南水北调与水利科技（中英文）
2022年第20卷第6期文章目次
2022, 20(6):1041-1051.
摘要:
对水文改变指标进行分类、筛选并赋权，构建流量等级和流量波动 2 个生态指标；使用高斯径向基函数拟合 水库调度规则，以供水量、发电量和水文改变生态指标为目标函数，在丹江口水库开展多目标优化调度研究；分析 供水、发电与生态效益各指标间的竞争关系，寻求社会经济和生态效益均较佳的调度方案，论证生态流量的合理 性。结果表明：丹江口水库调度的供水、发电和生态效益之间存在目标冲突；同时考虑供水、发电、流量等级、流 量波动 4 个目标的推荐方案，可在确保防洪安全并维持供水和发电量不变的前提下，保证流量等级和流量波动水 文改变生态指标与天然状态相近；推荐方案尽可能达到适宜生态流量，满足了汉江中下游水生物自然繁衍需求。 研究成果可为丹江口水库优化调度以及汉江中下游水生态环境保护提供参考。
对水文改变指标进行分类、筛选并赋权，构建流量等级和流量波动 2 个生态指标；使用高斯径向基函数拟合 水库调度规则，以供水量、发电量和水文改变生态指标为目标函数，在丹江口水库开展多目标优化调度研究；分析 供水、发电与生态效益各指标间的竞争关系，寻求社会经济和生态效益均较佳的调度方案，论证生态流量的合理 性。结果表明：丹江口水库调度的供水、发电和生态效益之间存在目标冲突；同时考虑供水、发电、流量等级、流 量波动 4 个目标的推荐方案，可在确保防洪安全并维持供水和发电量不变的前提下，保证流量等级和流量波动水 文改变生态指标与天然状态相近；推荐方案尽可能达到适宜生态流量，满足了汉江中下游水生物自然繁衍需求。 研究成果可为丹江口水库优化调度以及汉江中下游水生态环境保护提供参考。
2022, 20(6):1052-1064.
摘要:
鉴于脆弱性要素（暴露度、敏感性和适应性）与压力-状态-响应（pressure-state-response,?PSR）模型结构有很好 的对应关系，基于 PSR 模型开展新疆维吾尔自治区 2010—2019 年的水资源脆弱性评价。筛选人均用水量等 25 个评价指标，构建目标层-准则层-指标层评价体系并利用熵权法计算指标权重；将水资源脆弱性划分为不脆弱、 轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极脆弱 5 级，利用集对分析法和置信度准则计算得到 2010—2019 年的水资源 脆弱性水平；将指标层和准则层脆弱性与系统综合脆弱性进行对比，分析各指标与准则层脆弱性水平和变化趋势 与系统脆弱性的关系，探究影响水资源系统脆弱性的主要原因，成果可为新疆水资源管理提供参考。
鉴于脆弱性要素（暴露度、敏感性和适应性）与压力-状态-响应（pressure-state-response,?PSR）模型结构有很好 的对应关系，基于 PSR 模型开展新疆维吾尔自治区 2010—2019 年的水资源脆弱性评价。筛选人均用水量等 25 个评价指标，构建目标层-准则层-指标层评价体系并利用熵权法计算指标权重；将水资源脆弱性划分为不脆弱、 轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极脆弱 5 级，利用集对分析法和置信度准则计算得到 2010—2019 年的水资源 脆弱性水平；将指标层和准则层脆弱性与系统综合脆弱性进行对比，分析各指标与准则层脆弱性水平和变化趋势 与系统脆弱性的关系，探究影响水资源系统脆弱性的主要原因，成果可为新疆水资源管理提供参考。
2022, 20(6):1065-1075.
摘要:
为探究大通河上中游天然水文节律受气候变化的影响，选择该区域气候增温迅速的突变时间1997年为分界点，基于水文指标及其变化范围评价法（IHA-RVA法），共选取32个指标对尕大滩/青石嘴水文站1960—1996年、1997—2016年2个时段的径流过程进行分析，并应用主成分分析法去除冗余指标，优选8个代表性指标计算整体的水文改变度。结果表明：1997年前后水文指标变化较明显的有汛前5月份流量减少24.1%，枯季月份流量（1—3、11和12月份）、年多日最小流量和基流指数显著增大，多项指标增幅大于80%，发生高度改变；低脉冲次数和历时分别减少50%和85.7%，高脉冲次数减少2次，高脉冲历时增加21.7%。优选的8个代表性指标计算出的大通河上中游段的整体水文改变度为43%，表明在气候变化影响下上中游段总的改变程度达到中等程度，如此大的改变也与大通河源头区的含水层分布有关。
为探究大通河上中游天然水文节律受气候变化的影响，选择该区域气候增温迅速的突变时间1997年为分界点，基于水文指标及其变化范围评价法（IHA-RVA法），共选取32个指标对尕大滩/青石嘴水文站1960—1996年、1997—2016年2个时段的径流过程进行分析，并应用主成分分析法去除冗余指标，优选8个代表性指标计算整体的水文改变度。结果表明：1997年前后水文指标变化较明显的有汛前5月份流量减少24.1%，枯季月份流量（1—3、11和12月份）、年多日最小流量和基流指数显著增大，多项指标增幅大于80%，发生高度改变；低脉冲次数和历时分别减少50%和85.7%，高脉冲次数减少2次，高脉冲历时增加21.7%。优选的8个代表性指标计算出的大通河上中游段的整体水文改变度为43%，表明在气候变化影响下上中游段总的改变程度达到中等程度，如此大的改变也与大通河源头区的含水层分布有关。
2022, 20(6):1076-1083,1127.
