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沙颍河流域植被时空变化及对气象因子的响应
高歆;闫慧;李京忠;张鹏飞;许淑娜;【目的】分析沙颍河流域植被变化及对气象因子的响应，探究区域植被与水热条件耦合的空间分异规律，为流域植被修复和保护、农业科学管理等提供理论依据。【方法】基于卫星遥感NDVI产品、气象和土地利用栅格数据，采用谐波回归和相关性分析方法，分析了2000―2024年沙颍河流域植被在不同尺度下的时空变化特征，研究了生长季流域植被对气象因子多尺度响应的差异及时滞效应。【结果】(1)沙颍河流域以农作物植被为主，以浅山丘陵和山地植被为辅，在空间分布上呈现西南和中东部高、西北低的格局；(2)与一元线性回归方法相比，谐波回归方法能够有效提升趋势估计显著性检验的通过率；(3)流域植被与气温之间的相关性以短期行为为主，长期趋势为辅，而与降水的相关性仅由短期行为主导；(4)流域植被对气象因子响应的时滞性存在明显的空间分异性，气温在全域上的时滞期为0～1个月，流域东部平原降水的时滞期为0个月，中部平原降水的时滞期为0～1个月，西部山地和浅山丘陵区降水的时滞期为0～2个月，降水时滞性的空间分异同流域地形高度吻合。【结论】在沙颍河流域，农业和林业用地植被覆盖度显著上升，且增长趋势与气温升高一致，而植被对气象因子的实时和滞后响应与流域地形地貌、农业管理措施及植被类型构成等因素紧密相关。未来将进一步结合实地观测与多源遥感数据，深入探究不同植被类型对气象因子响应的内在机制，为流域生态系统的精准修复、农业可持续发展以及应对气候变化提供更科学的决策依据。
滑坡多源监测技术及人工智能算法研究进展
安宁;张志鲟;李正发;黄明豪;汪志昊;侯蕊;【目的】通过研究滑坡监测预测中的关键技术与方法，分析各类算法在滑坡监测预测场景中的效率和精度，以期提升滑坡灾害的识别精度与预警效率，为构建智能化、系统化的滑坡灾害防控体系提供科学依据。【方法】通过文献调研，对比分析了光纤维传感技术、微动探测技术、全球导航卫星系统、合成孔径雷达干涉测量等地表监测技术的应用特性；同时探究多源异构监测技术的协同机制，并分析智能算法在滑坡监测中的实践价值。【结果】(1)单一滑坡监测技术各有优劣，存在监测盲区或环境干扰等问题；(2)多源异构监测技术可整合空-天-地多维度数据，弥补单一技术缺陷，提升监测的全面性；(3)智能算法能自动提取数据特征、强化非线性建模能力，有效提升滑坡变形预测与灾害识别精度，与多源监测数据融合可进一步优化预警效能。【结论】多源监测技术发展推动滑坡监测从传统点位式向多维、连续、智能化转变，明确了滑坡监测方法的核心价值与应用局限，厘清了多技术协同融合的发展方向。未来可结合极端天气、地质环境演化等因素，深化智能算法与多源数据的融合应用，为滑坡灾害精准监测、早期预警及科学防治提供了技术参考与实践指导。
氯盐腐蚀砖砌体墙的抗震性能及损伤恢复力模型研究
李楠;牛丽华;郑山锁;管俊峰;李列列;高绍华;【目的】为了准确揭示沿海大气腐蚀环境下砖砌体墙抗震性能退化机理，建立了普适性强的恢复力模型。【方法】对8个砖砌体墙试件进行了室内加速腐蚀试验，后进行了低周往复荷载试验，考虑腐蚀循环次数和构造柱数量等参数。基于修正I-K模型，引入循环退化指数，考虑基本强度、峰值后强度、卸载刚度、再加载刚度等性能退化及捏缩效应，提出了腐蚀砖砌体墙恢复力模型，并将模型计算得到的滞回曲线与试验结果进行了对比分析。【结果】在往复荷载作用下，试件均经历弹性、弹塑性和破坏阶段并最终发生剪切破坏，腐蚀循环会加速裂缝的发展，导致结构的水平承载力、变形能力和耗能能力显著下降。与组合单墙片相比，组合双墙片由于构造柱的约束作用更强，其裂缝分布更为充分，滞回曲线更饱满，整体受力性能和耗能性能较为优越。【结论】建立的腐蚀砖砌体墙恢复力模型计算结果与试验得到的滞回曲线吻合度较高，能够较为准确地描述腐蚀砌体墙的受力特性和滞回性能，可用于沿海大气环境下砌体结构弹塑性分析。
电厂玉米秸秆灰再生骨料混凝土孔隙特征及力学性能
