基于土壤水分和气象要素的林火预报研究——以广东省为例

基于国内现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,以及逻辑回归模型和随机森林模型,在林火预报中引入微波遥感土壤水分信息,使用MCD14DL火点数据集和地面气象观测资料对广东省不同时间尺度的林火发生概率进行预测。结果表明：逻辑回归模型和随机森林模型构建的林火预测模型显著优于现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,预测精度提升约20%。其中,随机森林模型对林火频数的解释程度最高（两者相关系数为0.476）。此外,加入微波土壤水分信息后,相较原有的基于气象要素的林火预测模型,2种机器学习模型的预测精度均略有提升,体现了表层土壤水分信息在林火预报中的重要性。研究可为高效提取对地观测信息,以改进华南地区不同时间尺度的林火预报工作提供参考。     

东江中上游主要控制断面水质变化特征

根据2001-2007年东江干流中上游博罗站、河源站和龙川站的监测资料,采用季节性Kendall检验方法,对COD_(Mn)、BOD_5和NH_3-N等水质参数的浓度变化趋势进行分析,结果表明:(1)3个断面的BOD5浓度都旱高度显著上升趋势;(2)龙川断面COD_(Mn)和NH_3-N的浓度变化不显著,而河源和博罗断面COD_(Mn)的浓度呈显著下降趋势、NH_3-N浓度呈显著上升趋势;(3)中游主要控制断面水质变化速率大于上游;(4)水质变化受流量的影响相对较小,主要是由陆域污染物排放量的变化所引起的.     

利用 Hoton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用,但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题.本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究.结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型.     

利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用。但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题。本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究。结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型。     

分布式水文概念模型率定方案比较研究

本文在基于新安江模型的分布式水文概念模型的基础上,以伊河东湾流域为研究对象,分别采用集总式、半集总式、半分布式三种率定方案进行模型率定和径流模拟,并与传统的集总式水文模型进行成果比较。研究结果表明:总的来说,分布式模型的模拟结果略好于集总式模型;由于考虑了不同子流域参数变异性,半分布式方案要优于其他方案;但随着模型结构的复杂性增加,参数率定的难度增大,模拟结果的不确定性增多,分布式水文概念模型的模拟效率还有待于进一步的提高。     

干旱区内陆河流域生态环境质量模糊综合评价

干旱区内陆河流域生态环境十分脆弱,生态环境质量的定量评价是合理开发利用资源,促进生态环境保护和经济持续发展的重要依据。根据流域的特点,建立了生态环境质量评价指标体系,应用层次分析法确定了各评价因子的权重和分级量化标准,采用模糊综合评价法对生态环境质量进行评价。以塔里木河为例,对源流和干流的生态环境质量分别进行了评价,结果表明从源流到干流,从干流的上游到下游,生态环境质量的脆弱性逐步加重,评价结果符合塔里木河流域的现状。模糊综合评价法能较好地反映出生态环境系统的模糊性,使评价结果更为客观合理。     

流域蒸散耗水率对气候和下垫面变异响应关系的稳定性研究

气候条件的变异和流域下垫面特征的改变是影响流域蒸散耗水的重要因素。本文聚焦于1900 2008年间全球83个典型流域数据,基于Budyko水热耦合平衡方程,探究100多年间不同条件下流域蒸散耗水率（AET/P）对气候和下垫面特征变异响应关系的稳定性。结果表明：(1)从长时间尺度看,大部分流域蒸散耗水率与气候干燥指数（PET/P）和流域特征参数（n值）变异的响应关系呈现较强的时间稳定性。从短时间尺度而言,半湿润流域内蒸散耗水率对干燥指数的响应系数?（AET/P）/?（PET/P）在20世纪内持续降低。不同气候条件下蒸散耗水率对流域特征参数的响应系数?（AET/P）/?（n）的变化差异显著。分不同下垫面特征来看,低n值（n<2）流域内AET/P对n值的变化更为敏感;(2)气候条件（PET/P）是大多数湿润区内蒸散耗水率的主导因素,在干旱与半干旱流域内,下垫面特征参数（n值）对AET/P贡献最大。在湿润区内,PET/P对AET/P的贡献程度随时间小幅提升;半湿润区内PET/P对AET/P的贡献度呈下降趋势。在低n值（n<2;流域持水能力较弱）流域内,n值对AET/P的贡献更多。在...     

