改进遗传神经网络方法在大气环境质量评价中的应用

运用双极性压缩函数适应度定标和基于排挤方法的选择算子改进标准遗传算法(SGA),使其成为简单通用、快速收敛的并行全局搜索算法。利用该算法优化误差反向传播网络(BPN),克服了BPN收敛慢和不具有全局收敛性的缺陷,在此基础上,建立大气环境质量评价模型,并将该模型用于实例。结果表明,该方法用于大气环境质量评价是可行的。      

苏锡常地区城市发展对降雨的影响

苏锡常地区位于太湖流域的腹部地区,经济发达,是当今世界上较大的城市群之一,快速的城市化发展使该区自然环境产生了较大变化,并影响到当地水循环过程以及降水过程的变化。以该地区的苏州、无锡、常州3个典型城市为例,基于长系列降雨资料,在相同的气象背景条件下,通过城区与郊区雨量站同期资料的对比分析,采用线性回归、R/S分析、MK检验等方法,重点探讨城市化对降雨过程的影响。研究结果表明：在城市化缓慢期,城郊降雨差别不大。而随着城市化进程的加剧,城市化发展较快的苏州、无锡城市“雨岛效应”较为明显,而城市化发展相对缓慢的常州城市“雨岛效应”则不明显,并且在今后一段时间内,这种情况可能会持续存在。该研究为长江下游城市群的城市化发展对降雨影响的深入研究打下了基础。     

水系分形特征对流域径流特性的影响——以赣江中上游流域为例

以赣江流域中上游的8个水文站点所控制的流域为研究对象,以水系分形维数为指标来描述流域水系特征,以Hurst指数为指标来描述流域径流序列复杂性,研究两者之间的关系,并分析流域水系特征、水系变迁对流域旱涝灾害的影响。研究表明,流域水系分维数越高,水系越复杂,其径流深序列Hurst指数则越高,其径流过程则越简单,反之亦然。径流序列的复杂程度在一定程度上可以反映出洪涝干旱灾害发生的可能性,径流越复杂,则洪涝干旱灾害发生可能性越高。因此,一般来说水系分维越高,水系越复杂,则洪涝干旱灾害发生的可能性也就越低。各流域水系分维与径流深序列的关系,可以在一定程度上说明水系变迁对洪涝干旱灾害的影响：在气温、降水、地形、植被等要素变化不大的情况下,水系、河网消亡将增加洪涝灾害和干旱灾害发生的可能性。     

太湖流域洪涝灾害损失模拟及预测

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,当遭受洪涝灾害后,经济损失极为严重。本文采用地理信息系统方法,模拟了１９９１年洪涝灾害的淹没决策提供了依据。根据预测,当２０１０年在发生１９９１年型特大洪涝淹没时,灾害经济损失将可高达７７３亿元,约为１９９１年７倍,因此太湖的防洪任务极为严峻。     

秦淮河流域中游地区两变量洪水风险分析

秦淮河流域地处长江下游,其中游地区主要位于南京市江宁区境内,受汛期强降雨、上游洪峰以及下游长江水位顶托影响,洪水灾害频繁。针对秦淮河流域中游地区暴雨洪水影响因素众多的特点,利用二维Gumbel模型,开展了基于暴雨与洪水水位两变量的洪水风险分析。结果显示,与单变量极值分布相比,两变量极值分布综合考虑了暴雨和洪水的不同频率特征,能够较为全面地分析水文极值事件的统计规律,从而使洪水风险分析更加符合实际情况。     

东部湿润区典型小流域土地利用的土壤水效应

不同土地利用类型下土壤水变化机制对流域水文过程与生态环境有较大影响。基于我国东部湿润区野外综合观测土壤墒情数据,探讨了不同土地利用类型下土壤水的动态变化特征。结果表明：（1）总体上,杨梅林土壤含水量在32%~37%之间波动;农田土壤含水量在20%~30%波动。坡耕地土壤含水量稳定在27%~35%之间;竹林土层土壤含水量大致稳定在25%~32%之间。垂直剖面上,表层（10 cm、20 cm）土壤水分变化大,深层（60~80 cm）土壤水分变化较小。表层土壤水分时间变化特征的波动幅度较深层土壤大。（2）不同降雨强度下,竹林土壤水分对降雨的响应程度大于杨梅林、农田和坡耕地。降雨强度越大,土壤水分响应程度越大;降雨停止后,土壤水分消退起伏下降,深层土壤水分变化较表层稳定。（3）通过增墒系数和减墒系数对土壤水分变化进行量化,发现竹林的消退最明显,其余三种土地利用类型变化幅度相当。杨梅林、农田和竹林均是表层变化较深层大,坡耕地变化更为复杂。研究结果将为我国东部湿润地区产汇流机理及防洪减灾研究提供一定参考。     

