南水北调与水利科技（中英文）
2022年第20卷第5期文章目次
2022, 20(5):833-841.
摘要:
为厘清南水北调东线一期工程受水区的水资源生态安全状况，为后续工程相关政策的制定和实施提供参考， 基于压力-状态-响应模型探讨水资源生态安全的评价指标体系，进而耦合带模相似度的投影决策法和基尼系数法， 研究南水北调东线山东段水资源生态安全的时空分异特征。结果表明：2011—2019 年该区域水资源生态安全整 体上呈现良性发展态势，综合评价函数值由 0.463?1 增至 0.623?4。除东营外，各地市在不同程度上表现为：压力子 系统指数较高，但由于积极的响应系统，水资源生态安全状况有一定改善。从空间维度来看，研究期内 14 个地市 的水资源生态安全状态总体上保持均衡，基尼系数稳定在 0.2 左右，但万元 GDP 用水量等指标的空间差异较为突 出。人类活动，尤其用水效率对水资源生态安全的影响日益凸显，南水北调东线工程对山东段受水区的水资源生 态安全起到了重要的促进作用。
为厘清南水北调东线一期工程受水区的水资源生态安全状况，为后续工程相关政策的制定和实施提供参考， 基于压力-状态-响应模型探讨水资源生态安全的评价指标体系，进而耦合带模相似度的投影决策法和基尼系数法， 研究南水北调东线山东段水资源生态安全的时空分异特征。结果表明：2011—2019 年该区域水资源生态安全整 体上呈现良性发展态势，综合评价函数值由 0.463?1 增至 0.623?4。除东营外，各地市在不同程度上表现为：压力子 系统指数较高，但由于积极的响应系统，水资源生态安全状况有一定改善。从空间维度来看，研究期内 14 个地市 的水资源生态安全状态总体上保持均衡，基尼系数稳定在 0.2 左右，但万元 GDP 用水量等指标的空间差异较为突 出。人类活动，尤其用水效率对水资源生态安全的影响日益凸显，南水北调东线工程对山东段受水区的水资源生 态安全起到了重要的促进作用。
2022, 20(5):842-850.
摘要:
分析汾河流域 1981—2015 年气候、植被和人类取用水的演变特征。结果表明，流域年降水和净辐射分别呈 不显著（p>0.05）增加和减少趋势，叶面积指数显著（p<0.05）增加，人为取用水量波动增加，实测年径流显著（p<0.05） 减少。基于分布式水文模型和因素去趋势方法定量解析降水、净辐射、温度、叶面积指数以及取用水对汾河年径 流减少的贡献。结果表明，取用水的增加是导致汾河径流减少的主要原因，其次为温度、叶面积指数和净辐射的 变化。在上述 4 个因素无趋势情景下，实测年平均径流将分别增加 27.4%、14.4%，13.7% 和 2.1%。降水增加缓解 了年径流的减少。在年降水无趋势的情景下，实测年平均径流将减少 5.3%。上述研究结果可为汾河流域的水资 源管理和规划提供参考。
分析汾河流域 1981—2015 年气候、植被和人类取用水的演变特征。结果表明，流域年降水和净辐射分别呈 不显著（p>0.05）增加和减少趋势，叶面积指数显著（p<0.05）增加，人为取用水量波动增加，实测年径流显著（p<0.05） 减少。基于分布式水文模型和因素去趋势方法定量解析降水、净辐射、温度、叶面积指数以及取用水对汾河年径 流减少的贡献。结果表明，取用水的增加是导致汾河径流减少的主要原因，其次为温度、叶面积指数和净辐射的 变化。在上述 4 个因素无趋势情景下，实测年平均径流将分别增加 27.4%、14.4%，13.7% 和 2.1%。降水增加缓解 了年径流的减少。在年降水无趋势的情景下，实测年平均径流将减少 5.3%。上述研究结果可为汾河流域的水资 源管理和规划提供参考。
2022, 20(5):851-861.