摘要:
选取三江平原典型区松花江、乌苏里江河流附近建设街、海青地下水位站及相邻的富锦、海青水文站为研 究对象，采用 2007—2016 年逐月降水、地下水位和河水位数据，利用互相关分析和交叉小波变换方法开展地下水 位对降水的响应研究，并对地下水位和河水位进行偏相关分析，阐释地下水位对降水响应的时滞差异。结果表明： 地下水位和河水位存在显著相关关系，且松花江、乌苏里江段两者的偏相关系数分别为 0.880、0.511，说明河水位 明显影响河流附近地下水位对降水的响应；研究区内松花江、乌苏里江段河流附近地下水位对降水的滞后水平存 在时空差异，滞后时间分别为 21.65?d、2.17?d；此外，2007—2016 年地下水和河水的补排关系总体表现为地下水补 给河水，且松花江段河水位和附近地下水位的关系更紧密，即松花江段河水和地下水的交互作用更强，故松花江 段相邻地下水位对降水的滞后时间更长。研究结果为掌握该地区地下水水位时空变化规律和水资源的合理开发 利用及管理提供了科学依据。
选取三江平原典型区松花江、乌苏里江河流附近建设街、海青地下水位站及相邻的富锦、海青水文站为研 究对象，采用 2007—2016 年逐月降水、地下水位和河水位数据，利用互相关分析和交叉小波变换方法开展地下水 位对降水的响应研究，并对地下水位和河水位进行偏相关分析，阐释地下水位对降水响应的时滞差异。结果表明： 地下水位和河水位存在显著相关关系，且松花江、乌苏里江段两者的偏相关系数分别为 0.880、0.511，说明河水位 明显影响河流附近地下水位对降水的响应；研究区内松花江、乌苏里江段河流附近地下水位对降水的滞后水平存 在时空差异，滞后时间分别为 21.65?d、2.17?d；此外，2007—2016 年地下水和河水的补排关系总体表现为地下水补 给河水，且松花江段河水位和附近地下水位的关系更紧密，即松花江段河水和地下水的交互作用更强，故松花江 段相邻地下水位对降水的滞后时间更长。研究结果为掌握该地区地下水水位时空变化规律和水资源的合理开发 利用及管理提供了科学依据。
2022, 20(6):1084-1096.
摘要:
为验证和评估地表通量均衡法（surface flux equilibrium, SFE）在大尺度上的估算精度，基于SFE方法估算中国区域2001—2015年日尺度陆面蒸散发量，并开展适用性评价。结果表明：在站点尺度上，SFE估算值与观测值具有较好的一致性（均方根误差为1.03 mm/d，相关系数为0.70），优于GLEAM产品精度（均方根误差为1.19 mm/d，相关系数为0.62）；在流域尺度上，SFE方法与水量平衡蒸散发较为接近，对多数流域的模拟效果较好，优于GLEAM产品和CR产品；在时空变化趋势上，SFE产品与CR产品的变化趋势一致性较高，与GLEAM产品一致性较差。综合SFE估算结果的精度验证和趋势分析，可以发现SFE方法基本达到现有产品的精度，因其输入参数少、物理机制明确、参数化方案简单，有潜力为蒸散发的大尺度准确估算提供一套行之有效的替代方案。
为验证和评估地表通量均衡法（surface flux equilibrium, SFE）在大尺度上的估算精度，基于SFE方法估算中国区域2001—2015年日尺度陆面蒸散发量，并开展适用性评价。结果表明：在站点尺度上，SFE估算值与观测值具有较好的一致性（均方根误差为1.03 mm/d，相关系数为0.70），优于GLEAM产品精度（均方根误差为1.19 mm/d，相关系数为0.62）；在流域尺度上，SFE方法与水量平衡蒸散发较为接近，对多数流域的模拟效果较好，优于GLEAM产品和CR产品；在时空变化趋势上，SFE产品与CR产品的变化趋势一致性较高，与GLEAM产品一致性较差。综合SFE估算结果的精度验证和趋势分析，可以发现SFE方法基本达到现有产品的精度，因其输入参数少、物理机制明确、参数化方案简单，有潜力为蒸散发的大尺度准确估算提供一套行之有效的替代方案。
2022, 20(6):1097-1108.