水系分形特征对流域径流特性的影响——以赣江中上游流域为例

以赣江流域中上游的8个水文站点所控制的流域为研究对象，以水系分形维数为指标来描述流域水系特征，以Hurst指数为指标来描述流域径流序列复杂性，研究两者之间的关系，并分析流域水系特征、水系变迁对流域旱涝灾害的影响。研究表明，流域水系分维数越高，水系越复杂，其径流深序列Hurst指数则越高，其径流过程则越简单，反之亦然。径流序列的复杂程度在一定程度上可以反映出洪涝干旱灾害发生的可能性，径流越复杂，则洪涝干旱灾害发生可能性越高。因此，一般来说水系分维越高，水系越复杂，则洪涝干旱灾害发生的可能性也就越低。各流域水系分维与径流深序列的关系，可以在一定程度上说明水系变迁对洪涝干旱灾害的影响：在气温、降水、地形、植被等要素变化不大的情况下，水系、河网消亡将增加洪涝灾害和干旱灾害发生的可能性。     

太湖流域腹部地区水位对降水变化及城镇化的响应

20世纪80年代以来,在气候和人类活动因素的影响下,太湖流域汛期河网水位上升明显,洪涝频发。论文基于流域腹部地区站点日降水和水位资料,对历年降水和水位进行分等级研究,分析它们的变化趋势及差异;并采用两变量弹性分析方法探讨水位对降水变化和以城镇化为代表的人类活动响应的敏感性。结果表明:①1954-2006年汛期和非汛期高等级(8~10级)降水占相应时段总降水的贡献率呈上升趋势,而低等级(1~3级)降水贡献率呈下降趋势,即降水集中程度在增加。水位变化呈现类似特点,并且高等级水位的集中程度增加更为显著。②基准期(汛期1954-1985年,非汛期1954-1987年)水位变化对城镇化的弹性系数均未达到显著性水平,而相对期(汛期1986-2006年,非汛期1988-2006年)的城镇化弹性系数比较显著,其造成水位变化的贡献率在非讯期已接近降水的贡献率。因此,以快速城镇化为代表的人类活动影响,在研究区水位变化中发挥越来越重要的作用。     

江淮下游降水特征及其对水位的影响研究——以里下河腹部地区为例

采用降水集中度、等级分析及小波相干等方法,探讨了江淮下游里下河腹部地区1957—2006 年间降水、水位的等级特征及两者关系。结果表明:①年降水量的集中期与集中度皆为减小趋势,两者在1980 年前后由同相位转为反相位相关。②汛期高等级降水的日数和贡献率皆以1980 年代最高。不同等级的降水日数皆为减少趋势,但高等级降水的贡献率在大洪涝年中异常偏高,表明降水强度加强。③低、高等级水位日数皆为减少趋势,但低、高等级水位的贡献率分别呈增加、减少趋势,而中等级水位的日数与贡献率都显著增加。较之降水日数,降水贡献率对水位等级变化更具决定性影响。④高等级降水与水位在日数上呈显著的同相位正相关,但低等级相反,而中等级为较弱正相关,且等级降水总量与相应水位贡献率的相位关系亦具类似特征。高、低等级降水与水位的贡献率皆为显著同相位正相关,但在中等级上,其相位特征较弱。     

城市化水文效应研究进展

受人类活动特别是城市化的影响,天然水文过程发生了显著变化。目前城市化的水文效应研究已经成为国际上的热点问题和前沿领域。文章回顾了国内外城市化过程所引起的水文效应研究现状,述评了现有研究方法和主要研究内容:①城市化对降水的影响具有地区差异和季节差异,其影响程度还存在争议,城市化降水效应机理有待研究;②城市化地区河网结构趋于简单,目前平原河网地区水系分级方法不明确;③不透水面变化改变长期径流量、水质以及暴雨洪水洪峰流量、洪峰过程,其定量关系的阈值需要确立;④变化下垫面条件下流域生态系统结构和功能,水文过程与生态过程耦合需要进一步研究。最后提出了存在问题和进一步研究的思路,以便作为城市水文学研究的参考。