粤港澳大湾区地表水体经济社会驱动要素

采用水体解译—环境库兹涅茨曲线识别—驱动关系分析的研究思路,基于Landsat影像提取粤港澳大湾区长序列地表水体动态,将环境库兹涅茨曲线应用于土地利用/覆被变化分析,辨析地表水体长期均衡与短期波动的经济社会驱动要素.结果表明:近30a大湾区城市地表水体总体上呈先升后降的非线性特征,且取决于水体与耕地、不透水面之间的转化特征,1990～2000年地表水体面积增长了1323.14km²,2000年以后呈波动下降;粤港澳大湾区地表水面率与单位面积GDP的EKC总体呈快速上升—快速下降—平缓回升的N型特征,体现出人为覆被对水体挤占与生态修复/水库扩容工程对水体的扩张;DARDL-UECM模型明确了模拟结果的准确性(R²>0.7, P<0.000)和各因子的贡献率,无论短期波动阶段还是长期均衡阶段,不透水面、林地和耕地面积比重均为城市地表水体的主要驱动要素,三者累计贡献率均值为0.96和0.93.     

基于PMF模型的大同市城区公园地表灰尘中重金属污染评价及来源解析

为了解大同市城区公园地表灰尘中重金属污染特征、风险评估及污染来源，于2021年4月采集大同市8个城区公园60个地表灰尘样品，利用内梅罗综合污染指数、地累积指数和健康风险评价模型评估重金属污染，并采用正定矩阵分析模型辨识重金属污染来源及其贡献率.结果表明，大同市城区公园地表灰尘中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的平均含量分别为141.83、936.34、14.75、35.93、41.53、198.37、24.45、1.95、63.39 mg·kg^-1.其中，Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb污染严重，超标率为100%；内梅罗综合污染指数和地累积污染指数结果显示，大同市城墙公园污染最为严重，主要污染因子是Cd; Mn对成人和儿童造成的非致癌健康风险最大，其次是As和Cr；经呼吸吸入途径造成的非致癌健康风险高于其它2种途径；大同市各公园对成人造成的非致癌健康风险均在可接受范围内，而对儿童造成的非致癌健康风险均远大于安全阀值. As、Ni、Cr、Co和Cd对成人和儿童造成的致癌健康风险均不高于安全阈值.该研究区域公园地表灰尘中重金属的主要来源依次是：土...     

汶川地震灾区小流域洪水计算方法初探

汶川地震灾区小流域山洪不仅造成巨大损失,同时也是泥石流等灾害的激发因素,探寻一种准确且可操作的洪水峰值流量计算方法对防灾减灾具有重要意义。本文选择不同产流和汇流计算方法,组合成不同水文模型,进行小流域洪水过程计算,对模拟结果和参数选择进行对比,旨在探究最适合该地区的小流域水文计算方法。分别选择SCS曲线法、Green-Ampt入渗法、初损稳渗法进行坡面产流计算,应用SCS单位线法、Snyder单位线法和运动波方程进行坡面和沟道汇流计算,组合成5种小流域产汇流计算模型,利用6场洪水进行参数率定和结果验证。模拟结果对比分析,得出SCS曲线法是最适宜的产流模型,其与SCS单位线、运动波汇流计算方法组合而成的SCS和SKK模型,峰现时间的模拟误差最小,在0~25 min之间;洪峰流量模拟的相对误差较小,平均误差不超过4%;洪水总量模拟误差在10%左右。另外,这两种模型参数设置及确定较简单,更适合在数据稀缺的小流域中进行洪水模拟应用。研究可为汶川地震灾区小流域山洪和泥石流等灾害的流量估算提供方法和参数借鉴。     

地下铁矿扩界开采地表影响范围预测

矿山开采活动形成的地下空区往往会对地表造成一定的影响,为确保矿山的安全生产并提供地表影响范围计算的科学依据,现根据某铁矿采用下向胶结充填法采矿需进行扩界开采的工程实际,将该矿的地表影响范围运用概率积分法进行预测。在已知该矿9条勘探线矿体形状的基础上,根据图件可得矿体的埋深、倾角、产状等基础资料,对于较薄矿体以及尖灭部位需做适当的处理,提供更为客观正确的计算数据。以地表沉陷数值的大小为参考标准运用概率积分法计算出地表移动边界和需监测范围,并计算倾斜、曲率和水平应变判断地表建筑物是否位于安全区。可得矿区周边房屋均处于安全区内和地表移动边界之外,扩界开采对地表影响较小,为同类工程提供参考和建议。     

