非稳态、多尺度变化的特点,这为径流的精准预测增加了难度。为提高径流预测的精准度和可... 详细信息

准确的径流预测是水资源优化配置和高效利用的前提,是制定防洪减灾决策的基础,然而受到人类活动、环境、气候等因素的影响,径流序列呈现出非线性、非稳态、多尺度变化的特点,这为径流的精准预测增加了难度。为提高径流预测的精准度和可信度,结合自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)方法,量子粒子群优化算法(Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO)、宽度学习系统(Broad Learning System,BLS)模型,提出了一种基于CEEMDAN-QPSO-BLS组合式的径流预测模型。该组合模型首先使用CEEMDAN方法对原始径流信号进行分解,得到若干相对平稳的本征模态分量。其次利用QPSO算法对BLS模型的特征层节点组数、增强层节点组数和组内节点数进行寻优,得到最优的宽度学习网络拓扑结构,进而使用最优的QPSOBLS对多个稳态分量进行预测,并对预测分量进行重构,从而获得更高的预测精度。以黄河流域小浪底水库的日径流值为实验数据,将EMD-QPSO-BLS、QPSO-BLS作为CEEMDAN-QPSO-BLS的对比模型,并采用纳什效率系数(NSE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)作为模型预测可信度和精准度的评价指标。实验表明,在预见期4天内,与QPSO-BLS、EMD-QPSO-BLS模型相比,CEEMDAN-QPSO-BLS的预测精准度分别提高了79.87%、19.80%,可信度分别提高了131.2%、10.98%,径流预测精度的提高,可为防洪抗旱保护人民生命财产和可持续发展提供决策支持。

关键词：径流预测宽度学习量子粒子群 CEEMDAN EMD

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高质量发展背景下黄河流域主要城市供排水特征及问题解析

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给水排水 2024年第6期50卷 1-7页

作者：李劢孙永利张维申世峰李鹤男刘茜张玮嘉中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300074 国家黄河流域生态保护和高质量发展联合研究中心北京100012 天津市城镇排水系统重点实验室天津300074

围绕黄河流域城镇供、排水处理行业家底不清的实际问题,为应对黄河流域高质量发展的实际需求,通过构建指标体系、收集基础数据、归纳与总结,系统分析黄河流域供、排水特征。结果表明:2017-2021年,黄河流域用水人口呈缓慢上升的趋势,年... 详细信息

围绕黄河流域城镇供、排水处理行业家底不清的实际问题,为应对黄河流域高质量发展的实际需求,通过构建指标体系、收集基础数据、归纳与总结,系统分析黄河流域供、排水特征。结果表明:2017-2021年,黄河流域用水人口呈缓慢上升的趋势,年平均增长率为3.80%,流域供水压力大;截至2021年底,黄河流域各省区公共供水总漏损水量共计5.90亿m^(3),共有41座城市漏损水量与公共供水总量比值高于9%,城市公共管网漏损水量高;2022年,黄河流域各省区城市生活污水集中收集率平均值为71.8%。其中,四川省和青海省的城市生活污水集中收集率分别为64.2%和53.9%,流域内城市生活污水集中收集率水平不一。建议流域各地区政府应高度重视提高水资源利用效率,拓展再生水利用领域和规模,同时应全面加强城市供水管道的智能监管,进一步降低管网漏损,以缓解流域供水压力。对于城市生活污水集中收集率低的城市应加强污水处理设施建设规划、合理推进雨污分流改造工程、注重污水收集管网的检测和维护,鼓励有条件的城市开展“清水”入流污水管网的影响以及清退的可行性研究,为提升污水处理系统运行能效提供基础保障。

关键词：黄河流域高质量发展供水设施污水设施

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黄河流域抽水蓄能开发研究与思考

人民黄河 2024年第3期46卷 1-5页

作者：唐梅英张钰周翔南黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹) 河南郑州450003

抽水蓄能作为新能源大范围开发的稳定器与助推剂,是促进黄河流域节水减排的关键,其大规模发展势在必行,但黄河流域水资源短缺,如何在碳排放与水资源双重约束下,实现能源结构绿色低碳转型,对黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。... 详细信息

抽水蓄能作为新能源大范围开发的稳定器与助推剂,是促进黄河流域节水减排的关键,其大规模发展势在必行,但黄河流域水资源短缺,如何在碳排放与水资源双重约束下,实现能源结构绿色低碳转型,对黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。依据《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》,系统梳理了黄河流域八省(区)(不包括四川)抽水蓄能已建、在建及拟开发项目规模,初步估算了抽水蓄能大规模开发对地表水资源指标的占用情况,从调节库容占用和综合利用效益发挥两个方面分析了抽水蓄能运行对既有水利工程的影响。结果表明:黄河流域已建、在建、规划、储备抽水蓄能站点共计100座,总装机规模126050 MW,累计耗水约2.521亿m^(3);依托已建水利工程加装可逆式机组对梯级水电功能进行再造时,应充分评估对原有水利枢纽综合利用任务与工程安全的影响。

关键词：抽水蓄能电站发展趋势地表水资源指标库容占用综合利用影响黄河流域

基于磁梯度法的土石堤坝渗漏通道探测技术研究

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地球物理学进展 2024年

作者：郭士明郭玉松汤井田胡双贵王小鹏肖晓中南大学地球科学与信息物理学院黄河勘测规划设计研究院有限公司水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室中国矿业大学资源与地球科学学院

目前大型水利电力工程建设已基本完成，进入后水电时代，处于工程运营期，大坝及堤渠的渗漏及变形是影响其安全运行的核心问题，近些年针对土石堤坝的集中渗漏问题，国内外基于磁电阻率法开展了大量的应用研究工作，本文在前人研究的基... 详细信息

