19世纪末以来中国洪涝灾害变化及影响因素研究

基于1880年以来全国洪灾灾情、耕地面积以及东部地区年降水量数据,采用EMD分解、MK趋势和突变检验与相关分析等方法,探讨19世纪末至21世纪初中国洪涝灾害的变化特征,及其与降水变化和人类活动之间的联系。结果表明:①19世纪末、20世纪50-60年代和20世纪末这3个时间段,是多世纪以来中国洪灾最剧烈的时期;其中19世纪末和20世纪50-60年代的洪灾剧烈期均对应降水丰沛期,而20世纪末的洪灾剧烈期降水并不十分丰沛。②中国洪灾存在多尺度特征,主要周期有2.7 a、5.2 a的年际变化、9.9 a的年代际和20.5 a、51.6 a的几十年际变化等;东部地区年降水量与洪灾变化周期对应关系较好。③从东部近50 a来年降水量变化来看,20世纪八九十年代洪灾上升并不是降水量增加的结果。降水强度增加、极值降水事件增多可能是其重要原因;另一方面则是由于水土流失加剧、湖泊围垦等人类活动因素的影响。此外,水利投资强度的变化对近50 a洪灾变化也有一定影响。     

1960-2006年闽江流域径流演变特征

基于闽江流域1960-2006年逐月径流、降水以及气温等资料,应用Mann-Kendall趋势分析、经验模态分解等方法,探讨流域径流演变规律及其对气象要素变化的响应特征。结果表明:①闽江流域年径流呈上升趋势,其上升主要来自非汛期径流的贡献;秋季和冬季径流始终以上升趋势为主;夏季径流20世纪90年代以来呈上升趋势,而春季径流则呈现下降趋势。②流域降水和气温均存在上升趋势,尤以气温上升为显著;径流的上升趋势比降水显著。③径流和降水变化均存在多尺度特征,降水变化周期大于径流;80年代以来,径流和降水的年代际变化振荡幅度有所减弱,而年际变化的波动幅度在加强。分析表明,闽江流域径流上升趋势较降水显著的原因,一方面是由于流域蒸发的减少和降水强度的增大;另一方面是流域下垫面特征改变等因素的影响。     

基于土地利用/覆被情景分析的长期水文效应研究——以西苕溪流域为例

论文以太湖上游的西苕溪流域为研究区,通过土地利用变化模型CLUE-S对未来15年土地利用/覆被变化的空间格局进行模拟,并在此基础上,应用长期水文影响模型L-THIA模拟分析1985年、2002年以及未来15年后3种土地利用情景对地表径流的长期影响,并识别不同土地利用方式转换水文效应的敏感性。结果表明：①在相同的降雨条件下,2017年土地利用情景下年均径流深度较1985年增加61.6mm,且土地利用变化对月径流的影响在春季尤为显著,同时,土地利用变化的水文响应程度,以枯水年响应最强,丰水年响应最弱;②不同土地利用方式转换产生的水文效应存在较大差别,以林地向建设用地转换的水文效应最为敏感,其次是耕地向建设用地、林地向耕地的转换,最后为耕地向林地的转换。文中采用水文模型与土地利用变化模型相耦合的方法,可为土地利用变化水文效应的分析提供新的思路和参考。     

SWAT模型水文过程参数区域差异研究

探讨SWAT模型的敏感参数和参数值的区域差异,有助于减少水文过程模拟的不确定性,提高模型在不同区域的应用水平。论文在收集SWAT模型的国内应用文献基础上,依据干燥指数将流域划分为湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区,主要采用定性分析方法,分析模型的敏感参数和参数值的空间差异及其影响因素。结果表明,SWAT模型的敏感参数和参数值具有一定的区域差异。对于地表水文过程,径流曲线系数(CN2)和土壤可利用水量(SOL_AWC)在各个区域都比较敏感,土壤蒸发补偿系数(ESCO)在湿润区和半湿润区较为敏感;由于均受土壤质地的影响,湿润区CN2 值高于半湿润区,SOL_AWC则正好相反;受气温和植被覆盖的影响,湿润区和干旱区的ESCO取值高于半湿润区和半干旱区。地下水参数在湿润区和干旱区较为敏感。降雪融雪参数仅在干旱区融雪对径流贡献大的流域才比较敏感。由于气候、土壤、植被条件的区域异质性,导致了流域水文过程参数的区域差异。结果还表明,由于水文过程还受到局部气象条件、下垫面等多种因子共同作用,以及模型尚未揭示的其它因子的影响,模型参数在相同区域的不同流域也存在着一定的差异。     

武汉市土地利用程度和经济发展的重心迁移及耦合协调性研究

土地利用和经济的协调发展对社会的可持续发展具有重要意义。采用2005~2014年武汉市各区域的土地利用程度和经济发展数据,对武汉市、主城区、远城区的土地利用程度重心、经济发展重心迁移及耦合协调关系进行分析。研究结果显示:(1)在土地利用程度和经济发展重心迁移上,武汉市远城区相对于主城区重心迁移距离更大,迁移方向更为杂乱;(2)在土地利用程度和经济发展的耦合协调性上,主城区较为和谐,江汉区为高度协调型,硚口区和青山区为经济发展略微滞后型,其他主城区为土地发展略微滞后。远城区经济发展和土地利用程度基本处于不协调的状态,除了汉南区属于经济滞后型,其他均为土地发展滞后型。     

