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芬兰北部耕作泥炭地水文特征及其对可持续管理的启示
在全球气候变化与粮食安全双重挑战下,泥炭地作为重要的碳储库和农业资源,其可持续管理尤为关键。泥炭地仅占地球陆地面积的3%,却储存了全球土壤碳的显著部分。然而,为农业利用而排水的泥炭地常伴随养分淋失和温室气体排放等环境问题,这些过程深受水文条件调控。目前,针对浅层泥炭土壤(厚度小于1米)的水文行为研究仍较为缺乏,而这类土壤在北方农业区十分常见。为此,芬兰自然资源研究所(Luke)在北部Ruukki建立了NorPeat研究平台,通过长期监测揭示了耕作泥炭地的水文机制及其管理意义。相关成果发表于《Journal of Hydro-environment Research》,为优化泥炭地农业实践提供了
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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污水处理厂出水对受纳河流CO2排放的影响:空间与昼夜动态的实证研究
Highlight研究区域本研究在亚热带城市河流——寻思河进行,该河位于特大城市武汉南部地区(29°58′−31°22′N, 113°41′−115°05′E)。该地区属季风影响的亚热带气候,年平均气温16.3°C,年降水量在900至1450毫米之间。该河流域面积为460平方公里,平均水深2米,总长度16公里。沿河的居民社区通过市政管网与一个主要的污水处理厂相连,该污水处理厂每天排放约30,000吨处理后的出水。我们在两个地点进行了采样:Site 1位于污水处理厂排污口下游约100米处,代表受污水排放直接影响的高度城市化河段;Site 2位于下游13公里处,受城市影响较小,作为参考点。环境变量
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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基于GML指数的COVID-19疫苗接种第一年卫生系统效率评估及影响因素分析
当COVID-19疫情以前所未有的规模席卷全球时,各国卫生系统面临着极限压力测试。这场危机不仅暴露了公共卫生体系的脆弱性,更凸显了在未知病毒面前政府决策的艰难处境。科学家们以创纪录的速度开发出疫苗,为疫情管控带来了转机。然而,一个重要问题悬而未决:在疫苗问世后的关键第一年,各国卫生系统是否真正实现了更高效的管理?疫苗接种如何影响疫情管控效率?哪些因素决定了不同国家在应对这场全球卫生危机时的表现差异?为了回答这些问题,来自西班牙萨拉曼卡大学的研究团队开展了一项开创性研究。他们首次采用Global Malmquist-Luenberger (GML)指数,对全球162个国家在COVID-19疫苗接
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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多目标协同均衡调控:梯级水库系统混沌特性识别与水资源优化管理新框架
Highlight多目标协同均衡调控(MOSER)框架创新性地将协同论与混沌理论结合,通过主次效益分级保障机制与满意度边界判定,引导梯级水库调度系统从混沌向有序演化。Multi-objective synergetic regulation of reservoirs水库多目标协同调控(MOSRR)基于协同论将系统变量分为快慢两类,慢变量(即序参量)主导子系统行为。通过识别多目标用水过程中的主次效益(如关键期供水保证率、生态流量等)作为序参量,构建多目标协同优化模型,实现时空维度上的效益均衡。General situation and data of cascade reservoirs in
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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多层含水层系统中基坑降水诱发地面沉降滞后效应机理与预测模型研究
Highlight本研究强调了在多含水层-弱透水层(MAMA)系统中进行长期监测和适应性降水策略的必要性,以减轻基础设施风险。Section SnippetsHydrogeology天津地区,本研究基于此地,是一个富水的冲积平原,拥有发育良好的多含水层系统。地质调查数据表明,天津地区的地面标高为1.72–3.81米(大沽高程系统),主要由第四纪全新世沉积物组成,包括地表以下100米(BGS)以内的杂填土、粉土、粘土和细砂。在50米BGS以内发育了3到5个主要含水层系统,它们被...Model Setup模型通过ABAQUS软件包建立,考虑了流固耦合(fluid-solid coupling);
