Allocating river water in a cooperative way: a case study of the Dongjiang River Basin,South China

Water resources provide the foundation for human development and environmental sustainability. Water shortage occurs more or less in some regions, which usually causes sluggish economic activities, degraded ecology, and even conflicts and disputes over water use sectors. Game theory can better reflect the behaviors of involved stakeholders and has been increasingly employed in water resources management. This paper presents a framework for the allocation of river basin water in a cooperative way. The proposed framework applies the TOPSIS model combined with the entropy weight to determine stakeholders’ initial water share, reallocating water and net benefit by using four solution concepts for crisp and fuzzy games. Finally, the Fallback bargaining model was employed to achieve unanimous agreement over the four solution concepts. The framework was demonstrated with an application to the Dongjiang River Basin, South China. The results showed that, overall, the whole basin gained more total benefits when the players participated in fuzzy coalitions rather than in crisp coalitions, and \(\left\{ {NHS_{Fuzzy} \,and\, SV_{Crisp} } \right\}\) could better distribute the total benefit of the whole basin to each player. This study tested the effectiveness of this framework for the water allocation decision-making in the context of water management in river basins. The results provide technical support for water right trade among the stakeholders at basin scale and have the potential to relieve water use conflicts of the entire basin.     

桂林阳朔如意峰景区A4救生平台基础岩体稳定性分析

依托桂林阳朔如意峰旅游景点项目开发,针对项目建设中A4救生平台基础存在的安全隐患问题,通过现场调查和理论分析相结合的方法,采用赤平投影定性分析和极限平衡法、有限元数值模拟法定量计算相结合的方式,对如意峰景区A4救生平台基础岩体稳定性进行综合评价,分析表明A4救生平台基础岩体处于不稳定状态,需对其进行加固处理,并提出了加固处理建议措施,为后期危岩崩塌的治理提供理论支撑和科学依据,对岩溶地区类似岩体的稳定性研究具有一定的参考价值。      

基于地理信息系统的数字环境模型研究

本文提出了以遥感与地理信息系统为技术手段,用有序数值阵列的方法建立数字环境模型的新思路,具体阐述了建立数字环境模型的意义、方法和应用范围。并在建立数字环境模型的基础上,对西藏“一江两河”地区的环境综合状况进行了定量评价。     

基于土地利用方式的巢湖流域氮排放情景模拟

土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km²)主要占据的是耕地(减少了775.64 km²),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。     

混凝土的入模温度和水化热对青藏直流输电线路冻土桩基温度特性的影响

施工过程中混凝土的入模温度和水化热对多年冻土区桩基施工期间的热稳定性具有重要影响. 针对该问题,利用有限元方法定量研究了±400 kV青藏直流输电线路冻土区锥柱基础入模温度、水化热和含冰量对桩基回冻过程、温度场变化和桩底融化深度的影响规律. 结果表明：水化热影响下,桩基中心温度在第3天达到最高,桩底滞后1 d,基坑表面受其影响较小,主要受环境温度影响;第24天,桩底出现最大融化层,随着入模温度增加,融化层厚度相应增加,入模温度为6℃时融化层厚度为34 cm,15℃时为55 cm;入模温度越高,回冻时间越长,当入模温度为6℃时,完全回冻需经历52 d,15℃时,回冻时间将增加7 d. 含冰量对桩底融化深度有影响,含冰量越大底部融化深度越小;冻土年平均地温是影响桩底融化深度的重要因素,少冰高温（-0.52℃）、低温（-1.5℃和-2.5℃）冻土条件下,最大融化层厚度分别为38 cm、34 cm和25 cm. 基于上述结果,在多年冻土地区的桩基工程,建议混凝土入模温度为6~8℃,底部碎石垫层至少40 cm.     

