水利卫星遥感智能监测专题

• 蓝藻水华高精度遥感目视解译技术改进及业务化应用

  穆昀昌;李俊生;赵焕;朱晓迪;张方方;王胜蕾;

  当前，基于卫星遥感的蓝藻水华自动化监测方法在应用中存在一定局限性，难以满足生态环境监管部门对业务化监测的需求。而最准确的蓝藻水华遥感监测方法仍依赖于有经验专家的目视解译，但缺乏经验的人员在解译过程中可能产生随机误差，难以支撑高精度的业务化应用。针对这些问题，讨论了基于目视解译的蓝藻水华提取影响因素，并构建了基于目视解译的蓝藻水华提取技术流程。该技术流程包括影像预处理、蓝藻水华提取和结果输出等环节，以实现高精度、规范化的蓝藻水华提取，且适用于多种多光谱卫星遥感数据。在此基础上，开发了基于目视解译的蓝藻水华提取辅助软件。该软件具备用户图形界面，支持多种卫星遥感影像数据，并提供多种格式的结果输出，可提高蓝藻水华目视解译效率，为基于卫星遥感的蓝藻水华业务化监测提供技术支撑。

  2025年02期 v.46;No.199 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 4648K]
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• 面向内陆峡谷型水库的GACOS时序InSAR大气二次改正方法研究

  刘浩锋;孟令奎;罗志;李靖霖;张镇;李涵曼;李林宜;张文;

  大气延迟是影响时序InSAR精度的主要误差源之一，常见的InSAR大气改正方法主要包括基于干涉图内部特性的自改正法和外部数据辅助改正法。为了进一步削弱大气延迟带来的影响，结合研究区域的地形特征，提出了一种面向内陆峡谷型水库的时序InSAR大气二次改正方法。该方法将回归模型和GACOS数据集结合实现了大气二次改正，发挥了二者在大气改正中的优势。以河口村水库为例，将大气二次改正结果与常规时序InSAR结果进行了对比，并采用地表形变实测数据验证。结果表明，相比常规方法，GACOS改正方法的精度提升5.576%,线性改正、指数改正及指数+GACOS改正方法的精度依次提升，其中线性+GACOS改正方法的精度提升22.538%,说明提出的大气二次改正方法能进一步提高时序InSAR形变结果的精度，为InSAR技术在内陆峡谷型水库地区的地表形变监测提供参考。

  2025年02期 v.46;No.199 13-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 3735K]
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• 基于MODIS数据的太湖蓝藻水华监测方法比较与分析

  王健;张逸飞;智力;王玉;

  蓝藻水华的暴发会对水体生态系统造成严重影响，不同的蓝藻水华监测方法得到的结果存在较大差异。以太湖为研究对象，利用MODIS影像产品和地表分类数据，提取了太湖水域范围，并分别采用波段比值、归一化植被指数、浮游藻类指数和支持向量机、随机森林等算法提取了2010—2022年太湖蓝藻的暴发区域。通过对比分析，评价了各种方法基于MODIS影像对太湖蓝藻水华空间和时间的监测效果及适用性。5种方法的结果表明：太湖蓝藻水华2010—2014年趋于稳定，2015年开始暴发，之后规模逐渐增大，并于2021年达到顶峰，然后在2022年突然大幅度下降；支持向量机算法监测结果的一致性最好，平均Kappa系数达到0.77,结果最准确和稳定；归一化植被指数监测结果的一致性较差，平均Kappa系数仅为0.61,结果存在较大不确定性。与太湖藻华产品对比后发现，各方法在准确性和稳定性上存在差异，支持向量机算法在监测中表现最佳应优先考虑使用。但单一方法都存在不足，需进一步优化和融合，找到最适合特定场景的解决方案。

  2025年02期 v.46;No.199 23-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2160K]
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黄河流域生态保护和高质量发展专题

• 黄河上游典型水源涵养流域径流演变及归因解析研究

  王国庆;郑雨凝;刘希胜;孙高霞;李晨希;刘翠善;

