不同尺度下蒸散量测算方法的应用及展望

在水资源日益稀缺的背景下,蒸散作为陆地水循环的重要组成部分,对水资源管理和农业灌溉方案的制定都起着决定性作用。在全球尺度上,蒸散量整体呈现出了明显的随时间增加趋势,但区域尺度及流域尺度的蒸散变化则呈现出较大的不确定性,并且在一些下垫面比较复杂的地区,如喀斯特小流域,蒸散作为流域水循环的重要组成部分往往难以准确测定,所以更需要因地制宜地选择蒸散量测算方法。基于此,本文以各种方法的研究尺度为切入点,将当前被广泛接受的蒸散研究方法分为小尺度方法,即针对单体植株和适用于田块尺度的蒸散研究方法,包括树干液流法、零通量面法、风调室法、蒸渗仪法以及土壤-植被-大气连续体(SPAC)水分传输综合模拟法;百米尺度方法,包括波文比法和涡动相关法;公里尺度方法,主要包括闪烁仪法;流域及区域尺度方法,包括水量平衡法和空间遥感法。概述了各个方法的应用范围、特点以及局限性,列举了前人工作中各种方法之间的对比验证,着重分析了闪烁仪方法在复杂下垫面的应用前景,以便在不同研究条件和研究尺度下能选择最佳的蒸散量测算方法,并对未来蒸散研究进行了展望。     

气候变化及人类活动对地表径流改变的贡献率及其量化方法研究进展

地表径流的变化受气候变化和人类活动的双重驱动力作用,定量评估气候变化及人类活动对地表径流变化的影响对水资源管理具有重大意义。论文以水文循环过程为主线,分过程阐述气候变化及人类活动影响地表径流发生变化的机制机理,对各种量化二者对地表径流变化贡献率的方法进行比较,然后分析全球部分流域气候变化和人类活动对地表径流变化影响的差异。研究结果表明：1）气候变化和人类活动参与水文循环的各个过程之中,不同水文过程中气候变化和人类活动影响地表径流变化的途径不同;2）不同量化方法的适用范围和条件不同,不同方法对同一流域的研究结果可能不一致;3）全球不同流域间气候变化和人类活动对地表径流变化贡献率存在明显区域差异。现阶段,综合多种突变检验方法有利于提高识别地表径流突变点的准确率;消除干扰因素（如气象水文等数据选取、模型方法参数设置和方法本身不确定性）有利于提高同一流域不同量化方法评估结果的一致性;如何更好地耦合基于物理的水文模型方法和基于数学的经验统计方法来量化二者对地表径流变化的贡献率是未来研究的重点。     

大气环境容量理论与核算方法演变历程与展望

大气环境容量在我国一直被作为环境管控措施制订和空气质量精细化管理的重要依据,相关研究是当前的热点.通过研究大气环境容量的相关文献,结合国家、区域及城市的相关实践工作,对国内外环境容量理论和核算方法的发展特征进行了系统的总结和评述.在综述大气环境容量概念的基础上,分析了其具备的自然属性、社会属性及资源属性三重特征.结合我国大气环境问题和大气污染管理模式的演变历程,分析了大气环境容量理论和实践在引入与探索期、发展与实践期、停滞期和快速发展期等4个不同阶段的发展特点.针对我国先后出现的以煤烟型污染、酸雨型污染和复合型污染为主要特征的3种大气环境问题,分析了大气环境容量的内涵及核定思路.以A值法、线性优化法、模型模拟法为重点,总结了不同核算方法的优点和不足,发现了模型模拟法可以兼顾气象、地形等自然因素和污染源等人为因素对于大气环境容量的影响,并可以反映复杂的大气物理化学过程,更适合以PM_2.5、O₃等复合污染为约束的环境容量的核算.最后,结合环境管理的要求,建议在以下三方面加强研究:①以多种污染指标达标为约束的大气环境容量核算方法;②典型重污染时段的大气环境容量核算方法;③改进模型模拟和多目标优化耦合技术,探讨在空气质量、健康损害、生态破坏、气候变化等多种因素约束下的大气环境容量核算方法.      

活化过硫酸盐高级氧化技术的研究进展及工程应用

过硫酸盐具有强氧化性、易溶于水、较稳定、易运输等特点,活化后的过硫酸盐可以产生具有强氧化性的SO-4·,适用于氧化降解各种有机污染物,在污染土壤修复、地下水修复处理等环境污染修复治理领域具有广阔的应用前景。分析了光、热、过渡金属离子、强碱以及强氧化剂等不同条件下活化过硫酸盐的国内外研究进展,并就活化方式的选择与有机物结构特点之间的关系进行探讨,对其在土壤污染修复治理领域的应用进行了展望。     

取样及样品前处理对制革废水中总铬的影响

通过利用火焰原子吸收分光光度法测定制革企业不同工艺流程产生废水的总铬,考察不同量具及取样量、不同消解方法和样品保存期限对测定结果的影响。结果表明水样中悬浮物造成的取样不均匀性导致测定结果差异明显,不同消解方法测定制革废水总铬,检测数据具有可比性,固定剂的加入能够使得水样检测数据保持稳定。     

