东洞庭湖湿地生态水位阈值研究

水位是湖泊湿地水文情势和生态系统健康的关键指标,如何确定适宜生态水位阈值是确保湖泊湿地健康的关键.以东洞庭湖城陵矶站和鹿角站突变前水位过程(1959～1978年逐日水位资料)为基准期,采用RVA法、年内展布法和数理统计的方法建立了东洞庭湖适宜生态水位过程.结果 表明:(1) RVA法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是2.18 m,而年内展布法计算逐月生态水位阈值的波动范围均值是5.12m,水位波动较大,对于东洞庭湖适宜生态水位来说,RVA法计算生态水位的波动范围更有利于维持湿地植物群落健康和生物多样性;(2)受湖底高程影响,鹿角站的高低水位发生时间会比城陵矶站提前15 d左右,而高低水位的历时和波动范围以及动植物敏感期(3～6月)的平均水位变化速率并未有显著差别;(3)水位变异后(2003～2016年),东洞庭湖水位大部时间处于生态水位阈值内,只需要对不满足生态水位的消落期采取调整措施,鹿角站和城陵矶站年均水位差距减少0.46 m,洞庭湖的水动力系统减弱,给洞庭湖生态健康带来了消极的负面影响.研究可为东洞庭湖生态水位和三峡及上游电站联合调度提供依据.     

基于循环神经网络的洞庭湖水位预测研究

洞庭湖流域分布了3个重要的自然保护区,是我国大型淡水湖泊湿地系统之一,生态资源丰富.水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础.为预测长江和流域"四水"来水组合影响下的洞庭湖水位变化,该文采用两种循环神经网络方法——长短期记忆(LSTM)和门控循环单元(GRU),构建了洞庭湖水位变化的预测模型.LSTM和GRU的优势在于能够学习网络的输入和输出之间的长期依赖关系,这对于模拟受上游来水影响的水位累积变化至关重要.模型以湘江、资水、沅江、澧水入湖流量和长江干流宜昌站前期流量作为输入条件,预测洞庭湖不同湖区的水位变化过程.利用1980～2002年水位流量时间序列数据对模型进行测试,2003～2014年数据进行验证,并对两种模型的预测结果进行了比较.结果表明:(1)循环神经网络LSTM和GRU方法均可合理预测洞庭湖水位的变化过程,NSE和R2均为0.91～0.95,各站水位预测的RMSE值为0.41～0.86 m,NSE和R2均为0.91～0.95;(2)LSTM的预测精度稍高于GRU,但GRU计算更高效,是LSTM一个很好的替代方案;(3)模型能够较准确的模拟一次洪水事件,洪水位的预测值与真实值的最大相对误差低于5％;且模型具有较好的多步长时间序列预测能力,有在水文模型应用方面的潜力.     

基于地层⁃注浆体⁃管片协同作用的海底盾构隧道受力研究∗

为研究海底盾构隧道中浆液与围岩及管片的相互作用特性,以厦门地铁2号线海底盾构段为工程背景,采用数值模拟方法和现场实测方法,分析注浆的浆液凝固过程,重点研究浆液的抗压强度、刚度、收缩、蠕变等特性对隧道力学和变形的影响特征,以及不同地层分布、不同隧道埋深下的管片受力特征,并采用流固耦合研究海水位变化对管片受力的影响。计算研究表明:注浆材料的刚度比E1/E28对管片最终轴力和围岩压力影响小,变化幅度不超过0.885%,对地层变形影响相对较大,可通过添加剂调节凝结时间,尽量让浆液早一些凝固硬化;最终收缩应变增大,隧道内力和外侧压力降低,地层沉降增大,建议采用泌水率低的浆液,且其收缩值需控制在较小的范围内;蠕变参数取值对管片轴力影响较小,变化幅度最大不超过1.35%;收缩参数主要考虑注浆材料后期的凝固收缩,蠕变则主要考虑注浆材料前期的蠕变收缩;地层变化及隧道埋深变化对隧道管片受力影响显著,隧道拱顶若软土较厚,则不易形成有效压力拱,导致围岩压力荷载较大;半日潮对地层变形、管片受力的影响不大,总体发展趋势与静水位条件下相似。最后,监测结果表明,数值模拟与实测的管片水土压力时程变化规律基本一致。     

重庆地下热水径流特征研究

重庆地下热水资源丰富,但对其径流特征缺乏研究,盲目开采致使许多温泉泉流量减小、水温降低,甚至断流、枯竭。为指导地下热水的科学开采,文章对重庆地下热水的常规化学组分及同位素组分特征进行了研究,分析了地下热水补给、径流条件,指出大气降水为其补给源,补给区在重庆以北大巴山及华莹山背斜华莹山和铜锣峡背斜北端的岩溶露头区,嘉陵江组(T1j)为其储水层,地下热水主要沿背斜T1j地层由北往南流,同一背斜地下热水由北到南为一个统一的热水系统。     