摘要:
为定量化描述居民生活用水需求程度与节水潜力的关系，提高居民生活用水效率，提出适应于不同居民特 征的节水管理措施建议，以北京市为例，开展居民生活用水和节水行为习惯调查。建立居民生活用水及节水模型， 从个体特征角度分析居民生活用水量和行为用水规律，采用层次化需水理论，计算居民各行为的刚性、弹性和奢 侈用水量及节水潜力。结果表明，居民生活用水量特别是洗浴、冲厕、洗衣和饮食用水量与年龄和性别等个体特 征呈显著的规律性变化。根据计算，女性平均用水量比男性高 13%，青年女性和老年男性是用水需求最高和最低 的人群，平均用水量分别为 156?L/（人?d）和 118?L/（人?d），奢侈用水量占比分别为 27% 和 3%。研究模拟结果显示， 在不改变个人生活质量的前提下，通过实施家庭内部废水再利用、换装节水器具、减少无效用水等方式，可节约 15%~20% 的家庭用水量，为城市生活用水及节水管理提供理论参考。
为定量化描述居民生活用水需求程度与节水潜力的关系，提高居民生活用水效率，提出适应于不同居民特 征的节水管理措施建议，以北京市为例，开展居民生活用水和节水行为习惯调查。建立居民生活用水及节水模型， 从个体特征角度分析居民生活用水量和行为用水规律，采用层次化需水理论，计算居民各行为的刚性、弹性和奢 侈用水量及节水潜力。结果表明，居民生活用水量特别是洗浴、冲厕、洗衣和饮食用水量与年龄和性别等个体特 征呈显著的规律性变化。根据计算，女性平均用水量比男性高 13%，青年女性和老年男性是用水需求最高和最低 的人群，平均用水量分别为 156?L/（人?d）和 118?L/（人?d），奢侈用水量占比分别为 27% 和 3%。研究模拟结果显示， 在不改变个人生活质量的前提下，通过实施家庭内部废水再利用、换装节水器具、减少无效用水等方式，可节约 15%~20% 的家庭用水量，为城市生活用水及节水管理提供理论参考。
2022, 20(5):862-875.
摘要:
深度学习在数据驱动水文模型方向的应用研究是当前水文预报的研究热点。综述近期深度学习模型在水 文预报中的应用研究进展，归纳以往数据驱动模型未表现出的新特点，分析深度学习在水利工程影响下水文建模、 不确定性分析等问题中的应用潜力以及深度学习水文预报模型解释的知识发现作用。从物理机制模型中融入深 度学习和物理机制指导的深度学习两方面讨论深度学习与水文物理机制整合的研究实例。总结深度学习水文预 报研究仍面临的重要挑战，展望可能的发展趋势，以期为深度学习在水文预报中的研究发展提供有效参考。
深度学习在数据驱动水文模型方向的应用研究是当前水文预报的研究热点。综述近期深度学习模型在水 文预报中的应用研究进展，归纳以往数据驱动模型未表现出的新特点，分析深度学习在水利工程影响下水文建模、 不确定性分析等问题中的应用潜力以及深度学习水文预报模型解释的知识发现作用。从物理机制模型中融入深 度学习和物理机制指导的深度学习两方面讨论深度学习与水文物理机制整合的研究实例。总结深度学习水文预 报研究仍面临的重要挑战，展望可能的发展趋势，以期为深度学习在水文预报中的研究发展提供有效参考。
2022, 20(5):876-885.
摘要:
在总结前人常用的区域水位变化值计算方法的基础上，结合 k-means 聚类分析、泰森多边形去丛聚和水均 衡法等方法，提出一种基于群井多年连续观测水位数据和储变量数据求解代表性地下水位的新方法，并在数值模 拟算例与实例研究区分别进行了计算和验证。结果表明：在算例中使用本方法得到的代表性地下水位结果与传 统水均衡法计算结果相比准确度可达 90.5%；在实例计算中使用定兴县 8 口井连续 5 年水位数据和储变量数据计 算得到定兴县 2019 年代表性地下水位变化值为 0.16?m，相较水均衡法计算结果新方法的准确度达到 93.3%，算例 与实例结果均较为准确，计算结果可用于代表性地下水位变化值快速、科学表征，在实际工作中能够有效简化代 表性地下水位变化的计算工作并为结果提供科学依据。
在总结前人常用的区域水位变化值计算方法的基础上，结合 k-means 聚类分析、泰森多边形去丛聚和水均 衡法等方法，提出一种基于群井多年连续观测水位数据和储变量数据求解代表性地下水位的新方法，并在数值模 拟算例与实例研究区分别进行了计算和验证。结果表明：在算例中使用本方法得到的代表性地下水位结果与传 统水均衡法计算结果相比准确度可达 90.5%；在实例计算中使用定兴县 8 口井连续 5 年水位数据和储变量数据计 算得到定兴县 2019 年代表性地下水位变化值为 0.16?m，相较水均衡法计算结果新方法的准确度达到 93.3%，算例 与实例结果均较为准确，计算结果可用于代表性地下水位变化值快速、科学表征，在实际工作中能够有效简化代 表性地下水位变化的计算工作并为结果提供科学依据。
2022, 20(5):886-901.
