学术概览

气候变化条件下非洲撒哈拉沙漠以南地区地下水响应研究

非洲撒哈拉沙漠以南地区地下水支撑着该地居民的生产生活和扶贫工作，维持着主要生态系统的运转，对陆地水资源和能源总量产生重要影响。该地区地下水的水文循环过程决定了地下水量的可恢复性和可持续性，且对气候变化十分敏感。然而，目前对该地区水文循环过程的研究十分有限。有模型模拟表明该区域内的干旱地区水资源量将会减少，但由于缺乏可靠的观测手段和研究方法，无法证实模拟结果是否合理。对该地区多年地下水水位观测资料的分析表明：尽管局部地区的水文条件会影响降雨一径流关系的类型和特征，但干旱程度对径流的影响最大。当年降雨量变化较大時，潮湿地区径流量变化幅度却很小，变化系数仅为5%。相对来说，其他地区的降雨一径流关系则基本呈线性，日均降雨量阈值（一般不大于10mm）决定了径流的起始值。当干旱程度增大，日均降雨阈值增大，干旱地区径流更加不连续，而且越来越受到瞬时坡面流损失的累积效应影响。极端年径流量的出现与强降雨和洪水灾害的发生密切相关，而气候变化会导致强降雨和洪水灾害的发生更加频繁。即使在总降雨量偏少的年份，强降雨也会导致某些干旱亚热带地区的年径流量出现极大值。研究结果认为，普遍认可的气候变化条件下非洲撒哈拉沙漠以南地区水资源量一定会减少的结论有待商榷。在很多地区，分析降雨一径流关系可以揭示地下水对气候变化的响应特征，有助于预测气候变化影响并采取有效应对措施。

https：//www.nature.com/articles/s41586-019-1441-7

美国加州北部沿海地区热带气旋增力致灾性洪水灾害的研究

1999年以来，美国加利福利亚州北部沿海地区经历了3次极端热带气旋导致的洪水灾害，洪水给该地区居民生活造成了严重的影响并改变了水体的水质、生化和生态条件。此类灾害发生频率和规模的显著增大到底是巧合，还是意味着热带气旋洪水以及其对相关生态系统的影响正在发生一种“质变”，是一个值得深入研究的重要课题。对该地区自1898年以来连续降雨资料的分析表明，20世纪90年代后期以来，该地区进入了一个前所未有的强降雨期，而且强降雨的不断增多与近120a来的热带气旋密切有关。研究认为，这种变化趋势与其他地方的观察结果一致，近期热带气旋导致致灾性洪水灾害增加是由水文循环、碳循环、营养物质循环、水环境及生境、中大西洋地区以及其他美国沿海地区开发等多种因素综合作用所引起的一种“质变”。

https：//www.nature.com/articles/s41598-019-46928-9

基于多元模型的全球变暖升温2℃情景下温暖气候持续时间预测

在过去数十年间，极端热浪和强降雨的发生愈加频繁，而且在未来全球变暖情景下，预计这种变化趋势仍将延续。极端气候历时较长会产生一系列的社会影响，如温暖干燥的气候条件会严重影响农作物生长，持续的强降雨会引发洪灾等。建立了一个多元模型模拟工业化前气温升高2℃的情景。分析表明，与现今气候条件相对比，模拟情境下北极地区夏季的持续时间发生了系统性延长。在北半球中纬度地区，对温度进行平均化处理后，在不考虑季节平均变暖的情况下，温暖气候的持续时间超过2周的概率预计将增加4%（2%-6%不等）。干燥-温暖复合气候的持续时间延长的概率与之相当，尤其在北美洲东部地区，持续时间增加的概率为20%（11%-42%不等）。在中等纬度地区，连续7d及以上的强降雨发生概率上升了26%（15%-37%不等）。有证据表明，风暴减弱时的活动路径使预计的温暖和干燥气候持续时间延长。当温度只升高1.5℃时，可以避免温暖和干燥气候持续时间的延长。若同时考虑热浪和降雨等极端气候增多的情况，温暖和干燥气候持续时间的延长会明显加剧未来极端气候带来的危害。

