窟野河流域水沙变化及其驱动因素

[目的]探究窟野河流域径流和输沙变化特征,量化气候变化及人类活动对流域水沙变化的贡献,以期为窟野河流域水资源合理利用和水土保持措施的优化配置提供科学依据。[方法]基于窟野河流域新庙、王道恒塔、神木和温家川水文站1960—2020年径流、输沙及降雨资料,采用线性趋势法、Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变检验法分析了流域径流输沙时空变化特征,结合双累积曲线法定量分析了不同时期气候变化与人类活动对河流水沙变化的贡献。[结果]窟野河流域1960—2020年径流输沙均呈现极显著减少趋势(p<0.01),新庙、王道恒塔、神木和温家川4站径流量减少速率分别为0.024亿m^(3)/a,0.034亿m^(3)/a,0.081亿m^(3)/a,0.106亿m^(3)/a,输沙量减少速率分别为43.8万t/a,69.3万t/a,160.3万t/a,272.1万t/a,且各水文站年径流量和输沙量均在1979年、1996年发生突变,由此可将径流输沙序列划分为基准期(1960—1979年,P 1期)和变化期(1980—1996年,P 2期;1997—2020年,P 3期)。研究时段内不同子流域多年平均径流深和输沙模数均呈减小趋势,但在空间上存在差异。[结论]流域不断增强的人类活动(水利水保措施与煤矿开采等)是窟野河流域水沙变化的主导因素,相较基准期,各水文站径流输沙量在P 2期、P 3期均减少,且P 3期减少幅度更剧烈,不同水文站在P 2和P 3期内,人类活动对径流输沙减少的贡献高于降雨变化。

基于RUSLE模型的雅鲁藏布江流域土壤侵蚀评价

[目的]研究雅鲁藏布江流域土壤侵蚀时空变化特征,并分析气候和植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响,以期为高寒区土壤侵蚀防治、生态系统保护和水土资源开发利用提供理论支撑。[方法]以雅鲁藏布江流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了1980—2017年流域土壤侵蚀的时空变化特征。[结果]1980—2017年,雅江流域土壤侵蚀强度整体呈现先减小后增加的趋势,1980—1999年年均土壤侵蚀模数波动下降,2000—2017年年均土壤侵蚀模数则呈现不显著上升趋势;流域中上游地区土壤侵蚀变化较为显著,下游地区侵蚀强度先增加后减小。年均土壤侵蚀模数与降雨侵蚀力呈显著正相关关系,Pearson相关系数为0.92,而与NDVI关系不显著。不同土地利用类型中,土壤侵蚀最强烈的是未利用地,其次是稀疏草地,由于其面积占比最高,对流域总侵蚀量的贡献比超过54%。[结论]降雨是影响雅江流域土壤侵蚀强度变化的主要因素,未来土壤侵蚀防治的重点区域应为流域东部下游降雨量较大的地区,重点防范极端降雨造成的水土流失。

水土保持植物措施碳汇研究综述

开展水土保持碳汇研究,分析水土保持植物措施的碳汇效应,可为全面提升水土保持碳汇能力、制定固碳增汇政策措施、科学推进水土流失综合治理工作、推动高质量发展和实现“双碳”目标提供科学依据。论述了水土保持植物措施的碳汇意义、碳汇功能内涵和机理、碳汇量的计算方法,并通过总结和分析国内外相关文献,深入分析水土保持植物措施对生态系统固碳功能、植被固碳和土壤碳库的影响,提出了以固碳增汇为目标的水土保持植物措施配置方案。