摘要:
在总结近年来国内外铀矿区地下水污染治理与修复技术最新进展和已有成果的基础上，评述物理化学修复 技术，生物修复技术及可渗透反应墙技术基本理论、实际案例和未来发展前景。当前铀矿区地下水污染的原位治 理与修复技术以实验室研究为主，缺乏对实际铀矿区地下水污染治理与修复的工程实践，如何结合实际铀矿区水 文地质条件和污染特征开发绿色、高效、低碳的治理与修复技术，是未来铀矿区地下水污染治理修复的重要发展 方向。
在总结近年来国内外铀矿区地下水污染治理与修复技术最新进展和已有成果的基础上，评述物理化学修复 技术，生物修复技术及可渗透反应墙技术基本理论、实际案例和未来发展前景。当前铀矿区地下水污染的原位治 理与修复技术以实验室研究为主，缺乏对实际铀矿区地下水污染治理与修复的工程实践，如何结合实际铀矿区水 文地质条件和污染特征开发绿色、高效、低碳的治理与修复技术，是未来铀矿区地下水污染治理修复的重要发展 方向。
2022, 20(5):902-913.
摘要:
利用 1986—2020 年 Landsat 系列遥感数据和水资源数据，基于趋势分析、相关分析和灰色关联分析等方法， 研究民勤绿洲植被变化与水资源结构变化的响应关系。结果表明：民勤绿洲平均植被覆盖度和绿洲面积总体呈 增加趋势，总可用水资源量呈持续减少趋势；民勤绿洲的发展可划分为 1986—2000 年、2001—2009 年、 2010—2020 年 3 个阶段，分别对应于绿洲面积快速扩张、高位维持、趋于稳定和总可用水资源量缓慢减少、迅速 减少、趋于稳定的 3 个阶段；绿洲面积变化受水资源和人为因素共同影响，绿洲面积和水资源量在第一、第二阶 段响应关系很弱，对应于绿洲发展粗放扩张和剧烈调整的时期，二者在第三阶段表现出较好的响应关系，是绿洲 发展进入良性阶段的反映；根据民勤绿洲现状水平估计，每 1 亿 m 3供水量可支撑绿洲面积 277?km 2。系统分析其 植被变化与水资源的关系对未来西北地区绿洲的建设和发展具有重要参考价值。
利用 1986—2020 年 Landsat 系列遥感数据和水资源数据，基于趋势分析、相关分析和灰色关联分析等方法， 研究民勤绿洲植被变化与水资源结构变化的响应关系。结果表明：民勤绿洲平均植被覆盖度和绿洲面积总体呈 增加趋势，总可用水资源量呈持续减少趋势；民勤绿洲的发展可划分为 1986—2000 年、2001—2009 年、 2010—2020 年 3 个阶段，分别对应于绿洲面积快速扩张、高位维持、趋于稳定和总可用水资源量缓慢减少、迅速 减少、趋于稳定的 3 个阶段；绿洲面积变化受水资源和人为因素共同影响，绿洲面积和水资源量在第一、第二阶 段响应关系很弱，对应于绿洲发展粗放扩张和剧烈调整的时期，二者在第三阶段表现出较好的响应关系，是绿洲 发展进入良性阶段的反映；根据民勤绿洲现状水平估计，每 1 亿 m 3供水量可支撑绿洲面积 277?km 2。系统分析其 植被变化与水资源的关系对未来西北地区绿洲的建设和发展具有重要参考价值。
2022, 20(5):914-924.
