2026年 04期
基于CMADS+SWAT驱动的新疆甘河子河流域水文过程模拟及径流成分研究
柴文光;杨广;田浩;李小龙;张衡;徐文韬;任杉;张诚;倪灿帮;【目的】由于融雪、降雨入渗等因素综合影响，寒区流域水文过程复杂。西北高寒山区水文气象站点稀少，数据缺失制约着寒区径流模拟分析，气象数据成为我国西北高寒山区水文规律研究的主要瓶颈。【方法】针对我国西北高寒山区水文规律研究过程中气象数据缺失问题，以新疆甘河子河流域为研究区域，结合SWAT中国大气同化驱动数据集(CMADS)探讨了CMADS+SWAT对高寒山区径流模拟适用性并分析了流域不同径流成分产水量，运用SWAT-CUP进行模型参数的敏感性分析、率定和验证，以决定系数(R2)和纳什效率系数(NSE)评价SWAT模型的适用性。【结果】研究表明：(1)运用CMADS+SWAT模型在月尺度能够较好的模拟甘河子河流域径流过程，决定系数(R2)和纳什效率系数(NSE)在率定期和验证期分别为0.87、0.72和0.84、0.64;(2)不同径流成分中壤中流多年平均产水量占比最大，为43.7%,地表径流产水量占比次之为43.3%,地下水产水量占比最小仅为13%。【结论】运用CMADS+SWAT模型在月尺度能够较好的模拟甘河子河流域径流过程，研究结果可以为我国西北高寒山区径流模拟与分析提供基础依据。
基于DPSIR-AHP-FCE模型的城市排水防涝体系效能评估研究
朱泽宇;唐莉华;朱振铎;吴坤明;黄卫;【目的】城市洪涝灾害形势愈发严峻，迫切需要推动城市排水防涝体系建设升级。为检验城市防灾减灾能力，有必要对城市排水防涝体系效能做系统性评估。【方法】基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR)框架，提出一种耦合社会、自然与基础设施的综合评估方法。该方法通过外部环境约束与城市排水防涝体系内部状态联合分析，形成一套效能评估指标构建方法框架，并采用层次分析-模糊综合评价法量化指标权重与隶属度，结合耦合协调度模型衡量效能水平。以九江市中心城区为实证对象，对比分析了2017年与2021年排水防涝体系效能。【结果】结果显示：随着城市涉水规划首批工程的落成，九江市中心城区DPSIR 5个维度的耦合协调度从0.771提升至0.901,达到高度协调，排水防涝体系效能提升；排涝泵闸达标率、堤防达标率、城市除涝达标率等关键指标的得分分别提升了0.45、0.50、0.42,状态、影响维度的短板显著改善；然而，排水管网建设相对落后，不透水面率呈增加趋势，是未来治理重点。【结论】该框架有助于诊断城市排水防涝体系的薄弱环节，为城市雨洪应对措施的规划与建设提供一定参考。
库水变动下巨型堆积体变形失稳诱发涌浪特征研究
周航;周鸿轲;李安润;周赛;【目的】库区岸坡在蓄水过程中易因水力作用发生变形失稳，进而产生涌浪灾害，对库区基础设施和居民生命安全构成严重威胁。为揭示水位变动条件下堆积体岸坡失稳变形演化过程及诱发涌浪特征，【方法】以雅砻江某水电站库区巨型堆积体为研究对象，通过现场地质调查获取裂缝产状与变形特征，基于离散元数值模拟岸坡变形演化全过程，利用水科院法和潘家铮法计算涌浪高度，分析滑速、体积与地形条件的协同效应。