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洞庭湖流域复合高温干旱事件的时空演变特征
阮慧星;邓煜;欧洲;王璿;林靖波;杨鹏;邓海军;【目的】全球气候变暖背景下，洞庭湖流域极端天气频发，复合高温干旱事件对社会经济和生态环境影响加剧。分析洞庭湖流域复合高温干旱的时空演变规律及其对大气环流因子的响应，对于区域防灾减灾具有重要意义。【方法】本研究基于1971—2020年洞庭湖流域日最高气温、标准降水蒸发指数（SPEI）与大气环流指数，利用趋势分析法和小波相干分析等方法，分析该流域复合高温干旱事件的时空演变规律及大气环流驱动机制。【结果】结果表明：1971—2020年洞庭湖流域年日最高温呈显著上升趋势，增幅达0.28℃/10a。SPEI年际波动大，无明显规律，1983—1988年、2003—2009干旱相对频繁且持续；流域复合高温干旱事件发生日数和持续时间呈增加趋势，分别以2.2 d/10a、1.3 d/10a和0.3 d/10a以及0.9 d/10a、0.6 d/10a和0.2 d/10a速率上升，年代际变化特征显著；从季节性分布来看，复合事件主要发生在7月和8月；后25 a，复合事件发生天数和持续时间相较于前25 a有所增加；空间频率变化上呈“东增西减”分异，东北部增幅最大，达200%以上；复合事件频次受多尺度大气环流因子协同影响，其中厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、太平洋年代际振荡（PDO）、北大西洋涛动（NAO）及西太平洋副热带高压（WPSH）作用较为显著。【结论】1971—2020年，洞庭湖流域复合高温干旱事件发生天数和持续时间呈增加趋势，空间分布差异显著，东部总体呈增加趋势，减少的区域主要分布在西部；ENSO、PDO、NAO等大气环流因子是影响流域复合高温干旱事件发生的重要影响因素。研究结果为区域复合灾害风险评估与适应性管理提供了科学依据。
东北三省不同土地利用类型的气象干旱对农业干旱的影响及贡献
阚雨萌;武晋雯;常峻菲;宋若宁;王晨;冯锐;陈妮娜;谭月;[目的]东北三省不同土地利用类型下，气象干旱对农业干旱的影响程度及贡献尚不明确。鉴于气象干旱是农业干旱的重要驱动因素，因此有必要量化其影响程度和贡献。[方法]以标准化降水蒸散指数（SPEI）和植被状态指数（VCI）分别表征气象干旱和农业干旱。通过趋势分析、相关系数和残差趋势分析，探究了2000—2023年东北三省不同土地利用类型下气象干旱与农业干旱的变化特征及其响应关系，并评估了气候因子（SPEI和降水）与人类活动对农业干旱的贡献。[结果]结果表明：（1）在不同区域和不同土地利用类型下，东北三省的SPEI与VCI均呈现上升趋势，这表明气象干旱与农业干旱正逐渐减缓；（2）东北三省不同区域和不同土地利用类型下SPEI与VCI均呈正相关，且林地最不敏感；（3）气候因素（SPEI与降水）与人类活动的共同作用促进了东北三省农业干旱的变化，其中人类活动被认为是耕地农业干旱变化的主要驱动力，其贡献率高达70.5%。此外，人类活动对农业干旱的贡献显著大于气候因素，尤其在辽宁省全域、吉林省东南部和黑龙江省西部，人类活动的正贡献超过80%。[结论]该研究结果以期揭示东北三省气象干旱与农业干旱的变化规律，同时为旱灾关系的评估提供理论依据。
基于水质分组和水化学特征对秦淮河污染源的分析
徐点点;薛宗璞;陈怀民;蔡越;周顺;段志鹏;【目的】为识别高度城市化流域中典型河段的主要污染来源，提升城市河流水质管理的科学性与精准性，以南京市秦淮河流域为研究对象，结合溶解性有机物(DOM)荧光光谱特征和水化学参数，构建污染源解析与水质关联评价框架。【方法】对秦淮河干支流典型断面的水样采用三维荧光光谱平行因子分析提取DOM荧光组分，并结合SUVA254、光谱斜率(SR)等光谱指数解析其来源特征。同时测定样品中钾、钙、钠、镁等阳离子及其余水质指标，与水质综合指数(WQI)关联分析，以探讨多源污染驱动下河流水质演变规律。【结果】结果表明：荧光组分C1—C4分别与地表径流、污水排放和沉积物释放相关联，其中C3在污水排放点附近显著升高，C4反映沉积物内源释放，C2则呈现多源复合特征。DOM光谱指数间相关性不显著，反映内源DOM对荧光信号干扰强烈，限制其独立用于污染源识别的能力。水化学分析显示，阳离子浓度与水质状况呈负相关，四种离子浓度在WQI较低区域同步升高，表明污水浓缩效应主导其分布。钠离子与硝氮呈显著正相关，结合污水厂排放监测数据，表明污水处理厂尾水为流域总氮的主要来源。【结论】DOM光谱特征与水化学指标联合分析有助于识别城市河流的主要污染类型和驱动因子，可为城市河流精细化污染治理和分区施策提供技术支撑。
