基于CLUE-S模型的吴忠市土地利用时空演变及多情景模拟预测

【目的】研究不同情景下的未来土地利用时空演变格局,为合理利用土地资源、科学规划国土空间开发格局和区域高质量发展提供助力。【方法】研究团队以宁夏回族自治区吴忠市为研究对象,选取2000年、2010年和2020年3期土地利用数据,运用土地利用转移矩阵、CLUE-S模型,分析研究区2000—2020年土地利用变化特征,模拟自然增长情景、生态保护情景和经济增长情景下2030年吴忠市土地利用演变特征。【结果】1)2000—2020年吴忠市草地面积占比最大,其次是耕地和未利用地,建设用地面积不断增长;建设用地面积变化最快,并以耕地转化为建设用地为主。2)2030年建设用地面积在自然增长情景下将会减少,生态保护情景下林地面积增幅较大,经济增长情景下各土地利用类型变化较小。3）在3种情景下,吴忠市2030年土地利用结构仍然以耕地、林地、草地为主,建设用地面积在生态保护情景和经济增长情景下将呈增长的趋势,在自然增长情景下将呈减少趋势。【结论】生态保护情景下的预测结果更符合国土空间规划要求和经济社会发展的需求。该研究成果对推动吴忠市未来土地利用格局规划具有重要意义。     

基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980—2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。     

基于SWMM模型的城市排水管道优化研究

近年来频繁的城市洪涝灾害严重影响了城市发展和社会生活,从城市水文学和水力学的角度,结合遥感数据、城市规划数据和水文资料,通过耦合气象、水文和城市雨洪模型SWMM,模拟研究区域暴雨洪水产生过程,利用ArcGIS和地形资料预警淹没范围和水深,分析洪涝风险的时空分布,结合地下管网排水能力分析对管道进行优化设计,进而为城市排水系统的规划设计提供可靠科学基础。     

探讨城市暴雨模拟研究

快速城市化改变了城市的水循环,加剧了城市暴雨洪涝问题.对城市雨洪地面产汇流计算,城市暴雨集水模拟研究的水文学、水动力学方法现状进行了阐述,介绍了城市雨洪模型的发展历程,分析了适用性较好的SWMM、In-foWorks、MIKE等雨洪模型的应用现状,以此为现阶段城市洪水模拟的运用提供参考.     

基于平面二维浅水方程的海河干流行洪模拟研究

通过在天津市城市段海河干流应用平面二维浅水方程,分别模拟计算不同重现期设计暴雨下2种不同情景的河道行洪。结果表明平面二维浅水方程模拟河道洪水演进的结果较好,且受洪涝潮影响的城市河道行洪压力在下游增设抽水排涝泵站的情景下可得到有效缓解,但单一的工程措施已不能保障城市河道的行洪安全,需采取更加多样化的措施才是上策。     

基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究——以郑州大学新校区为例

随着气候变化和人类活动影响加剧,城市化水平进一步提高,城市区域面积急剧扩大,城市化所带来的水文效应使城市洪涝灾害出现频率不断增大。以郑州大学新校区为研究区域,应用SWMM模型对该区域在不同暴雨重现期、不同峰值比例、不同城市化程度和LID情境下进行暴雨洪水模拟。结果表明:暴雨雨型对模拟结果有重要的影响,该模型较好的预测了研究区域排水管网的排水能力,以及在不同情境下的模拟结果。     

基于SWAT模型的开都河上游未来土地利用变化对径流的影响北大核心CSCD

【目的】揭示土地利用变化下的流域径流变化。【方法】以开都河上游区域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT,采用元胞自动机-马尔科夫模型(CA-Markov)预测法、当地土地利用规划要求和极端土地利用情景法共设置了4种2025年土地利用情景,包括自然发展情景、规划发展情景、极端草地情景、极端林地情景。【结果】①构建的SWAT模型在率定期(R2=0.74,NSE=0.73)与验证期(R2=0.58,NSE=0.57)的模拟结果可以接受。②采用CA-Markov模型模拟的2010年土地利用类型图Kappa系数为0.83,可用于预测2025年土地利用类型。1980-2010年土地利用类型变化主要表现为草地转换为水体和未利用地,其转换面积分别为106.09 km2和0.5 km2。③相较于基准年2010年,各土地利用情景下的年均径流量均减少,自然发展情景减少最快,极端草地情景减少最慢;从丰水期与枯水期来看,2种时期下各情景月均径流变化完全相反;从其季节分配来看,各土地利用类型在夏季对径流变化影响最大,冬季影响较小。【结论】该地区草地是影响径流最主要的调控因子,原有草地的减少会引起夏季径流较大幅度减少,对于未利用地,可考虑开发为草地。     