摘要:
基于历史实测降水数据与全球气候模型预估数据，使用 Morlet 小波方法分析滇中引水工程水源区与受水区 降水序列的周期变化和未来的降水趋势。同时，采用 Copula 函数计算历史时期（1960—2021 年）与未来时期 （2022—2100 年）水源区与受水区降水丰枯异步或丰枯同步的概率。结果表明：1960—2021 年降水序列存在 26~39?a、18~25?a、4~7?a 的 3 类时间尺度的周期变化，2022—2100 年降水序列存在 38~55?a、18~30?a、5~12?a 的 3 类时间尺度的周期变化，降水量呈现“多—少—多”的循环交替，预计未来 10~20?a 将持续处于降水较多的时期； 过去 62?a，水源区和受水区降水丰枯异步频率 36.4%，同期丰水年频率为 25.3%，同期枯水年频率小于 30%，水源区 和受水区具有水量互补的引水条件，两区域之间存在着水量补偿特征；与历史丰枯遭遇对比，未来降水量丰枯同 步频率均呈现减小的趋势，丰枯异步呈现增加的趋势，同枯和源枯受丰的频率减少，未来有利于调水的降水丰枯 组合概率平均增加 3.75%；在近、中、远期预估中，从 SSP1-2.6 情景过渡到 SSP5-8.5 情景，SSP5-8.5 情景下降水量 丰枯异步频率比 SSP1-2.6 情景大，说明水源区与受水区的降水区域差异变大，降水时空差异更加显著。通过对滇 中引水工程水源区与受水区降水量丰枯遭遇的综合分析、定量评估和模拟预测，为滇中引水工程水资源调度协同 一体化提供数据支撑及参考依据。
基于历史实测降水数据与全球气候模型预估数据，使用 Morlet 小波方法分析滇中引水工程水源区与受水区 降水序列的周期变化和未来的降水趋势。同时，采用 Copula 函数计算历史时期（1960—2021 年）与未来时期 （2022—2100 年）水源区与受水区降水丰枯异步或丰枯同步的概率。结果表明：1960—2021 年降水序列存在 26~39?a、18~25?a、4~7?a 的 3 类时间尺度的周期变化，2022—2100 年降水序列存在 38~55?a、18~30?a、5~12?a 的 3 类时间尺度的周期变化，降水量呈现“多—少—多”的循环交替，预计未来 10~20?a 将持续处于降水较多的时期； 过去 62?a，水源区和受水区降水丰枯异步频率 36.4%，同期丰水年频率为 25.3%，同期枯水年频率小于 30%，水源区 和受水区具有水量互补的引水条件，两区域之间存在着水量补偿特征；与历史丰枯遭遇对比，未来降水量丰枯同 步频率均呈现减小的趋势，丰枯异步呈现增加的趋势，同枯和源枯受丰的频率减少，未来有利于调水的降水丰枯 组合概率平均增加 3.75%；在近、中、远期预估中，从 SSP1-2.6 情景过渡到 SSP5-8.5 情景，SSP5-8.5 情景下降水量 丰枯异步频率比 SSP1-2.6 情景大，说明水源区与受水区的降水区域差异变大，降水时空差异更加显著。通过对滇 中引水工程水源区与受水区降水量丰枯遭遇的综合分析、定量评估和模拟预测，为滇中引水工程水资源调度协同 一体化提供数据支撑及参考依据。
2022, 20(6):1109-1116.
摘要:
为挖掘引江济淮工程沿线湖泊调蓄能力在保障供水、降低泵站输水能耗方面的潜力，开展考虑湖泊调蓄的 跨流域调水工程旬水量调度研究，构建考虑湖泊调蓄的泵站-湖泊多目标旬水量优化调度模型，并采用遗传算法进 行求解，以制定满足用水单元缺水量最少、泵站能耗最小和湖泊不平衡量最小的泵站-湖泊联合调度方案。分析 引江济淮工程调度运行的不同典型运行工况，以自流引江工况为例讨论考虑湖泊调蓄的旬水量调度方案的优势。 结果表明，考虑湖泊调蓄的调度方案能有效提高供水保证率、降低泵站总输水能耗，可为引江济淮工程运行调度 提供决策支撑。
为挖掘引江济淮工程沿线湖泊调蓄能力在保障供水、降低泵站输水能耗方面的潜力，开展考虑湖泊调蓄的 跨流域调水工程旬水量调度研究，构建考虑湖泊调蓄的泵站-湖泊多目标旬水量优化调度模型，并采用遗传算法进 行求解，以制定满足用水单元缺水量最少、泵站能耗最小和湖泊不平衡量最小的泵站-湖泊联合调度方案。分析 引江济淮工程调度运行的不同典型运行工况，以自流引江工况为例讨论考虑湖泊调蓄的旬水量调度方案的优势。 结果表明，考虑湖泊调蓄的调度方案能有效提高供水保证率、降低泵站总输水能耗，可为引江济淮工程运行调度 提供决策支撑。
2022, 20(6):1117-1127.
