Effective impervious area for runoff in urban watersheds

Effective impervious area (EIA), or the portion of total impervious area (TIA) that is hydraulically connected to the storm sewer system, is an important parameter in determining actual urban runoff. EIA has implications in watershed hydrology, water quality, environment, and ecosystem services. The overall goal of this study is to evaluate the application of successive weighted least square (WLS) method to urban catchments with different sizes and various hydrologic conditions to determine EIA fraction. Other objectives are to develop insights on the data selection issues, EIA fraction, EIA/TIA ratio, and runoff source area patterns in urban catchments. The successive WLS method is applied to 50 urban catchments with different sizes from less than 1 ha to more than 2000 ha in Minnesota, Wisconsin, Texas, USA as well as Europe, Canada, and Australia. The average, median, and standard deviation of EIA fractions for the 42 catchments with residential land uses are found to be 0.222, 0.200, and 0.113, respectively. These values for the EIA/TIA ratio in the same 42 catchments are 0.50, 0.48, and 0.21, respectively. While the EIA/TIA results indicate the importance of EIA, 95% prediction interval of the mean EIA/TIA is found to be 0.07 to 0.93, which shows that using an average value for this ratio in each land use to determine EIA from TIA in ungauged urban watersheds can be misleading. The successive WLS method was robust and is recommended for determining EIA in gauged urban catchments. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Quantifying urban land cover change between 2001 and 2006 in the Gulf of Mexico region

We estimated urbanization rates (2001–2006) in the Gulf of Mexico region using the National Land Cover Database (NLCD) 2001 and 2006 impervious surface products. An improved method was used to update the NLCD impervious surface product in 2006 and associated land cover transition between 2001 and 2006. Our estimation reveals that impervious surface increased 416 km² with a growth rate of 5.8% between 2001 and 2006. Approximately 1110.1 km² of non-urban lands were converted into urban land, resulting in a 3.2% increase in the region. Hay/pasture, woody wetland, and evergreen forest represented the three most common land cover classes that transitioned to urban. Among these land cover transitions, more than 50% of the urbanization occurred within 50 km of the coast. Our analysis shows that the close-to-coast land cover transition trend, especially within 10 km off the coast, potentially imposes substantial long-term impacts on regional landscape and ecological conditions.     

流域尺度的不透水面遥感提取

一个地区的不透水面覆盖度不仅是该地区城镇化程度重要指示因子,也是该地区生态环境状况的重要指示因子.现有的不透水面遥感提取方法,多集中在城区尺度上.而流域尺度上快速、准确的不透水面遥感提取方法在国内外还鲜有研究.本研究以覆盖海河流域同一季节的Landsat影像为数据源,利用已有土地利用数据集中的道路、城市、农村和工业用地...     

砂卵石地层中防渗墙槽壁稳定性影响因素研究

地下连续墙或防渗墙施工中槽孔的开挖是极其重要的分项工程,泥浆护壁条件下槽壁的稳定性影响因素很多．应用ABAQUS有限元软件,考虑泥浆的渗透,模拟计算不同密度的泥浆以及泥浆分层后槽壁的位移,对槽壁的稳定性进行分析．经对槽壁位移值的分析得到泥浆密度增大槽壁的位移随之减小以及减小的幅度,随着泥浆的沉淀,槽壁位移增大．研究可为...     

库水位升降联合降雨作用下库岸边坡中的浸润线研究

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线。为此,建立隔水底板呈缓倾角的均质岸坡模型,采用稳定渗流情况下的浸润线作为非稳定渗流的初始值,推导出库水位升降联合降雨作用下该模型中浸润线的近似解析解。利用Geo-Slope中的SEEP/W程序,对浸润线的近似解析解进行验证分析,结果表明,在不同库水位升降和降雨的组合条件下,由近似解析解确定的浸润线与数值模拟结果基本一致。对库水位升降联合降雨作用下赵树岭滑坡中的浸润线进行研究,利用实测浸润线验证了近似解析解的正确性,并预测了赵树岭滑坡在快速蓄水、快速蓄水＋暴雨、快速泄水及快速泄水＋暴雨4种工况下（库水位波动范围为145～175 m）浸润线的变化情况。最后,从解析解的适用条件出发剖析了近似解析解误差产生的原因,为应用浸润线解析解解决实际问题提供依据。     