坡耕地顺坡非均匀施肥对氮磷迁移及玉米生长的影响

[目的]分析坡耕地坡脚低肥、坡中中肥和坡顶高肥的顺坡非均匀施肥方式对土壤养分及玉米生长的作用,为坡耕地科学的施肥方式提供依据。[方法]通过布设野外径流小区和水样采集设备,观测了坡耕地土壤中氮磷迁移和玉米对养分的吸收。[结果](1)降雨后坡脚的土壤含水量最高,坡顶的土壤水分下降最快最多。(2)整个玉米生长周期内土壤水氮向坡脚浅土层处迁移,而土壤水总磷则呈峰值变化的趋势且以坡顶最为显著。(3)非均匀施肥下玉米生长对氮素的吸收以及干物质产量都较好,坡脚处的氮肥吸收率达到51.3%,磷肥吸收率达到25.5%。[结论]减少总施肥量的非均匀施肥方式能够保证玉米生长对肥料的吸收及产量,为我国坡耕地施肥方式优化提供参考。

窟野河流域土壤侵蚀时空特征及趋势预测

[目的]窟野河流域是黄河中游粗沙区的主要侵蚀策源地。阐明窟野河流域土壤侵蚀时空变化特征,预测流域土壤侵蚀发展趋势,为流域未来水土流失综合治理提供决策支持。[方法]基于窟野河流域2010-2020年多源数据,刻画流域土壤侵蚀空间分布,结合土壤侵蚀强度动态度、信息熵、综合指数和转移矩阵等定量指标,分析土壤侵蚀强度变化特征;构建CA-Markov模型,预测流域2025年土壤侵蚀状况。[结果](1)研究区土壤侵蚀以微度、轻度侵蚀为主,面积占比超过70%,较强度侵蚀主要分布于流域中下游和支流悖牛川区域。2010-2020年,平均土壤侵蚀量由1955.56 t/(km^(2)·a)降至892.98 t/(km^(2)·a),微度侵蚀面积大幅增加,其他侵蚀等级面积相应减少,大部分区域土壤侵蚀强度不变或下降,仅有不到3%的区域侵蚀强度加剧。(2)窟野河流域土壤剧烈、极强度、强度侵蚀的动态度变化较大,土壤侵蚀强度信息熵由1.29稳定下降至0.81,土壤侵蚀强度综合指数由178.96降低至76.61,且前5年下降幅度更高,流域土壤侵蚀强度朝减弱方向转化,主要发生在邻近两侵蚀强度等级之间。(3)CA-Markov模拟显示,预计到2025年,流域土壤侵蚀状况将进一步改善,微度侵蚀占比超75%。[结论]2010-2020年间,研究区土壤侵蚀状况持续好转,后5年水土流失治理效率更高,2025年流域土壤侵蚀状况将进一步改善。

渭河流域植被变化调控输沙的覆盖度阈值

[目的]分析渭河流域植被覆盖度时空变化特征,探究流域尺度下植被覆盖度与输沙模数相关关系,揭示渭河输沙量变化背景下基于减沙效益的植被覆盖度阈值。[方法]选取黄河一级支流渭河流域为研究对象,采用一元线性回归法、F检验与分段线性回归方法分析了渭河流域植被变化,量化植被对输沙量的调控作用,识别了渭河流域植被的输沙调控阈值。[结果]2000—2019年渭河流域植被覆盖度整体呈显著增加趋势,年均植被覆盖度增长率为0.0055/a;研究区年均输沙模数呈北高南低的空间分布,除沮河外整体随时间变化呈降低趋势,主要产沙区位于马莲河上游、洛河上游所处黄土丘陵沟壑区;输沙模数随植被覆盖度增加而减少,呈负相关的指数关系,植被覆盖度达45%时可有效遏制流域输沙;渭河流域植被覆盖度依据其减沙效率可划分为4个覆盖度区间:低覆盖度区间(0~20%)、过渡覆盖度区间(20%~45%)、高覆盖度区间(45%~70%)与极高覆盖度区间(70%~100%),随着覆盖度提升,植被减沙效率逐级降低,极高覆盖度区间植被减沙效率仅为低覆盖度区间与过渡覆盖度区间的1.9%和6.0%。[结论]黄土高原未来植被恢复不仅要考虑植被覆盖度阈值在不同区域的差异性,同时需兼顾植被恢复的结构、功能,提升区域植被生态系统的多样性、稳定性。