摘要:
以西安市皂河为例，采用 16S?rRNA 测序技术等生物信息学分析手段，解析城市河流沉积物微生物群落对污 水处理厂排放的响应规律。结果表明：变形菌为皂河的优势关键物种；皂河群落的丰富度和多样性随着排污的汇 入逐渐降低，受西安市第二污水处理厂排放影响的中游河段与其他河段的差异性较为显著，标志物种为衣原体 （chlamydiae），不同河段间微生物群落结构改变会进而导致功能差异；亚硝态氮和温度是影响最显著的环境因子， 受西安市第九污水处理厂排放影响的河段与磷元素呈正相关，而受西安市第二污水处理厂排放影响的河段与氮 元素呈正相关。综上，污水处理厂排放影响下河流水质的变化对纳污河流沉积物微生物群落结构和功能会产生 一定影响，其中沉积物与上覆水之间污染物的季节性迁移转化规律还需更进一步研究。
以西安市皂河为例，采用 16S?rRNA 测序技术等生物信息学分析手段，解析城市河流沉积物微生物群落对污 水处理厂排放的响应规律。结果表明：变形菌为皂河的优势关键物种；皂河群落的丰富度和多样性随着排污的汇 入逐渐降低，受西安市第二污水处理厂排放影响的中游河段与其他河段的差异性较为显著，标志物种为衣原体 （chlamydiae），不同河段间微生物群落结构改变会进而导致功能差异；亚硝态氮和温度是影响最显著的环境因子， 受西安市第九污水处理厂排放影响的河段与磷元素呈正相关，而受西安市第二污水处理厂排放影响的河段与氮 元素呈正相关。综上，污水处理厂排放影响下河流水质的变化对纳污河流沉积物微生物群落结构和功能会产生 一定影响，其中沉积物与上覆水之间污染物的季节性迁移转化规律还需更进一步研究。
2022, 20(6):1128-1138.
摘要:
在研究水华风险过程中，综合考虑内源和外源两个层面构建水华风险评价指标体系，针对水质评价及影响 因子具有模糊不确定性，利用可变模糊集理论构建一种湖库型水源地水华风险可变模糊评价模型。该模型借助 相对差异函数刻画水华风险的模糊性，通过变化参数组合，克服单一模型的局限性。将该模型应用于乔店水库水 华风险评价。结果表明，乔店水库水华风险级别特征值为 3.19，呈Ⅲ级风险；其中由外源因素和内源因素引起的 风险等级分别为Ⅱ级风险和Ⅳ级风险，表明引发水华的内源风险不可忽视。该评价结果与实地调研结论相吻合， 进一步验证该评价模型的可靠性，弥补仅考虑外源风险的不足。该指标体系和模型可推广应用于其他类似湖库， 对精准防治水华提供理论支撑。
在研究水华风险过程中，综合考虑内源和外源两个层面构建水华风险评价指标体系，针对水质评价及影响 因子具有模糊不确定性，利用可变模糊集理论构建一种湖库型水源地水华风险可变模糊评价模型。该模型借助 相对差异函数刻画水华风险的模糊性，通过变化参数组合，克服单一模型的局限性。将该模型应用于乔店水库水 华风险评价。结果表明，乔店水库水华风险级别特征值为 3.19，呈Ⅲ级风险；其中由外源因素和内源因素引起的 风险等级分别为Ⅱ级风险和Ⅳ级风险，表明引发水华的内源风险不可忽视。该评价结果与实地调研结论相吻合， 进一步验证该评价模型的可靠性，弥补仅考虑外源风险的不足。该指标体系和模型可推广应用于其他类似湖库， 对精准防治水华提供理论支撑。
2022, 20(6):1139-1147.
摘要:
基于千年生态系统评估对生态系统服务的分类方法，将天津市地下水生态系统服务功能划分为供给、调节、 支持和文化 4 个方面，以此为基础建立地下水生态系统服务价值评估指标体系，采用价值量评估方法构建货币化 的价值评估模型，对地下水生态系统服务价值进行测算，并重点分析南水北调中线工程通水前后天津市地下水生 态系统服务价值演变特征。结果表明：2008—2019 年，天津市地下水生态系统年均总服务价值为 83.71 亿元，其 中，南水北调中线工程通水前（2008—2014 年）为 69.81 亿元，通水后（2015—2019 年）为 103.18 亿元；通水后，地 下水调节服务价值、支持服务价值增大，供给服务价值减小；南水北调中线工程对地下水生态系统服务价值的贡 献呈增大趋势，由 2015 年 2.64 亿元增加至 2019 年 24.01 亿元。
基于千年生态系统评估对生态系统服务的分类方法，将天津市地下水生态系统服务功能划分为供给、调节、 支持和文化 4 个方面，以此为基础建立地下水生态系统服务价值评估指标体系，采用价值量评估方法构建货币化 的价值评估模型，对地下水生态系统服务价值进行测算，并重点分析南水北调中线工程通水前后天津市地下水生 态系统服务价值演变特征。结果表明：2008—2019 年，天津市地下水生态系统年均总服务价值为 83.71 亿元，其 中，南水北调中线工程通水前（2008—2014 年）为 69.81 亿元，通水后（2015—2019 年）为 103.18 亿元；通水后，地 下水调节服务价值、支持服务价值增大，供给服务价值减小；南水北调中线工程对地下水生态系统服务价值的贡 献呈增大趋势，由 2015 年 2.64 亿元增加至 2019 年 24.01 亿元。
2022, 20(6):1148-1157.