一年内列车荷载作用下冻土路基的应力分布

冻土路基土体的物理性质与温度有密切关系, 在不同的季节, 路基内的变形场和应力场会相应发生变化. 为了说明路基内变形场和应力场的季节性差异, 以青藏铁路某断面为例, 对冻土路基在有、无列车荷载两种工况下进行了数值模拟, 系统分析了两种工况下路基内的变形场和应力场特点. 结果表明: 路基修筑后, 在自重作用下会产生较大瞬时变形; 由于路基内温度场随时间变化, 路基内各点的位移也随时间发生变化, 且位移时程曲线与温度时程曲线大体呈负相关. 在有、无列车两种工况下路基竖向位移分布都是由道砟中心向路基内部逐渐减小, 但数值明显不同; 由列车荷载引起的最大竖向附加变形发生在路基顶面中心点, 在10月15日、1月15日、4月15日, 变形量分别为-4.94 mm、-3.24 mm、-2.56 mm. 对于路基底面中心点和地基浅层中心点, 由列车荷载引起的附加应力在10月15日最大、1月15日次之、4月15日最小, 附加应力最大达到19.48 kPa; 列车荷载主要影响路基上部土体应力分布, 对下部土体应力分布影响较小.     

北京地区一次辐射雾的数值模拟

利用非静力中尺度模式MM5V3对2006年11月20日北京地区的一次大雾天气过程进行了数值研究。模拟结果与极轨卫星监测图像以及十二通道微波辐射计观测资料的对比表明,模式对此次雾的模拟是比较成功的,尤其是在雾区的分布位置、雾的高度以及雾的维持时间等方面。针对不同的云物理方案、长波辐射项、短波辐射项以及模式的垂直分辨率进行了4组敏感性实验。结果表明,地面的长波辐射冷却促使辐射雾的形成,而短波辐射的加热是辐射雾消散的主要原因。另外,增加模式的垂直分辨率以及选取更加详细的云微物理方案可以使模式模拟的辐射雾的结果有明显的改善。     

平衡施肥对棉麦套作中小麦生长发育的影响

根据田间区试结果,分析了有机肥与氮磷钾化肥配施对棉麦套作中小麦生物产量和经济产量的构成因素、养分含量及吸收量的影响,结果表明:有机肥与化肥配施能显著提高小麦的生物产量和经济产量,且以中肥最为适宜;增施氮磷钾肥能提高小麦各生育期养分含量和吸收积累量,并且还能增加旗叶的叶面积和叶绿素含量.小麦营养生殖并重时期(拔节至孕穗期),对养分的需求量大,此时土壤中足够的养分,可为小麦高产优质奠定营养基础,此期也是小麦平衡施肥的关键时期.     

基于博弈论组合赋权的洪灾风险评价及其年代际演变

运用博弈论耦合主观和客观权重,构建基于模糊综合评价法的流域洪灾风险评价模型,并以北江流域为例,评价了研究区1990、2000和2010年的洪水灾害风险,揭示了洪灾风险年代际的时空演变特征。结果表明：1）运用博弈论组合主客观权重可以避免单一权重的片面性,得到更合理的、符合实际情况的综合权重;2）北江流域3期洪灾风险总体分布相似,大多数区域表现为低风险区,高、中、低风险区占全流域面积比分别约为60%、15%和20%,高风险区主要位于清远―怀集一带,以及佛冈、翁源等地,这些地区具有地势低洼、人口分布密集、经济较发达、暴雨集中等特征;3）高风险区仍表现出逐渐扩大的趋势,在2000―2010年高风险区扩大较为显著,风险上升主要由土地利用类型、人口密度和区域经济发展等的变化所导致。     

改进SWAT模型水库模块及其在水库控制流域径流模拟中的应用

为在径流模拟中充分考虑水库的综合调蓄作用,改善了SWAT（The Soil and Water Assessment Tool）模型的水库算法,在水库模块中增加基于水库供水发电调度规则的水库出流模拟算法,以提高径流模拟精度。选择东江流域作为典型流域,分别应用改进前后的SWAT模型进行径流模拟,并分析模型改进的效果,结果表明：修改后的SWAT模型解决了水库模拟出流量在非汛期过低、汛期过大的问题,能更有效地模拟枯季径流和洪峰流量,明显提高了月径流及日径流的模拟精度,其中,月径流模拟中率定期内R2提高了0.06~0.22,NS提高了0.06~0.52,验证期内R2提高了0.1~0.19,NS提高了0.12~1.22;日径流模拟中率定期内R2提高了0.04~0.16,NS提高了0.04~0.46,验证期内R2提高了0.11~0.15,NS提高了0.15~1.21。