抚河流域农业干旱特征及其驱动因子分析

[目的]探究抚河流域农业干旱特征及其驱动因子。[方法]基于SWAT模型模拟抚河流域1962-2019年逐月土壤含水率,在此基础上计算标准化土壤湿度指数(SSI),利用游程理论分析农业干旱变化特征,运用地理探测器模型定量评估农业干旱的驱动因子。[结果]SWAT模型率定与验证的决定系数(R^(2))、纳什效率系数(ENS)均高于0.80,土壤含水率模拟值与实测值之间的R~2为0.52;干旱历时范围在各子流域间介于3.60~4.31个月,干旱烈度范围介于4.91~5.61,二者均呈南北高、中部低的空间分布格局;气温、太阳辐射量和风速对农业干旱空间异质性的影响程度(q)均超过0.30,不同环境因子对农业干旱空间异质性的影响均具有双因子增强或非线性增强特征。[结论]SSI能够有效表征抚河流域农业干旱状况,流域农业干旱具有明显的空间分异特征,气温、太阳辐射量和风速是决定流域农业干旱空间异质性的主要驱动因子。

气候与社会经济变化下抚河流域氮磷负荷变化

目前对氮磷预估的研究主要是基于气候变化和社会经济不变的假定,缺少考虑社会经济动态变化对氮磷负荷的影响。为研究气候和社会经济共同作用下氮磷负荷的变化,选取第六次耦合模式比较计划(CMIP6)中情景完善的5个气候模式中的7个气候情景SSPs(SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP4-3.4、SSP4-6.0、SSP5-8.5),采用SWAT水文模型模拟分析了气候变化和社会经济变化共同作用下抚河流域2021~2050年氮磷负荷相对基准期(1995~2014年)的时空变化特征。研究结果表明:①社会经济变化是氮磷负荷变化的主要影响因素,但1981~2020年气候对总氮负荷变化的贡献率从14.4%上升到18.2%,对总磷负荷变化的贡献率从13.5%上升到17.8%,表明气候变化对总氮总磷负荷的影响在增加,社会经济变化对总氮总磷负荷的影响减小。②抚河流域多年平均总氮负荷量约9333.4 t,1995~2014年以-113.7 t/a速率呈显著下降趋势;相对于基准期,流域总氮负荷量在2021~2050年预计呈显著减少趋势。空间分布上,总氮负荷主要集中在流域中下游干流附近,中游东部和西部总氮负荷较低。③抚河流域多年平均总磷负荷量约1632 t,1995~2014年以2.1 t/a速率呈上升趋势;2021~2050年流域总磷负荷量相比基准期将呈增加趋势。空间分布上,在流域出口及中下游总磷负荷浓度较高,中游东部和上游总磷负荷较低。

抚河流域氮磷浓度时空分布特征及污染状况评价

及时掌握抚河流域氮、磷等营养盐浓度时空分布特征,是保障鄱阳湖水环境与水生态安全的关键。基于抚河抚州段干流及主要支流14个国控/省考监测断面近9 a的水质监测数据,研究抚河流域抚州段河流氨氮、总磷浓度的时空分布特征,并利用单因素分析、内梅罗综合污染指数和聚类分析法,对抚河抚州段干支流氨氮、总磷污染状况进行综合评价。结果表明:(1)抚河干流及主要支流断面氨氮、总磷浓度达到Ⅱ类标准比例分别为91.29%和86.19%。(2)抚河流域河流氨氮、总磷浓度年际间变化较小,但年内季节、月际变化较大,氨氮、总磷浓度均在夏季达到最大值。(3)抚河流域上游氨氮、总磷浓度普遍低于中下游地区。(4)抚河干流氨氮、总磷属轻度污染,支流临水、东乡水的氨氮、总磷属重度污染。研究成果对于抚河流域水环境保护和治理具有重要参考价值。

基于Copula函数的抚河流域水文干旱特征分析

探究流域干旱特征对科学防旱有着重要意义。以抚河流域为研究区,利用SWAT模型获取研究区31个子流域的径流序列并计算标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI),采用游程理论和Copula函数条件概率方法对比分析流域水文干旱特征。结果表明:抚河流域在1960—2019年共发生干旱事件51次,平均干旱历时和烈度分别为4.22月和4.70;单变量因素下,流域干流附近地区发生干旱的风险较高;Frank Copula函数能较好地拟合大多数子流域的干旱两变量联合分布,重旱以上同现重现期和联合重现期均小于8 a。总体上,抚河流域发生严重干旱的风险较高,流域抗旱能力有待提高。

