2026年 02期
基于集对推理的区域水资源承载力耦合协调度评价方法
金菊良;沈时兴;吴成国;周亮广;周戎星;崔毅;【目的】增强区域水资源承载支撑力与压力两子系统间耦合协调度评价方法的逻辑合理性和物理解释性，确保耦合协调度评价结果与区域水资源承载力子系统综合评价水平在量纲类型、数量级变化上的一致性。【方法】采用同异反联系数刻画各子系统的综合评价水平，基于子系统间耦合协调的共同目标，构造了一种基于两同异反联系数逻辑乘法运算的集对推理方法，将两子系统联系数的乘法运算得到的联系数减法集对势作为子系统间耦合协调度的评价值，构建了基于集对推理的区域水资源承载力耦合协调度评价方法(ECCD-SPR),并将该方法应用于安徽省16个地级市。【结果】安徽省水资源承载力耦合协调度呈现出从皖北、皖中到皖南逐渐增大的空间分布特征，耦合协调度评价值与子系统综合水平值的量纲类型、数量级变化相一致，评价值的区分度较高。【结论】ECCD-SPR将耦合协调度从一个描述子系统间关联强度的状态指标，深化为一个揭示集对子系统联系数间乘法作用的解析性指标，阐明了水资源-经济社会-生态环境复合系统的集对乘法耦合协调原理。该方法拓展了水资源集对推理的定量计算途径，在区域生态保护与高质量发展耦合协调分析等领域具有应用前景。
基于小波分析的乌鲁木齐河源1号冰川水文特征研究
矦朵朵;郝慧清;李忠勤;贾玉峰;特力格尔;曹永强;郝永红;【目的】揭示天山乌鲁木齐河源1号冰川水文过程的演变规律及其对气象因子的响应机制，为区域水资源管理与气候变化应对提供科学依据。【方法】采用M-K方法检验1号冰川1989—2019年物质平衡序列，识别突变年份及变化趋势；依据物质平衡线将1号冰川划分为积累区和消融区，并通过小波分析探讨冰川水文过程的周期、频率和相位特征。【结果】(1)1号冰川物质平衡于1993年和1996年发生突变，总体呈持续下降趋势；(2)积累区和消融区物质平衡对降水和气温的响应具有多尺度效应，以1年共振周期为主，滞后响应时间约半年；(3)消融区与积累区的物质平衡存在半年短周期和1年长周期共振，两者之间的水文传递过程具有高度同步性；(4)降水、消融区物质平衡和蒸发对冰川区总径流的影响均表现为1年共振周期，总径流对降水和蒸发的响应滞后为1～2个月，对冰川融水的滞后响应约半年。【结论】1号冰川物质平衡呈现阶段性突变与持续亏损趋势，其水文过程具有多尺度共振特征，且不同水文要素间存在差异化的响应滞后，揭示了冰川对径流的缓冲调节机制。在全球变暖背景下，需重点关注冰川融水的滞后补给效应，并加强冰川区多要素的长期定位观测。
延河流域广义水资源调控及仿真模拟
夏帆;李新生;贾冬冬;徐尧;邱慧阳;黄晓东;苏妍妹;【目的】分析影响区域水资源供需平衡的关键因素，构建科学的调控策略，为推进水资源可持续利用与区域高质量发展提供理论支撑与实践路径。【方法】基于水足迹和蓝绿水理论，创新性地从广义水资源角度探讨流域水资源压力机制。以延河流域为例，采用SWAT模型计算流域蓝绿水量，耦合系统动力学模型，设定自然发展、水资源调控、经济调控、生态调控4种情景，量化分析不同情景对水资源承载力的影响，进而提出提高水资源承载力的调控方案。【结果】SWAT模型率定期和验证期的决定系数R2、纳什效率系数NSE分别为0.69、0.61和0.88、0.78,模拟精度良好；延河流域多年平均蓝水量为14.08亿m3,多年平均绿水量为31.93亿m3,绿水是流域水资源的主要组成部分；预测到2035年，流域农业、工业、生活、生态需水量均呈现上升趋势，而流域蓝水可供给量仅为0.93亿m3;水资源调控情景下供需差额最小，平均为0.059亿m3,但苹果、蔬菜产量与规划预期分别相差36.13万t、35.27万t,工业产值相差22.13亿元，工农业发展受限；经济调控情景下供需差额最大，平均为-0.522亿m3,供需压力进一步加剧；生态调控情景下的结果与规划目标基本符合，供需差额平均为-0.129亿m3。【结论】生态调控情景下水资源供需比为1.33,各子系统的模拟值基本符合远景目标。该情景有效实现了生态保护、经济发展与水资源利用的动态平衡，是延河流域未来实现高质量发展的策略参考。
鄱阳湖五河入湖水沙通量特征及驱动因素研究
