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青海湖流域生长季土壤水分空间分布特征研究
张梦雅;马育军;谢婷;【目的】土壤水分作为水文循环过程的重要环节，是影响青藏高原生态环境演变的关键因素之一。青海湖是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体，了解青海湖流域土壤水分空间分布特征对于维护区域生态系统稳定具有重要意义。【方法】本研究基于2019—2021年7～8月青海湖流域75个采样点的土壤水分实测数据，分析了不同植被类型和海拔高度的土壤水分空间分异，辨识了不同深度土壤水分变化的主要影响因素。【结果】结果表明：(1)青海湖流域土壤水分平均值及其变异系数在垂直方向上均随深度增加而减小，深层(60～100 cm)土壤水分空间分布更均匀。(2)不同植被类型和海拔高度下的土壤水分垂直分布表现出不同的特征。四种典型植被类型土壤水分平均值由高到低依次为高寒草甸、灌丛、高寒草原、温性草原；除高寒草甸土壤水分平均值随深度增加逐渐减小外，其余三种植被类型均呈先增大后减小趋势。土壤水分随海拔升高而增大，3 600 m以上地区土壤水分变异系数呈“W”型变化。(3)不同环境条件下土壤水分变化的主要驱动因素各不相同。高寒草原和温性草原土壤水分受气温影响较大，两者在60～80 cm深度同气温相关系数分别为-0.509和-0.703,受降水和NDVI影响较小；高寒草甸和灌丛则与之相反。低海拔地区主要受气温影响，土壤水分含量较低；高海拔地区则在气温、降水等多种环境因子共同作用下，土壤水分含量较高。【结论】总体上，青海湖流域土壤水分受气温、降水和NDVI等多因素影响，呈现明显的空间异质性，垂直方向上土壤水分随深度的增加而减小，水平方向上高寒草甸土壤水分高于其余三种植被类型，高海拔地区土壤水分高于低海拔地区。
磷酸镁水泥制备试验研究
徐耀;计涛;马锋玲;王少江;方铭典;基于水工建筑物的应急抢险与快速修补加固处理的需要,运用常规的水泥凝结时间、强度等基本性能试验,研究各材料组成对磷酸镁水泥性能的影响,确定磷酸镁水泥配方,并对不同粒径砂土的磷酸镁水泥砂浆水胶比、养护条件、强度等进行了试验研究。结果表明,硼砂是磷酸镁水泥的有效缓凝剂;氧化镁细度对水泥性能有明显影响,氧化镁越细水泥早期强度越高,但细度过细凝结时间将难以满足施工要求;磷酸镁水泥配方为:P/M值1∶3,硼砂掺量10%,氧化镁细度宜为195 m2/kg左右;磷酸镁水泥砂浆抗压强度与胶水比具有线性相关性,与龄期呈对数关系;水中养护与标准养护相比,抗压强度降低约6%～27%,磷酸盐水泥在长期水下环境中的适用性需论证。研究成果可为水工建筑物的应急抢险与快速修补加固处理提供参考和依据。
基于GWAS模型的灌区水资源优化配置研究:以淠史杭灌区为例
杜丽娟;陈根发;柳长顺;王雪妮;刘金林;汪海伦;针对淠史杭灌区"蓄、引、提、调"相结合的"长藤结瓜"式灌溉系统,为实现灌区间、上下游的优化联合配置,采用GWAS模型,通过划分水资源配置子单元和设置调蓄节点,采用公平性最优和供水缺水率最小作为目标函数,总量控制、供水能力、分质供水等作为约束条件,将水资源优化配置问题模拟为生物进化问题,采用基于精英策略的非支配遗传改进算法求解,建立了适用于淠史杭灌区的水资源优化配置模型。配置结果表明:灌区引水量最大,其次为当地地表水和边界提水站提水,中水和浅层地下水作为补充。通过序列年水资源配置,发现相同频率年在处于不同丰枯年份时,可供水量存在明显差异,因此在进行区域水资源配置时,仅分析50%、80%或90%几个频率年往往不能真实反映可供水情况,需进行长序列调配分析。基准年、2025年和2035年在50%和80%保证率下基本不缺水,灌区水资源可实现基本供需平衡。如遇连续干旱年,90%保证率下缺水较严重,可通过合理开发当地水、新增外调水来降低缺水程度。