年度城市环境事件评选:方法、评析及启示

政府和民众对于城市环境事件的关注越来越高,树立典型是激励良性发展的有效手段。为了提高年度城市环境事件评选的科学性和合理性,本文提出定量和定性相结合的评选方法,包含事件收集、事件筛选、事件评定三个阶段。在此基础上,对2016年度中国城市环境保护十大事件进行了评选,无锡、贵溪、三亚、珠海的案例分别代表了水、土、气、生4个专项领域环境治理和保护的先进典型;杭州、深圳、三沙的案例分别体现了以大型赛事活动为契机开展城市综合环境整治的先进经验,以及市场化的治理手段和生态技术对于城市综合治理的重要性;上海(崇明)、重庆、鄂尔多斯(库布齐地区)代表了因地制宜的区域生态文明发展模式。通过案例分析,得出如下启示:提升环境治理成效应该兼顾责任制、市场化、民主化的管理模式创新和各种技术创新;生态环境要素应该被视为城市发展的新兴增长点;城市环境保护行为具有发展和再分配双重属性,环保行为的发展属性仍有待于继续普及,而先行城市应该借鉴典型经验,积极探索通过环境保护实现经济发展的新模式。     

Evaluating the Applicability of a Two‐dimensional Flow Model of a Highly Heterogeneous Domain to Flow and Environmental Management

Two‐dimensional simulation of highly heterogeneous domains, especially those with disparate length scales, roughness conditions, and geometries, often leads to challenges such as long computation times and numerical instability. Simulation of challenging domains is often needed to guide flood management and environmental regulation agencies in operation and potential domain modifications. This work evaluates the ability of a two‐dimensional unsteady hydrodynamic model to represent long‐duration transient flows over a domain with highly heterogeneous roughness, geometric characteristics, and length scales through bed roughness representation. The domain includes 13 km of Cache Creek and the 14.5 km² Cache Creek Settling Basin, which traps both sediment and mercury. Calibration under different bed roughness methods, validation, and modeling results of bathymetric modification scenarios are presented. The modeling approach's performance supports its application as a tool for management of similar domains, such as settling basins, leveed floodplains, and reservoirs. Accurate representation of flow dynamics can also inform environmental management that involves transport of sediments, nutrients, and heavy metals. This study found that a two‐dimensional unsteady flow model can accurately represent long‐duration transient flow in a large settling basin with highly heterogeneous characteristics without parsing of the domain or flow events simulated.     

A CyberGIS Integration and Computation Framework for High‐Resolution Continental‐Scale Flood Inundation Mapping

We present a Digital Elevation Model‐based hydrologic analysis methodology for continental flood inundation mapping (CFIM), implemented as a cyberGIS scientific workflow in which a 1/3rd arc‐second (10 m) height above nearest drainage (HAND) raster data for the conterminous United States (CONUS) was computed and employed for subsequent inundation mapping. A cyberGIS framework was developed to enable spatiotemporal integration and scalable computing of the entire inundation mapping process on a hybrid supercomputing architecture. The first 1/3rd arc‐second CONUS HAND raster dataset was computed in 1.5 days on the cyberGIS Resourcing Open Geospatial Education and Research supercomputer. The inundation mapping process developed in our exploratory study couples HAND with National Water Model forecast data to enable near real‐time inundation forecasts for CONUS. The computational performance of HAND and the inundation mapping process were profiled to gain insights into the computational characteristics in high‐performance parallel computing scenarios. The establishment of the CFIM computational framework has broad and significant research implications that may lead to further development and improvement of flood inundation mapping methodologies.     

基于SAE-ARP958环天线校准技术研究

目的介绍基于SAE-ARP958环天线校准技术,研究提高该校准精确性的方法,为精确监测电磁环境提供保障。方法研制一套基于SAE-ARP958环天线的校准装置,提出采用直径分别为30,10,4 cm的三个发射环天线作为磁场发生装置的校准方案,并利用对比测试的方法对校准方案进行优化。结果优化后的校准方案能够实现环天线的精确校准。结论基于SAE-ARP958环天线校准方法具有不受待校环尺寸限制的优点,而且精确性高,值得向具有较多不同尺寸的环天线用户推广。     

土壤中重金属生物有效性研究

土壤重金属污染问题是当前主要的环境问题,结合中国人多耕地少的国情,中国面临的土壤环境安全问题更加严峻.已有大量实验研究表明,土壤环境中能被生物吸收利用的重金属才是衡量重金属元素对生态环境影响的关键参数.文章在分析国内外土壤重金属生物有效性相关文献的基础上,介绍了生物有效性的定义以及影响土壤重金属生物有效性的因素,讨论了两种常用研究土壤有效态重金属方法(化学提取法和生物学评价法)的原理和优缺点,在此基础上,提出今后的研究方向,以供研究者参考.