网络首发
城市气候适应能力：概念演进、评估方法与实践路径综述
肖毫;张诚;刘玥晓;张晓蕾;【目的】全球气候变化背景下，极端高温、暴雨、干旱等气候风险以及高温—干旱、暴雨—洪涝等复合风险不断加剧，提升城市气候适应能力已成为增强城市韧性和推进可持续发展的重要途径。本文系统梳理城市气候适应能力的理论演进、评估方法及实践路径，归纳研究热点与发展趋势，识别当前研究面临的关键科学问题，为气候适应型城市和韧性城市建设提供理论参考与决策支撑。【方法】基于国内外相关研究成果，通过文献归纳、比较分析和综合评述等方法，系统梳理城市气候适应研究的发展脉络；横向比较层次分析法（AHP）、熵权TOPSIS法、系统动力学（SD）、机器学习等主流评估方法的适用场景、优势与局限；结合典型发达与欠发达城市案例，总结不同发展阶段城市的适应实践路径与政策倾向。【结果】研究表明：（1）城市气候适应研究已逐步形成“脆弱性—适应能力—韧性”的理论认知框架，研究重点由风险识别向韧性治理转变；（2）评估方法经历了由定性分析向定量评价、由静态测度向动态模拟、由单一模型向多源数据融合与多模型耦合的发展过程，“风险认知驱动+数据智能支撑+情景决策服务”正成为城市气候适应研究的重要发展方向；（3）复合气候风险、级联风险、多灾种协同适应、新兴技术赋能评估等成为近年来的研究热点；（4）基于自然的解决方案（NbS）及蓝绿灰基础设施协同模式在缓解热岛效应、提升雨洪调蓄能力和增强城市韧性方面展现出显著优势。【结论】城市气候适应研究正由静态后视评价向动态前瞻治理转变，由单灾种风险管理向复合风险协同治理拓展，由经验驱动向机理认知与数据智能深度融合演进。未来需进一步加强多源数据融合、多情景动态评估及适应决策支撑研究，推动评估结果与城市规划、基础设施建设和风险治理实践的有效衔接，为提升城市气候适应能力和建设气候韧性城市提供科学依据。
黄河中游“暖湿化”背景下的径流衰减悖论：基于百年重构序列的归因分析
高亚军;马志瑾;李凡超;李晓宇;赫晓慧;【目的】全球气候变化驱动黄河流域整体呈现暖湿化特征，流域面降水量呈抬升态势，但干流实测天然径流持续衰减，形成典型的“降水-径流演化悖论”；现有研究多受制于短时序观测资料，缺乏百年尺度水文气象耦合规律支撑。同时花园口水文站建站时间偏晚，1921—1955 年长时序观测数据缺失，制约了极端枯水事件驱动机理的深度识别。为系统揭示长时序水文气象协同演化规律，构建花园口站1921—2020年百年降水、天然还现径流连续序列，定量解析序列的趋势、突变与周期特征，精准识别历史极端枯水时段，并阐明径流持续衰减的核心驱动机制。【方法】分别采用传统水文比例法、麻雀搜索算法优化支持向量回归(SSA-SVR)、变分模态分解耦合麻雀搜索与长短期记忆网络(VMD-SSA-LSTM)三类方法完成缺测水文气象序列展延；依托Mann-Kendall非参数检验结合Theil-Sen稳健斜率法识别序列长期趋势，借助M-K突变检验判定水文变异节点，利用Morlet 小波分析提取多尺度干湿振荡周期；以径流频率阈值划分丰枯等级，结合流域气温、NDVI植被覆盖、人类取用水多源数据开展径流衰减多因子归因分析。