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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蒸气压亏缺主导全球森林生物群落树干液流变异:基于信息理论的因果网络分析
在全球气候变化加剧的背景下,植物水分利用动态对生态系统水文循环和碳循环的调节作用日益凸显。树干液流(SAPFlow)作为植物蒸腾作用的直接指标,其动态变化深刻反映了植物对环境的响应策略。然而,由于环境驱动因子与树干液流之间的复杂相互作用,特别是跨不同森林生物群落的因果机制,至今仍缺乏系统性的认知。传统研究多依赖于简单的相关性分析,难以区分直接因果效应与间接关联,这限制了我们准确预测植物对干旱等环境胁迫的响应能力。为解决这一科学难题,发表在《Journal of Hydro-environment Research》上的最新研究,通过整合全球SAPFLUXNET数据库的15个站点观测数据,聚焦常
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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基于二维核磁共振的低温真空提取中植物水氢同位素分馏机制研究
亮点NMR原理与植物采样二维核磁共振(2D-NMR)光谱涉及一系列射频脉冲,可操纵水分子中氢等原子的核自旋。该技术通过测量磁场下这些自旋之间的相互作用,提供分子结构、动力学和环境信息。对于植物水而言,这可以揭示水分子在分子水平上与植物组织的相互作用方式。二维光谱中交叉峰的相对强度与水分含量成正比(Li等,2022年)。本实验使用了三种植物物种:柳树(Salix babylonica)、樟树(Cinnamomum camphora)和女贞(Ligustrum lucidum)。在2023年7月从中国西安的一个公园采集了健康、成熟的植物茎秆样本(直径约0.5厘米)。样本被切割成约5厘米长的小段,立
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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机器学习与改进物理模型在水文建模中的协同研究:以改进SIMHYD和TANK模型为例
混合模型的差异化架构物理感知的机器学习架构由Jiang等人(2020a)提出,包含“主管道”和“参数化管道”。本研究仅针对单个流域使用本地模型(仅主管道),如图1(a)所示。混合模型由基于循环神经网络(RNN)的物理层(P-RNN)和两个普通神经网络层(NN)组成。数据描述本研究使用的流域数据来自美国大样本研究数据集(CAMELS-US),包含671个美国流域的水文气象时间序列和属性。其中569个流域拥有1980年10月1日至2010年9月30日的完整连续观测记录,这些流域主要分布在美国各地。整体性能混合模型(HM)及其部分模型(PMsNN和CNN)在测试期于569个流域的预测性能如图2所示。
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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舟山河口水体微生物群落季节动态及其生态功能调控机制研究
Highlight微生物α多样性在夏季水体与沉积物中均显著高于冬季(学生t检验,p < 0.05)。冬季水体微生物群落主要受物理因子驱动,而夏季则以化学因子主导;沉积物中冬季以光合自养菌(如蓝藻门Cyanobacteria、绿弯菌门Chloroflexi)为主,夏季转为异养降解菌(如拟杆菌门Bacteroidota、放线菌门Actinobacteriota)。功能分析显示冬季微生物倾向于光合/化能自养及基础有机矿化,夏季则以化学异养、反硝化及硫循环活动为特征。结论我们系统揭示了舟山河口水体与沉积物中微生物群落及其功能潜力的季节与空间重构规律,明确了环境驱动因子与氮、硫生物地球化学过程的关
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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基于复杂网络的地表与根区土壤湿度干旱时空动态研究