摘要:
基于 1961—2019 年气象观测数据和 CMIP6 模式数据，利用标准化降水蒸散指数（standardized?precipitation evapotranspiration?index，SPEI）计算南水北调中线水源区和受水区的干旱指数，并利用经验正交分析法、主成分分 析法和 Copula 函数法，对水源区与受水区的干旱演变规律进行分析，揭示干旱遭遇的联合概率分布，并对未来干 旱遭遇进行预估。研究结果表明：水源区和受水区干旱事件遭遇频繁，1965—1971 年和 1987—2005 年均出现较 为严重的干旱遭遇事件，同时在 1970 年代中后期至 1985 年前后，出现了长期明显的区域差异性；水源区和受水区 中旱和重旱的联合重现期分别约为 18 年一遇（5.51%）和 123 年一遇（0.81%），两地同时出现极端干旱的重现期约 为 323 年一遇（0.31%）；不同气候情景下以年尺度 SPEI 指数，对南水北调中线水源区和受水区的未来干旱事件预 估表明，未来水源区和受水区在 SSP1-2.6 情景下干旱遭遇次数相对较少，而在 SSP2-4.5 情景下的 2034—2036 年、 2044—2045 年以及在 SSP5-8.5 情景下的 2032—2033 年、2068—2070 年，将有可能发生较严重的干旱遭遇事 件。
基于 1961—2019 年气象观测数据和 CMIP6 模式数据，利用标准化降水蒸散指数（standardized?precipitation evapotranspiration?index，SPEI）计算南水北调中线水源区和受水区的干旱指数，并利用经验正交分析法、主成分分 析法和 Copula 函数法，对水源区与受水区的干旱演变规律进行分析，揭示干旱遭遇的联合概率分布，并对未来干 旱遭遇进行预估。研究结果表明：水源区和受水区干旱事件遭遇频繁，1965—1971 年和 1987—2005 年均出现较 为严重的干旱遭遇事件，同时在 1970 年代中后期至 1985 年前后，出现了长期明显的区域差异性；水源区和受水区 中旱和重旱的联合重现期分别约为 18 年一遇（5.51%）和 123 年一遇（0.81%），两地同时出现极端干旱的重现期约 为 323 年一遇（0.31%）；不同气候情景下以年尺度 SPEI 指数，对南水北调中线水源区和受水区的未来干旱事件预 估表明，未来水源区和受水区在 SSP1-2.6 情景下干旱遭遇次数相对较少，而在 SSP2-4.5 情景下的 2034—2036 年、 2044—2045 年以及在 SSP5-8.5 情景下的 2032—2033 年、2068—2070 年，将有可能发生较严重的干旱遭遇事 件。
2022, 20(6):1158-1167.
摘要:
以南水北调中线工程为研究对象，针对调度运行中出现监测站点流量倒挂的数据异常现象，基于水量动态 平衡原理及区间流量最长序列法，构建流量监测站点倒挂数据清洗模型。以中线工程白河至黄金河河段为例，基 于模型清洗后的流量数据作为上边界条件，构建水动力模型进行验证。结果表明：清洗模型消除了流量监测数据 中存在的倒挂现象，提高了流量监测数据的质量，并发现节制闸流量监测设备存在的监测数据偏差及闸门调控的 干扰是造成该现象的主要原因；水动力数值模拟的闸前水位平均绝对误差减少 0.075?7?m，均方根误差减小 0.089?5 m，清洗后的流量数据在数据空间的逻辑性、一致性等方面优于实测流量数据。
以南水北调中线工程为研究对象，针对调度运行中出现监测站点流量倒挂的数据异常现象，基于水量动态 平衡原理及区间流量最长序列法，构建流量监测站点倒挂数据清洗模型。以中线工程白河至黄金河河段为例，基 于模型清洗后的流量数据作为上边界条件，构建水动力模型进行验证。结果表明：清洗模型消除了流量监测数据 中存在的倒挂现象，提高了流量监测数据的质量，并发现节制闸流量监测设备存在的监测数据偏差及闸门调控的 干扰是造成该现象的主要原因；水动力数值模拟的闸前水位平均绝对误差减少 0.075?7?m，均方根误差减小 0.089?5 m，清洗后的流量数据在数据空间的逻辑性、一致性等方面优于实测流量数据。
2022, 20(6):1168-1178.
摘要:
以北京市为例，对南水北调中线一期工程产生的实际生态效益进行定量评估。确立南水北调已建工程生态 效益评估方法，分析北京市南水北调供水对生态效益的贡献比例，围绕林地、城市绿地、湿地、压采地下水和水域 生态效益 5 个方面，计算南水北调中线一期工程为北京市带来的生态效益价值。结果表明：中线一期工程通水后 的 4 年间（2015—2018 年），北京市新增的林地、绿地、湿地、水域生态效益和补充地下水生态效益累计为 181.88 亿元，其中由中线一期工程供水累计新增的生态效益价值达到 67.31 亿元。进一步分析可知，在中线一期工程供 水产生的生态效益中：新增水域的生态效益最大，占比为 55.00%；压采地下水生态效益次之，占比为 34.85%；新增 林地和绿地生态效益占比分别为 6.91% 和 3.24%。研究结果可为北京市及其他南水北调受水区的生态用水、生态 环境修复与保护和资源高效利用等方面政策及措施的制定提供支撑。
以北京市为例，对南水北调中线一期工程产生的实际生态效益进行定量评估。确立南水北调已建工程生态 效益评估方法，分析北京市南水北调供水对生态效益的贡献比例，围绕林地、城市绿地、湿地、压采地下水和水域 生态效益 5 个方面，计算南水北调中线一期工程为北京市带来的生态效益价值。结果表明：中线一期工程通水后 的 4 年间（2015—2018 年），北京市新增的林地、绿地、湿地、水域生态效益和补充地下水生态效益累计为 181.88 亿元，其中由中线一期工程供水累计新增的生态效益价值达到 67.31 亿元。进一步分析可知，在中线一期工程供 水产生的生态效益中：新增水域的生态效益最大，占比为 55.00%；压采地下水生态效益次之，占比为 34.85%；新增 林地和绿地生态效益占比分别为 6.91% 和 3.24%。研究结果可为北京市及其他南水北调受水区的生态用水、生态 环境修复与保护和资源高效利用等方面政策及措施的制定提供支撑。
2022, 20(6):1179-1187.