俞扬;姚轶;杨光;李晨韬;夏辰;【目的】揭示鄱阳湖五河入湖水沙通量的长期变化规律、突变特征及驱动因素，为流域水资源管理和水沙调控策略制定提供科学依据。【方法】基于1960—2018年五河径流量、输沙量及降水、气温数据，采用累积距平法、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析和双累积曲线法，系统分析水沙通量的趋势变化、突变年份、周期特征及气候与人类活动的贡献。【结果】(1)五河入湖径流量在研究期内保持总体稳定，无显著长期趋势；输沙量显著下降，1995年为突变点，下降幅度达64.26%。(2)径流量主要呈现10年以内的短周期，与区域季风气候相关；输沙量表现出超过10年的长周期，反映气候与人类活动的综合驱动。(3)基准期(1960—1995年)降水-输沙关系稳定，而变化期(1995—2018年)实际输沙量远低于理论值，人类活动使单位降水的输沙贡献显著降低。(4)双累积分析显示降水-径流关系稳定，但降水-输沙关系在1995年后斜率明显减小，说明水库拦沙、水土保持和采砂管理等措施是输沙下降的主导因素。【结论】鄱阳湖五河输沙过程在1995年后发生显著变化，其中人类活动的调控作用显著强于气候变化的直接影响。未来应结合水库调度优化、水土保持工程和采砂管控政策，加强对流域输沙长期变化的管理与预测，为鄱阳湖生态安全和水沙调控提供支撑。
基于可变云模型的南水北调中线水力调控综合评价
陈晓楠;卢明龙;赵慧;吴淼;许新勇;张召;【目的】开展南水北调中线水力调控综合评价，为实现精准调度决策提供科学支撑。【方法】考虑水位控制目标、水位降幅约束、闸门调节频次、响应时间快慢等因素，构建了南水北调中线水力调控评价体系。结合可变模糊集理论和云理论，建立了一种基于三角形分布的可变云综合评判新模型，对拟定的10组南水北调中线输水典型水力调控方案进行评价优选。【结果】(1)方案3相对最优，综合计算等级值为2.76,评等级价为良；方案6相对最差，综合计算等级值为4.09,评等级价为较差。(2)大多数调度方案的效果评价等级为一般，综合计算等级值范围为3.02～3.52,这反映出不同评价指标之间存在矛盾。(3)排序结果显示，体现安全性的水位限值和变幅控制的指标对方案优劣判断的影响较大，这与南水北调中线调度运行中安全优先的实际调控原则相符合。【结论】可变云综合评价模型能够较好地综合量化评估各调度方案，并实现方案的优劣排序。未来可结合数字孪生工程建设，进一步研究调控模型优化和实时控制，为中线工程智慧调度提供技术支撑。
河南省人口与不透水面变化对用水量的影响
黄晓东;王润鸿;刘文锴;胡青峰;刘辉;王艳梅;尤靖奇;张钧涵;【目的】揭示人口增长、不透水面扩张与用水量变化之间的关系，为河南省人口、土地和水资源协调发展提供科学依据。【方法】基于2000—2022年的面板数据和遥感数据，采用强度差异指数、脱钩指数和数据包络方法的CCR模型，对河南省各地市人口增长和不透水面扩张强度进行测度，分析其变化趋势，揭示其对用水量的影响。【结果】(1)河南省各地市人口和不透水面变化强度均增大，人口增长强度在2010年由高于不透水面扩张强度变为低于不透水面扩张强度，人口和不透水面配置存在空间错位现象。(2)省级尺度下，人口和不透水面的关系始终是弱脱钩型，但人口增速和不透水面扩张速度之间差距逐渐增大；市级尺度下，人口和不透水面的脱钩关系经历了“弱脱钩”为主到“弱脱钩”“强脱钩”为主的变化过程。(3)省级尺度下，人口作用效率高于不透水面作用效率，人口增长是用水量增加的主导因素；市级尺度下，人口和不透水面对用水量的作用效率存在区域差异，人口增长主导与不透水面扩张主导交替出现，呈现区域差异化特征。【结论】人口增长和不透水面扩张都促进用水量的增加，人口与用水量的相关性更强。河南省应统筹协调各地市人口和不透水面的规模与增速，调整用水计划与产业结构，实现人口、土地和水资源协调发展的目标。
夜光遥感视域下东平湖非法采砂和移民行为监测
刘辉;朱梦源;苗长伟;刘俊国;刘雪梅;刘文锴;刘先林;杨世纪;【目的】通过夜光遥感技术，探究灯光变化与东平湖区域非法采砂、移民等行为的关联关系，为东平湖治理和规划提供决策参考。【方法】采用NPP/VIIRS、珞珈一号夜光遥感数据，结合河湖流域的社会经济及已有违法先验信息等数据，利用改进的基于时间滑动窗口的隐马尔可夫模型影像优化算法，在大尺度空间上分析东平湖非法采砂和移民行为。以区域夜光强度指数和区域夜光梯度指数为统计指标，得到东平湖区域整体夜光分布。【结果】(1)2013—2020年，老湖区湖面夜光和非法采砂呈下降趋势；2014—2015年，区域夜光强度指数降幅达到37.2%,同时湖区南部非法采砂活动骤然减少，非法采砂行为得到有效控制；2019年，湖区夜光几乎消失，非法采砂销声匿迹。(2)移民行为集中在2013—2017年，2017年湖区北部夜光消失，移民搬迁完成；2020年老湖区移民回迁工作顺利开展，湖区北部浒源社区处再次出现微弱夜光。(3)随着经济社会的发展，人类活动更加活跃，滞洪区夜光呈上升趋势，2015—2020年加权后辐射亮度值年均增幅为5.31%。【结论】夜光遥感可有效监测东平湖非法采砂与移民活动的时空变化，其结果与治理成效高度吻合。未来可将夜光遥感纳入河湖动态监管体系，为违法活动取证和人口迁移分析提供技术支持。
