基于GF-1号遥感影像的武汉市及周边湖泊综合营养状态指数反演

湖泊水体富营养化的监测评价是湖泊水资源管理和水环境保护的基础性工作。基于GF-1号WFV遥感影像和综合营养状态指数法,通过82个站点实测数据建立多元线性回归和RBF神经网络模型,对武汉市及其周边地区主要湖泊综合营养状态指数进行了反演。反演的结果显示,武汉市及周边大部分湖泊水域处于轻度富营养和中营养状态,局部湖区为中度富营养状态。验证结果表明:GF-1号WFV多光谱数据用于监测大面积湖群水质变化是可行的;两种模型都可以建立实测数据与遥感信息的函数关系,根据函数可以反演湖泊水质综合营养状态指数,进而实现大面积湖泊水质动态监测;而RBF神经网络模型预测的R2为0.742 3,均方根误差为3.72,其反演精度更高,更适合于监测内陆湖泊水质变化。     

流域绿水管理博弈建模及应用分析

绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽,是农业作物生产的重要基础,但是通常被传统流域水资源管理所忽视。基于流域水量平衡和蓝水绿水综合思维,将绿水资源纳入流域水资源管理体系。在绿水信贷理念和博弈建模分析框架下,结合SWAT分布式水文模型、多目标优化及情景比较分析,利用绿水管理措施合理优化配置流域蓝水绿水资源,采用绿水生态补偿协调处理上下游利益冲突的博弈问题,探索性地提出了流域绿水管理博弈框架。该框架通过博弈建模可以识别分析流域绿水管理问题的博弈空间、博弈结构和纳什均衡等博弈特征;通过合作博弈约束条件改进的多目标优化,可以计算流域绿水管理情景的绿水补偿标准和帕累托最优收益。将建立的绿水管理博弈框架应用于涟水流域实例研究,NSE、R2、PBIAS、p-factor与r-factor等模拟效果评价和不确定性分析结果表明,涟水流域SWAT分布式水文模型的蓝水绿水模拟均达到可信程度。上下游收益变化、绿水补偿标准与帕累托最优解集等博弈分析结果显示,涟水流域整体社会经济与生态环境收益明显改善,其帕累托最优收益平均增长2.72亿元/a,年均绿水补偿标准折合1.94、1 253.7元/hm²。实例分析表明提出的绿水管理博弈框架在涟水流域具有较好的适用性和可行性。因此,该方法可以为流域蓝水绿水管理试点研究及其绿水补偿标准核定提供相关理论依据和技术参考,具有一定程度的的应用价值和现实意义。     

基于DMSP-OLS夜间灯光数据的长江经济带城镇体系空间格局演变（1992～2013）

研究长江经济带城镇体系空间格局演变,对于透视长江经济带城镇体系空间格局演变特征和规律以及促进长江经济带城镇体系空间格局优化发展有着重要意义。利用多时相同期Landsat卫星数据以及运用聚类分析方法对长江经济带夜间灯光数据进行校正,并采用其他辅助数据法对比分析获取城镇建成区面积的阈值,在此阈值基础之上选取景观总面积、总斑块数量和聚集度指数等总共8个典型景观格局指标, 继而使用FRAG-STATS 4.2 软件对1992~2013年间长江经济带城镇发展的空间格局变化进行计算分析。研究结果表明：(1）1992~2013年间,长江经济带城镇化快速扩展,城镇建成区面积增加了9.68倍,斑块数量增加了2.39倍,斑块密度也得到较大的增加,反映出长江经济带城镇数量不断增加和城镇建成区面积不断扩大;（2）景观斑块形状复杂度逐渐上升,中小城市不断壮大,同时出现了较多的新兴小城镇,总边界长度和平均边界密度的年均增长速度分别为21.56%和21.58%,体现了长江经济带城镇间聚集度越来越高,相互影响也越来越大;(3）最大斑块指数和聚集度指数两个指标在整体上呈现出逐年下降的态势,但是景观总面积、总斑块数量和斑块密度等8个指标在演变过程中均存在一定的波动和无序化,反映出长江经济带在城镇化过程中呈现出不规则和无序化的特征。     

区域尺度农田最大光能利用率参数估算及时空变化分析

基于遥感数据的光能利用率模型被广泛应用于计算农田生态系统的生产力,其结果对最大光能利用率（εmax）参数非常敏感。利用农业产量统计数据、MODIS遥感数据、气象观测数据和植被光合模型（VPM）推算2001~2011年黄淮海3省（冀、鲁、豫）和长江中下游5省（苏、皖、鄂、湘、赣）各市逐年的农田平均εmax,并分析其时空变化特征及其影响因素。研究表明:黄淮海3省（冀、鲁、豫）和长江中下游5省（苏、皖、鄂、湘、赣）各市农田εmax的11a平均值为0.6~2.8 g C·MJ-1,表现出西北和南部较高、东北和中部较低的分布特征;大部分市农田εmax呈现出上升趋势,但上升的幅度存在着明显的年际波动和空间差异;各市农田εmax的年际波动总体呈现北高南低、中间高四周低的空间分布特征。大部分市农田εmax的年际变化与单位耕地面积农用化肥施用量存在显著的正相关性（P < 0.05）;C4作物面积比例变化也是导致εmax变化的原因之一。在利用光能利用率模型计算农田生产力时,需要发展考虑εmax时空变化的参数化方案。     