摘要:
为探究南水北调中线水源区丹江口水库浮游植物群落结构变化及其生物多样性，于 2014—2015 年对丹江 口水库进行为期 1 年的调查和分析。发现浮游植物共 8 门 76 属 101 种，其中，绿藻门、蓝藻门及硅藻门占总种数 90.10%，绿藻门种类数最多（45 种），其次是蓝藻门（26 种）和硅藻门（20 种）。浮游植物群落结构随季节变化有所 不同：夏秋季节生物量明显高于冬春季节；优势种在冬季以颗粒直链藻、颗粒直链藻极狭变种、铜绿微囊藻和小 环藻为主，春季以球衣藻、薄甲藻属及小环藻为主，夏季以简单颤藻、单胞衣藻原变种和球衣藻为主，秋季以类颤 藻鱼腥藻、简单颤藻、球衣藻和小环藻为主。应用 Shannon-Wiener 多样性指数 H′、Pielou 均匀度指数 J′、Margalef 丰富度指数 Dm评价水质结果表明：丹江口水库夏秋季水体营养化程度更高。典型对应分析表明：水温、透明度、 总氮、总磷等是影响浮游植物群落结构的主要环境因子，夏秋季受温度影响蓝藻、绿藻数量逐渐增多，一定程度 上增加了受水区生态变化风险。本研究可为南水北调中线水源区丹江口水库生态环境变化及生物迁移风险提供 数据支持。
为探究南水北调中线水源区丹江口水库浮游植物群落结构变化及其生物多样性，于 2014—2015 年对丹江 口水库进行为期 1 年的调查和分析。发现浮游植物共 8 门 76 属 101 种，其中，绿藻门、蓝藻门及硅藻门占总种数 90.10%，绿藻门种类数最多（45 种），其次是蓝藻门（26 种）和硅藻门（20 种）。浮游植物群落结构随季节变化有所 不同：夏秋季节生物量明显高于冬春季节；优势种在冬季以颗粒直链藻、颗粒直链藻极狭变种、铜绿微囊藻和小 环藻为主，春季以球衣藻、薄甲藻属及小环藻为主，夏季以简单颤藻、单胞衣藻原变种和球衣藻为主，秋季以类颤 藻鱼腥藻、简单颤藻、球衣藻和小环藻为主。应用 Shannon-Wiener 多样性指数 H′、Pielou 均匀度指数 J′、Margalef 丰富度指数 Dm评价水质结果表明：丹江口水库夏秋季水体营养化程度更高。典型对应分析表明：水温、透明度、 总氮、总磷等是影响浮游植物群落结构的主要环境因子，夏秋季受温度影响蓝藻、绿藻数量逐渐增多，一定程度 上增加了受水区生态变化风险。本研究可为南水北调中线水源区丹江口水库生态环境变化及生物迁移风险提供 数据支持。
2022, 20(5):925-934.
摘要:
新一代全球集合预报（global?ensemble?forecast?system?version?12，GEFSv12）是美国国家环境预报中心 （National?Centers?for?Environmental?Prediction，NCEP）发布的最新的再预报数据集，对该数据集中的降水数据在淮 河流域的适用性进行评估。由于原始预报存在系统偏差，所以应用贝叶斯联合概率模型（Bayesian?joint?probability， BJP），对原始 GEFSv12 再预报数据进行统计后处理。预报验证的评价指标包括均方根误差（ERMS）、Brier 技巧评 分（EBSS）、连续等级概率技巧评分（ECRPSS）、α 指数及可靠性框图，注重从预报偏差、精度以及可靠性 3 方面评价原 始预报及经过后处理的预报。结果表明：GEFSv12 降水再预报数据对淮河流域具有较好的适用性，在预见期 1~7?d 具有预报技能；BJP 统计后处理方法能有效降低预报系统性偏差，增加预报精度以及预报可靠性，经过后处理的降 水集合预报将有利于进一步的水文集合预报应用。
新一代全球集合预报（global?ensemble?forecast?system?version?12，GEFSv12）是美国国家环境预报中心 （National?Centers?for?Environmental?Prediction，NCEP）发布的最新的再预报数据集，对该数据集中的降水数据在淮 河流域的适用性进行评估。由于原始预报存在系统偏差，所以应用贝叶斯联合概率模型（Bayesian?joint?probability， BJP），对原始 GEFSv12 再预报数据进行统计后处理。预报验证的评价指标包括均方根误差（ERMS）、Brier 技巧评 分（EBSS）、连续等级概率技巧评分（ECRPSS）、α 指数及可靠性框图，注重从预报偏差、精度以及可靠性 3 方面评价原 始预报及经过后处理的预报。结果表明：GEFSv12 降水再预报数据对淮河流域具有较好的适用性，在预见期 1~7?d 具有预报技能；BJP 统计后处理方法能有效降低预报系统性偏差，增加预报精度以及预报可靠性，经过后处理的降 水集合预报将有利于进一步的水文集合预报应用。
2022, 20(5):935-943.
摘要:
为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响，针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题，应用水库汛期时间域划分概念，提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果，构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证，选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标，并根据当地气候特性，进行佛子岭水库汛期时间域划分，其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期，最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用，汛期划分成果合理，与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致，能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势，能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行，在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。
为有效表征水库流域降水、径流等不确定性因素对水库汛期时间域划分的综合影响，针对基于集对分析的 汛期分期现有方法中根据人为经验确定汛期的问题，应用水库汛期时间域划分概念，提出采用减法集对势方法判 别汛期时间域划分结果，构建基于减法集对势的汛期时间域划分方法。以佛子岭水库汛期划分为例加以验证，选 择能够影响汛期划分的?5?个暴雨、洪水指标，并根据当地气候特性，进行佛子岭水库汛期时间域划分，其中汛期分 期包含前汛期、主汛期、伏旱期和后汛期 4 个分期，最后与集对分析两元和三元联系数法进行对比分析。应用结 果表明：用减法集对势法进行水库汛期时间域划分简便实用，汛期划分成果合理，与集对分析两元和三元联系数 法的分期结论相一致，能客观反映佛子岭流域暴雨洪水特性对汛期影响的态势，能直观区分非汛期和汛期的界限。 提出的减法集对势法用于汛期时间域划分合理可行，在水库汛期时间域划分中具有推广应用前景。
2022, 20(5):944-952,965.