抚河流域极端降水变化及其对输沙量的影响

本文基于抚河流域1960—2018年逐日降水和输沙量的历史数据,分析极端降水变化规律及其对输沙量的影响。结果表明:抚河流域8种极端降水指数均呈增长趋势;8种极端降水指数空间上总体呈现“北高南低”“东高西低”和“南高北低”三种格局;抚河输沙量呈不显著减小趋势(Z=-1.48),人类活动是流域输沙量减小的主导因素;极端降水指数和输沙量呈正相关,总体上存在1年、4年、16年的周期性显著共振关系。

基于水热平衡的抚河流域地表径流长期预估

预估气候变化背景下流域地表径流的变化是水资源合理开发与利用的前提。以抚河流域为研究区,从地表径流形成的宏观机理出发,基于水热平衡构建可描述大尺度上气候要素、下垫面要素和地表径流3者之间定量关系的流域尺度水文模型。结合假定的气候变化情况和CMIP5气候变化预估成果,评估抚河流域对气候变化的敏感性,并预估2020—2050年期间抚河流域地表径流的变化。结果表明:1)所构建的抚河流域水热平衡模型对年尺度径流模拟效果较好,且模型参数少,计算简单。2)抚河流域对气候变化敏感性相对较低,气温每升高1.0℃,地表径流减少3.6%～6.3%;降水每增加1%,地表径流增加1.7%～1.9%。3)未来抚河流域表现出增温的特点,2020—2050年多年平均气温相对于1961—1990年增加1.1～2.6℃,多年平均降水量的变化存在较大不确定性。在不考虑与其他模式差别较大的GFDL-ESM2M条件下,未来地表径流将减少10%～11%。

抚河流域降水序列趋势和突变特征分析

采用一元线性回归分析、累积距平、Spearman秩次相关系数和Mann-Kendall方法对抚河流域1979-2008年春季、夏季、秋季、冬季以及年均降水序列特征和趋势进行分析,应用Mann-Kendall突变分析法分析其时间序列突变点。结果表明:(1)抚河流域降水年内主要集中于3-6月份,10-12月份较少;年际变化上,降水较多年份主要集中在20世纪90年代后期,降水较少的年份主要集中在本世纪初,尤其是2003年前后。(2)抚河流域春季、夏季和年均降水均存在减少趋势,在冬季存在增加趋势,但趋势并不显著,在秋季基本无趋势变化。(3)抚河流域四季和年均降水大致经历增加-减少-增加-减少4个阶段。(4)春季降水序列突变点为1992年和1995年;夏季降水序列突变点为1986年、1997年和2007年;秋季降水序列存在1997年一个突变点;冬季降水序列突变点发生在1988年和1991年;年均降水序列突变时间分别发生在1985年、1998年和2005年。就整体来说,抚河流域降水突变时间发生在20世纪80年代后期和90年代后期。

基于图论的抚河流域水资源多目标空间优化配置研究

水资源空间优化配置研究对于保障区域水资源可持续与合理高效利用具有重要意义。针对江西省抚河流域降雨时空不均和开发利用过度所造成的水资源短缺现状,利用多目标空间优化的建模思想研究该流域水资源优化配置问题。通过对抚河流域系统进行概化,构建流域网络模型,考虑经济、社会和环境影响从而设置三个相应的目标函数,并根据流域特点及节点设置列出模型的约束条件,建立基于图论的抚河流域水资源多目标空间优化配置模型。在流域现状年和规划年供需平衡分析的基础上,确定以流域较为缺水的95%来水频率下的供需水量作为优化配置基准,进行折衷规划算法(CP模型)求解,得到抚河流域各县(区)水资源优化配置结果,基本满足各县(区)需水条件,验证了模型的可行性与实用性。

抚河流域区域间的水权初始分配

以抚河流域为例,采用模糊决策和层次分析法,对区域间水权初始分配进行探索性应用研究.根据准则层中有效性、公平性和可持续性权重的不同取值,给出了7种水量分配计算方案.比较结果表明,第2种方案最佳,并对其合理性进行了分析.