基于AVHRR和DEM的重庆城市热岛效应分析

为研究复杂地形上城市热岛(UHI)的特点和变化规律,给城市生态环境分析提供依据,使用重庆市2006年14个时相的NOAA/AVHRR（美国国家海洋大气局/改进的甚高分辨率辐射计）卫星遥感数据和数字高程模型（DEM）,得到研究区域的亮温场,并参照热力学概念和模型,根据当地高程,以海拔 300 m 为基准高度将亮温场计算成位温场。结果表明：（1）计算后山脉、河谷处的温度场普遍改变;山脉植被对下垫面的降温作用明显;白天UHI范围较大,长江和嘉陵江河谷对UHI的切隔作用显著;夜间嘉陵江两侧的UHI趋为一体,范围缩小;（2）7月 25～26日存在多个UHI中心,下午和凌晨最大强度分别为64℃和22℃,平均值分别为605℃和205℃,昼夜平均为405℃;（3）夏、秋季白天和夜间平均最大强度分别为523℃和329℃;（4）重庆UHI强度白天大于夜间,与成都的同类研究结果相同;但夏、秋季的平均最大强度为426℃,小于成都的650℃。     

鄱阳湖枯水水位及流速时空分布模拟

大型通江湖泊鄱阳湖水文节律独特,水位和流速是其生态系统功能维持的关键因子。为探究其水位和流速时空特征,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,利用五河及湖口水文数据、气象数据及湖底高程作为输入条件,模拟出鄱阳湖的枯水水文统计年(2010-07-01~2011-06-30)水位和流速时空变化过程。模拟结果表明:(1)星子等4个站点拟合程度较好(r20.85),达到了复杂湖库水动力模拟的精度。(2)高水位期,湖区水位空间分布无明显差异,水深直接受湖底高程影响,自上游至下游呈逐级递增;低水位期,鄱阳湖水位在空间上出现明显差异,湖区外缘水位至入江水道逐级递减,水深分布空间差异不大,仅入江水道处水深明显高于其他水域。(3)流速也包括一系列时空变化特征,如高水位时期流速小于低水位时期;除大水面时期外,深水道流速大于主湖区;高水位时期上游流速略高于下游,但其他月份,北部入江水道流速均大于南部湖区等。(4)流速与水位关系密切,且不同水位对应流速大小及分布有所差异。鄱阳湖枯水水位和流速模拟分析可为大型湖库枯水水情管理提供科学参考和辅助决策支持。     

三峡水库水位涨落带土地资源的初步研究

三峡大坝建成后,将在库区两岸形成永久性的水位涨落带。涨落带冬半年为水域,丰半年出露水面成陆,是一种具有多功能的土地资源类型,在夏半年,涨落带成陆面积大,成陆期较长,与同期丰富的光热水资源构成优势组合,使涨落带土地具有较高的生产潜力。对三峡库区水位落带土地资源的质量、数量和分布特点进行分析,在此基础上提出了合理利用的设想。     

尾矿坝溃坝模型研究及应用

根据多个大坝的实际溃决资料,提出尾矿坝溃坝的数学模型,该模型考虑尾矿的物理力学性质及其在流动中的变形,适合溃坝砂流下泄流量变幅大的特点。并就尾矿坝溃坝后泥石流对坝下游的影响提出预测的方法,该方法确定了泄砂总量、溃坝口平均宽度、坝址最大砂流量、坝址流量过程线等溃坝的重要参数。最后利用数学模型对某尾矿库溃坝砂流进行了预测,并指出该坝下游人员的撤离高程,为防灾减灾以及保护人民生命财产安全等起到了积极作用。     

滇池流域环境变迁及环境修复的社会机制

滇池流域人口、经济的高速增长与滇池水面的迅速缩减，使得滇池流域经济社会活动超过了其环境容量；滇池流域洁净地表水的截流与城乡生产、生活污水向滇池的肆意排放，使得滇池缺少源头活水而成为“污水池”。社会机制是修复滇池流域环境的重要方面。因此，本文特建议：增强居民环境意识，推动绿色社团建设，加强社会舆论监督，发动公众自觉参与。     

山区可更新资源与经济发展的空间耦合分析——以浙江省安吉小流域为例

围绕自然资源与经济发展相互关系这一主题,选取浙江省安吉县小流域为研究区域,探讨了山区小流域可更新资源与经济发展之间的空间耦合关系。参照高程变化,以每100m高程间隔为单元,以安吉县相关统计资料和实地调查资料为基础数据,计算各高程段各类可更新资源的GDP产出,进而计算实现经济转化的资源价值量TRV,再计算TRV占资源价值的比例、TRV占GDP的比例。研究表明,随地势升高,各高程段总体TRV与资源价值的比值降低,说明可更新资源的开发程度越来越低;总体TRV与GDP的比值呈增加趋势,经济发展对本土资源的依赖性增加。整个小流域经济产出利用了本土可更新资源总价值的15%,本土可更新资源实现经济转化的那部分资源价值贡献了GDP总量的12%。