摘要:
为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响，以五强溪近坝区流域为研究区域，选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料，采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图，并据此进行子流域划分，其中，13 场 洪水用于模型率定，7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验，对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似，考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83，略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数，4 场洪峰误差 均在 10％以内，洪量误差均在 20％以内，达到了甲级精度标准，说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。
为研究降雨分布不均对水库近坝区洪水预报精度的影响，以五强溪近坝区流域为研究区域，选取 2014—2020 年 20 场历史洪水资料，采用反距离权重法绘制流域暴雨中心图，并据此进行子流域划分，其中，13 场 洪水用于模型率定，7 场洪水用于模型验证。选取 2021 年 4 场洪水进行检验，对比分析仅依据自然子流域划分和 考虑暴雨中心的洪水预报结果。结果表明：两种子流域划分方法在其最优参数下的洪水模拟精度相似，考虑暴雨 中心划分的洪水模拟确定性系数均值为 0.83，略高于仅依据自然子流域划分洪水模拟确定性系数，4 场洪峰误差 均在 10％以内，洪量误差均在 20％以内，达到了甲级精度标准，说明考虑暴雨中心对子流域进行划分是合理的。
2022, 20(5):953-965.
摘要:
为改进模型对高寒地区融雪径流模拟不足的缺陷，将融雪模块耦合到传统 abcd 模型。利用 1980—2018 年 逐月实测的径流数据和通过 AnuSpline 方法插值的格网气象要素，驱动改进后的abcd 模型，分析三江源生态保护 措施实施前后（1980—1999 年和 2000—2018 年）黄河源区径流的动态变化，并量化关键气象因素与人类活动对 径流变化的影响程度，即相对贡献。结果表明：耦合融雪模块的 abcd-snow 模型完善了高寒地区水文过程的模拟， 提高对径流的模拟性能，在黄河源区表现出较好的适用性；整个研究时段黄河源区的实测径流呈不显著减少趋势 （?0.80?mm/a，p>0.05），但 2000 年前径流则呈现显著下降趋势（?4.12?mm/a，p<0.05），2000 年后径流则呈显著增加 趋势（3.16?mm/a，p<0.05）；?归因分析表明气候变化是源区径流变化的主导因素。2000 年前，气候变化对径流减少 的相对贡献率为 62.8%，人类活动对径流的贡献为 37.2%；2000 年后，气候变化对径流增加的贡献率达到 120.0?%， 人类活动对径流的贡献为?20.0%。其中：降水的变化是决定径流变化主导因素；其他气候因素的相对贡献较小； 以人类活动为主的生态恢复可显著降低河川径流。本研究有助于理解气候变化和下垫面变化对黄河源区水资源 变化的系统驱动机理，并为流域水资源合理配置提供科学参考依据。
为改进模型对高寒地区融雪径流模拟不足的缺陷，将融雪模块耦合到传统 abcd 模型。利用 1980—2018 年 逐月实测的径流数据和通过 AnuSpline 方法插值的格网气象要素，驱动改进后的abcd 模型，分析三江源生态保护 措施实施前后（1980—1999 年和 2000—2018 年）黄河源区径流的动态变化，并量化关键气象因素与人类活动对 径流变化的影响程度，即相对贡献。结果表明：耦合融雪模块的 abcd-snow 模型完善了高寒地区水文过程的模拟， 提高对径流的模拟性能，在黄河源区表现出较好的适用性；整个研究时段黄河源区的实测径流呈不显著减少趋势 （?0.80?mm/a，p>0.05），但 2000 年前径流则呈现显著下降趋势（?4.12?mm/a，p<0.05），2000 年后径流则呈显著增加 趋势（3.16?mm/a，p<0.05）；?归因分析表明气候变化是源区径流变化的主导因素。2000 年前，气候变化对径流减少 的相对贡献率为 62.8%，人类活动对径流的贡献为 37.2%；2000 年后，气候变化对径流增加的贡献率达到 120.0?%， 人类活动对径流的贡献为?20.0%。其中：降水的变化是决定径流变化主导因素；其他气候因素的相对贡献较小； 以人类活动为主的生态恢复可显著降低河川径流。本研究有助于理解气候变化和下垫面变化对黄河源区水资源 变化的系统驱动机理，并为流域水资源合理配置提供科学参考依据。
2022, 20(5):966-975.