摘要:
采用通过字典序偏好规避现实冲突中主体偏好难以定量化的图模型理论，对中线水源地生态环境多主体治 理冲突进行动态描述，分析冲突主体博弈的均衡解，探究冲突的动态演化。分析表明，中线水源地管理机构对地 方政府的激励有力地推动了中线水源地生态环境多主体治理冲突向均衡状态演化。中线水源地管理机构应结合 地方政府的发展需求，积极探索多种激励模式，引导地方政府积极参与水源地生态环境保护，最终形成水源地生 态环境治理的多主体合作局面。中线水源地生态环境多主体治理冲突是不断演化的，在一定时间及环境下的均 衡是暂时的，这种均衡会在水源地生态环境多主体的多轮博弈中向下一个均衡演进。
采用通过字典序偏好规避现实冲突中主体偏好难以定量化的图模型理论，对中线水源地生态环境多主体治 理冲突进行动态描述，分析冲突主体博弈的均衡解，探究冲突的动态演化。分析表明，中线水源地管理机构对地 方政府的激励有力地推动了中线水源地生态环境多主体治理冲突向均衡状态演化。中线水源地管理机构应结合 地方政府的发展需求，积极探索多种激励模式，引导地方政府积极参与水源地生态环境保护，最终形成水源地生 态环境治理的多主体合作局面。中线水源地生态环境多主体治理冲突是不断演化的，在一定时间及环境下的均 衡是暂时的，这种均衡会在水源地生态环境多主体的多轮博弈中向下一个均衡演进。
2022, 20(6):1188-1196.
摘要:
针对明渠突发水污染事件应急调控的需求，对突发水污染事件事故段及下游段的应急调控策略进行研究。 应急调控的决策包括：通过污染物特征参数量化方法分析污染物的扩散过程，划分事故段及事故段下游；针对事 故段，通过量化方法计算出整个应急事故的持续时间；针对事故下游段，采用优化分区的方法，识别出不利渠池， 关闭不利渠池下游节制闸，从而达到延长整个事故下游段的供水时间的效果。以中线工程洨河节制闸-古运河节 制闸段模拟发生应急事故为例，研究成果如下：采用污染物特征参数量化方法识别出事故段为洨河节制闸-滹沱河 节制闸，事故段下游为滹沱河节制闸-岗头隧洞节制闸。事故段应急事件持续时间为 7.9?h；事故段下游通过优化 分区的方法识别出两个不利渠池，延长不利渠池供水时间 6.13?d 和 5.61?d。
针对明渠突发水污染事件应急调控的需求，对突发水污染事件事故段及下游段的应急调控策略进行研究。 应急调控的决策包括：通过污染物特征参数量化方法分析污染物的扩散过程，划分事故段及事故段下游；针对事 故段，通过量化方法计算出整个应急事故的持续时间；针对事故下游段，采用优化分区的方法，识别出不利渠池， 关闭不利渠池下游节制闸，从而达到延长整个事故下游段的供水时间的效果。以中线工程洨河节制闸-古运河节 制闸段模拟发生应急事故为例，研究成果如下：采用污染物特征参数量化方法识别出事故段为洨河节制闸-滹沱河 节制闸，事故段下游为滹沱河节制闸-岗头隧洞节制闸。事故段应急事件持续时间为 7.9?h；事故段下游通过优化 分区的方法识别出两个不利渠池，延长不利渠池供水时间 6.13?d 和 5.61?d。
2022, 20(6):1197-1207.