圆盘圆形振荡下多颗粒体系的运动

对第十四届物理学术竞赛第15题——“煎饼旋转”进行了实验研究,运用PFC仿真软件对系统构建并进行模拟,同时自行设计装置对圆盘做圆形振荡的情况进行了详细的研究.得出了影响粒子碰撞反向运动的相关因素:摩擦阻尼、颗粒大小、圆盘振荡频率、绕轴半径.实验和仿真模拟结果一致,并得出圆盘中的粒子团随摩擦阻尼、粒子半径的增大,更容易出现反向运动;但随圆盘振荡频率的增大,不容易出现反向运动.随绕轴半径的增大,临界粒子数先减小后增大.

1901—2016年黄土高原土壤侵蚀格局演变及其驱动机制

黄土高原是我国乃至全球水土流失危害最为严重的地区之一。水土保持作为新兴学科,历史观测数据不足制约了对历史时期土壤侵蚀时空动态变化及其驱动机制认识的深化。为解决黄土高原土壤侵蚀模数历史数据缺乏问题,并为黄土高原土壤侵蚀演变过程研究及水土保持生态建设规划实施等提供方法与数据支撑,基于修正通用土壤流失方程RUSLE,首次建立了1901—2016年黄土高原土壤侵蚀模数逐年序列1 km分辨率栅格数据集,采用人类活动影响较小时期的22个黄河支流水文站实测输沙量验证了RUSLE对黄土高原土壤侵蚀模数模拟计算的结果具有较高精度。基于该数据集评估1901—2016年黄土高原土壤侵蚀模数时空变化特征,探讨了不同时期黄土高原土壤侵蚀模数变化的驱动机制。结果表明:黄土高原土壤侵蚀模数在1924年左右和1981年左右发生了2次突变,20世纪30—70年代土壤侵蚀面积和侵蚀模数持续上升,20世纪80年代—21世纪初土壤侵蚀模数持续降低,至21世纪初降为百余年来的最低值,2010—2016年平均土壤侵蚀模数受极端降雨影响出现小幅反弹;人类活动是黄土高原土壤侵蚀模数变化的主要驱动因素,而退耕还林(草)等正确的水土保持政策是控制黄土高原土壤侵蚀的根本驱动因素,人口增长导致森林过度砍伐、耕地扩张及过度放牧是20世纪30—70年代土壤侵蚀加剧的主要原因,20世纪80年代以后水土保持工程增加、植被覆盖度提高及农村能源结构变化是土壤侵蚀模数降低的重要原因;丘陵沟壑区和高塬沟壑区依然是黄土高原水土流失严重区域和治理的重点区域;鉴于全球气候变化背景下未来极端暴雨事件或将更加频繁,亟须创新黄土高原土壤侵蚀防治策略,重视沟谷坡侵蚀治理,强监管、重维护、提标准,提高防御极端暴雨造成严重水土流失灾害的能力。

西藏中东部地区土壤侵蚀野外调查报告

[目的]西藏自治区地处中国西南边陲,属高寒环境,土壤侵蚀复杂多样。通过实地调查,旨在系统了解西藏中东部人口稠密区土壤侵蚀特征,为该区今后水土流失治理提供依据。[方法]调查组于2018年8月12—28日赴西藏自治区,沿林芝、工布江达、拉萨、曲水、日喀则一带选取11个典型集水区,对集水区内林地、草地、耕地、梯田等土壤侵蚀特征进行了调查和分析。[结果]西藏东南部林地内有小切沟出现;耕地田埂及田面部分塌陷损毁严重,并出现溯源侵蚀的特征。道路边坡侵蚀严重,并有跌坎、土体塌落、溯源等现象发生。西藏中部河谷地带洪积扇(台)、阶地等沟蚀剧烈,沟道切割纵深,严重影响当地农牧业生产。宽谷地带呈现风水复合及交错的侵蚀特征,覆沙坡面的片状侵蚀发育明显。[结论]西藏自治区土壤侵蚀过程复杂多样,而伴随该区气候环境暖湿化的发展,水土流失有进一步加剧的危险,需要在该区加强土壤侵蚀过程与机理的研究,同时也迫切需要加强该区的水土保持工作。在生态环境脆弱的西藏地区,更应该加强环境保护意识,加大水土保持治理力度,切实践行"绿水青山就是金山银山"的生态理念和绿色发展道路。