城市地表径流污染物浓度数学模型的建立及验证

针对目前描述城市地表径流污染物排放过程的数学模型不能完全适用于不同降雨过程的情况,本研究建立了一个全新的P/r模型.P/r模型以地表沉积物量(P)与降雨强度(r)的比值为主要参数,描述了降雨过程产生的地表径流中污染物的排放规律.基于对发生在陕西省西安市的3场降雨事件的实测数据的模拟,本研究建立的P/r模型的预测值与实测值的归一化目标函数、相关系数和相关指数均优于Sartor-Boyd冲刷模型.根据对P/r模型进行的不确定性分析,当Nash-Sutcliffe效率系数为0.46时,采用P/r模型对陕西省西安市地表径流中的污染物浓度进行模拟时应采用的最大比浓度常数(Km)和径流冲刷能力半饱和常数(KS)的取值范围分别为0.65~1.35 kg·min·L-1和0.16~0.22kg·min·mm-1·L-1.P/r模型的预测带平均相对宽度(ARIL)为1.21,预测带对实测值的覆盖度为67%.Sartor-Boyd冲刷模型对具有地表径流初期冲刷效应且降雨强度波动较小的降雨事件的模拟结果较好,但对于不具有地表径流初期冲刷效应的降雨事件、间歇性降雨事件及降雨强度波动较大的降雨事件并不适用.本研究建立的P/r模型的适用范围广泛,对于上述Sartor-Boyd冲刷模型不能适用的降雨事件均可适用.与Sartor-Boyd冲刷模型相比,P/r模型能够更好的描述城市地表径流的污染物排放规律.P/r模型的提出能够进一步推动地表径流排污过程数学模型的发展.     

露天转地下开采对上覆构筑物安全影响分析

为在最大限度科学回收地下资源的前提下,保证地表构筑物安全,以国内某大型矿山为工程背景,采用空区监测系统(CMS)结合DIMINE/FLAC3D建模技术,构建露天转地下开采对地表构筑物影响分析三维可视化计算模型。通过数值计算与现场调查相结合的方法,对比分析露天转地下开采影响范围内的地表构筑物水平位移、倾斜、曲率、沉降。结果表明:数值计算获得的应力场和位移场结果,与矿山实测结果基本吻合。该矿山开采1 650 m阶段后监测点最大倾斜指标为9 mm/m,接近允许值上限,因此,其最大合理开采深度为1 650 m阶段。     

城市不同功能区地表灰尘重金属时空动态变化

以贵阳市交通区-城市广场-文教区-住宅区-城中村地表灰尘为研究对象,对不同月份地表灰尘进行跟踪采样分析,研究不同功能区地表灰尘重金属质量比的时空变化特征,并通过内梅罗指数法对灰尘重金属累积程度进行评价。结果表明:1)As、Cd和Pb月质量比最低值出现在6—7月,而Cu、Ni和Zn月质量比最低值出现在11月上旬,各元素月质量比最高值出现的月份不尽相同,但以11—12月为主;2)春冬季地表灰尘重金属质量比高于夏秋季;3)灰尘中Ni、Zn质量比随时间和区域的变化最小,As、Cd、Cu和Pb质量比随时间和区域的变化较大,这4种元素在城市广场累积最重;4)人类活动是影响地表灰尘重金属迁移和累积的重要因素之一,温度、降雨、街道形状和地理位置也是影响地表灰尘重金属含量的因素。     

城市地表产流计算方法和径流模型研究进展

在城市内涝灾害频发和国家提出建设"海绵城市"的背景下,城市地表产流的精确计算和城市径流模型研究尤为重要。文章首先介绍了国内外现有较为通用的地表产流计算方法,包括径流系数法、下渗曲线扣损法、蓄满产流法、SCS-CN和初损后损法等,指出各种计算方法对城市不同下垫面和计算精度的适用性。随后概括了国内外在城市地表径流计算模型方面的研究进展,分析了各计算模型所包含的地表产流计算方法,指出了使用GIS耦合径流模型用于排水系统管理以及城市内涝预警的必然趋势。最后综述了计算模型参数灵敏度分析的两种方法,局部灵敏度分析在径流模型参数率定中得到广泛应用,而全局灵敏度分析因计算的复杂性,其应用有待进一步研究。     

城市热环境季相变异及与非渗透地表的定量关系分析——以广州市中心区为例

基于遥感卫星影像的热环境时空格局及与地表特征相关性分析是目前城市热环境研究的主要内容,但此类研究针对季相变异特征的分析较为缺乏。以广州市中心区2005年下半年3期不同季相的Landsat TM影像为数据源,提出一种面向对象分割的方法提取城市热岛/冷岛分布,并利用重心模型定量其季相变化移动轨迹;采用回归树模型构建地表温度(Land surface temperature,LST)与非渗透地表的关系方程,旨在揭示城市热环境季相变异性规律。结果表明:(1)随夏季到深秋,热岛呈现从中心区退出的态势,南部冷岛大面积消失,7月18日至10月22日热岛重心向东移动2.5 km,冷岛重心向西北移动3.4 km。10月22日至11月23日冷岛重心向西北移动9 km,热岛重心向东南移动8 km;(2)随季相变化,地表温度与非渗透地表的正相关关系趋于复杂,二者相关性从7月18日的0.994 1降至11月23日的0.869 1,对于11月23日数据,使用二次多项式方程更能表达二者的关系;(3)与传统的线性回归模型相比,回归树模型能更好地模拟地表温度的空间异质性,非渗透地表的增温作用存在非线性趋势,并且二者的关系模型存在明显的空间异质性。