多目标需求下的南水北调西线工程生态流量研究
高银;张陵蕾;陈旻;廖宁;李嘉;【目的】生态流量是确定南水北调西线工程可调水量的重要约束，需兼顾下游生态功能维持、水资源利用和调度管理等多方面需求进行综合量化。然而，西线工程中结合不同需求下的生态流量方法优选有待深入研究。【方法】利用调水流域中控制性水文站雅江站与大金站64年的实测水文数据，选择Tennant法、Texas法、年内展布法等十种典型的水文学法计算生态流量，并运用模糊优选法对生态流量的不同需求权重进行水文学法的适宜性评价。【结果】研究结果表明，不同水文学法计算出的生态流量结果面对河道水文节律一致性、下游生态需求保障度、上游可调水度以及长期来流满足度等四个需求时适应性各不相同，根据模糊优选法综合考虑四种需求时，Texas法的适宜性最高。最终推荐雅江站和大金站的年内生态流量过程取值范围分别为64.6～608m3/s与48.4～491m3/s。【结论】通过多目标需求下的水文学法适应性评价，完善了西线工程生态流量研究的技术体系，对保障工程生态安全、优化水资源配置及指导后续工程设计与调度管理具有重要的科学参考价值。
耦合区间概率计算方法的深度学习洪水预报模型研究
崔欢欢;周肖晖;吴宗洪;【目的】准确可靠的洪水预报是防洪减灾的重要的非工程措施之一，结合深度学习智能技术提高故县水库入库洪水预报精度和可靠性对防洪调度决策有重要意义。【方法】通过在Transformer模型输出层耦合Bootstrap区间预测计算方法，构建一种深度学习洪水过程概率预报模型Transformer-Bootstrap。基于故县水库入库洪水监测站卢氏水文站控制流域内1990—2016年间实测降雨-径流数据，使用Chapman滤波法进行基流分割得到49场逐小时的洪水事件数据，其中1990—2010年间39场洪水用于训练，2011—2016年间10场洪水用于验证。同时选用纳什效率系数(NSE)、均方根误差(RMSE)、偏差(bias)和决定性系数(R2)进行模型性能评估。【结果】结果表明：1～6h预见期条件下，训练期预报NSE从0.98下降至0.92、验证期预报NSE从0.89下降至0.55；预报误差呈增加趋势，训练期RMSE和bias分别从31.54 m3/s增加至64.04m3/s、9.08%增加至24.05%，验证期预报RMSE和bias分别从11.01 m3/s增加至20.57m3/s、3.90%增加至11.36%。同时迭代计算次数75次左右模型升至超过175次模型才趋向收敛。验证期对应预报PIPC值从89.5%下降至61.6%，预报PINAW从0.008增长至0.076。尤其是当预见期增加至4～6h时，预报流量和观测流量偏差较大，预报效果越差。【结论】Transformer-Bootstrap模型在1～3h短预见期条件下，训练期和验证期预报NSE超过0.80，预报效果较好；Transformer-Bootstrap模型概率预测覆盖率基本超过或接近所对应90%置信水平的置信区间，概率预报结果是相对合理可靠；随着预见期增加，Transformer-Bootstrap模型的预报精度呈下降趋势，预报误差呈上升趋势；同时模型需要更多的迭代计算次数才能收敛，模型训练期的预报精度和稳定性优于验证期，未来如何提高长预见期条件下的深度学习模型洪水预报精度和鲁棒性是值得深入研究的关键科学问题，研究成果可为故县水库及黄河中游部分地区防洪减灾提供技术支持。
HydroFusionNet：面向西江水位预测的CNN-LSTM-自注意力网络及昇腾CANN适配(英文)
施朝昱;吕海峰;苏冬冬;冀肖榆;【目的】准确的水位预测对防洪减灾、航运安全和水资源管理至关重要。传统水文模型往往难以捕捉水位波动中复杂的时空依赖关系和非线性特征。【方法】针对这些局限性，提出HydroFusionNet深度学习框架，通过并行处理CNN-LSTM模块与自注意力机制提升预测精度：CNN-LSTM模块提取局部时空特征，自注意力机制捕获全局上下文关联，最终融合二者输出结果。该框架基于昇腾CANN架构优化部署，利用高性能计算实现高效训练与预测。【结果】在西江流域数据集上的实验表明，HydroFusionNet的RMSE指标达0.394，R达0.894，性能优于传统模型。昇腾CANN架构使其训练速度提升2.3倍，能耗降低17%，展现出显著计算优势。【结论】该模型能有效刻画复杂水文动态特征，为智能水文管理与灾害防控提供实时水位预测支持。