【结果】研究结果显示，堆积体变形呈现出“蠕动-等速-加速”三阶段演化特征，坡脚岩体强度劣化(黏聚力下降35%～65%,内摩擦角降低18%～22%)是变形启动主因；锁固段高程(2 905.65 m和2 978.08 m)的稳定性是控制变形阶段转化的关键阈值，其失效后滑体加速度从0.06 m/s2跃升至0.418 m/s2;涌浪传播呈现显著非线性衰减特征，水科院法与潘家铮法计算的对岸最大浪高分别为80.68 m和53.53 m、隧道口分别为15.1 m和15.09 m以及坝址处分别为3.63 m和1.13 m,差异揭示了地形放大效应。【结论】研究结果表明变形-涌浪耦合机制表现为“水力劣化-锁固段失效-滑速突变-涌浪传播”的链式响应，锁固段稳定性是防控涌浪灾害的核心。研究成果可为类似库区滑坡涌浪预警提供理论依据。
徒骇河-马颊河流域极端降水事件时空演变及未来趋势分析
刘博文;李伟;王希;徐晶;徐征和;徐立荣;张而弛;回佩晨;【目的】为研究徒骇河-马颊河流域极端降水事件历史及未来时空变化特征，以期为预防未来可能发生的气候灾害提供理论参考。【方法】基于徒骇河-马颊河流域的26个国家气象站1967—2021年55 a间的日降水资料，借助RClimDex1.1模型计算8个极端降水指数，利用Mann-Kendall检验法、ANUSPLIN空间插值法、小波变换等方法对徒骇河-马颊河流域极端降水指数变化进行研究，并采用NEX-GDDP-CMIP6数据集预测该流域未来气候变化趋势。【结果】结果表明：(1)1967—2021年，徒骇河-马颊河流域除连续干旱日数(CDD)和连续湿润日数(CWD)呈下降趋势外，其余指数均呈增加趋势。研究区内1 d最大降水量(Rx1day)、极强降水总量(R99P)、CWD、CDD在研究期内发生明显突变。其余指数突变不明显。各极端降水指数在研究期内呈现明显的周期性变化，显著变化主周期多介于2～4.8 a。(2)研究区极端降水指数具有明显空间差异，部分极端降水指数与地形因素具有显著的相关性，年降水量(PRCPTOT)、极端降水总量(R95P)、R99P高值在流域南部，而Rx1day与5 d最大降水量(Rx5day)高值集中在流域北部。(3)徒骇河-马颊河流域在2015—2100年不同排放情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)下，流域内极端降水事件整体呈现增加趋势。(4)极端降水指数与气候指数的交叉小波变换具有不同功率，其中降水指数与太阳黑子数(SN)的交叉小波变换的功率最大，振荡凝聚性最强，多呈现负相关性。【结论】总体而言，各项降水指数的变化显示该区域逐渐变得更加湿润，徒骇河马颊河流域极端降水南北差异显著，未来应针对性优化流域南、北部的差异化防灾体系，加强对流域极端降水事件的监测预警和应对能力建设，减少流域灾害风险。
边际土地生物质作物：增加降水量并缓解极端降水事件（英文）
卢春燕;何雨峰;王遂缠;李周园;【目的】随着能源需求增长及对气候变化的关注，合理利用边际土地种植生物质能源作物成为近年研究的热点。以往研究表明边际土地种植多年生作物对区域气候变化和粮食生产影响显著，但均未全面考虑植物生长与气候变化的“相互”反馈，使结果可靠性略显不足。为克服早期研究的不足，【方法】基于耦合模型CWRF-BioCro综合考虑以上两者之间的“相互”反馈，分析在美国边际土地种植多年生生物质作物和维持现有植被覆盖两种情景下区域内降水格局的变化及其物理机制。【结果】结果表明，在边际土地种植多年生生物质作物后：区域合计平均日降水量增加6.33 mm/day(0.01%),以上增加主要发生在中西部春、夏、秋季和东部秋冬季，区域内水汽输送和潜热通量的显著增强是其主要原因；区域最大日降水量减少2.1 mm(4.39%),该减少主要集中于中东部，源于中东部感热通量的显著减少；同时中东部地区平均日降水量大于50 mm/d的降水事件频率降低，其中达50.0～99.9 mm/day的减少更胜、为31 d(0.24%)。【结论】综上，边际土地种植多年生生物质作物能增加区域降水量，同时减少极端降水。强调了生物物理反馈机制在调节区域气候中的关键作用，并为制定适应气候变化的土地管理策略提供了科学依据。