  黄河流域水资源匮乏，黄河水源涵养区径流量受环境变化影响显著，科学厘清径流演变特征，定量解析径流变化原因，对黄河上游水源涵养和生态保护具有重要意义。以黄河上游大通河流域为研究对象，诊断其1961—2020年实测径流量的演变特征，并采用VIC模型定量分析径流变化原因。结果表明：(1)1961—2020年大通河享堂站实测径流量呈显著减少趋势，且在1990年发生突变；(2)1991—2020年实测年径流量较基准期1961—1990年的减少12%,其中4—10月份径流量减少27.7 mm,其他月份的增加4.4 mm;(3)VIC模型对大通河流域基准期天然径流量过程模拟效果较好，NSE效率系数为0.74,相对误差为0.46%;(4)气候变化使得1991—2020年径流量较基准期的增加21.8 mm,而人类活动使得径流量减少45.0 mm,其中水利工程建设及水量外调是享堂站径流量减少的重要原因。

  2025年02期 v.46;No.199 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1658K]
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• 河南省沿黄城市生态系统服务权衡/协同关系研究

  盖莹莹;赵衡;王富强;张红璐;

  解析生态系统服务间权衡与协同的时空特征，是可持续生态系统服务管理的基础和前提。以河南省沿黄8个地市为研究区域，采用InVEST模型和市场价值法，评估了2011年和2021年碳储量、生境质量、产水量和食物供给4项生态系统服务，并利用Spearman相关系数分析了各项生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：(1)2011年与2021年生境质量、碳储量和食物供给服务的空间分布变化不大，生境质量和碳储量服务的高值区主要位于太行山地、豫西山地生态区以及黄河沿岸，低值区集中于各市辖区；食物供给服务高值区集中于平原区。(2)与2011年相比，2021年各项生态系统服务均有所变化，平均生境质量下降了0.011,碳储量减少了236.19万t,产水量增加了54.21亿m~3,食物供给服务价值增加了1 218.82亿元。(3)从权衡关系看，碳储量、生境质量、产水量和食物供给4项生态服务两两之间均为显著相关关系，其中食物供给、生境质量和碳储量之间为互相增益的协同关系；产水量与生境质量、碳储量、食物供给服务表现为相关系数不稳定的协同关系。研究结果可为探讨快速城市化地区生态系统服务间的权衡协同关系及其优化提供参考依据。

  2025年02期 v.46;No.199 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1963K]
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• 南水北调工程河南省受水区生态安全评价

  郭辉;吴思远;夏帆;

  为评价南水北调中线工程对当地生态环境的影响，在归纳总结生态安全研究发展历程和相关理论方法的基础上，选取南水北调中线工程穿过河南省的8个地市为研究区，采用“压力-状态-响应”模型(PSR)、熵权法、标准差椭圆模型等方法探究研究区2010、2015、2020年生态安全水平的时空演化特征。结果表明：2020年研究区生态安全综合指数较2010年的显著提高，平均值由2010年的0.37上升至2020年的0.56,区域生态安全状况逐渐好转；研究区生态安全状态整体有所提升，但区域发展存在差异；呈现出“总体上南北高中间低，局部城市各有突出”的生态安全格局；不同城市的生态安全影响因素不同，工业固体废弃物综合利用率、万元GDP能耗等对地区生态安全评价的影响较大，粮食单产等指标的影响较小；研究区生态安全分布格局呈“东北—西南”走向，工程建成后东北—西南的空间分布格局愈加明显，空间分布范围不断收敛。

  2025年02期 v.46;No.199 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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气候变化与水安全专题

• 考虑复杂下垫面的台风风场模型及其在巨灾风险管理中的应用

  熊政辉;宫婷;方平治;

  台风巨灾模型对于台风巨灾风险管理具有重要作用，台风风场模型是其核心。利用Georgiou台风风场模型，融入西北太平洋最大风速半径和Holland参数B的最新研究成果，构建了适用于复杂下垫面条件的台风风场模型。根据所选择气象站提供的实测风速和来自台风最佳路径集的台风强度数据，结合现行建筑结构荷载规范中关于我国沿海区域和重点城市的基本风压分布，对该模型进行了验证。结果表明：该模型稳定且可靠。同时，由该模型得到的台风风场数据，可量化不同区域承灾体的损失概率，进一步可厘定不同保险费率。最后将该模型应用于台风巨灾风险管理中，并以广东省为例进行了不同区域保险费率的厘定，该厘定结果与实际情况相符，说明其可为巨灾风险管理、保险和再保险业务提供技术支持。

  2025年02期 v.46;No.199 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2086K]
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• 复合干热事件研究热点分析与展望

