典型喀斯特流域降水与径流特征分析及径流年际变化的影响因素贡献分解

地下水文过程是地球关键带科学研究的重要问题,在具有地表地下二元水文结构的喀斯特地区,其水文过程与其他类型区差异显著,研究黔中典型喀斯特小流域后寨河流域降水与径流特征及径流年际变化的影响因素,有助于在区域视角上了解气候变化与人类活动影响下的喀斯特流域水文特征。本文基于贵州省普定县后寨河流域出口观测站1987~2006年实测降水、地表径流、地下径流序列水文数据,分析比较了后寨河流域降水、径流的年内与年际变化特征,并采用集中度与不均匀系数两个指标分析比较了流域降水与径流的年内分配特征。采用累积距平法、年际累积量法分析了流域降水量与径流量的年际变化趋势,确定出1990年与2002年两个拐点年份,其中1990年为突变年。运用累积量斜率变化率比较法定量计算出气候变化与人类活动对径流年际变化的贡献率：以人类活动影响较小的初始阶段T₁（1987~1990年）为基准期,在不考虑潜在蒸散量的影响时,计算得到人类活动影响加剧的措施期T₂（1991~2002年）时段降水量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为39.32%、46.52%,人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为60.68%、53.48%;如果考虑潜在蒸散量的影响,潜在蒸散量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为-14.89%、-17.61%,而人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别增至为75.57%、71.09%。可见,人类活动是后寨河流域径流量年际变化的主要驱动因素。

     

Vegetation influences on water yields from grassland and shrubland ecosystems in the Chihuahuan Desert

This study examines runoff generated under simulated rainfall on Summerford bajada in the Jornada Basin, New Mexico, USA. Forty‐five simulation experiments were conducted on 1 m² and 2 m² runoff plots on grassland, degraded grassland, shrub and intershrub environments located in grassland and shrubland communities. Average hydrographs generated for each environment show that runoff originates earlier on the vegetated plots than on the unvegetated plots. This early generation of runoff is attributed to soil infiltration rates being overwhelmed by the rapid concentration of water at the base of plants by stemflow. Hydrographs from the degraded grassland and intershrub plots rise continuously throughout the 30 min simulation events indicating that these plots do not achieve equilibrium runoff. This continuously rising form is attributed to the progressive development of raindrop‐induced surface seals. Most grassland and shrub plots level out after the initial early rise indicating equilibrium runoff is achieved. Some shrub plots, however, display a decline in discharge after the early rise. The delayed infiltration of water into macropores beneath shrubs with vegetation in their understories is proposed to explain this declining form. Water yields predicted at the community level indicate that the shrubland sheds 150 per cent more water for a given storm event than the grassland. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Cycle graph analysis for 3D roof structure modelling: Concepts and performance

The paper presents a cycle graph analysis approach to the automatic reconstruction of 3D roof models from airborne laser scanner data. The nature of convergences of topological relations of plane adjacencies, allowing for the reconstruction of roof corner geometries with preserved topology, can be derived from cycles in roof topology graphs. The topology between roof adjacencies is defined in terms of ridge-lines and step-edges. In the proposed method, the input point cloud is first segmented and roof topology is derived while extracting roof planes from identified non-terrain segments. Orientation and placement regularities are applied on weakly defined edges using a piecewise regularization approach prior to the reconstruction, which assists in preserving symmetries in building geometry. Roof corners are geometrically modelled using the shortest closed cycles and the outermost cycle derived from roof topology graph in which external target graphs are no longer required. Based on test results, we show that the proposed approach can handle complexities with nearly 90% of the detected roof faces reconstructed correctly. The approach allows complex height jumps and various types of building roofs to be firmly reconstructed without prior knowledge of primitive building types.     