“双碳”目标下黄河流域九省区农业水资源利用效率评价及时空分异研究
贾逸清;杨晓华;【目的】面向水资源高效可持续利用的需求，为揭示碳中和背景下农业水资源利用效率时空演变规律及驱动机理，【方法】基于投入产出视角，整合“水-土-人-肥-机”投入要素，构建涵盖农业产值、碳汇、碳排放量、农业面源污染产出的农业水资源利用效率评价指标体系。通过耦合超效率SBM模型、Malmquist指数模型和标准差椭圆方法系统揭示黄河流域九省区2011—2023年农业水资源利用效率时空演变规律，运用地理探测器定量解析驱动机制，明晰其对效率的影响程度。【结果】结果显示：(1)2011—2023年，黄河流域九省区农业水资源利用效率均值从0.54升至1.03,重心先向东北扩张后向西南回调。(2)技术进步指数高于技术效率指数(TC=1.049>EC=1.001)。(3)2011年农业水资源利用效率由人均水资源量主导(q=0.98),2015年政策干预为核心(财政支农q=0.94,环保投入q=0.94),2019年资源-环境-生产多维耦合，2023年进一步向政策-生态聚集。【结论】黄河流域九省区农业水资源利用效率呈现“低效集聚-区域突破-协同优化”三阶段特征，区域差距缩小协同发展效果显著。技术进步指数是效率提升核心动力，松弛变量分析精准定位冗余要素，为优化资源配置提供科学依据。“双碳”战略下，黄河流域九省区农业水资源利用效率的演进凸显水资源高效利用与农业低碳转型的协同强化态势，驱动机制实现从自然禀赋单核主导向资源-经济-生产-政策-生态多维度调控的系统性转型。
中国城镇化与工业用水的脱钩效应及驱动因素研究
李亚楠;刘梦凡;李晶;黄梓鑫;【目的】城镇化进程中工业用水需求激增导致水资源短缺问题日益严峻，协调经济增长与水资源可持续利用成为关键挑战。【方法】以我国31个省(自治区、直辖市)为研究对象，从时空异质性视角系统揭示了工业用水与城镇化的动态脱钩效应及驱动机制。通过融合Sen+Mann-Kendall趋势检验、Tapio脱钩模型与LMDI分解方法，弥补了现有研究在省级层面长时序动态分析及政策响应量化评估方面的局限性。【结果】研究结果表明：(1)研究期内，我国绝大多数省份的工业用水量变化显著，工业用水量呈减少趋势的省份远多于增加的省份，主要集中在东南沿海地区、东北地区和西南地区；(2)“十一五”时期(2006—2010年)城镇化对工业用水的脱钩关系呈扩张性负脱钩状态，“十二五”(2011—2015年)和“十三五”时期(2016—2020年)呈现强脱钩状态，总体上脱钩情况趋于向好，协调关系进一步加强。【结论】技术效应是促进城镇化与工业用水实现脱钩的主要驱动因素，产出效应是抑制两者脱钩的主要驱动因素，而结构效应和人口效应对两者脱钩的影响相对较弱。研究结果可为我国工业水资源利用与经济增长的协调可持续发展提供科学借鉴。
“双碳”目标下城市地热能开发利用研究现状与展望