近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果,同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470-2018年长时间序列天然径流量数据,综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明,黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征,随年份不同呈现波动性变化,5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m^3和681.0亿m^3。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期;黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著,其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律,出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。

颅脑手术后患者下呼吸道感染的病原菌分析和护理对策

目的分析重症加强治疗病房(ICU)颅脑手术患者发生下呼吸道感染的特点并探讨其护理对策.方法选择温州医科大学附属第一医院ICU2015年1月至2016年3月收治的发生下呼吸道感染的68例颅脑手术患者.所有患者术后均采取脱水降颅压、止血、抗感染、抗癫痫、亚低温、降血糖和其他对症支持治疗,并给予相应的护理措施,分析患者的原发病及病原学检查结果.结果68例颅脑手术后并发下呼吸道感染患者中,原发病以颅脑损伤居多为31例,占45.59%.共分离出病原菌127株,以革兰阴性(G-)菌为主〔92株(占72.44%)〕;其次是革兰阳性(G+)菌〔19株(占14.96%)〕;真菌〔16株(占12.60%)〕.感染的病原菌中G-菌主要为鲍曼不动杆菌21株(占23.14%),肺炎克雷伯菌13株(占14.94%),洋葱伯克霍尔德菌10株(占11.49%),铜绿假单胞菌8株(占9.2%);感染的病原菌中G+菌主要为金黄色葡萄球菌6株(占5.89%).结论IUC颅脑手术患者下呼吸道感染率高,应针对相关危险因素尽早进行预防控制,并采取积极有效的护理对策,以降低下呼吸道感染的发生率.

植被恢复改变黄土高原产流模式问题初探

产流模式是研究所有水文及其相关学科问题之基。植被有效恢复深刻地改变了黄土高原土壤水文性质,进而影响地表产流模式,是黄河水沙变化归因分析中亟待研究的新问题。在有限时期内,地质地貌相对稳定,地表产流模式可以表征为降雨及水文下垫面的函数。植被恢复能增加冠层截留及地表糙率等,随植被恢复年限增加,土壤容重降低,土壤孔隙度和水稳性团聚体含量增加,土壤持水性能和入渗能力提升。通过对典型植被恢复流域河川径流过程分析,发现黄土高原部分地区的产流模式出现了从超渗产流向蓄满产流转变的趋势。植被恢复引起的土壤入渗能力增强、流域蓄水容量增大、调蓄能力增强是导致流域产流模式变化的主要原因。针对黄土高原地区产流模式变化对植被恢复的响应,指出未来应当加强植被恢复对土壤微结构、土壤水文物理特性及对产流模式变化影响的研究。

水土保持生态建设对黄河中游水文情势影响研究

以黄河中游河口镇至潼关区间(河潼区间)的头道拐、府谷、吴堡、龙门和潼关水文站日均流量为研究对象,采用水文指标改变度(IHA)方法计算1958-2020年32个水文指标值,以1958-1979年作为参照,评价各个水文站1980年以来和2000年以来水土保持生态建设对黄河水文情势的影响。结果表明:黄河河潼区间整体水文改变度呈低等级高度改变;在五大类水文指标中,年极端流量类(第II类)和高低流量的频率及历时类(第V类)水文指标呈高度改变;在32个指标中,1980年以来和2000年以来流量的逆转次数发生高度改变,11月平均流量呈低度改变。水利水土保持措施和退耕还林(草)工程对黄河中游水文情势产生较大影响,使得河流径流波动性减弱。