多尺度下西南喀斯特山地城市内涝空间分布特征与驱动力分析：以贵阳市为例
郑佳薇;尹昌应;戴丽;周方;赵禹韩;【目的】针对现有城市内涝空间格局及驱动因素研究多集中于平原地区，难以为喀斯特山地城市提供参考这一问题，【方法】以贵阳市为研究区，建立2016—2020年内涝数据集，运用核密度估计法、标准差椭圆法和全局空间自相关探究内涝空间分布特征，并运用Spearman相关分析和地理探测器在多尺度上(即250 m、500 m和1 000 m)揭示贵阳市内涝的驱动机制。【结果】结果表明：(1)贵阳市内涝具有集聚效应，集聚中心位于云岩区和南明区，内涝分布方向经历了由“南-北”向“东南-西北”的转变；(2)城市空间结构、土地利用类型、地形和人口密度是内涝的主要驱动因子，特别是城市空间结构中容积率对内涝的驱动力最强，q值为0.374;(3)各驱动因子之间的交互作用类型以双因子增强为主，其中容积率∩建筑拥挤度的协同作用对内涝的影响最显著，q值为0.574;(4)内涝与城市空间结构、土地利用类型、地形间的相关性随研究尺度的增加而减弱，而土壤和地质则相反。【结论】内涝多集聚于云岩区和南明区；影响内涝发生的主要因素是城市空间结构、土地利用类型、地形和人口；内涝影响因素具有较强的尺度效应，因此结合研究区特点确定适当的尺度，可以更准确地识别内涝的主要驱动因素。
考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策研究
丁紫玉;方国华;闻昕;谭乔凤;毛莺池;张钰;【目的】水风光资源长期预报精度有限，如何应对风光出力和径流的不确定性是充分发挥多能源协同优势的关键，为此，提出考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策方法。【方法】将互补系统长期调度多阶段决策划分为包含面临时段和余留期的两阶段决策，通过余留期能量曲面表征余留期不同库容条件与未来风光出力及径流所能产生的发电效益；讨论不同预报水平下水风光资源预报信息的利用方式，提出余留期能量曲面确定方法，并分析预见期利用长度对互补系统效益的影响，确定最佳预见期利用长度；以基于调度图模拟的互补系统调度结果作为对照，评估不同预报水平下两阶段模型的适用性。【结果】选择雅砻江下游水风光互补系统进行实例研究，结果显示：(1)两阶段模型中基于径流序列映射模型的预报信息利用方式能较好地表征余留期效益；(2)随着两阶段决策模型预见期利用长度的增加，预见期的边际效应显著降低，互补系统最佳预见期利用长度为3个月；(3)与调度图相比，两阶段模型推迟水库蓄水和消落时机并加深消落程度，使得发电效益和出力可靠性在预报水平较高时整体高于调度图。【结论】结果表明：两阶段决策模型能够灵活结合多个预见期的预报信息，实现有限预报信息下的互补系统长期优化调度。
城市化对水资源的影响——以南京市为例
王一秋;许有鹏;杜锷;当前经济迅猛发展带来城市化快速发展的同时,城市水资源短缺、洪涝灾害加剧以及水环境恶化等一系列城市水问题也日益突显。文中以南京市为例,分析了城市化对暴雨洪水、水环境、水资源供求关系及河流水系的影响,并提出城市水资源可持续利用的一些对策。
南京市城南河流域水生态系统现状评价
樊金璐;刘俊;周文琦;俞芳琴;随着城市化的快速发展,滨江城市水生态状况整体呈现恶化趋势。为了解滨江城市南京城南河流域的水生态状况,基于2018年平、枯、丰三时期城南河流域水生态调查数据,采用MIKE11水动力模型、单因子评价法、Shannon-Wiener法以及定性分析法等分别对其水文、水质、生物和水生态服务功能四方面开展单因素评价,并在此基础上,采用综合评价模型对城南河流域水生态系统开展现状评价。结果表明:城南河流域水生态系统总评分2.42,处于亚健康状态,4项评价指标中水文指标综合得分3.18,为健康水平,生物和水生态服务功能得分位于2～3之间,为亚健康水平,水质指标最差,综合得分1.66,为不健康水平。原因在于一些闸泵的设置不合理以及生产、生活污水的直排入河。水质状况较差是影响城南河流域水生态系统的主要原因。建议采取控源截污、水系连通等方法改善河流生态系统的恶化,促进城南河流域水生态系统健康发展。研究成果可为滨江城市小流域的水生态评价提供一定的理论依据。