吴微;赵荣钦;刘文锴;陈海涛;马伟希;【目的】系统梳理城市地热能开发利用关键问题、研究现状与框架对推动城市能源结构转型和碳减排具有重要意义。【方法】在深入总结城市地热能研究现状基础上，基于城市地热能与碳排放互馈机理，指出了城市地热能开发利用面临的关键问题，并提出了未来的研究框架和主要方向。【结果】主要结果如下：(1)现有研究主要集中在地热流体成因、地热资源评估、关键技术突破、开发利用风险等方面，而针对城市复杂空间结构与人居环境耦合下的地热研究仍存在明显不足；(2)城市地热能开发利用面临城市空间异质性与其复合结构特征、地热井施工潜在风险、碳核算体系缺失与评估机制不健全、管理机制缺位与技术瓶颈、智能管理平台建设滞后等问题，制约了地热资源高效开发利用；(3)未来应以“资源勘探-综合评价-资源开发-系统搭建-能源利用-智慧管理”逻辑主线，重点从勘探技术、开发策略、评估模型、利用模式、监测预警等方面开展研究。【结论】未来应进一步完善地热能开发利用研究体系，在兼顾能源安全和碳减排双重目标的基础上，扩大城市地热能应用覆盖面和提高地热技术应用效率，提升城市地热能开发对“双碳”目标的贡献度。
基于B-IBI的黔东南州跨界河流水生态健康评价
赵休洋;李洪泽;李景娟;吕建璋;刘振海;任江山;王晓刚;【目的】在多流域、多治理单元交汇区域，河流生态系统健康状况更具复杂性，为识别跨界河流生态退化的关键因素，厘清流域环境与人类干扰的综合影响机制，亟需对现有河流进行健康评价。【方法】基于贵州省66条跨界河流底栖动物数据，构建区域适应性B-IBI评价体系，并从中筛选26条典型河流，借助双因素方差分析与冗余分析(RDA)解释黔东南州跨界河流群落结构的影响因素。【结果】结果显示：大型底栖无脊椎动物群落受多重环境因子共同驱动，呈现显著空间差异与类群优势。两大流域共鉴定出4门7纲21目70科108种底栖生物，均以节肢动物为主要优势类群。RDA分析显示，CODmn、DO、TP及NH3-N是驱动流域间不同治理单元组合群落结构差异的主要环境因子。其中，“黔东南-遵义”组合生物多样性最高，“黔东南-铜仁”最低。【结论】结果表明：黔东南州跨界河流大型底栖无脊椎动物群落结构和多样性受到流域分异与治理结构的共同调控，建议引入“流域-治理结构”耦合视角，提升治理适应性，为应对生态连通性下降和生境破碎化等生态风险提供理论支持与策略建议。
模拟降水条件下农田径流面源污染形成机制与协同防控策略研究
侯晓辉;龚洋慧;崔康成;韦娜莹;刘泽宇;陈笑雪;万红友;贾胜勇;李桂荣;郑梦启;【目的】为防控面源污染对水环境的不良影响，精准解析降水-土壤-作物系统中面源污染动态形成机制与协同防控策略具有重要作用。【方法】设计多维度动态对比模拟降水试验，通过控制作物类型(小麦和玉米)、生育期(生长期和成熟期)及管理措施(施肥和未施肥)三个关键变量，结合高频径流监测与土壤理化分析量化不同情景径流污染特征差异。【结果】径流在降水2 h后形成且污染物浓度随历时衰减；85 cm株高玉米田径流、铵氮、总氮、硝态氮和总磷浓度较小麦田分别高210.3%、38.0%、188.5%、275.4%和128.1%;株高200 cm玉米田径流铵氮、总氮、硝态氮和总磷流失通量较80 cm株高分别下降68.8%、79.3%、88.5%和62.5%。小麦生长期施肥使径流COD、总氮、硝态氮和总磷浓度较未施肥分别增加43.9%、15.9%、57.5%、56.1%,玉米生长期施肥使径流COD、铵氮、总氮和硝态氮浓度较未施肥分别下降18.2%、68.2%、25.6%和60.7%。【结论】径流污染触发需满足临界降雨强度且污染物通量随降雨历时显著衰减，表层土壤存在“冲刷极限”效应。玉米成熟期强化冠层截留与根系吸收使氮磷流失通量较80 cm株高时下降。