摘要:
针对我国平原区小城镇面临严重内涝灾害威胁的问题，结合平原区小城镇的排涝体系特点，探索一种简便 的平原区小城镇排涝体系评估和优化方法。基于暴雨洪水管理模型（storm?water?management?model,?SWMM) 建立 平原区典型小城镇排涝模拟模型，并采用历史洪涝数据对模型进行率定和验证。在此基础上，通过对典型重现期 暴雨下的内涝模拟，评估典型城镇排涝能力。根据管渠超载时间、节点积水时间和积水量，找出排涝体系薄弱环 节，提出有针对性的排涝体系优化方案，并对优化效果进行评估。结果表明：建立的排涝模拟模型基本可靠，模拟 结果与实际情况基本相符；典型小城镇排涝体系薄弱点主要为主干管渠排涝压力大，蓄水池未得到有效利用；据 此提出的优化方案效果明显，在 20 年一遇暴雨情况下，可以减少典型小城镇 90% 的积水时间和 67% 的积水量， 显著提高城镇排涝能力。
针对我国平原区小城镇面临严重内涝灾害威胁的问题，结合平原区小城镇的排涝体系特点，探索一种简便 的平原区小城镇排涝体系评估和优化方法。基于暴雨洪水管理模型（storm?water?management?model,?SWMM) 建立 平原区典型小城镇排涝模拟模型，并采用历史洪涝数据对模型进行率定和验证。在此基础上，通过对典型重现期 暴雨下的内涝模拟，评估典型城镇排涝能力。根据管渠超载时间、节点积水时间和积水量，找出排涝体系薄弱环 节，提出有针对性的排涝体系优化方案，并对优化效果进行评估。结果表明：建立的排涝模拟模型基本可靠，模拟 结果与实际情况基本相符；典型小城镇排涝体系薄弱点主要为主干管渠排涝压力大，蓄水池未得到有效利用；据 此提出的优化方案效果明显，在 20 年一遇暴雨情况下，可以减少典型小城镇 90% 的积水时间和 67% 的积水量， 显著提高城镇排涝能力。
2022, 20(6):1208-1219.
摘要:
以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象，选取 TIGGE(THORPEX?Interactive?Garnd Global?Ensemble) 数 据 集 中 NCEP（ National?Centers?for?Environmental?Prediction） 、 ECMWF（ European?Centre?for Medium-range?Weather?Forecasts）、CMA（China?Meteorological?Administration）3 种预报产品的 2010—2015 年控制 预 报 数 据 ， 基 于 分 位 数 映 射 法 中的 QUANT（ non-parametric ?quantile ?mapping ?using ?empirical ?quantiles） 法 和 RQUANT（non-parametric?quantile?mapping?using?robust?empirical?quantiles）法进行预报降雨修正，并采用多分类预报 检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法，对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较 与适用性分析；同时，以屯溪流域实测降雨为例，通过增加噪声项对降雨重采样，基于新安江模型分析降雨不确定 性对水文模拟结果的影响。结果表明：在研究流域，所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高，但随着 降雨量的增加，各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果 更佳，NCEP 和 ECMWF 在研究流域的整体预报精度较高，CMA 的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各 产品在修正后大部分检验指标预报精度提高，其中：ECMWF 在绥德流域修正后预报精度最高，对两种修正方法都 有很好的适用性；在屯溪流域，NCEP 和 ECMWF 在不同修正方法后各指标预报精度各有高低，CMA 在修正后仅 在大雨量级的 TS 评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响，并导致参数的不确 定性和水文模拟精度的下降。
以位于不同水文气象分区的屯溪流域和绥德流域为研究对象，选取 TIGGE(THORPEX?Interactive?Garnd Global?Ensemble) 数 据 集 中 NCEP（ National?Centers?for?Environmental?Prediction） 、 ECMWF（ European?Centre?for Medium-range?Weather?Forecasts）、CMA（China?Meteorological?Administration）3 种预报产品的 2010—2015 年控制 预 报 数 据 ， 基 于 分 位 数 映 射 法 中的 QUANT（ non-parametric ?quantile ?mapping ?using ?empirical ?quantiles） 法 和 RQUANT（non-parametric?quantile?mapping?using?robust?empirical?quantiles）法进行预报降雨修正，并采用多分类预报 检验、连续型预报检验和概率型预报检验等方法，对不同水文气象分区、不同预报产品和不同修正方法进行比较 与适用性分析；同时，以屯溪流域实测降雨为例，通过增加噪声项对降雨重采样，基于新安江模型分析降雨不确定 性对水文模拟结果的影响。结果表明：在研究流域，所选的预报产品对无雨和小雨期的预报精度都较高，但随着 降雨量的增加，各产品的预报能力均出现较为明显的下降。多分类和连续型检验表明绥德流域的降雨预报效果 更佳，NCEP 和 ECMWF 在研究流域的整体预报精度较高，CMA 的整体预报精度在研究流域略低于其他产品。各 产品在修正后大部分检验指标预报精度提高，其中：ECMWF 在绥德流域修正后预报精度最高，对两种修正方法都 有很好的适用性；在屯溪流域，NCEP 和 ECMWF 在不同修正方法后各指标预报精度各有高低，CMA 在修正后仅 在大雨量级的 TS 评分预报精度高于其他产品。降雨的不确定性会对水文模拟产生消极影响，并导致参数的不确 定性和水文模拟精度的下降。
2022, 20(6):1220-1230.