  李颖;刘自颖;梁继颢;

  近年来，全球复合干热事件频发，对生态环境、人体健康、城市建设产生重大影响，分析当前复合干热事件的研究进展，对未来研究和应对复合干热事件产生的灾害性影响具有指导作用。以Web of Science和知网平台的相关论文为数据源，基于Citespace V的文献计量分析和阅读，归纳当前国内外复合干热事件研究的关注点和方法，分析复合干热事件研究中数据和方法存在的问题，探索未来复合干热事件研究的新思路。结果表明，欧美国家从事复合干热事件研究的综合影响力大，中国虽然发文量较大，但影响力有待提升。现有的复合干热事件研究主要聚焦对农业、林业、人居环境及人体健康的影响，以及事件发生机制和城市适应性策略等方面；而在定义和衡量复合干热事件、识别特征要素、分析驱动机理等方面存在问题。未来研究应当注意采用多源数据，将时间尺度精细化，通过实证研究改进极端事件的三维识别技术，以更好地提取特征变量。同时，要揭示驱动因子的作用机制，特别是因子之间的依赖性和相互作用。

  2025年02期 v.46;No.199 64-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K]
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• 基于SSPs情景的滦河流域水源涵养量研究

  门宝辉;李国娇;刘灿均;

  滦河流域是京津冀地区重要的水源涵养区，研究变化环境下的水源涵养量对保障流域水安全具有重要意义。基于CMIP6中SSPs情景的人口和GDP数据，构建了耦合SD和FLUS模型预测2030年土地利用情况的SWAT模型，模拟预测并分析了3种SSP情景下的滦河流域年水源涵养量及其时空分布特征。结果表明：从时间维度来看，流域水源涵养量呈现出先减少后增加的趋势；从空间维度来看，流域东南的水源涵养量多于西北部的；3种SSP情景下的水源涵养量均比现状年多，其中SSP3的水源涵养量最多，为11.24亿m~3;从影响因素来看，水源涵养量与降水量呈显著正相关，与蒸散发量呈负相关；流域水源涵养量主要来自草地、林地和耕地。

  2025年02期 v.46;No.199 74-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2565K]
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• 基于四元连续半偏减法集对势的区域水资源承载力评价与诊断

  杨振龙;周戎星;吴啸骎;周铁军;梁建;

  为准确客观地评价区域水资源承载力等级、识别影响水资源承载力的脆弱性指标，基于四元减法集对势并结合偏联系数与联系分量迁移率原理，对差异度项进行合理分配，构建四元连续半偏减法集对势，并应用于江淮丘陵区水资源承载力评价和脆弱性指标诊断。结果表明：2011—2018年江淮丘陵区中合肥市水资源承载状态最差，常年处于3级水平，承载状态十分严峻；滁州、六安、安庆3市水资源承载力由3级逐步提升至2级，承载状态稳步提升；运用四元连续半偏减法集对势诊断得出人均水资源量、产水模数、植被覆盖率、人均GDP和生态用水率是影响江淮丘陵区水资源承载力的主要因素。结果可为水资源承载状态评价与脆弱性指标诊断提供新思路。

  2025年02期 v.46;No.199 84-91+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1744K]
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水利与土木工程

• 复合地层超大矩形顶管隧道下穿高铁施工加固技术

  崔光耀;韩驰;麻建飞;宁茂权;

  为保证复合地层超大矩形顶管隧道近接下穿既有高铁的施工安全，以某超大矩形顶管隧道下穿杭深线高铁工程为背景，采用数值仿真和现场实测方法对复合地层超大矩形顶管隧道近接下穿高铁施工安全及加固技术进行了研究。结果表明：该超大矩形顶管隧道在复合地层中近接下穿既有高铁施工时，轨道沉降超出安全阈值，必须采取施工加固措施；在n(硬岩比)≥0.75的复合地层中掘进时，超前注浆、地下连续墙+D型钢便梁和人工挖孔桩+D型钢便梁3种加固方案均可采用，在n<0.75的复合地层中掘进时，可采用地下连续墙或人工挖孔桩+D型钢便梁加固方案；综合考虑轨道沉降、管节安全系数及加固方案施工对既有高铁的影响程度，对该工程推荐采用人工挖孔桩+D型钢便梁的加固方案；现场监测结果表明，采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固方案后，轨道沉降量降至1.46 mm,所有监控指标均处于安全范围内。研究结果可为类似矩形顶管隧道近接施工设计与实施提供参考。