1960—2020年贵州省极端气温指数时空演变特征及其影响因素分析
刘祥周;肖丽英;高桂青;成玉祥;李路雨;【目的】贵州省极端气候事件的频率和持续性因其独特的地形和多样气候而显著加剧，但目前关于该省极端气温方面的研究尚不完善。为掌握极端气温指数的时空变化特征并明确其主要影响因素，基于1960—2020年29个气象站气温及大尺度气候指数(PDO、ENSO、SOI、AMO)等数据，针对5个极端气温指数，【方法】运用线性趋势法、Mann-Kendall趋势检验、R/S分析了贵州省极端气温时空演变特征及未来趋势，利用相关分析及小波分析揭示了极端气温指数与大尺度气候指数等因素的联系。【结果】结果表明：(1)时间变化上，寒潮持续时间和霜冻时间显著减少，然而，月极端最低和最高气温以及夏日数均表现出上升趋势；极端气温指数的突变均集中于20世纪末至21世纪初；在未来5年内，极端气温指数将继续保持这种趋势；空间分布上，自西向东方向，低温指数的多年平均值逐渐减少，高温指数则逐渐增加；(2)寒潮持续指数发生突变很可能受到ENSO、SOI较长年际周期(2～16 a)的影响，极端高温指数则受到较短周期(2～4 a)的影响。另外，霜冻日数、月极端最低气温与海拔呈显著负相关性。【结论】极端气温指数变化的影响因素主要是气候与海拔，另外还有人类活动方面。研究结果为灾害预防与对地方气候影响等决策提供科学依据。
冻融循环作用对混凝土侵蚀及性能劣化研究综述
赵宗锐;张文敏;胡作龙;刘莹骏;姚文艺;钟沅坛;申震洲;【目的】冻融循环作用下混凝土性能劣化机理、影响因素及防控措施是土木工程材料科学领域的核心问题，也一直是国际上研究的热点。自20世纪30年代以来，混凝土性能对冻融循环的劣化响应机制等问题得到广泛研究，为混凝土结构耐久性设计提供了丰富的理论依据。【方法】通过文献检索归纳，并结合工程实践经验，系统总结了混凝土冻融性能劣化的主要理论假说，包括静水压假说、渗透压假说、热力学假说和临界水饱和度理论等，分析了冻融循环对混凝土力学性能、氯离子扩散性能以及本构关系的影响，并基于有关研究成果构建了理论框架和知识图谱。【结果】大量研究认为，冻融循环通过静水压、渗透压和热力学效应等多重机制破坏混凝土微观结构，导致孔隙率增加、微裂缝扩展，并最终引发宏观性能劣化；在力学性能方面，冻融循环会导致混凝土强度、弹性模量等力学性能指标下降，其中抗折强度对冻融循环作用最为敏感；在氯离子扩散方面，冻融循环会加速混凝土中氯离子的传输，增加混凝土内氯离子浓度及扩散系数。此外，冻融循环还会导致混凝土本构关系发生变化，呈现“峰值应力降低、峰值应变增大”的典型特征。在系统综述基础上，对混凝土冻融侵蚀研究趋势进行了展望，并提出了需要深化研究的问题。【结论】系统综述冻融循环作用下混凝土氯离子侵蚀及性能劣化的研究进展，总结混凝土材料参数优化设计、混凝土表面物化处理等相应的防控措施，对于促进混凝土研究领域发展，提升混凝土材料设计水平是很有必要的。
流域景观格局分析研究进展
张爱静;董哲仁;赵进勇;孙东亚;景观格局分析是评估生态状况、诠释生态过程的有效工具。本文在介绍流域景观格局分析方法的基础上,重点阐述了流域景观格局与生态过程之间相互关系的研究进展,并以PLM景观模型为例,论述了景观格局与生态过程耦合研究的概况。最后,文中还讨论了流域景观格局分析在土地利用规划、生态状况评估、河流生态修复中的应用。