摘要:
以兼具防洪安全和百姓安居双重功能的黄河下游宽滩区为研究对象，利用变化动态度、转移矩阵、迁移轨 迹图、Logistic 回归模型等方法，分析 1980—2020 年黄河下游宽滩区土地利用时空演变特征及迁移轨迹，探讨影 响土地利用变化的主要因素。结果表明：耕地、水域和建设用地是黄河下游宽滩区的主要土地利用类型，其中建 设用地聚集于连续的、成片的大滩区；1980—2020 年耕地面积呈持续增大趋势，水域呈持续减小趋势，建设用地 基本维持稳定；1990—2000 年是变化最剧烈的时期，主要是耕地面积的大幅增加以及水域面积的大幅减小；2000 年以前主要是水域转化为耕地，2000 年以后耕地（128.71?km 2）与建设用地（129.61?km 2）的相互转化占据主导；有别 于其他区域（流域），影响黄河下游宽滩区土地利用变化的主要因素是河道工程、滩区规模以及政策法规等。未来 需基于滩区自然禀赋和河道整治情况，探索土地分类管理和用途管制制度，推动黄河下游宽滩区土地合理利用与 可持续发展。
以兼具防洪安全和百姓安居双重功能的黄河下游宽滩区为研究对象，利用变化动态度、转移矩阵、迁移轨 迹图、Logistic 回归模型等方法，分析 1980—2020 年黄河下游宽滩区土地利用时空演变特征及迁移轨迹，探讨影 响土地利用变化的主要因素。结果表明：耕地、水域和建设用地是黄河下游宽滩区的主要土地利用类型，其中建 设用地聚集于连续的、成片的大滩区；1980—2020 年耕地面积呈持续增大趋势，水域呈持续减小趋势，建设用地 基本维持稳定；1990—2000 年是变化最剧烈的时期，主要是耕地面积的大幅增加以及水域面积的大幅减小；2000 年以前主要是水域转化为耕地，2000 年以后耕地（128.71?km 2）与建设用地（129.61?km 2）的相互转化占据主导；有别 于其他区域（流域），影响黄河下游宽滩区土地利用变化的主要因素是河道工程、滩区规模以及政策法规等。未来 需基于滩区自然禀赋和河道整治情况，探索土地分类管理和用途管制制度，推动黄河下游宽滩区土地合理利用与 可持续发展。
14 黄河中游水沙变化归因分析
2022, 20(5):976-987.
摘要:
采用基于模糊互判断矩阵的层次分析法（fuzzy?analytic?hierarchy?process，FAHP）分析人类活动和气候变化对 黄河中游水沙变化的贡献率，并将 FAHP 法分析的结果与累积量斜率变化率比较法（slope?changing?ratio?of cumulative?quantity，SCRCQ）分析的结果进行对比，2 种方法计算结果变化规律一致。结果表明：气候变化对径流 和泥沙的影响小于人类活动的影响，1970 年代、1980 年代、1990 年代、2000 年代人类活动对径流减少的贡献率分 别为 68%、64%、64%、75%，人类活动对泥沙减少的贡献率分别为 45%、65%、59%、69%。
采用基于模糊互判断矩阵的层次分析法（fuzzy?analytic?hierarchy?process，FAHP）分析人类活动和气候变化对 黄河中游水沙变化的贡献率，并将 FAHP 法分析的结果与累积量斜率变化率比较法（slope?changing?ratio?of cumulative?quantity，SCRCQ）分析的结果进行对比，2 种方法计算结果变化规律一致。结果表明：气候变化对径流 和泥沙的影响小于人类活动的影响，1970 年代、1980 年代、1990 年代、2000 年代人类活动对径流减少的贡献率分 别为 68%、64%、64%、75%，人类活动对泥沙减少的贡献率分别为 45%、65%、59%、69%。
2022, 20(5):988-998.