【结果】月尺度测试集模型精度对比显示：SSA-SVR径流重构模型决定系数R2=0.99、均方根误差RMSE=3.33，VMD-SSA-LSTM 降水重构模型R2=0.79、RMSE=14.65，两类智能模型拟合精度显著优于传统比例统计方法；1921—2020 年花园口站面降水以0.84 mm/a速率呈显著上升趋势(检验统计量Un=5.01，P<0.05)，天然还现径流以-0.30×108m3/a速率呈不显著下降，直观印证暖湿化背景下径流衰减的水文悖论；径流序列突变节点为1930年、1985年，降水序列突变节点为1945年、1991年、2007年；径流主控周期60 a，降水主控周期52 a；百年尺度极端枯水、特枯水年份高度集中于1922—1933 年、1991—2002 年两段连续超长枯水期。【结论】流域人类活动取用水扩张、黄土高原水土保持工程引发植被蒸散发提升、气候变暖加剧陆面蒸发损耗，是降水同步抬升背景下径流持续衰减的三大核心驱动因子；SSA-SVR模型适配长时序天然径流重构，VMD-SSA-LSTM模型对降水年内丰枯季节波动的拟合具备突出优势；黄河中游水文系统存在60 a、52a 百年尺度干湿长周期振荡规律，识别得到的两段历史连续枯水段，可为黄河流域中长期水资源优化调配、干旱预警体系构建提供基础数据与理论支撑。
基于多模型耦合的水库调节流域洪水风险推演方法与实践
杨金城;臧文斌;刘昌军;杨海波;常思源;郭晓麒;马建威;【目的】针对水库调节型流域洪水形成与传播过程复杂的问题，构建多模型驱动的洪水风险推演方法，识别极端暴雨和不同工程情景下的防洪薄弱环节。【方法】以浠水流域为研究区，构建白莲河水库上游分布式水文模型、水库规程调度模型和下游水文水动力模型，形成流域洪水风险推演体系。采用历史洪水及设计洪水成果验证模型，通过设置本地历史暴雨、北京“7·31”暴雨移植、堤防溃决和不同水库起调水位等情景，分析水库上下游洪水风险。【结果】水文模型洪峰流量和洪量平均相对误差分别为4.83%～12.02%和0.04%～16.17%，下游典型断面洪峰流量误差均小于7%。北京“7·31”暴雨移植情景下，水库入库洪峰为9151.5m3/s，接近100a一遇，削峰率约60%；水库以下最大淹没面积为165.40km2，114处居民点受到影响，其中77处居民点处于高风险范围内。与100a一遇情景相比，1000a一遇情景下，爱国大堤和胡家坪大堤溃决总洪量分别增加约121%和187%。水库起调水位由104m降至102m后，上游淹没面积减少约77%，下游淹没面积变化约为0.2km2。【结论】结果表明模型能够反映洪水由上游产汇流、水库调蓄至下游淹没的风险传递过程；北京“7·31”暴雨移植可用于流域极端降雨压力测试；预泄腾库可有效减轻上游回水淹没，但对下游淹没范围影响有限。流域防洪应统筹水库上下游风险，并重点关注较大淹没水深与长历时的高风险区居民点。
基于SWMM和HEC-RAS耦合模型的平凉市小流域雨水量质协同控制研究
曹涵雨;李俊奇;【目的】针对西北山地河谷城市小流域暴雨径流汇流迅速、峰值流量响应强、颗粒态污染物集中输出及源头低影响开发（LID）设施量质协同效应难以定量评价的问题，提出一种面向径流削减与污染控制协同分析的评价方法。【方法】以甘肃省平凉市鸭儿沟小流域为研究对象，构建SWMM和HEC-RAS耦合模型，将SWMM模拟得到的排口流量与SS浓度过程作为HEC-RAS河道模型侧向入流边界，设置无LID基准情景、现状情景S0及S1—S3优化情景，分析5 a、10 a、20 a和30 a一遇设计暴雨下径流总体积、SS负荷、河道峰值流量和最高水位变化，并引入量质协同响应系数K评价单位径流削减条件下的污染负荷削减效率。【结果】鸭儿沟小流域径流和SS输出具有显著空间集中性，下游分区为主要径流汇集区和SS负荷输出区，中下游河段在高重现期降雨下水动力响应更强。