基于多模型耦合的城市内涝多视角分析

为了系统分析城市内涝发生机理,明确不同情景下的内涝风险和引发内涝积水原因,提出解决城市内涝问题的建议,以北京市清河内典型流域老龙口沟为例,利用InfoWorks ICM软件分别构建降雨-产流、管网汇流、河道汇流与地表漫流模型,并耦合形成精细化综合洪涝模型。在此基础上模拟不同暴雨情景下的管网排水状态、河道行洪与地表漫流过程。结果表明:雨水管网建设标准偏低,低于1年一遇雨水管网不达标率高达79%;河道抵御暴雨洪水能力较强,现状行洪能力高于50年一遇洪水行洪要求;内涝积水点多集中于低洼道路和建筑区低洼处以及河道拐弯处。通过模拟结果分析该流域的内涝积水问题由不透水下垫面比例高、管网排水能力弱、局部地形低洼、局地强降雨易发等多因素综合造成,研究可为内涝问题治理提供技术支撑。     

MIKE 11模型在望虞河西控工程排涝计算中的应用

针对武澄锡虞区遭遇五年一遇暴雨情况,采用适合于平原河网及城市区域产汇流模拟的水文水力模型--MIKE 11模型,将其中的NAM模型和HD模块进行耦合,根据望虞河西控工程调度方案,由设计暴雨推求评价区河道涝水特征值。通过排涝水文计算,模拟对比望虞河西岸封闭前后,评价区遭遇五年一遇暴雨时,河网节点的水位、流量过程,分析望虞河西岸封闭对评价区水系、洪水位、高水位持续时间及半高地淹没状况的影响。模型计算结果表明,望虞河西控工程实施后,望虞河西岸地区最高水位普遍抬升,受影响区域内高水位持续时间增长,对部分半高地存在潜在淹没影响。     

新排水防涝标准下山地城市排水防涝规划研究

针对城市内涝灾害频发问题,在新修编的《室外排水设计规范》与城市排水(雨水)防涝规划编制大纲等文件的指导下,我国城市排水防涝工作已取得一定进展;以暴雨内涝灾害频发的湖北郧县(现已更名为十堰市郧阳区)老城区为研究对象,运用MIKE FLOOD水动力学计算软件构建模型,模拟区域降雨到排水行洪的各个环节,实现积水淹没模拟计算结果的可视化,并基于最新的排水防涝标准,根据模型研究结果结合SWMM软件与低冲击开发理念得出较为合理的内涝防治方案。     

排硫硫杆菌净化处理沼气中H_2S实验研究

文章以排硫硫杆菌(Tiobacillus thioparus)作为接种菌株,实验了活性炭填料生物滴滤塔对沼气中H_2S的去除性能,研究了进气H_2S浓度、气体停留时间等参数对生物滴滤塔去除沼气中H_2S性能的影响。结果表明,以球状活性炭为填料,采用排硫硫杆菌接种生物滴滤塔处理含H_2S沼气,挂膜速度快,系统运行稳定且脱硫效率高。固定进气H_2S浓度1000 ppm,停留时间大于29 s时,H_2S去除率可以达到95%以上。动力学分析表明,生物降解一级反应动力学方程能够较好地与实验数据吻合,最大H_2S去除负荷为588.02 g·m^-3h^-1。随着实验的进行,填料塔的压力降会因为生物膜的生长和单质硫的积累逐渐增加,严重时导致气体完全堵塞,需要进行鼓泡反冲以除去积累的单质硫。     

基于HEC-HMS的小流域山洪雨量预警

山洪灾害频发严重威胁着人民生命财产安全,山洪灾害预警指标分析对山洪灾害的防治意义重大。基于HEC-HMS模型,该研究选用雨量预警指标,综合考虑土壤含水量、汇流时间等,由曼宁公式建立水位流量关系,由模型试算法反推临界雨量,进而确定不同土壤干湿(较干,一般,较湿)情况下的雨量预警指标阈值,并检验复核,分析误差来源。结果表明:从偏离度分析,部分临界雨量偏离度小于10%,预警指标的部分合理;从频率区间分析,特征雨量与临界雨量大多位于同一频率区间,预警指标基本合理。为缺乏水文资料的山丘区有效防治山洪灾害提供了参考,在无更精确方法时,可用此方法获取雨量预警指标。     

模糊层次综合分析法在农业水价综合改革实施效果评价中的应用

随着农业水价综合改革力度的不断加强和试点范围的不断扩张,系统合理地评价农业水价改革项目的实施效果,可为继续推进和深化农业水价改革提供参考依据和指导。以山东省某市农业水价综合改革试点项目为背景,基于野外调研和观测数据,利用模糊层次综合分析法对农业水价综合改革实施效果进行综合评价。从节水、经济、社会和生态四个层面,建立了由15项二级指标组成的农业水价改革项目效果评价体系;构造了模糊层次分析模型,模型采用三标度法建立优先判断矩阵,运用和行归一法确定评价指标的权重向量;并利用模糊逻辑理论模型对评价指标和结果进行定量化分级。评价结果表明:该市农业水价综合改革实施效果评价等级为较好,其中节水效果和经济效果评价等级为较好,社会和生态环境效果评价等级为一般。结果发现模型是合理可行的,能够全面系统的反映改革试点市的问题和不足,针对评价等级较低的指标和改革工作中存在的实际问题,还应加大资金投入、配套计量设施以及提高农民节水意识等方面的研究和投入。     