  2025年02期 v.46;No.199 92-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 3285K]
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• 有压流改造方案对渡槽过流能力提升的影响

  李屾;杨康华;刘培;薛海;

  南水北调工程作为我国水资源调配的重大水利工程，对优化我国水资源时空配置有着战略性意义。随着中线工程加大流量输水工作的顺利完成，大流量输水期间渡槽段出现了波浪交替回涌的复杂流态，不仅干扰输水工作的正常进行，而且对渡槽结构的安全产生隐患。为此，研究渡槽复杂波浪流态的产生机理，提出波浪消减方案，对提升渡槽的过流能力和水流稳定性具有重要工程价值。采用现场观测与数值模拟相结合的方法探究波浪回涌的机理，为了抑制波浪并提升流量，提出针对某渡槽的有压流改造方案，并用4座不同形式的渡槽来验证方案的普适性。结果表明：有压流改造方案对某渡槽波浪交替回涌现象具有良好的抑制效果，渡槽过流能力最高可提升31.0%;通过有压流改造方案，4座不同形式渡槽的过流能力均出现不同程度的提升，这对提升渡槽的过流能力和水流稳定性具有参考价值。

  2025年02期 v.46;No.199 102-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2607K]
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• 基于BO-KELM的大跨变截面连续箱梁桥损伤识别研究

  吴庆亮;赵洋;崔书宇;姚兵;高桢赞;

  大跨度变截面连续箱梁桥是我国公路和市政桥梁中经常采用的典型结构型式，在运营阶段，精准识别桥梁损伤是准确评价其结构健康状态的首要条件。针对桥梁缺陷产生的不确定性，提出了一种基于BO-KELM识别大跨度变截面连续箱梁桥损伤的方法。试验和工程应用结果表明：放大曲率模态作为损伤识别指标，可有效识别大型结构单点和多点的轻微损伤位置；基于KELM构建的预测模型并结合BO算法，可快速识别梁桥不同程度的损伤，预测精度可达98.75%,较传统神经网络提高10%。提出的放大曲率模态和BO-KELM损伤识别方法具有对微小损伤识别能力强、损伤程度判别速度快、精度高等特点。研究结果可为大跨度变截面连续箱梁桥损伤位置和损伤程度的快速精准识别提供理论和方法指导。

  2025年02期 v.46;No.199 112-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1635K]
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• 耗能装置布置形式对连体结构减震性能的影响研究

  武宗良;孙建良;王廷彦;贾明晓;张贵阳;

  为研究将耗能装置布置于高位连体结构内的减震效果以及耗能装置布置形式对高层连体结构减震性能的影响，依托郑州市高新区数码港工程一期的连体公寓楼项目，运用ETABS软件建立耗能装置在高位连体结构内采用不同布置形式时的有限元减震分析模型，基于多遇地震和罕遇地震作用下的动力时程分析法和能量法评价黏滞阻尼器在不同布置形式时对结构的减震效果。结果表明：相较于未布置耗能装置的原结构，布置黏滞阻尼器的减震结构在地震作用下的振动响应均明显减小，在高位连体结构内安装黏滞阻尼器能起到耗散地震能量、保护结构主体的作用；黏滞阻尼器采用正“V”形布置时，高层连体结构的楼层位移、层间位移角等指标的减小率最高，在多遇地震作用下黏滞阻尼器的耗能率达到23.2%,在罕遇地震作用下黏滞阻尼器的耗能率达到16.4%,减震效果最好。

  2025年02期 v.46;No.199 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2239K]
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• 电渗法联合固化剂改良尾矿浆液试验研究

  刘娉慧;赵琦琦;侯传营;

  为了探究尾矿浆液改良处理方法，开展了掺加不同固化剂、单一电渗、电渗联合固化剂改良尾矿浆液的室内试验。基于排水量、含水率、液塑限、压缩指数、抗剪强度、渗透系数和电流等参数变化，对比分析各改良方法对尾矿浆液快速脱水和固化效果的影响。试验结果表明：与未处理前相比，固化剂促进了尾矿浆液强度的提高及塑性和渗透性的降低；电渗可使尾矿浆液脱水速率和脱水量得以提升；电渗联合固化剂可以进一步促进尾矿强度的提高和塑性的降低，抗剪强度与对照组(未处理试验组)相比提高约21.5倍，约是单独掺加固化剂处理后强度的2倍，脱水率相比于对照组由36.3%提高到70.0%,进而证实了电渗与固化剂联合法的有效性，其中电渗联合水泥在改良尾矿浆液中综合效果最佳。