与无LID基准情景相比，S0现状LID设施对SS负荷的削减率约为52.6%；叠加S1—S3优化后，总体SS控制率提高至63.0%～68.0%。其中，S2因设施规模较大，径流与SS负荷总量削减幅度较高；S3在总LID规模接近S1的条件下，通过优化设施空间布设，使中下游高水位河段缓解效果接近S2，SS负荷较S0降低31.48%～32.53%，K值达到1.54～1.62，量质协同控制效率高于S1和S2。【结论】山地河谷城市小流域LID设施控制效果不仅受设施规模影响，更受空间布设与产流汇流、污染输出及河道水位响应之间匹配关系的控制。基于风险导向的LID空间优化能够在相近建设规模下提升单位径流削减条件下的污染负荷削减效率，可为类似地区海绵城市优化设计、排口污染控制和雨洪精细化管理提供参考。
模筑与喷射工艺下POM-钢纤维混杂增强超高性能混凝土往复轴压力学性能与破坏机理
陈徐东;姚天豫;詹候全;【目的】超高性能混凝土（UHPC）的脆性破坏特征制约了其在复杂受力构件中的应用，纤维增强效果高度依赖纤维空间分布；制备工艺如何通过调控纤维分布改变最优配比策略尚缺乏系统的试验论证。【方法】以POM-钢纤维混杂增强UHPC为研究对象，设计5种纤维配比，采用模筑与喷射两种工艺成型100 mm立方体试件30块，开展往复轴压试验；同步采用三维数字图像相关（DIC）与声发射（AE）技术监测表面应变场与内部损伤演化。【结果】模筑工艺下，POM-钢混杂体系0.5PL-1.5SL（编号中PL代表POM纤维、SL代表钢纤维）借两类纤维协同桥接获最优力学响应，峰值应力124.8 MPa（较单掺钢纤维提升14.5%），呈典型延性破坏。喷射工艺下试验发现与模筑工艺不同的规律：单掺钢纤维SL13在气流诱导取向作用下峰值应力达160.5 MPa，较模筑同配比提升47.3%；而混杂体系0.5PL-1.5SL峰值应力仅145.2 MPa，显著低于喷射SL13。AE的b值演化中，喷射SL13呈“AE活动密度较高且持续整个加载过程”的独特模式，反映纤维取向重构使能量耗散由集中释放转为多次中等幅值的局部释放。这表明喷射条件下纤维取向效应起主导作用，与模筑条件下混杂体系的协同增韧优势形成鲜明对比。【结论】制备工艺通过调控纤维空间分布决定了UHPC轴压性能走向：模筑工艺下POM纤维抑制微裂纹萌生与钢纤维约束宏观裂缝扩展的协同作用使混杂体系最优；喷射工艺下气流诱导纤维择优取向，单掺钢纤维成为最优选择，混杂体系则因两类纤维在气流场中难以同步分布、钢纤维取向连续性受到干扰而出现性能下降。“混杂优于单掺”并非普适规律，纤维混杂策略具有强烈的工艺依赖性，研究成果可为UHPC的纤维选型、混杂比例设计与工艺匹配提供试验依据。
黄河源区气象干旱向水文干旱传播特征分析
韩忠青;刘招;马润生;张嘉琪;周军;【目的】明确气候变化下黄河源区干旱演变规律和传播特征，为黄河源区水资源管理和生态保护提供科学依据。【方法】基于黄河源区逐日降水数据和流量数据，采用标准化降水指数（SPI）和标准化径流指数（SRI）分别表征气象干旱和水文干旱；利用Pearson相关系数分析干旱传播时间，并采用Copula函数计算不同等级气象干旱诱发水文干旱的概率。【结果】黄河源区气象干旱呈缓解趋势，春季和冬季SPI3变化率分别为0.0047/a和0.0055/a，缓解趋势较夏秋季更为明显；气象干旱特征存在显著空间异质性，东南部干旱频率高（0.57～0.69）但历时短（5.1～5.8个月），东北部干旱频率低（0.29）但历时长（12.9个月）。