https：//www.nature.com/articles/s41558-019-0555-0

基于CRCM5模型的2017年加拿大渥太华河洪水推演分析

2017年5月，加拿大渥太华河（Ottawa River）上游水位达到50a以来最高值，导致蒙特利尔附近发生严重洪水灾害。观测数据和第五代加拿大区域气候模型（fifth generation Canadian Regional Climate Model，CRCM5）模拟结果表明，渥太华河流域2017年4月降雨量远超平均值，其中大部分以雨水形式降落在已有积雪层上，使河流水位接近历史最高记录。随后，5月第一周该流域又发生两场强降雨，从而引发此次严重洪水。2017年4-5月期间该流域发生的强降雨与大范围的大气层特征有关。CRCM5敏感性模型试验结果表明，积雪量和分布对渥太华河流域春季径流影响较大。而且，在模拟寒冷地区春季河川径流时，对冻土进行合理的参数化处理十分重要。模拟表明，在当今气候条件下，类似2017年4月在渥太华河流域强降雨再次发生的概率要比工业化前的年代高2-3倍。强降雨风险的增加与当今全球变暖引起的大气层湿度增加密切相关。然而，导致气候变暖的直接原因是人类的碳排放，而不是降雨产流机制或产流模式的变化。气候变暖还会使早春渥华河流域积雪量减少，与降雨增加的影响相抵消，因此，极端地表径流发生的概率并不会发生明显变化。

https：//link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-018-4375-0

现行水污染物总量控制制度存在的问题及对策研究

为了使我国水污染物总量控制制度更趋完善，有效促进水环境质量改善，在全面总结我国水污染物总量控制制度发展历程的基础上，对目前该制度的实施情况进行了分析。分析结果表明：在现行水污染物总量控制制度的实施过程中，存在着基础不牢固、约束力不够、控制项目错位以及监督考核不合理等问题。根据分析结果，提出了优化制度设计、强化技术支撑、完善监测体系以及强化监督管理等方面的建议。研究成果可为国家科学优化水环境保护管理制度提供理论参考。

《人民长江》2019年第8期（作者：尹炜，裴中平，辛小康）

混凝土劈拉开裂和裂缝自愈合机理

采用混凝土圆盘试件，研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态，分析了试件劈拉应力一裂缝口张开位移曲线的特征，探讨了不同卸载位移下曲线的变化規律：对劈拉开裂后混凝土在不同环境中（海水、淡水和标准养护）的性能恢复规律和自愈合机理开展了试验研究。结果表明：混凝土劈拉开裂导致自身刚度降低，并且裂缝口张开位移越大，刚度降低越明显：自愈合产物与混凝土基体黏结强度较低，再次劈拉加载下试件刚度虽有恢复，但恢复值相对于初始刚度较小：裂缝自愈合是各种物理和化学过程综合作用的结果，愈合机理主要包括水泥的再水化作用、结晶作用、水泥水化产物的分解作用和颗粒杂质等的堵塞作用。

《水利学报》2019年第7期（作者：王立成，武少赟）

黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化

为全面描述黄河口尾闾段的河床形态调整及过流能力变化，采用河段平均的计算方法，确定了尾闾段（利津-西河口）1990-2016年汛后断面及河段尺度的平滩特征参数，分析河段平滩河槽形态调整特点、河段平滩流量变化过程及其与累积河床冲淤量的关系。结果表明：近30年来黄河尾闾段的河床形态调整过程较为复杂，河相系数在1990-2003年呈振荡式升高，2003年以后持续减小，说明断面形态朝窄深方向发展;平滩流量变化与河段冲淤过程密切相关，淤积时平滩流量减小，反之则增大;建立这些河段平滩特征参数与利津站前4年汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系，且相关系数均大于0.8，说明黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化能较好地响应利津站水沙条件的改变。

《水科学进展》2019年第3期（作者：杨卓媛，夏军强，周美蓉，等）

基于隧道铣挖施工适应性的围岩质量分级方法

国岩质量分级是悬臂式掘进机隧道铣挖施工方法适应性评价的重要依据。为了建立相应围岩质量分级方法，首先基于瞬时掘进速率（ICR）可综合体现工程地质条件和机械设备因素对隧道铣挖施工影响的特点，提出以铣挖瞬时掘进速率为依据的隧道围岩质量分级标准;然后，在探讨围岩质量分级影响因素和评价指标的基础上，考虑影响因素的模糊性和层次性特点，建立铣挖施工隧道围岩质量分级的三级模糊综合评价模型，并提出诸如连续型和离散型评价指标隶属度及其权重向量等模型参数确定方法;同时，为减小隶属度和权重确定的主观性，提出确保隶属度和权重确定的客观性与合理性的相应策略;最后，通过工程实例计算，并与实测结果进行比较分析，表明本文模型与方法的合理性与可行性。

《岩石力学与工程学报》2019年第8期（作者：曹文贵，李树林，张永杰，等）