数据和方法本研究使用国家气候评估-陆地数据同化系统(NCA-LDAS)数据集,该数据集提供了1979年至2016年美国本土每日网格化的降水、温度和土壤湿度(SM)记录。原始数据空间分辨率为0.125°×0.125°(约12公里),为降低计算成本并促进大规模网络和事件分析的高效并行处理,将其重采样至0.25°×0.25°分辨率。美国本土土壤湿度干旱驱动因子的空间格局我们分析了夏季(6月至8月)高峰期间影响美国本土土壤湿度干旱关键因子的空间分布,如图2所示。这些因子包括夏季降水和温度、地表与根区土壤湿度异常以及土壤质地。识别这些空间格局有助于理解影响土壤湿度干旱极端事件严重性和持续性的水文气候及土
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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树轮δ18O揭示中国中央水塔夏季水文气候变化的两个世纪历史
Highlight本研究首次利用树轮δ18OTC序列重建了中国中央水塔(CCWT)南侧长达两个世纪的夏季相对湿度(RHJJA),重建结果可解释43.60%的仪器观测RHJJA变异。研究首次通过代用资料证实,“丁戊奇旱”和“1940–1943年大旱”这两场著名特大干旱事件同样显著影响了研究区。重建识别出的三个干旱期(1850–1859、1920–1943、1966–1982 CE)与三个湿润期(1861–1875、1885–1898、2009–2013 CE)与整个CCWT的水文气候波动基本一致,表明存在年代际同步性。然而,在1943–1953 CE期间,CCWT北侧与南侧的年度RHJJA存在差
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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基于集合平滑多数据同化与闭合三次B样条曲线逼近的不规则面源污染识别方法研究
Section snippetsMethodology我们提出ES-MDA-Bs算法来识别具有不规则空间结构的非点源参数。为验证其有效性,我们使用ES-MDA-RE算法进行对比分析。两种算法的计算流程将在后续章节详细阐述。Application我们构建了一个二维合成承压含水层,离散化为80×80×1的网格单元,每个单元尺寸为10[L]×10[L]×80[L](本研究不指定具体单位,任何一致单位体系均适用)。在此模型中,非反应性污染物在稳态地下水流条件下释放,溶质运移仅由对流和弥散作用驱动。因此,正向模拟的控制方程...Results图4呈现了三种情景下,在零次、第一次、第四次和第七次数据同化迭
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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孔隙尺度下重力驱动非等温流体置换在无序多孔介质中的机理研究
Section snippetsPseudopotential LB models for multiphase flow本研究采用伪势格子玻尔兹曼(LB)模型模拟多相流(Shan and Chen, 1994)。为实现热力学一致性,应用了Li等人(2013)开发的改进版伪势多相LB模型。其密度分布函数的演化方程,结合了多弛豫时间(MRT)碰撞算子,由Li等人(2013)给出:fi(x + ciΔt, t + Δt) − fi(x, t) = − (M−1SM)ij (fj(x, t) − fj(eq)(x, t)) + Δt F′i(x, t),其中 fi 代表密度分布函数。Numerica
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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城市湖泊甲烷排放估算的精准化突破:揭示昼夜变化影响与DOM作用机制
研究亮点汤逊湖甲烷排放的昼夜变异性校正因子平均CH4扩散通量在白天高于夜间,这主要归因于汤逊湖白天的温度和风速均高于夜间,且二者与CH4排放呈显著正相关。此外,夜间较高的氧化还原电位及其与CH4排放的负相关性也促进了这一现象的发生。然而,大多数现有研究倾向于将白天测量值作为每日平均值,这可能会导致对CH4排放的高估。结论我们密集的野外观测表明,汤逊湖是大气CH4的净源。研究发现汤逊湖的CH4浓度和通量存在明显的季节性昼夜变化模式。四个季节的平均白天和夜间CH4浓度分别为 0.738 ± 0.635 μmol/L 和 0.551 ± 0.567 μmol/L,而白天和夜间的CH4通量分别为 0.