陈记豪;邓宇虓;朱倩;魏慧男;唐国斌;【目的】为实现农业废弃物的资源化利用，探究了电厂玉米秸秆灰（PP-CSA）对再生骨料混凝土（RAC）孔结构特性和力学性能的影响规律，明确最佳掺量，。【方法】采用X射线计算机断层扫描（X-CT）与低场核磁共振（LF-NMR）对电厂玉米秸秆灰再生骨料混凝土（PPCSA-RAC）进行无损检测，研究不同PP-CSA掺量（0%、5%、10%）与再生粗骨料（RCA）取代率（0%、50%、100%）耦合作用下，试件的力学性能、孔隙率、孔径分布、孔隙体积、孔隙球形度及分形维数的演变规律。【结果】PP-CSA对RAC性能的改善效果与RCA取代率密切相关。在50% RCA取代率下，掺入10% PP-CSA可有效降低总孔隙率，细化无害纳米级孔隙，并显著提升抗压强度，最高增幅达16.9%。在天然骨料（0% RCA）或全再生骨料（100% RCA）体系中，10% PP-CSA则会增加微米级与毫米级有害孔隙的比例，使孔隙形状趋于不规则，导致力学性能下降，其抗压与抗折强度最高降幅分别为5.2%和11.9%。PP-CSA能改善天然骨料混凝土中微米级孔隙的均匀性，但在全再生骨料混凝土中会加剧孔隙分布的离散程度。电厂玉米秸秆灰在再生粗骨料取代率50%下可发挥最优改性作用，有效优化孔结构并提升力学性能。【结论】本研究为PP-CSA作为辅助胶凝材料的高效应用提供了理论依据，对拓宽固废资源化利用途径、推动混凝土材料低碳化发展具有重要意义。
机器学习在城市河道水体浊度预测中的应用研究进展
李梦珂;汤烨;【目的】系统梳理主流机器学习技术在河道浊度预测中的应用现状，旨在明确不同技术的适用场景与实践效能，为后续技术优化与应用拓展提供理论支撑。【方法】基于综合方法论视角，详细阐述支持向量回归、集成学习、人工神经网络及深度学习等模型在河道浊度预测中的应用进展，重点探讨各模型在技术适配性与实践效能方面的差异。【结果】①集成学习是河道浊度预测的优选;支持向量回归在小样本建模中表现出更强的鲁棒性;人工神经网络可灵活适配多因子耦合预测;时序深度学习模型适用于主干河道的动态特征提取与长时序监测。②将深度学习技术与可控实验、物理机理模型相结合，可实现多源数据扩展，缓解样本稀缺问题。③应用Shapley加法解释方法对模型决策逻辑进行归因分析，有助于破解“黑箱”，提升模型实用性与可信度。【结论】现有算法虽兼具计算效率与预测精度优势，但其应用仍面临数据稀缺与模型可解释性不足的双重制约。在实际模型选取中，需综合考量水体污染特征、数据可用性、运维成本等多重因素。未来研究应深化机理模型与机器学习的融合，结合可控实验构建突发环境事件浊度预测体系，以进一步释放机器学习潜力，从而为可持续水资源管理及水生态保护提供更为可靠的智能决策支持。
滩坑水电站溢洪道表孔闸墩配筋设计及非线性有限元分析
赵兰浩;韩修宇;黄智;毛佳;【目的】针对弧形闸门大推力作用下闸墩与牛腿连接部位易发生应力集中的问题,构建闸墩配筋设计与非线性有限元分析方法,探讨配筋对闸墩受力性能的影响,为同类水工结构的配筋设计与安全评估提供理论依据。【方法】以滩坑水电站溢洪道表孔闸墩为研究对象,建立三维有限元模型,基于线弹性应力图形法提出配筋方案,采用单弹簧联结单元模拟钢筋与混凝土的黏结滑移行为,并结合混凝土四参数损伤模型进行非线性有限元计算。研究配筋前后闸墩的应力、损伤分布以及钢筋的受力情况,并进行结构限裂复核验算。【结果】(1)配置钢筋后,闸墩与牛腿连接处混凝土最大拉应力降低,损伤最大值下降约25%,损伤分布范围减小。(2)钢筋总体应力水平较低,最大拉应力为24.97 MPa,最大裂缝宽度为0.032 mm,显著低于规范限值0.30 mm,适当减小配筋量后结构仍处于安全状态。【结论】配置钢筋能在一定程度上改善局部混凝土的受力状态,减小混凝土损伤程度。基于线弹性应力图形法设计的配筋方案具有较大的安全裕度,可适当优化配筋量。
基于SAR影像数据的2024年团洲垸溃堤淹没监测及灾情分析
张振川;刘俊国;闫新庆;刘明欢;罗忠堃;姜丽光;【目的】构建融合土地利用先验知识的SAR影像分区自适应水体提取模型(SDWI-LU),以解决农业圩垸区半淹没耕地误判难题,为同类区域洪涝灾害的精准监测与灾情评估提供技术支撑。【方法】以2024年团洲垸溃堤事件为研究对象,基于多时相Sentinel-1与高分三号SAR影像及灾前土地利用数据,采用差异化阈值优化策略提取水体；通过多方法精度对比,并结合时序影像与水文数据,系统分析了洪水的时空演化规律及受灾情况。【结果】(1)SDWI-LU方法有效抑制了半淹没耕地的误判,F1均值达0.982,提取精度显著优于传统全局单一阈值等方法。(2)溃堤洪水演化呈现“渐进扩张—爆发扩散—滞后消退”三阶段特征,且退水阶段的淹没面积消退速率(1.87 km2/d)远低于扩张速率(2.65 km2/d)。(3)耕地与建设用地为主要受灾地类,超八成(83%)耕地遭受10 d以上的持续淹没,农业受损严重。【结论】融合土地利用先验知识的分区自适应策略,有效突破了复杂地表覆盖下SAR水体提取的精度瓶颈,客观揭示了突发溃堤洪水的时空演化规律。未来研究可进一步探索该方法的自动化运行并结合轻量级深度学习模型,以提升农业圩垸区洪涝应急监测的智能化水平与决策效能。