西安市城市主干道路面径流颗粒物沉降性能及粒径分布研究

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流采样站,利用自制流量等比例采样装置,采集2009年4-9月的16场降雨路面径流,采用累积曲线法试验研究路面径流中颗粒物的沉降性能和粒径分布,并就降雨特征对径流中颗粒物粒径分布影响进行分析.结果表明,沉降可有效去除颗粒物,沉降60 min和2 h平均去除率分别为78.4%和86.3%. 要达到45%、60%和80%的沉淀去除率,表面负荷应分别为1.1～9.3 cm/min、0.6～5.9 cm/min和0.1～2.7 cm/min.沉淀去除率每提高10%,表面负荷相应减少1.3～3倍. 径流中颗粒物粒径分布呈宽幅变化,d10、d50、d90分别为3～23 μm、17～56 μm和40～65 μm,表明径流中颗粒物以粒径3～65 μm的细颗粒为主. 最大降雨强度与颗粒物粒径相关性较强,其他因子与颗粒物粒径相关性不强,降雨强度是影响径流中颗粒物粒径分布的主要因素.     

DO和碳源投加方式对同步硝化反硝化的影响

采用SBR反应器,以人工模拟高浓度氨氮废水为进水,研究DO质量浓度和碳源投加方式对同步硝化反硝化的影响.结果表明,在连续投加碳源的条件下,当SBR内的DO质量浓度分别为3 mg/L、0.9 mg/L、0.5 mg/L、0.3 mg/L时,都发生了同步硝化反硝化,TN的去除率分别为24.87%、33.80%、37.07%及29.06%;DO质量浓度为0.5mg/L时,TN去除效率最高.SBR内的氨氮负荷可以达到0.64kg N/(m3·d),即使在0.3 mg/L的低溶解氧环境下,COD和氨氮的去除率都可以达到90%以上.控制SBR内DO质量浓度恒定为0.5mg/L,采用一次性投加碳源方式时,TN去除率仅有30.31%;当采用连续投加碳源方式时,TN去除率为50% - 60%;采用半连续投加碳源方式时,TN的去除率可达81.48%.试验过程中,活性污泥絮体粒径为0.2～0.5 mm,大于普通的活性污泥工艺中的絮体.较大的絮体使得絮体内存在较大的缺氧区,有利于取得较高的脱氮效率.     

武汉市湿地破碎化对生态系统服务价值的影响研究

以湖泊资源丰富的武汉市为例,通过景观格局指数测定该市湿地破碎化程度,借助GIS技术评估该市湿地生态系统服务价值,并探讨了城市湿地破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表明:①2000—2015年武汉市湿地总体破碎化趋势有所缓和,但人工湿地相较于自然湿地破碎化程度要高,特别是2010—2015年湿地总面积下降了2.80%,而斑块密度上升了4.12%,湖泊破碎化程度较高。②2000—2015年,武汉市湿地ESV增长了323.27亿元,各类型湿地的生态系统服务价值表现为湖泊>水库坑塘>河流>沼泽。③湿地景观破碎化与部分调节性、支持性和文化性服务功能存在着显著相关关系。     

太湖最高水位及其与气候变化、人类活动的关系

采用累积距平及非参数检验的方法，重点分析1954~1999年太湖最高水位的变化，及其与相关气候因子的关系。1954年以来，太湖最高水位变化大致以20世纪80年代初为界，此前下降，此后则上升。梅雨和热带气旋影响次数直接影响太湖最高水位的变化；Wilcoxon检验表明最高水位变化与西北太平洋夏季风指数之间联系密切，而最低水位与其关系则不明显。Kendall协和系数检验验证了太湖最高水位与各气候因子变化之间的一致性。80、90年代太湖最高水位不断上升且常常居高不下，人类活动起着重要的作用；从河网水系变化、湖泊围垦和土地利用变化等方面分析了人类活动对太湖水位变化的影响。结论认为，太湖最高水位上升仍然受控于气候变化因子；而人类活动则加剧了水位上升的情势，并在其中所起作用日益重要。     

西安市某文教区典型下垫面径流污染特征

在西安市某文教区路面、屋面和绿地设置径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2016年8月~2017年2月的3场降雨径流和2场融雪径流全程采样,测试径流过程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解态COD、溶解态重金属和溶解态PAHs的浓度以及颗粒物粒径d₅₀,研究各下垫面降雨径流污染水平及出流规律,比较不同下垫面降雨径流和融雪径流污染特征.结果表明,各类下垫面降雨径流主要污染物均为SS、COD、TN、Pb、Cr,路面和绿地径流中SS的EMCs均超过《污水综合排放标准》二级标准,3类下垫面降雨径流COD、TN、Pb、Cr的EMCs均超出《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,PAHs与国内相关研究相比属于中等污染水平,路面、屋面和绿地径流的EMC分别为266.8~389.8ng/L、254.9~303.0ng/L和231.2ng/L.路面径流SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs浓度高于屋面径流,而TN、TP、Cr等指标则相反,表明径流中TN、TP、Cr主要源于大气干湿沉降,而交通排污对SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs等有较大输入贡献.3类下垫面降雨径流污染浓度输出规律差异显著,路面径流污染物初期浓度较大,受雨期交通排污影响中后段波动剧烈,屋面径流污染物浓度随径流历时持续降低且趋于稳定,绿地径流污染物浓度沿程变化相对较小.降雨强度对总量污染物浓度输出的影响大于溶解态污染物,表现为d₅₀与降雨强度呈现良好的相关性.因降雪期间污染物持续累积且径流量较小,路面融雪径流污染物浓度远大于降雨径流,而屋面融雪径流因流量较小导致携带污染物的能力较弱故水质优于降雨径流.