水文干旱变化趋势在空间上存在差异，玛曲和唐乃亥站水文干旱有所增强（SRI12变化率分别为-0.0023/a和-0.0006/a）。气象干旱向水文干旱传播时间呈季节性变化，夏秋季响应快（3～3.6个月），春冬季滞后性强（8.3～12个月），上游干旱传递时间（吉迈站12个月）长于下游（玛曲站8.3个月）。轻度、中度气象干旱诱发同级水文干旱的概率约为48%～55%，重度气象干旱诱发中度水文干旱的概率为35%～45%，极度气象干旱诱发重度水文干旱的概率最高达36%。【结论】黄河源区气象干旱缓解趋势并未完全转化为水文干旱的减轻，干旱传播过程存在显著的季节滞后与空间差异，凸显了高寒地区下垫面对水文过程的调节作用。研究成果可为黄河上游干旱预警提供科学依据，以及为黄河源区水资源管理和生态保护提供理论支撑。
城市排水系统人工智能技术的应用发展与挑战
韦艳红;吕家强;陈嘉乐;李宗翰;萨西杜;侯雨坤;贾伯阳;刘艳臣;【目的】随着城市化进程快速推进以及极端气候事件的频发，城市排水系统在预测预警、缺陷诊断和协同调度控制等方面面临日益严峻的挑战，智慧化转型升级已成为排水系统发展的必然趋势。【方法】系统梳理了人工智能技术在城市排水系统智慧化领域的研究热点与应用进展。【结果】结果表明，机器学习、深度学习与数字孪生等技术已成为该领域的研究热点，图卷积网络、长短时记忆网络、门控循环单元、注意力机制及其组合模型应用日益广泛。在管网安全检测方面，基于图像等多源信号的智能识别方法推动了管道故障检测技术的发展与进步。在调度控制方面，相关研究正由单目标优化逐步发展为厂‑网‑河多目标协同优化，混合融合型智能优化算法不断取得进步。【结论】人工智能技术的发展逐步为城市排水系统智慧化转型提供了核心技术支撑，但仍面临多源数据融合、多目标协同等现实挑战，全流程一体化智能调控、机理-数据融合建模与分布式协同优化等将是城市排水系统智慧化发展的重要方向。
融合管网汇流过程与图论的雨水管网淤堵脆弱性快速评估方法
郑湑杰;王子建;李智;周晋军;王昊;【目的】城市雨水管网淤堵是导致系统排水性能降低的重要因素，管段淤堵脆弱性分析可为制定科学维护策略提供依据。为提高淤堵脆弱性评估效率，提出一种融合管网汇流过程与图论的快速评估方法。【方法】该方法将管网抽象为有向图模型，并制定流量汇集与传输规则，实现水动力过程的快速演算；同时引入容量修正策略，考虑管道承压流与内部顶托效应对输水能力的影响，利用图连通性量化管段淤堵脆弱性。【结果】结果表明，该方法与SWMM动力波模型模拟结果在不同案例中均具有较高一致性，R2可达0.996；同时计算效率较高，在小规模案例(39条管段)和较大规模案例(203条管段)中的加速比分别为158.91和299.93。【结论】与现有快速评估方法相比，该方法在不同案例和重现期下具有更稳定的评估精度，能够缓解传统图论模型因均匀流假设导致的精度下降问题，可为雨水管网淤堵评估与维护工作提供技术支撑。
月球与火星环境约束下孔压静力触探机理及适用性差异研究进展与展望