基于两阶段优化配置模型的济南泉域补给区灌溉水源置换研究

目前全球地下水能保持持续平衡的地区日趋减少,不合理农业灌溉成为很多地区地下水系统恶化的主要因素之一。济南市历城区地下水用于农业灌溉是当地地下水位下降的重要因素,对于济南泉域、白泉泉域喷涌有直接影响。针对研究区农业用水特点和水生态文明建设水源置换的要求,建立两阶段优化配置模型,将灌溉用水配置分为2个阶段,阶段一,以生态、节水和经济效益为目标,引入单位脉冲响应系数约束地下水利用量,实现区域地下水与地表水的合理配置;阶段二,以作物最大产量为目标,进行作物生育阶段水量配置和种植结构调整。结果表明,采取两阶段优化算法与用水结构调整后,可以有效减少地下水利用量,2011—2014年平均地表水与地下水用水结构由原来的3∶7调整为5.2∶4.8,较好地实现地下水源置换目标,同时地下水位计算值较实际年分别增加0.31、1.12、1.55和3.38 m,对保证泉域持续喷涌具有重要作用。     

基于融合权重的云模型在西昌某地区地下水水质评价中的应用

准确的评价地下水质量是地区居民饮水安全的重要保证。针对地下水水质评价中的模糊性和随机性,考虑到评价过程中权重的重要性,建立基于AHP-CRITIC博弈论组合赋权的云模型水质评价体系,结合西昌市某地区进行实例对比分析,结果表明该评价体系具备实用性。同时,针对评价过程中所发现的问题,即单一超标污染物受到其他指标极小值的影响导致正态云模型评价结果出现失真,提出在云特征参数选取过程中加入各项指标实测数据值,主观消除评价结果误差性。     

食品加工技术概论课程建设与改革研究

针对食品加工技术概论课程传统教学方式现状,结合食品高级人才培养及食品科学与工程专业的特点,深入探讨该课程教学改革问题。提出丰富课堂理论教学、优化课堂教学手段、强调思考独立与激发创新思维等建议,旨在为食品加工技术概论课程建设提供新思路。     

基于支持向量机方法的土壤水分特征曲线预测模型

在山西省黄土高原区进行野外试验获取土壤样品,经室内试验测定,最终获得土壤样品的水分特征曲线以及理化参数,建立了基于支持向量机的Van-Genuchten预测模型。研究与分析的结果:输入变量选用了5个土壤基本理化参数(土壤黏粒、粉粒、密度、有机质和全盐量),输出变量为Van-Genuchten模型的参数α、n,对土壤水分特征曲线Van-Genuchten模型的参数进行预测并取得良好的结果。所建立的支持向量机预测模型下,Van-Genuchten模型参数α、n的预测值与检验值的平均相对误差都小于4%,建模与检验样本都具有较高的精确度。研究成果有助于丰富黄土地区的土壤水分特征曲线理论研究。     

基于功基窗口法的拖拉机典型工况排放特性研究

降低拖拉机等农业机械的作业排放对大气环境的污染势在必行。以某款拖拉机为测试主体,利用PEMS系统获取拖拉机旋耕作业状态下的排放情况,按照欧盟非道路第5阶段的测试方法及计算程序,基于功基窗口法对排放数据进行计算分排放情况。试验结果表明,NOX排放结果为5.25~5.942g/kW·h,拖拉机装用发动机的排放测试结果,台架试验不能有效反应田间作业排放情况。     

国内外农用喷雾机的发展现状及趋势

分析了国内外农用喷雾机的发展现状,把当前我国农用喷雾机现状与国外相比较,客观地提出了国内外农用喷雾机未来的发展趋势。提出了精准变量施药技术、混药技术以及机电一体化技术的提升会促进喷雾机进一步的大发展。     

基于博弈论组合赋权的正态云模型在地下水水质评价中的应用

针对传统主、客观赋权方法的局限性,提出组合赋权思想。采用G2赋权法确定主观权重,CRITIC赋权法确定客观权重,并通过博弈论的组合赋权思想,充分挖掘权重信息。考虑到组合赋权的可信性,引入Kullback相对熵理论,验证三者之间一致性。同时运用正态云模型对水质状况进行识别与比较分析,充分反映水质变化趋势。该模型运用于新疆独山子区8组水样水质评价中,并与模糊综合评价法结果进行对比。研究表明,该方法评价结果准确、相对简单,是一种科学、实用的评价方法。