大尺度障碍物与泄爆面对天然气内爆炸的协同作用规律研究

为阐释民用建筑内部大尺度物品与门窗等泄爆面对天然气爆炸灾害的协同作用机制,基于典型厨房空间布局及内部物品特征,借助计算流体动力学技术研究了不同泄爆面开启压力和不同大尺度障碍物体积阻塞率条件下天然气内爆炸火焰速度、爆炸超压的分布规律。研究结果表明:大尺度障碍物与泄爆面对室内天然气爆炸过程具有显著的协同作用,共同促进火焰速度与爆炸超压的显著增长,并缩短峰值超压到达时间;大尺度障碍物的存在虽然显著降低了室内天然气的体积,但从增加房间内湍流源和相对长径比的角度进一步促进了泄爆效应;大尺度障碍物与泄爆面协同作用下,室内火焰速度呈现明显的阶段性特征,并在泄爆面附近发生波动。研究结论可为民用建筑物内气体爆炸事故调查分析和灾害评估提供科学依据。     

绿色开采条件下露天煤矿土地动态演化规律研究

以白音华三号露天煤矿为例,研究了基于绿色开采条件下的露天煤矿土地动态演化规律。根据绿色开采中土地占用面积最优化及破坏土地尽早恢复的原则,建立了白音华三号露天煤矿地质模型、采矿模型等,研究了采场形态与采矿时间的动态变化关系;建立了内排土场排土模型,充分利用内排空间是减小运输成本与征地费用的重要途径,优化了内排土场发展过程边坡形态及排土容量;通过合理规划采、排计划,达到了绿色开采原则指导下的边开采边恢复土地的目的,既解决了露天矿合理征地问题,又解决了露天开采带来的生态恢复问题。     

基于有序Logit与Probit模型的交通事故严重性影响因素分析

为准确分析影响交通事故严重性的各项因素,引入有序选择模型中的Ordinal Logit模型和Ordinal Probit模型,研究驾驶员、车辆、环境、管理因素与事故严重程度之间的耦合关系,利用计量经济学理论和统计学方法对模型进行显著性检验。并选择美国北卡罗来纳州2010年至2014年385个翻车事故样本进行严重性影响因素分析,所得回归模型参数估计均符合Wald检验(p≤0.0001)和似然比检验(p≤0.0001),模型的拟合度也都符合Pearson检验(p=0.7976)、偏差检验(p=0.6006)和信息准则检验,模型预测精度指标值均大于0.7。所得两个模型中变量"安全带"(p≤0.001)、"路面状况"(p=0.0071)、"道路线形"(p=0.0077)、"路面类型"(p=0.0251)都对翻车事故的严重性具有显著影响,表明有序Logit模型和有序Probit模型均适用于分析和揭示影响交通事故严重性的各个因素。     

鄱阳湖浮游藻类群落特征及与环境因子典范对应分析

通过2018—2019年夏冬季在鄱阳湖布设17个采样点,采样检测浮游藻类和水质参数,并采用典范对应分析法研究该湖浮游藻类群落结构特征及其与环境因子的相互关系。结果表明,两次调查共检测出浮游藻类7门31科58属,浮游藻类丰度范围为3.5×105 L-1～1.15×107 L-1,主要由绿藻门、硅藻门和蓝藻门组成,绿藻门为夏、冬季主要优势种群。典范对应分析结果显示,鄱阳湖冬季湖区水环境空间差异较大,而夏季差异较小;夏季氮磷营养盐和DO是影响浮游藻类群落时空分布的主要环境因子,冬季氮磷营养盐、BOD5和IMn是影响浮游藻类群落时空分布的主要环境因子。     

非柔性连接石化储罐配管温差应力分析与对策

储罐配管在温差作用下产生热位移会导致管壁产生热应力,未采用柔性连接的配管由于热应力集中作用可能发生破漏。针对与石油化工储罐非柔性连接的配管的安全问题,应用ANSYS有限元分析软件模拟计算石化企业典型配管的热应力分布;根据不同类型配管的分析结果,提出了工程技术与管理方面的针对性安全措施。研究结果表明:温差效应对石化储罐配管热应力影响显著,随内外温差的增加,配管应力集中的区域增大,最大热应力值增大;补偿措施能够改善配管的柔性,降低配管应力;约束载荷限制配管热膨胀从而增大配管应力;三通管是多根配管接合的区域,这种复杂管道交汇处会形成明显应力集中。研究结果对于提高石油化工非柔性连接配管安全性有一定的指导意义。     

长三角快速城市化地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以嘉兴市为例

基于浙江省嘉兴市1979~2012年的土地利用数据,评估了各种土地利用类型的生态系统服务价值,分析了30多年来嘉兴市土地生态系统服务价值的动态变化及其对土地利用变化和景观格局变化的响应。结果表明:(1)1979~2012年,嘉兴市建设用地面积变化最大,增加了136.6%,相应的耕地面积减少了15.5%。(2)1979~2012年,嘉兴市景观破碎度指数从0.6531上升到0.8762,随着城市化进程的加剧,耕地景观破碎度指数不断增加、聚集度指数减小。(3)1979~2012年,嘉兴市的总生态系统服务价值减少了14.7%,2000~2012年嘉兴市总的生态系统服务价值减少尤为显著,生态系统各单项服务价值整体也呈现下降趋势,耕地为嘉兴市提供的生态系统服务占嘉兴市总生态系统服务的70%以上。(4)运用相关分析方法对嘉兴市土地利用类型和景观格局对土地生态系统服务价值的影响分析表明,耕地和水域与生态服务价值呈正相关,而建设用地和未利用地与生态服务价值呈负相关;景观多样性指数(SHDI)和耕地破碎度指数与生态系统服务总价值呈显著负相关关系。