基于调整型遥感生态指数的矿区生态环境质量动态监测与评价
孙振宇;刘海新;王晓;韩小庆;【目的】定量评价峰峰矿区生态环境质量的时空变化，为矿区生态环境治理提供科学依据。【方法】基于Landsat遥感数据，通过主成分分析法构建调整型遥感生态指数A-RSEI,结合地理探测器对峰峰矿区2000—2020年的生态环境质量进行了评价及成因分析。【结果】(1)2000—2020年，研究区A-RSEI均值呈“先下降后上升”趋势，增幅14.42%;生态环境质量整体呈“东高西低”的空间格局，A-RSEI等级由中和良为主导转变为良和优为主导，生态环境处于明显向好的趋势；梧桐庄矿、九龙矿和新三矿A-RSEI均值均呈不同程度的增长，表明矿区生态环境治理取得良好成效。(2)21年来研究区生态环境质量呈“改善—退化—改善”的趋势，改善区、稳定区和退化区的比例分别为45.88%、35.21%和18.91%,退化明显的区域主要集中在建成区。(3)土地利用是研究区生态环境质量的关键驱动因子，各影响因子主要表现为双因子增强关系，土地利用在降水和高程的共同作用下对A-RSEI空间异质性的影响最大。【结论】峰峰矿区生态环境质量总体向好，矿区生态治理成效显著，但建设用地扩张仍对局部环境构成压力。未来应继续强化生态修复与水土保持，优化土地利用结构，推动矿区生态环境系统性与可持续性治理。
基于集成学习的玉米叶绿素含量和覆盖度估算
姚艺晗;申家宁;王健;刘杨;王启磊;冯海宽;杨浩;岳继博;【目的】针对利用植被指数进行作物参数估算易出现“饱和”而导致精度不足的问题，研发一种关于玉米叶片叶绿素含量(LCC)和植被覆盖度(FVC)的高精度估算方法。【方法】将无人机遥感图像的植被指数(VI)与纹理特征(TF)作为输入项，对应用Stacking、Bagging和Blending 3种集成学习模型开展LCC和FVC估算的可能性进行评估，测试了VI、TF和VI+TF作为模型输入项分别估算LCC和FVC的精度差异，并基于最优Stacking集成学习模型进行LCC与FVC的制图和评估。【结果】当VI+TF作为特征变量输入模型时，Stacking集成学习模型对LCC(R2:0.922;RMSE:3.609 SPAD units; MAE:2.661 SPAD units)和FVC(R2:0.788;RMSE:0.050;MAE:0.039)具有最优估算性能。【结论】基于光谱纹理特征和集成学习实现了玉米LCC与FVC的高精度估算，为作物性状参数的估算提供了方法参考。
大流动性钢纤维橡胶混凝土力学及抗冲击性能研究
徐诺军;陈永升;李煜晓;丁新新;曲福来;【目的】分析钢纤维和橡胶颗粒对大流动性混凝土力学性能、抗冲击能耗、延性比和韧性系数的影响，并对大流动性混凝土力学和抗冲击性能进行改善。【方法】设计不同钢纤维掺量(0.8%、1.2%和1.6%)和橡胶颗粒体积替代率(10%、15%和20%)的钢纤维橡胶混凝土试件，对其进行冲击落锤试验以及基本力学性能试验，采用两参数Weibull函数模型对大流动性钢纤维橡胶混凝土抗冲击寿命进行预测。【结果】(1)钢纤维可以提高大流动性混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度，橡胶颗粒的掺入降低了混凝土的强度；(2)钢纤维可以显著提高大流动性混凝土的抗冲击性能，橡胶颗粒体积替代率为20%、钢纤维掺量为1.6%的混凝土终裂冲击次数最多，表现出最佳的抗冲击性能；(3)在钢纤维掺量不变的条件下，大流动性橡胶混凝土抗冲击延性比和韧性系数随橡胶颗粒替代率的提高而增加。【结论】钢纤维和橡胶颗粒对大流动性混凝土力学性能影响不同，但均可以显著提高大流动性混凝土的抗冲击性能，大流动性钢纤维橡胶混凝土的抗冲击寿命符合Weibull分布模型。该研究成果可为大流动性钢纤维橡胶混凝土抗冲击性能的评价提供参考。