摘要:
以滇中引水二期工程龙泉分水口泵站进水池为例，采用 Flow-3D 软件建立封闭式进水池三维仿真模型，选 取泵站正常运行及水泵瞬时启闭等典型工况，分析其过渡过程中进水池的水力响应特性。结果表明：泵站按设计 流量正常运行时，进水池水位与总干渠水位相比略有降低；水泵的瞬时启闭会导致进水池水位在短时间内出现骤 降或骤升，初步设计预留的 1.5?m 超高可以满足安全运行的水位要求；封闭式进水池具有抑制水力过渡过程中水 位波动的优势，在最不利工况下，池内水位骤降及骤升不会导致水泵吸上真空高度过大或前池顶穿等情况，进水 池初步设计方案可行。研究结果可为龙泉分水口泵站进水池的设计运行提供重要依据，亦可为其他类似工程设 计及运行调度提供参考。
以滇中引水二期工程龙泉分水口泵站进水池为例，采用 Flow-3D 软件建立封闭式进水池三维仿真模型，选 取泵站正常运行及水泵瞬时启闭等典型工况，分析其过渡过程中进水池的水力响应特性。结果表明：泵站按设计 流量正常运行时，进水池水位与总干渠水位相比略有降低；水泵的瞬时启闭会导致进水池水位在短时间内出现骤 降或骤升，初步设计预留的 1.5?m 超高可以满足安全运行的水位要求；封闭式进水池具有抑制水力过渡过程中水 位波动的优势，在最不利工况下，池内水位骤降及骤升不会导致水泵吸上真空高度过大或前池顶穿等情况，进水 池初步设计方案可行。研究结果可为龙泉分水口泵站进水池的设计运行提供重要依据，亦可为其他类似工程设 计及运行调度提供参考。
2022, 20(5):999-1,009.
摘要:
对长距离输水隧洞盾构施工可能的风险路径进行预测分析，对保障隧洞工程安全施工具有重要作用。基于 大量盾构施工风险事故统计分析，提取隧洞工程盾构施工风险致因指标，利用解释结构模型对盾构施工风险因素 进行因果层次关系分析和网络拓扑图构建；建立基于贝叶斯网络的盾构施工风险事件预测模型，运用贝叶斯网络 的反向诊断推理技术计算风险事件发生的最大可能路径，确定导致盾构施工风险事件的关键因素；将所得的风险 预测模型应用到西霞院灌区工程穿沁隧洞盾构施工项目中。结果表明，模型运算得到的风险事故路径与工程现 阶段实际施工情况一致，验证模型的可靠性与适用性，并根据风险事故路径预测结果为穿沁隧洞后续施工的风险 隐患排查治理提供指导意见。
对长距离输水隧洞盾构施工可能的风险路径进行预测分析，对保障隧洞工程安全施工具有重要作用。基于 大量盾构施工风险事故统计分析，提取隧洞工程盾构施工风险致因指标，利用解释结构模型对盾构施工风险因素 进行因果层次关系分析和网络拓扑图构建；建立基于贝叶斯网络的盾构施工风险事件预测模型，运用贝叶斯网络 的反向诊断推理技术计算风险事件发生的最大可能路径，确定导致盾构施工风险事件的关键因素；将所得的风险 预测模型应用到西霞院灌区工程穿沁隧洞盾构施工项目中。结果表明，模型运算得到的风险事故路径与工程现 阶段实际施工情况一致，验证模型的可靠性与适用性，并根据风险事故路径预测结果为穿沁隧洞后续施工的风险 隐患排查治理提供指导意见。
2022, 20(5):1010-1018.
摘要:
通过对龙羊峡拱坝垂直位移监测资料进行分析，总结其沉降变形的时间变化规律和空间分布规律，进一步 研究水压和温度等因素对龙羊峡坝体沉降变形的作用机理，并对变形中存在的一些特殊现象进行解释。研究表 明：水压和温度对龙羊峡拱坝不同高程的变形影响不同，导致坝体不同高程的垂直位移变化存在“相位差”；坝体 部分测点垂直位移有一定的持续变形趋势；2018 年以来的高水位运行期间，坝体各部位垂直位移测值变化趋势改 变；坝基扬压力对 7 号坝段坝基垂直位移影响较大；坝体高高程部位近右岸坝段的垂直变形规律与同高程其他坝 段垂直变形规律相反。
通过对龙羊峡拱坝垂直位移监测资料进行分析，总结其沉降变形的时间变化规律和空间分布规律，进一步 研究水压和温度等因素对龙羊峡坝体沉降变形的作用机理，并对变形中存在的一些特殊现象进行解释。研究表 明：水压和温度对龙羊峡拱坝不同高程的变形影响不同，导致坝体不同高程的垂直位移变化存在“相位差”；坝体 部分测点垂直位移有一定的持续变形趋势；2018 年以来的高水位运行期间，坝体各部位垂直位移测值变化趋势改 变；坝基扬压力对 7 号坝段坝基垂直位移影响较大；坝体高高程部位近右岸坝段的垂直变形规律与同高程其他坝 段垂直变形规律相反。
2022, 20(5):1019-1026.