滨海地区基于避咸蓄淡模式的供水安全临界流量研究——以粤港澳大湾区珠澳供水为例

枯水期咸潮入侵已经严重威胁到了感潮河流区域供水安全.本文通过构建避咸蓄淡供水模型,耦合了咸度预测、河库联合供水调度和供水安全分析模块,为依赖感潮河流为水源地的区域供水安全管理提供了一种整体思路和决策方法.以面向粤港澳大湾区珠海东部及澳门的珠江三角洲磨刀门水道取供水为例,基于潮汐、径流和风等因子及咸度实测数据,较好地拟合了基于BP神经网络的咸度预测模型,及含氯度与超标时间的曲线函数,建立了上游来水和咸度超标时间之间的联系,得到了避咸蓄淡取水时机.咸度预测与当地河库联合供水调度相结合,得到了上游枯水期来水过程的当地区域供需平衡状况.枯水期不考虑水库调蓄的资源性缺水临界需水量为3.22亿m³,水库参与调蓄的工程性缺水临界需水量为3.75亿m³.通过供水安全分析模块,基于设定的风险阈值和临界阈值识别出了不同需水规模的上游来水临界流量特征.对于当地规划的需水规模4.23亿m³,期望上游枯水期临界流量均值约为3372 m³/s.整体上来说,需水规模越大,对上游来水期望的临界流量越大,但同时还与枯水期流量分布有关.     

东江流域近50年径流系数时空变化特征

基于东江流域1964-2012 年降雨、蒸发和径流等气象水文资料,采用线性倾向估计、M-K趋势检验及变化幅度和变化弹性等多种方法,结合ArcGIS自相关等空间统计分析技术,分析了东江流域径流系数的时空变化特征及其对降雨、蒸发和地表植被等影响因素的空间对应关系。结果表明：近50 年来,东江流域年径流系数均呈上升趋势,且随着流域空间尺度的增大而增加,总体形成“南北低、中间高”的空间分布格局;径流系数变化幅度及变化弹性在20 世纪90年代之后显著增加。径流系数变化幅度热度指数高值区大致位于东源及其以北地区。相较于蒸发和地表植被覆盖,流域降雨变化趋势与径流系数及其变动幅度热度指数的空间分布格局具有较好的一致性。本文可为识别变化环境下流域来水过程变异提供科学参考依据。     

边坡稳定分析刚体有限元上限法的锥规划模型

极限分析方法是土边坡稳定性分析的重要方法之一。刚体有限元上限法是其中的一类,此类方法仍旧存在一些关键问题需要完善。由于单元的刚性假设,系统的塑性变形内能耗散仅发生在单元间的界面上,故此类方法的性能主要取决于界面的布局,即采用非结构化三角形单元计算往往精度较差。为此,提出了基于滑动面摄动的刚体有限元上限法及临界滑动面的搜索方法。首先,在考虑刚体转动的基础上构造刚体有限元上限法的二阶锥规划模型,用于确定在给定试滑动面条件下的运动许可速度场。其次,将试滑动面的控制参数视为决策变量,建立搜索临界滑动面的非线性非凸优化问题模型,并采用非线性单纯形方法和粒子群方法求解此优化问题找出临界滑动面。通过经典边坡稳定问题的分析求解,验证了所提出的新方法,进一步证实了网格类型（即界面的布局）是影响刚体有限元上限法计算精度的主要因素。经过计算结果的对比发现,在刚体有限元上限法中考虑刚体转动是非常必要的,不仅可以提高刚体有限元上限法的计算精度,还可以克服此方法对界面布局的依赖性。