植被恢复对黄土丘陵沟壑区产流模式的影响研究

探究植被恢复对产流模式的影响是认识变化环境下流域水文及水土流失过程的基础。通过分层原位双环土壤入渗试验和植被恢复前后流域实测场次洪水过程解析,研究植被恢复对黄土丘陵沟壑区典型小流域产流模式的影响。研究结果表明:植被恢复显著增强了土壤入渗性能,0~60 cm不同深度土层的入渗速率均有不同程度的增大。植被恢复增大了表层土和10 cm土层入渗性能的差异。土壤入渗性能随土壤密度减小和孔隙度增大而显著增强,植被恢复通过降低土壤密度和增大孔隙度影响土壤入渗和产流过程。植被恢复后小流域场次洪水的洪峰流量、径流深、径流系数以及地表径流占比均减小,壤中流增加,产流模式从超渗产流向蓄满产流转变,形成黄土高原特有的浅层蓄满产流模式。植被恢复影响了流域的产流模式,为深入研究黄土高原土壤水文过程提供了科学依据。

黄土高塬沟壑区土壤侵蚀特征分析

黄土高塬沟壑区侵蚀十分严重,是黄河泥沙主要源区,厘清该区域土壤侵蚀特征与治理重点是区域高质量发展的关键。以黄土高塬沟壑区砚瓦川流域为研究区,收集整理1976—2019年实测径流及泥沙资料,采用产流模数及产沙模数等指标体系,系统分析了黄土高塬沟壑区流域侵蚀产沙强度及能力变化。结果表明:砚瓦川流域1976—2019年产流模数与产沙模数均呈下降趋势,二者具有较好的一致性。多年平均产流模数与产沙模数分别为22991 m^(3)/km^(2)和1889 t/km^(2),产流及产沙变化规律一致,二者均于1997年发生突变。相较于突变年份之前,年均产流强度和产沙强度分别减少23.9%和75.8%,表征产流及产沙能力的产流系数和产沙系数则分别降低24.0%和73.0%。1976—2019年,流域的产流量及产沙量呈下降趋势。河流年均含沙量64.5 kg/m^(3),由突变前的98.3 kg/m^(3)减少至突变后的33.6 kg/m^(3),减少了67.0%。黄土高塬沟壑区侵蚀产沙多来自场次降雨,年内最大3 d侵蚀产沙占年总产沙量的50%。突变前,年产流模数与年降雨量的相关关系最优;突变后,年产流模数与日降雨量高于50 mm的年累计降雨量的关系最为密切。研究中进一步明晰了黄土高塬沟壑区水沙过程及其与降雨关系的变化,可为极端事件频发下黄土高塬沟壑区水土保持治理策略的转变提供一定参考。

急诊科住院医师科研能力培养的探索与实践

住院医师规范化培训(简称住培)是医学生毕业后教育的重要组成部分。在“医教研”一体化发展背景下,科研能力培养是住培的重要内容。而目前急诊科住培存在住院医师科研训练不足、科研意识淡薄、科研管理不规范、科研评价指标不完善的问题。本文主要从5个方面介绍温州医科大学附属第一医院急诊科住培中科研能力培养经验:强化科研意识、营造科研氛围;开展以临床问题为导向的科研思维培养;住培导师和带教老师引导住院医师进行科研实践;开设临床科研教学课程;建立急诊科住院医师科研团队,鼓励开展多学科交叉融合的课题研究。为我国住培培养具有较强的临床实践能力和具备一定科研能力的医学高层次人才提供借鉴。