筑堤土防渗性状试验研究

结合淮河入海水道河道工程,通过渗透变形试验确定了筑堤土料的渗透变形型式、临界水力坡降和允许坡降,同时指出了采用泓道开挖土筑堤的施工控制措施、质量要求和防渗措施。     

多空间尺度下城市热环境与不透水面聚集密度响应关系

针对以往城市热环境与不透水面聚集密度响应规律研究不足的问题,本文以北京市为例,基于MODIS数据计算城建区与边缘区平均温度差值为热岛强度,结合热岛强度等级特征,选取热岛强度等级期望值较高的6个典型区域（Ⅰ西二旗、西三旗、回龙观,Ⅱ东四、地安门、新街口,Ⅲ丰台区中部,Ⅳ四惠、定福庄、东坝,Ⅴ石景山区,Ⅵ北四环四季青桥附近）,研究热岛强度等级与不透水面聚集密度的响应关系;进而利用Landsat数据反演地表温度,研究城建区与精细尺度下地表温度对不透水面聚集密度响应临界点与最优尺度。结果表明：（1）不同热岛强度等级的出现频率、其在白天与夜间的变化程度与不透水面聚集密度有一定相关性,且相近的不透水面聚集密度下所表现出热岛强度的变化特征相似。（2）主要城建区内地表平均温度与不透水面聚集密度的分布特征存在较显著的一致性,随着尺度半径r的增大其响应越明显。且地表温度对不透水面聚集密度的响应存在一个临界点,随着尺度半径r减小,响应临界点逐渐增大：尺度半径r=1000 m时,不透水面聚集密度达到60%后其影响趋于减弱;r=500 m、r=300 m时临界点分别为69%与83%。（3）不同典型区域的最优尺度...     

向心扩张指数构建及其在郑州都市圈城镇空间扩张中的应用

探究城镇空间扩张的方向性及其时间变化特征,能够反映都市圈发展过程中核心城市与边缘地区空间关联的动态过程,为制定都市圈发展的相关政策提供科学依据。本文从都市圈的核心城市与边缘地区相互关联的视角,借鉴物理学中力的分解原理,构建了同时兼顾扩张强度和方向性的向心扩张指数CEI,并以郑州都市圈为对象,采用2000—2018年30 m分辨率的全球人造不透水面数据产品GAIA,分析了建设用地扩张的总体数量和占比变化、动态度及强度变化、以及空间方向性变化等特征,进一步应用多元逻辑回归模型,揭示了影响城镇空间扩张向心性的关键因素。结果表明：(1)向心扩张指数CEI为揭示都市圈核心城市对边缘地区的辐射带动作用提供方法支撑,能够定量刻画边缘地区朝向核心城市的发展趋势;(2)在郑州都市圈近20年的快速扩张过程中,尽管各区县市的DEI指数和CEI指数随时间而增减波动,但郑州都市圈总体呈现“核心—边缘”发展模式,除个别地级市中心城区及其下辖县以外,多数区县市的向心性显著且随时间增强,郑州市中心城区对于边缘地区具有显著的辐射带动作用;(3)核心城市与边缘地区的人均GDP差异及城镇化率差异是影响边缘地区向心扩张的重要...     

宁镇扬地区不透水面增长变化监测及其增长模式分析

不透水面是衡量城市化进程的重要指标,本文以宁镇扬地区为例,引入不透水面变化轨迹、增长模式等方法,定量剖析不透水面时空演变过程.结果表明,研究时段内,在城市化进程的推动下不透水面持续扩张,研究区2015—2019年有301 km2的自然或半自然景观最终转化为不透水景观,年均增长率为0.44％;不透水面格局变化在2017年...     

影像分割的城市不透水面信息提取

针对线性光谱混合分解在端元选取中的不足,该文提出了结合影像分割的线性光谱混合分解不透水面估算模型。选取植被、高反射率、低反射率、土壤4种端元,利用线性光谱混合分解和结合影像分割的线性光谱混合分解两种模型,以2010年的TM5遥感影像为数据源对哈尔滨市主城区的不透水面进行估算,并对两种模型进行了对比分析。研究结果表明:线性光谱混合分解和结合影像分割的线性光谱混合分解的平均绝对误差分别为19.84%和14.76%,说明结合影像分割的线性光谱混合分解模型比线性光谱混合分解方法的估算精度高。