孙林;于秉坤;蔡国军;吴盾;【目的】静力触探(Cone Penetration Test， CPT)及其孔压扩展形式孔压静力触探(Piezocone Penetration Test， CPTU)在地球岩土工程中已形成较成熟的观测—解释体系，其核心观测量包括锥尖阻力qc、侧摩阻力fs和孔压u2。当地球CPTU向月球与火星浅表层探测拓展时，低重力、近真空/稀薄大气、强热循环以及含冰、含盐、胶结和不饱和风化层等因素将系统性改变贯入过程中的应力路径、边界条件、测量链稳定性及观测响应的可解释性。针对月球水资源勘探开发及火星浅表层工程探测需求，系统评述月球与火星环境约束下类CPTU的响应机理、适用边界及技术发展方向。【方法】以地球CPTU解释基线为参照，围绕“环境约束—测量链路—指标响应—解释边界”的主线，结合月球极区含冰风化层、月球非极区近地表工程场景和火星候选平原取样/钻探场景，综述低重力、真空/稀薄大气、含冰/含盐/不饱和介质及现有探测任务资料对qc、fs、u2形成机制和解释框架的影响，并讨论系统改进、多传感联合约束、地面等效校准与小样本条件下的概率解释思路。【结果】低重力的影响并不只是降低原位应力水平，还会改变反力供给、姿态稳定性和贯入边界条件，使qc和fs更易呈现突变型或阈值型响应，削弱地球经验图谱及连续参数反演关系的直接迁移性。近真空或稀薄大气及热循环会显著影响孔压测量链稳定性，使u2在地外场景中更适合作为经状态诊断后方可使用的条件性辅助观测量。在月球近真空条件下，当其物理归因不明确时，不宜直接用于土体力学参数反演。含冰、含盐、胶结和分层结构进一步增强了贯入响应的非唯一性，在现有证据条件下，分层识别、界面识别及事件型响应分析通常更适合作为复杂介质条件下的优先解释路径。现有任务资料可为承载水平、浅层结构和推进边界提供外部约束，但尚不能直接替代标准CPTU校准体系。【结论】月球与火星场景中的类CPTU研究，关键不在于简单复制地球三通道配置，而在于面向任务场景重构“测量链路—推进边界—多源约束—解释评估”框架。后续研究应重点推进低重力条件下的地面等效校准、真空/热循环环境中的孔压测量稳定性验证、含冰/含盐风化层贯入机理及其适用边界研究，以及地面等效数据库和不确定性分级解释体系建设，以支撑月球水资源探测和地外浅表层工程勘查中的类CPTU技术发展。
华北某地区地下水水化学及特征指标预测分析
朱泽军;冯继伟;梅雪梅;陈纯;杨会军;[目的]查明华北平原某地区浅层地下水的水化学特征、季节差异及主要影响因素，并开展特征离子时序预测。[方法]基于2023年丰、枯水期采集的31组地下水样品及1处自动监测点的全年日尺度数据，采用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析地下水水化学特征及影响因素；针对SO42-和Cl-序列的非线性与季节性波动特征，构建基于局部加权回归的季节—趋势分解(STL)与长短期记忆网络(LSTM)耦合模型进行预测。[结果]研究区地下水整体呈弱碱性，阳离子以Na+为主，阴离子以SO42-和Cl-为主，阴离子浓度总体表现为SO42-＞Cl-＞HCO3-＞NO3-，水化学类型以Na-SO4-Cl型为主。丰水期地下水矿化度和主要离子浓度相对较高，枯水期Ca2+、Mg2+和HCO3-相对占比升高，表明不同补给条件下水化学组成存在明显差异。STL-LSTM模型对Cl-和SO42-的预测R2分别为0.965和0.853，能够较好表征两类特征离子的时序变化。Gibbs图、离子比值及PMF结果表明，地下水化学组成受蒸发浓缩、水—岩相互作用和人为输入共同影响；工矿活动与蒸发浓缩复合因子的平均贡献率最高，为39.95%，农业面源与生活污水因子、天然水文地质背景因子的贡献率分别为31.72%和28.33%。[结论]研究区地下水化学受自然过程与人为活动共同控制，工矿活动与蒸发浓缩复合影响较为突出；STL-LSTM模型可较好表征特征离子的时序变化，为地下水水质动态监测与预测提供参考。