摘要:
为缓解城市内涝，提高透水铺装渗蓄排功能，搭建填充多孔纤维棉为铺装基层的海绵体透水铺装系统，基于 室内模拟降雨的物理试验，构建 Hydrus-1D 数值模拟模型。在不同降雨强度和降雨间隔条件下，通过产流试验获 得透水铺装的产流曲线并利用 Hydrus-1D 软件进行模拟验证，分析纤维棉透水铺装结构对降雨径流水量的控制特 性，初步探究透水铺装结构的一维水动力过程，并利用数值模型模拟不同结构层比例下峰值流量削减效果及出流 特征。结果表明：在间隔天数为 1～7?d 时 Hydurs-1D 数值模型对海绵体透水铺装具有较好的拟合度；纤维棉透水 铺装能有效削减峰值流量，具有较好的出流延迟性能，对于排水过程有明显滞缓作用，降雨强度越小，间隔时间越 长，效果越显著，在强降雨条件下效果大大减弱。在试验条件下降雨间隔 3?d 能发挥该透水铺装最大蓄水性能，降 雨间隔 9?d 表现出最佳峰值流量削减效果。在降雨间隔 9?d 时，多孔纤维棉层与碎石层比例为 1∶3 时水路畅通效 果最佳。
为缓解城市内涝，提高透水铺装渗蓄排功能，搭建填充多孔纤维棉为铺装基层的海绵体透水铺装系统，基于 室内模拟降雨的物理试验，构建 Hydrus-1D 数值模拟模型。在不同降雨强度和降雨间隔条件下，通过产流试验获 得透水铺装的产流曲线并利用 Hydrus-1D 软件进行模拟验证，分析纤维棉透水铺装结构对降雨径流水量的控制特 性，初步探究透水铺装结构的一维水动力过程，并利用数值模型模拟不同结构层比例下峰值流量削减效果及出流 特征。结果表明：在间隔天数为 1～7?d 时 Hydurs-1D 数值模型对海绵体透水铺装具有较好的拟合度；纤维棉透水 铺装能有效削减峰值流量，具有较好的出流延迟性能，对于排水过程有明显滞缓作用，降雨强度越小，间隔时间越 长，效果越显著，在强降雨条件下效果大大减弱。在试验条件下降雨间隔 3?d 能发挥该透水铺装最大蓄水性能，降 雨间隔 9?d 表现出最佳峰值流量削减效果。在降雨间隔 9?d 时，多孔纤维棉层与碎石层比例为 1∶3 时水路畅通效 果最佳。
2022, 20(6):1231-1239.
摘要:
以甘肃省白龙江引水工程水源区为实例，研究新建水库影响范围内的地质灾害发育状况，为水库安全建设 与运营管理提供支撑。在遥感解译和野外勘察的基础上，选取高程、坡度、坡向、距断层距离、岩层倾向与坡向的 关系和距水系距离 6 个地质灾害易发性评价因子，分析各因子与地质灾害的内在关系，基于 GIS 空间分析技术和 层次分析法进行地质灾害易发性评价。结果表明：中高易发区主要集中分布在河流两侧，地质灾害点数量占 95.65%，评价结果与历史地质灾害分布情况基本吻合，较好地反映了研究区地质灾害发育特征。
以甘肃省白龙江引水工程水源区为实例，研究新建水库影响范围内的地质灾害发育状况，为水库安全建设 与运营管理提供支撑。在遥感解译和野外勘察的基础上，选取高程、坡度、坡向、距断层距离、岩层倾向与坡向的 关系和距水系距离 6 个地质灾害易发性评价因子，分析各因子与地质灾害的内在关系，基于 GIS 空间分析技术和 层次分析法进行地质灾害易发性评价。结果表明：中高易发区主要集中分布在河流两侧，地质灾害点数量占 95.65%，评价结果与历史地质灾害分布情况基本吻合，较好地反映了研究区地质灾害发育特征。
2022, 20(6):1240-1248.
摘要:
为研究边坡植被对河道行洪的影响，开展室内物理模型试验，测试典型流量下边坡无植被、稀疏植被、稀疏 植被+乔灌木和密集植被 4 种情形对应的水面线，并根据原模型相似率反演试验工况对应的原型参数和水位差。 结合经典的综合糙率计算公式进行数理分析，构建边坡由无植被改为栽种植被引起综合糙率增加的计算公式，提 出分析边坡植被影响河道行洪的实用方法。结果表明：综合糙率增加值与栽种植被区域湿周占总湿周的比值、栽 种植被区域糙率值 2 个因素有关，随栽种植被糙率值的增加而增加，随河道宽深比的增加而减小；当河道宽深比 大于 60 时，边坡栽种植被引起的综合糙率增加不超过 10%；当河道宽深比大于 100 时，边坡裁种植被引起的综合 糙率增加不超过 7%。上述研究成果为边坡栽种植被河道的行洪设计与运行管理提供一定的参考。
为研究边坡植被对河道行洪的影响，开展室内物理模型试验，测试典型流量下边坡无植被、稀疏植被、稀疏 植被+乔灌木和密集植被 4 种情形对应的水面线，并根据原模型相似率反演试验工况对应的原型参数和水位差。 结合经典的综合糙率计算公式进行数理分析，构建边坡由无植被改为栽种植被引起综合糙率增加的计算公式，提 出分析边坡植被影响河道行洪的实用方法。结果表明：综合糙率增加值与栽种植被区域湿周占总湿周的比值、栽 种植被区域糙率值 2 个因素有关，随栽种植被糙率值的增加而增加，随河道宽深比的增加而减小；当河道宽深比 大于 60 时，边坡栽种植被引起的综合糙率增加不超过 10%；当河道宽深比大于 100 时，边坡裁种植被引起的综合 糙率增加不超过 7%。上述研究成果为边坡栽种植被河道的行洪设计与运行管理提供一定的参考。
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