  2025年02期 v.46;No.199 129-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 2648K]
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农业工程

• 旱涝急转对夏玉米光合特性与产量的影响

  李彦彬;程智超;高世凯;王潜;王晓猛;

  为探明拔节期和灌浆期旱涝急转对夏玉米光合特性与产量的影响，采用测坑试验，分别在夏玉米拔节期和灌浆期设置旱转轻涝(LF)和旱转重涝(SF)2个旱涝急转处理，以适宜水分处理(CK)为对照，测定叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)以及最终产量。结果表明：旱胁迫处理期间，各处理叶片的SPAD、P_n、T_r和G_s随胁迫时间的延长逐渐降低；旱涝急转处理过程中，P_n、T_r和G_s随着涝胁迫持续时间的延长呈先上升后下降的趋势；旱涝急转结束时，P_n、T_r和G_s均小于CK;旱涝急转结束后，P_n、T_r和G_s呈现逐渐恢复的过程，LF的恢复速度快于SF,C_i与P_n、T_r和G_s呈相反的变化趋势。拔节期旱涝急转LF和SF产量与CK相比显著降低13.60%和18.88%,灌浆期降低5.24%和10.86%;SF处理对减产的影响更显著。夏玉米在拔节期发生旱涝急转对光合特性以及产量的影响较大，生产上尽量避免该阶段发生旱涝急转。

  2025年02期 v.46;No.199 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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• 物联网智能灌溉对烟草农艺性状的影响研究

  张霞;王辉;武东玲;

  针对传统烟草灌溉方式存在水资源浪费、土壤盐碱化以及品质不稳定等问题，基于物联网技术构建智能灌溉系统，设置3组试验，探究水肥调控对豫西烟田烟草生长及经济效益的影响。结果表明：对比大田对照试验，智能灌溉系统下烟株3个生育期土壤相对含水量依次为60%、80%、70%(以土壤相对含水量分别为55%～65%、75%～85%、65%～75%进行控制)的试验(水肥处理一)中，烟株农艺性状表现最好；该处理实现了全生育期节水39.94%～44.34%,上等叶比例提升至70%,经济产值提高了22.39%;智能灌溉系统显著改善了烟叶化学成分协调性，同时促进了干物质积累量与农艺现状的同步改善。研究表明，基于水肥一体化技术的物联网智能灌溉系统不仅能够显著提高烟草经济效益，而且为烟草种植提供了可靠的技术支持和发展空间，对于烟草产业的可持续发展具有积极意义。

  2025年02期 v.46;No.199 145-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K]
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生态环境

• 轻非水相液体给油度变化特征及影响因素研究

  尹彦礼;张宏利;王杰;刘宇;李洪良;程家乐;张赫鹏;

  给水度是重要的水文地质参数之一，为地下水非稳定流计算和地下水资源评价提供了不可或缺的数据。目前诸多学者对给水度进行了大量研究，但对于轻非水相液体(Light non-aqueous phase liquid, LNAPL)在土壤中的运移以及给油度研究尚少。通过室内土柱排水、排油试验，测定不同排水时间、排油时间、水头差、LNAPL压力差条件下给水度与给油度的变化规律，并分析其影响因素，为地下石油污染修复提供科学依据。研究结果表明：(1)受排油时间和LNAPL压力差的影响，给油度呈非线性变化。(2)分段排水、排油时间为2 h时，均质细砂的给水度和给油度均趋于稳定，分别达到0.25和0.21;均质粉砂给水度与给油度差别较小，分别趋于稳定值0.20和0.18。(3)均质细砂和均质粉砂的给油度受粒径、排油时间影响较大，均质细砂的排油时间与给油度呈正比；均质粉砂的给油度相较于均质细砂在相同LNAPL压力差和排油时间条件下更为稳定。研究结果对于LNAPL污染土地修复具有重要意义。

  2025年02期 v.46;No.199 153-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1949K]
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