基于Budyko假设的渭河径流变化归因识别

定量评价河川径流量变化特征,开展其归因识别研究是制定气候变化应对策略与合理利用水资源的基础。以渭河流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线等方法分析渭河流域1958—2015年的气候、水文要素变化特征,采用基于Budyko水热耦合平衡理论的水量平衡法估算径流变化对各驱动因素的弹性系数,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:渭河流域咸阳、张家山、状头站的年径流量呈显著减少趋势,径流深减少速率分别为:-1.520、-0.501、-0.322 mm/a。3个站控制流域面平均降雨量呈非显著性减少趋势,年潜在蒸散发呈非显著增加趋势。剧烈的人类活动如工农业用水、大规模水土保持措施的实施及退耕还林草等引起的下垫面变化是径流量减少的主要因素,渭河干流和泾河流域下垫面变化对径流减少的贡献率均超过了60%,降雨变化贡献次之,潜在蒸散发的影响最小。

黄土高原植被变化与恢复潜力预测

采用GIS技术与地统计方法,基于黄土高原2000—2018年的MODIS遥感影像,选取归一化植被指数探讨研究区植被时空变化特征,采用相似生境法预测黄土高原植被恢复潜力。结果表明:黄土高原2000—2018年低植被盖度区域面积减少,高植被覆盖度面积不断增加。黄河中游头道拐至龙门区间植被变化最为显著,平均增长速率为0.015~0.050/a,其中,延河上游、清涧河及秃尾河流域的植被盖度增长速率最高,均超过了0.015/a。受城市化影响,汾渭平原的下游干流区植被盖度显著降低。相似生境法预测黄土高原未来植被恢复潜力的空间差异性显著,东南部地区植被盖度接近或达到最大恢复潜力,无恢复空间;在丘陵沟壑区和风沙区的交错地带部分地区植被盖度较现状仍有25%~50%的提升潜力。由于黄土高原植被受退耕还林草工程影响,人工植被干扰强烈,受到该区降雨与水分承载力限制,未来植被恢复需调整植被类型、优化植被结构与格局,提升区域生态系统功能。本研究结果可为黄土高原未来植被恢复与水土保持规划与布局提供理论与方法支撑。

基于Budyko假设的洮河与大夏河径流变化归因识别

受气候变化和人类活动的影响,世界许多河流水文过程发生了显著的变化。研究河川径流变化特征及其原因对流域水资源管理和规划有十分重要的意义。以黄河上游支流洮河、大夏河为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变分析等方法探究河川径流的趋势变化、阶段特征,并采用Budyko水热耦合平衡方程定量评估径流变化影响因素的贡献率。研究发现洮河与大夏河流域年径流深均呈显著减少趋势,减少速率为:-1.85 mm/a、-1.36 mm/a(P≤0.01)。通过突变检验可将洮河的径流序列分为基准期1961—1987年,剧烈人类活动期1988—2017年,而大夏河的基准期为1961—1985年,人类活动期1986—2017年。洮河、大夏河流域下垫面变化对径流变化的贡献率超过60%,降雨次之,潜在蒸散发最弱,约贡献10%。流域下垫面改变是引起研究区河川径流变化的主要因素。

黄河未来输沙量态势及其适用性对策

[目的]探索黄河输沙预测的新思路,预估黄河未来输沙态势与输沙量水平,为黄河流域生态治理规划提供参考。[方法]结合黄河流域水土保持生态修复现状,采用单累积曲线法、滑动平均及频率分析方法,分析1950—2019年黄河主要来沙区间的实测输沙量变化特征及其未来态势。[结果]1950—2019年黄河输沙量呈现阶梯式减少。1950—2019年黄河中游各站累积实测输沙量随时间的变化可用"左半抛物线"表征。黄河输沙量自1997年以来已进入相对稳定态势,目前已达企稳状态;黄河潼关站未来年输沙量在90%频率下为1.00×10^8 t左右,在10%频率下为5.00×10^8 t左右,未来多年平均输沙量为1.40×10^8 t。[结论]为了维持黄河输沙量低稳状态,提升水土保持措施质量与标准,补齐"后水土保持"短板,构建完善的水沙关系调控体系,维持黄河下游河道冲淤平衡,是黄河流域生态保护与高质量发展的保障。