目前大型水利电力工程建设已基本完成，进入后水电时代，处于工程运营期，大坝及堤渠的渗漏及变形是影响其安全运行的核心问题，近些年针对土石堤坝的集中渗漏问题，国内外基于磁电阻率法开展了大量的应用研究工作，本文在前人研究的基础上，提出了一种新的探测方法—磁梯度法。首先回顾了国内外相关研究情况，简述了磁梯度法的基本原理，通过理论模型对渗漏通道的磁场矢量及其梯度的分布特征和探测可行性进行了分析；其次介绍了磁梯度法涉及的技术设备情况及物理试验过程，最后通过工程案例证明了该方法能够有效应用于对土石堤坝渗漏通道的探测，并对该方法下一步的研究工作进行了展望。

关键词：土石堤坝数值模拟高填方模型试验渗漏通道磁梯度法

基于改进遥感生态指数的干旱内流区生态质量评价--以阴山北麓塔布河流域为例

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生态学报 2024年第2期44卷 523-543页

作者：张浩斌王婉宋妤婧苗林光马超河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454003 河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室焦作454003 河南理工大学黄河流域耕地保护与城乡高质量发展研究中心焦作454003

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(... 详细信息

干旱-半干旱地区生态环境脆弱,开展多要素、长时序生态质量动态变化研究,可为干旱-半干旱区生态建设与区域可持续发展提供科学依据。在遥感生态指数RSEI基础上,根据干旱-半干旱地区特点,耦合了绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)、干度(SI)和盐度(SI-T)五个指标,提出适应干旱-半干旱区域生态质量评价的mRSEI模型,对1986—2022年间塔布河流域生态质量进行动态评价。利用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen(T-S)分析联合Mann-Kendall趋势分析法探究生态质量时空变化;引入欧洲中期天气预报中心发布的第五代再分析数据集(ERA5)的气象数据,在逐像元层面探讨了气候因素与mRSEI的相关关系。研究表明:(1)相较于RSEI而言,mRSEI能更好集成各生态分量包含的信息,且模型更加稳定可靠;(2)mRSEI受到的负面影响主要来自于盐度指标(SI-T),相关系数均值为-0.922,其影响力大于干度、热度指标,表明引入盐度指标对干旱-半干旱区生态质量评价具有重要意义;(3)研究时序内mRSEI介于0.179—0.423,生态质量总体呈下降趋势(Slope=-0.0014,P河流域84.37%的区域生态质量未发生变化,另外15.63%中,生态质量退化面积占比远高于生态质量变好的区域,研究区生态质量总体呈退化趋势。(5)气候因素与mRSEI相关分析结果表明,降水与mRSEI呈正相关(r=0.411—0.807),年均气温与mRSEI呈负相关(r=-0.824—-0.398);时序相关分析结果表明,气温是研究区生态质量的主控因子。(6)人文因素虽然会对塔布河流域生态质量产生扰动,但并不起决定作用。基于改进的遥感生态指数mRSEI,能够科学监测干旱-半干旱区生态质量空间分布、准确把握生态质量变化趋势,可为干旱-半干旱地区生态保护提供理论支撑。

关键词：干旱-半干旱地区遥感生态指数改进的遥感生态指数趋势分析气候因素塔布河流域

黄河下游(河南段)潜水水文地球化学特征及补给来源识别

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安全与环境工程 2024年第4期31卷 170-180页

作者：潘登王帅郭红王琳李屹田河南省自然资源监测和国土整治院河南郑州450016 自然资源部黄河流域中下游水土资源保护与修复重点实验室河南郑州450016

黄河流域下游地区潜水含水层与地表水体联系密切,其水文地球化学特征及补给来源识别研究对黄河流域地下水合理利用与科学保护有重要意义。本文通过对黄河下游(河南段)潜水样品(共计170组)以及氢氧稳定同位素样品(共计55组)进行数据分析... 详细信息

黄河流域下游地区潜水含水层与地表水体联系密切,其水文地球化学特征及补给来源识别研究对黄河流域地下水合理利用与科学保护有重要意义。本文通过对黄河下游(河南段)潜水样品(共计170组)以及氢氧稳定同位素样品(共计55组)进行数据分析,综合运用数理统计、Piper三线图、离子比值分析、Gibbs图等方法,系统性地分析了研究区潜水的水文地球化学特征及补给来源。研究结果表明:潜水的总溶解固体(TDS)波动性大,其范围为191~8169 mg/L,其中濮阳市、安阳市地区潜水为Ⅴ类水,已无法作为饮用水使用;研究区的主要水化学类型表现为HCO_(3)-Ca·Mg·Na、HCO_(3)^(-)Mg·Ca型;研究区阳离子主要以Mg^(2+)和Ca^(2+)为主、阴离子以HCO_(3)^(-)为主;研究区内潜水发生了强烈的阳离子交替吸附作用,溶液中的Ca^(2+)交换含水介质中的Na^(+);研究区潜水中主要以文石、方解石、白云石等碳酸盐矿物处于过饱和状态至沉淀,石膏发生溶解;黄河下游(河南段)地区的潜水补给来源属于现代大气降水补给;沿潜水含水层的水流动路径上,潜水中的氢氧稳定同位素由于混合效应更为均匀。本研究利用多因素、多方法的手段揭示了黄河下游(河南段)水文地球化学演变过程,为区域内水资源综合利用和管理提供了参考。

关键词：潜水水文地球化学特征补给来源识别氢氧稳定同位素黄河下游