摘要:
我国在河北开展地下水超采综合治理试点，为了掌握各项措施的实际压采效果与技术经济性，采用现场抽 水灌溉试验、入户走访调查等手段，通过治理区地块与非治理区地块治理前后地下水灌溉用水量的对比，分析总 结各项措施的压采效果与实施经验，并通过治理措施的投入成本与压采效果对比，研究剖析各项治理措施的技术 经济性。研究结果表明：治理措施较好地发挥了减少地下水开采的作用，种植结构调整措施和水源置换措施减少 地下水开采量超过 2?400?m3/hm2；高效节水灌溉措施、水源置换措施实施初期所需建设投资较大，导致单位压采量 所需投资较高，农业种植结构调整类措施实施初期的投资相对较低，但后期单位压采量所需投资逐年增加。从压 采效果、技术经济性、水源条件与超采类型及程度 4 个方面，对不同地区选择治理措施给出建议，为今后地下水 超采治理提供参考。
我国在河北开展地下水超采综合治理试点，为了掌握各项措施的实际压采效果与技术经济性，采用现场抽 水灌溉试验、入户走访调查等手段，通过治理区地块与非治理区地块治理前后地下水灌溉用水量的对比，分析总 结各项措施的压采效果与实施经验，并通过治理措施的投入成本与压采效果对比，研究剖析各项治理措施的技术 经济性。研究结果表明：治理措施较好地发挥了减少地下水开采的作用，种植结构调整措施和水源置换措施减少 地下水开采量超过 2?400?m3/hm2；高效节水灌溉措施、水源置换措施实施初期所需建设投资较大，导致单位压采量 所需投资较高，农业种植结构调整类措施实施初期的投资相对较低，但后期单位压采量所需投资逐年增加。从压 采效果、技术经济性、水源条件与超采类型及程度 4 个方面，对不同地区选择治理措施给出建议，为今后地下水 超采治理提供参考。
2022, 20(5):1027-1040.
摘要:
为探究怒江源区季节冻土的冻融特性，选取源区 4 个典型试验场 5?cm 表层土壤中发生的短历时冻融事件作 为研究对象，明确事件内涵、提出事件具体判别方法并对事件发生的特性进行评价。评价内容由起止时间、总历 时、总次数、循环频率、强度共 5 项组成。其中在强度评价，采用 Copula 函数法联合温差、湿差、历时 3 个单一指 数构建更全面高效的综合指数，并针对冻结和冻融两个不同的过程分别进行评价。研究表明：怒江源区不同地理 位置的短历时冻融事件特性具有差异，中海拔区（4?500～5?000?m.a.s.l.）的事件比低海拔区（<4?500?m.a.s.l.）和高海 拔区（>5?000?m.a.s.l.）的事件呈现出总历时更长、总次数更多、循环频率更高、累加强度更大的特征规律；高频或 高强的事件能够极大影响甚至破环土壤环境，对此更应注重怒江源区北部区域的冻融监测和防护；冻结和冻融是 两个强度效应不同的过程，分别评价可避免强度被削弱的问题。研究成果有利于明晰高原寒区季节冻土冻结及 融化的特性，进而体现短历时冻融事件的影响，为源区水土保持、冻胀与融塌危害防控提供支撑。
为探究怒江源区季节冻土的冻融特性，选取源区 4 个典型试验场 5?cm 表层土壤中发生的短历时冻融事件作 为研究对象，明确事件内涵、提出事件具体判别方法并对事件发生的特性进行评价。评价内容由起止时间、总历 时、总次数、循环频率、强度共 5 项组成。其中在强度评价，采用 Copula 函数法联合温差、湿差、历时 3 个单一指 数构建更全面高效的综合指数，并针对冻结和冻融两个不同的过程分别进行评价。研究表明：怒江源区不同地理 位置的短历时冻融事件特性具有差异，中海拔区（4?500～5?000?m.a.s.l.）的事件比低海拔区（<4?500?m.a.s.l.）和高海 拔区（>5?000?m.a.s.l.）的事件呈现出总历时更长、总次数更多、循环频率更高、累加强度更大的特征规律；高频或 高强的事件能够极大影响甚至破环土壤环境，对此更应注重怒江源区北部区域的冻融监测和防护；冻结和冻融是 两个强度效应不同的过程，分别评价可避免强度被削弱的问题。研究成果有利于明晰高原寒区季节冻土冻结及 融化的特性，进而体现短历时冻融事件的影响，为源区水土保持、冻胀与融塌危害防控提供支撑。
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