基于不确定性场景的风-光-火-抽蓄多能互补系统日前优化调度
门宝辉;李安宁;向璐;卞宗真;【目的】构建基于场景生成的随机优化调度框架,为解决新型电力系统多重不确定性及新建风光电站历史数据匮乏问题提供理论借鉴。【方法】首先,提出了一种基于改进的时间序列生成对抗网络,生成与历史数据相似的新能源出力?负荷场景和电价场景。同时,使用改进的k-medoids聚类方法进行场景削减。其次,以最小化系统运行成本为目标函数,构建了风-光-火-抽蓄多能互补系统的优化调度模型,在研究定速和变速抽水蓄能机组的情景下,进行了多能互补系统日前优化调度研究。【结果】结果表明,(1)改进的TimeGAN可以有效捕捉真实场景的内在结构和规律,实现不确定性场景的稳定生成。(2)抽蓄电站可以有效提高系统的新能源消纳率,变速抽蓄机组可以有效降低系统的运行成本。(3)随着抽蓄电站装机容量的增加,运行成本随之降低,但存在边际递减效应;允许不同抽蓄机组同时抽水和发电可以降低系统运行成本。【结论】本文的随机优化框架利用改进的TimeGAN有效应对了数据匮乏与不确定性,证实变速抽蓄及灵活运行模式能显著提升系统经济性与消纳能力。相关成果可为新能源基地规划和多能互补系统调度提供决策参考。
引黄灌区轮作农田生态系统水碳通量观测及模型适用性评价
王廷煜;杨松林;吴光辉;王云霏;王富强;焦天一;【目的】针对引黄灌区冬小麦/夏玉米轮作体系中水分胁迫频发?碳汇特征不明的问题,本研究结合长期通量观测与STEMMUS–SCOPE模型模拟,揭示农田生态系统水碳通量的变化特征,并对模型在复杂灌溉条件下的适用性进行评估。【方法】本研究以典型引黄灌区—人民胜利渠灌区为研究区域,基于涡度相关观测数据分析了灌区冬小麦/夏玉米轮作农田生态系统的水碳通量变化特征,并利用STEMMUS-SCOPE耦合模型对该农田生态系统水碳通量的变化过程进行模拟。【结果】观测期内人民胜利渠灌区蒸散发(ET)主要受Rn的影响;冬小麦和夏玉米净生态系统碳交换(NEE)月平均日变化表现为“U”型变化,总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Re)则表现为倒“U”型变化,三者在夜间变化比较稳定,正午时分达到峰值,并且峰值易受温度影响而出现短暂波动;STEMMUS-SCOPE耦合模型可以较好的模拟水分胁迫时植物水碳通量变化,但由于模型未充分考虑土壤湿度对土壤呼吸计算的影响,导致模型对NEE的模拟精度相对较低,需要进一步对模型进行优化。【结论】本研究厘清了引黄灌区冬小麦/夏玉米轮作农田水碳通量的日尺度动态特征,明确了轮作系统生长季的强碳汇属性,量化了STEMMUS-SCOPE耦合模型在引黄灌区复杂灌溉与轮作条件下的模拟能力,可为农业高效用水提供参考。
基于Budyko假设与SWAT模型的大汶河流域径流演变及归因分析
张雯;王乐扬;曹红;王卫光;尚艳丽;耿福萍;【目的】定量解析气候变化和人类活动对大汶河流域径流衰减的作用机制,旨在为流域水资源适应性管理提供理论支撑。【方法】基于CN05.1气象数据集与实测径流资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall参数检验、累积距平法和Pettitt突变检验系统分析大汶河流域水文气象要素趋势性和突变性。通过Budyko水量平衡方程与SWAT文模型构建双途径归因分析框架,对流域1961—2020年径流演变过程进行归因分析。【结果】(1)1961-2020年大汶河流域年降水量、潜在蒸散发量和径流量均呈下降趋势,气温呈显著上升趋势,年径流序列于1976年发生突变,突变后径流量较基准期下降49.76%。(2)基于Budyko假设的分析显示,降水、潜在蒸散发和下垫面对径流减少的贡献率分别为19.06%、-12.83%和93.33%。(3)SWAT水文模型法结果显示,气候变化和人类活动对径流贡献率分别为18.30%和81.7%。【结论】两种方法均表明人类活动是导致大汶河流域径流减少的主要原因。研究成果可为未来大汶河流域水资源可持续调控与生态保护决策提供科学依据。