基于高分影像光谱特征快速估算综合雨量径流系数的方法探索——以嘉兴海绵城市示范区为例

依据综合雨量径流系数计算公式,提出了一种基于高分影像光谱特征的综合雨量径流系数快速估算方法。结合面向对象的影像分割分类技术及阴影区再分类方法,获取了试验区覆被分类信息,从而达到了快速估算综合雨量径流系数的目的,并以嘉兴海绵城市示范区为例,对比嘉兴市地理国情普查成果,验证本文方法的可行性。     

SWMM模型在城市排水系统中的应用

通过分析GIS在暴雨径流管理模型建模中的作用,以武汉市东湖流域为例,研究基于G1S的暴雨径流管理模型的应用和方法。结果表明,模拟结果与检测数拟合度很高,为模型的进一步深入应用奠定了基础。     

基于通用计算的涪江中段径流模拟研究

为了提高传统径流汇流模拟的时效性,提出了一种基于通用计算的径流汇流模型。模型采用纳维-斯托克斯作为基础方程。首先,文章探讨了利用通用计算进行径流汇流模拟的实现方法并设计了模拟计算流程。然后,以涪江流域中段为研究区域,将流域内25个常规站和区域站的实况降水数据为数据源,分别利用本文径流汇流模型和FloodArea模型对流域进行径流模拟,并将两种模型模拟结果与水文站实测数据进行对比分析。结果发现,基于通用计算的径流汇流模型不仅在模拟效率上相对于FloodArea模型有很大程度的提高,而且模拟结果具有更小的水位变化误差,与水文站实测水文数据具有更好拟合效果。模拟时效性和结果准确性的同时提升表明本文的径流汇流模型对暴雨洪涝预警预报具有重要的意义。     

北京城乡接合部地表颗粒物中重金属污染负荷及健康风险评价

随着我国城市建设的不断推进,城市径流污染越来越受到关注。地表颗粒物(RDS)是重金属的重要载体,雨水径流对地表颗粒物的冲刷引起的径流重金属污染问题凸显。本研究选取北京市城乡接合部作为研究区域,研究区域内地表颗粒物中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)污染负荷并进行健康风险评估。结果表明,地表颗粒物含有的重金属中,除Mn外,As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均浓度均超过背景值。其中,Cd的平均浓度是其背景值的3倍,Cr的平均浓度是其背景值的4倍之多。在径流冲刷条件下,Cr的污染负荷在各研究区域均最高,为其他重金属的3~4倍。暴露模型计算表明,重金属非致癌日平均暴露量为手口摄入量＞皮肤吸收量＞吸入空气量,经手口接触是人体地表灰尘暴露风险的主要途径。对于非致癌风险,在芦求路主路以及黄鹅路十字路口区域存在对于儿童的非致癌风险,整体区域内成人所受非致癌风险较低。各研究区域内重金属呼吸暴露途径的总致癌风险均低于环境阈值,致癌风险较低。     

鄂西岩溶槽谷区洼地的水位响应特征及产流阈值估算

以湖北省兴山县黄粮镇刘家坝和龙湾两处岩溶洼地作为研究对象,利用其降雨、水文和土壤水等监测数据,探讨灌入式补给条件下洼地汇流的水位响应特征和产流特点,并基于降雨量和洼地内明渠流量的关系,采用数学拟合方程,估算两处洼地的降雨产流阈值,进而分析了影响产流阈值的因素。结果表明：降雨强度增大,产流阈值减小;土壤前期含水率越大,越有利于坡面产流;落水洞和岩溶泉水位与降雨有较好的同步响应关系,水位变化曲线随雨强大小分别表现出“陡升陡降”和“缓升缓降”的特点;刘家坝和龙湾洼地的产流阈值分别为7.4 mm和10.6 mm。     

降水丰枯变化和产流条件改变对汾河径流影响的定量研究

定量分析汾河径流锐减的形成原因是汾河流域水资源可持续利用与管理中迫切需要解决的问题。本项研究首先采用降水-径流双累积曲线对汾河流域产流条件演变过程进行了两个时期的划分;然后采用距平百分比法对汾河流域年降水系列进行了丰枯状态划分,并建立了汾河河津站年径流量与当年降水量、上一年降水量之间的多元动态回归模型;并运用该模型定量分析了降水丰枯变化和产流条件改变对汾河径流的影响程度。结果表明：在1956-1973年间的产流条件下,降水变化使得河津站年均径流量平均减少约22.71%;在1974-2008年间的产流条件下,降水变化使得河津站年均径流量在平、枯两种年份平均减少了约18.95%;在1956-1973年间的年降水为平水或枯水条件下,产流条件改变使得河津站年均径流量减少了约47.11%;在1974-2008年间的降水条件下,产流条件改变使得河津站年均径流量减少了约55.20%。