基于数据驱动和系统动力学的水资源耦合系统建模方式对比研究
何中政;郭俊;贾本军;路佳豪;郭海盟;纪宸;陈佳伟;【目的】复杂水资源耦合系统受物理机制不明、影响因素众多等影响，其建模分析属于当前水文水资源领域研究重难点之一，明晰数据驱动及系统动力学(SD)等方法在该领域的实用性与精准度，对水资源科学管理意义重大。【方法】基于研究团队前期研究成果，以长江上游流域供水-发电-环境(WPE)耦合系统为研究对象，选取1998—2020年数据，利用数据驱动中11种典型方法，与SD 模型展开对比研究，系统评估不同方法在复杂水资源耦合系统建模中的表现。【结果】研究结果表明：(1)除SD模型外，其余模型均有不同程度过拟合，SD模型表现最佳，各项变量模拟R2均值约为0.81，对系统变化解释性强，MAPE均值约为11%，预测精度高；(2)多元线性回归(MLR)模型表现相对较好，各项变量模拟R均值约为0.57，MAPE均值约为19%。【结论】综上所述，SD模型能有效解决复杂水资源耦合系统问题，模型稳定性和可靠性较好，但对建模人员的复杂系统理论方法掌握水平要求高；而MLR模型虽无法全面刻画WPE系统，但能满足基本分析需求，操作简便且易于实践。相关研究成果可为复杂水资源系统建模分析提供参考。
叠氮溴化丙锭染色技术在水体活性微生物监测中的应用
焦蒙;胡链;杨丝雨;肖鹏;张和;李仁辉;左俊;【目的】叠氮溴化丙锭（PMA）染色技术作为一种选择性抑制死亡微生物DNA扩增的分子工具，近年来在水体活性微生物监测中展现出独特优势。传统分子检测方法无法区分死菌与活菌，导致结果不能反映出微生物真实的活性状态。PMA可以通过死亡细胞破损的细胞膜，与细胞内DNA结合，并阻断其被扩增，从而精准聚焦活性微生物群落的分析。【方法】系统总结了PMA染色技术相关的中英文文献，对比分析了其在水体活性微生物监测中优缺点。【结果】通过调节PMA浓度、优化光活化条件及联用qPCR或流式细胞术，显著提升了检测灵敏度和特异性。目前，该技术已成功应用于饮用水病原菌活体检测、污水处理、功能微生物追踪以及藻华活性微生物群落评估等领域。【结论】PMA技术为水体微生物研究提供了“生命状态”的观测工具，但其应用需结合具体场景优化，以期为饮用水安全、城市供水水质保障、水体生态修复及蓝藻治理提供更精准的技术支撑。
寒区隧道洞内温度场理论解析解及其工程应用
宋欣;韩琳;孙雅飞;刘建友;丰帆;仲崇海;为探究寒区隧道洞内温度场纵向分布规律，根据寒区隧道特征对洞内温度场微段气体热平衡方程进行简化推导，给出了寒区隧道洞内温度场纵向分布的解析解。通过和吉图珲铁路五峰山隧道的实测值和经验公式拟合值结果对比，发现该解析解具有较高的精度，可以满足设计阶段的隧道洞内温度场纵向分布预测要求。
基于多源长时序遥感影像云计算的逐月灌溉面积监测研究
贺原惠子;李喆;谢津平;许健;赵琳;杨姝;韩婷婷;刘金玉;贾慧聪;【目的】灌溉面积精准核算对指导农业灌溉和用水量调配具有重要意义。然而，受到光学遥感影像可用性不足、灌区地面观测数据不足、公开数据更新频次较低等限制，在区域尺度开展灌溉面积快速识别仍然面临诸多困难。为支撑灌溉面积的多源卫星快速监测，【方法】基于光学和雷达长时序遥感影像，在Google Earth Engine云计算平台上提出了一种基于已发布数据集的月度历史样本获取方法，并通过融合雷达、光谱、水热、环境、时序等多源特征，实现了美国华盛顿州区域尺度2016—2017年逐月合成的灌溉面积快速识别。【结果】结果表明，研究区核心地区10%～17%土地在4—10月作物生长季发生了明显灌溉行为，灌溉初期面积达到800 km2～1100 km2，生长旺季灌溉面积超过1600 km2，年度灌溉总面积达到2200 km2。研究区逐月灌溉面积识别的总体精度为84.76%(Kappa=0.6944)。【结论】相比公开发布的基于遥感影像的灌溉数据集和区域年度农业普查数据，利用提供的多源影像云计算方法，能更有效合理地识别逐月灌溉面积分布，提高灌溉信息更新频率并减少农业普查带来的灌溉面积低估风险，为作物需水量研究、灌溉用水评估提供重要依据。