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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裂隙砂土中优先流与孔隙填充的竞争-合作入渗模式研究
Section snippetsSandy soil materials鉴于砂土的典型特征,本研究选择中国南方的风化花岗岩砂土作为试验材料。水平入渗边界试验和斜坡入渗边界试验分别采用标准砂和花岗岩残积砂土(GRS)。基本物理参数测试结果如表1和表2所示。Physical model test system本研究采用自主设计的模型试验系统(图3)研究入渗过程。丙烯酸模型箱...Critical range of particle size for concurrent flow很明显,总入渗时间T和均匀流深度Unifr都随着粒径和粒径范围的增加而减小(图5)。仔细检查入渗痕迹发现,当粒径范围小于
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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基于地形校正的热红外蒸散发估算在陡峭流域地下水补给评估中的应用与比较
Highlight地形校正后的ET_TOPO+模型在四个站点(EC_Tah_east、EC_Tah_west、LAS、EC_Taz)的日尺度蒸散发(ET)估算中表现优异。前三个站点的模型结果与实测值高度吻合(R² ≥ 0.8,RMSE ≤ 0.6 mm/天),而EC_Taz站点因强侧向水流影响精度稍逊(R² = 0.65)。月尺度上,ET_TOPO+相关性最高(平均0.81),偏差最小(最大-5 mm/月),显著优于未校正地形产品。Section snippetsStudy site雷拉亚流域(225 km2)位于摩洛哥高阿特拉斯山脉,海拔跨度1060-4167米,地质结构复杂,北部为沉积岩,
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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河流系统中微塑料迁移行为揭秘:水动力对输移与沉降的影响机制
材料为分析微塑料(MPs)的迁移行为,本研究聚焦自然水体中常见的两种颗粒状MPs:聚苯乙烯(PS, 密度=1050 kg/m3)和聚氯乙烯(PVC, 密度=1380 kg/m3),两者粒径均为1.0毫米(该尺寸被广泛认为是重要统计阈值)。这些颗粒的选择基于其高出现频率和独特的沉降特性,适用于高效研究。静态沉降速度预测方程的拟合水生环境中MPs的输移显著受其沉降特性影响,这对确定其滞留时间和积累位置至关重要。理解MPs的沉降速度是阐明其在河流环境中行为的基础,可为潜在污染区域提供早期预警,特别是在过渡区域,目前关于MPs沉降速度的研究仍较缺乏。水动力对MPs输移和沉降模式的影响我们的研究结果证实
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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气候变化对亚马逊河流域水文影响的中期评估:基于Hydro-BID模型的淡水可用性预测
Section snippets研究区域:亚马逊河流域亚马逊河流域(ARB)从秘鲁安第斯山脉(索利蒙伊斯河发源地)延伸至大西洋,横跨八个国家,流域面积约590万平方公里(图1)。亚马逊河年均径流量达206,000–210,000 m³/s,是全球入海淡水量最大的河流(约占17%)。其主要支流包括普图马约河、雅普拉河、内格罗河(北岸),以及茹鲁阿河、普鲁斯河、马德拉河等。数据与方法图3展示了本研究为实现三大目标所采用的建模流程示意图。以Hydro-BID为核心水文模型(“模型”),该图总结了模型的关键数据输入(“数据输入”)以及为分析开展的三组模拟(“模拟”):率定/验证、历史模拟和气候变化影响
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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全氟烷基物质对非饱和多孔介质气液驱替的孔隙尺度作用机制研究
Section snippetsMicrofluidic experiments如前所述,本研究采用微流控孔隙网络开展孔隙尺度实验,探究蒸发条件下PFAS对包气带气液驱替过程的影响。该微流控孔隙网络通过阳极键合技术将刻有设计孔隙结构的硅片与玻璃片结合而成。如图1所示,该网络由10×20阵列的大孔体通过较窄的喉道连接组成。Experimental results图2展示了纯水和PFOA在微流控孔隙网络内蒸发过程中液体分布的演变。与纯水相比,含PFOA的蒸发表现出两个显著特征:一是渗流前锋更加平坦;二是孔隙喉道内会形成胶体液桥。下文将详细阐释这两个特征。Pore network models wi
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28
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地震诱发含水层混合作用:以2018年称多MS 5.3地震引起的柴达木盆地承压井水文地球化学演化机制为例
水文地球化学特征对39份样本的描述性统计显示(详见表2),阳离子平均浓度顺序为Na+ Mg2+ Ca2+ K+,阴离子顺序为HCO3– Cl– SO42– NO3–。主要离子浓度...水文地球化学演化及其控制因素如表2所示,NO3–浓度呈现高变异性,样本间差异显著。前人研究表明,农业化肥、生活污水及工业废水渗漏是地下水中氮污染的主要来源。小提琴图进一步揭示了Cl–、NO3–、SO42–、Ca2+和HCO3–浓度的双峰分布特征。结合NO3–变化,这些...结论本研究通过整合SOM聚类、小波分析和多元统计,阐明了地震诱发含水层混合的动力学过程,揭示了水文地球化学机制的快速持久转变,为活动构造区多层
来源:Journal of Hydro-environment Research
时间:2025-10-28