江西抚河流域水量分配方案研究

探讨有利于江西抚河流域水资源可持续利用的水量分配方法,从尊重用水现状原则、公平原则、公平与效率兼顾的原则出发,采用用水定额预测法、综合权重法、层次分配决策法对水量分配进行了多角度分析,初步形成了综合性的分水方案,最后运用方案模拟模型确定了技术推荐方案。

抚河流域水污染现状及可持续发展对策

研究了抚河流域排污现状及其构成特点,分析了水质污染的原因,针对抚河流域工农业生产和社会经济情况,提出了调整工业结构、加快污水处理厂建设、提倡生态农业等治理污染的合理化建议。

抚河流域典型县域水资源承载力研究

在分析抚河流域的水资源、水质、人口、经济、社会发展等基本情况的前提下,以流域内具有代表性的3个典型县域为背景,构建水资源承载力评价指标体系。采用层次分析法计算了典型县域不同时期的水资源承载力状况。研究结果表明:不同经济背景、人口状况和产业比例的区域,水资源承载力存在显著差异。随着社会的发展,经济结构的不断调整,研究区域内的水资源系统与其他系统的协调性在不断增强。

抚河流域综合治理监测布局优化

为科学合理布设抚河流域综合治理监测点,采用聚类分析方法开展监测点布局优化研究,结合相对偏差分析和方差分析开展布局优化合理性分析,提出抚河流域综合治理监测布局优化方案,在布设流域综合治理监测点时,在河流干流上中下游分别布设2个监测点,较大的支流在上游和下游分别布设1个监测点,较小的河流则在入干流处布设1个监测点。结果表明:抚河流域综合治理监测布局优化后,监测点由初始的40个减少为16个,减少幅度达60%;优化后监测点仍然覆盖了抚河流域上中下游、干支流和重要节点;优化后各类别、各指标之间相对偏差较小,优化前后各类别、各指标无显著差异。

基于水量分配方案的非汛期水量调度方案编制——以江西抚河流域为例

为了解决丰水流域非汛期的用水矛盾,保护河流和湖泊的生态环境,促进社会经济发展,需要制定非汛期的水量调度方案。丰水流域尽管水资源丰富,但在非汛期仍可能存在用水矛盾。以江西抚河流域为例,基于流域水量分配方案,探讨了丰水流域非汛期水量调度问题,以水量、水质为控制因子,提出了水量调度总体目标、调度原则、分级调度启动条件及实施措施、调度方案编制流程及方法。研究成果为非汛期水量调度方案的制定奠定了基础。

廖坊水利工程对抚河流域生态承载力的影响分析

介绍了生态足迹、生态承载力的概念和基于生态足迹理论的生态承载力计算模型。为评价水利枢纽工程对生态承载力的影响,在分析该模型缺点的基础上,采用了资源产出作为生态承载力供给的计算方法。分析了江西省廖坊水利工程建成后,生态生产性土地利用的变化情况表现在灌区和下游保护区的耕地的单位生态生产力提高等方面。最后计算了廖坊水利工程兴建之前的2001年和建成后的2007年的生态承载力。计算结果表明,廖坊水利工程建成后,生态承载力有较大提高,总的生态承载力增加了79 521 hm^2,其中,可耕地的生态承载力增加了74 604 hm^2,由于水库淹没导致生态承载力减少了16 735 hm^2。

抚河流域生态环境需水量研究

以抚河流域为例,基于生态需水机理和概念界定,将其生态环境需水划分为河道内、外需水两部分,并结合流域实际,采用相应的计算模型和方法,确定了该流域生态环境需水量及年内逐月分配过程,为河流水资源可持续利用、维持河流生态系统平衡提供了参考。

区域地质旅游资源可持续发展的动力机制及对策研究——以抚河流域为例

新时期旅游业竞争发生本质变化,旅游发展已进入区域竞争时代。文章以抚河流域地质旅游资源的发展为例,简要分析了区域地质旅游资源可持续发展的主要动力因素,提出了区域地质旅游资源可持续发展的动力机制及对策建议。

抚河流域水文要素演变特征与驱动因素分析

气候变化和人类活动导致流域水循环过程发生改变,对水文过程的变化进行检测与归因,能够为流域水资源开发利用、防洪减灾等提供技术支撑。以抚河流域为研究区,利用非参数检验、回归分析等方法,分析了1955—2008年流域降水、径流等水文要素的演变特征与突变节点,定量分析了气候变化和人类活动对径流影响的贡献率。结果表明:近60 a来,抚河流域年均降水量呈弱增加趋势,年径流量呈弱减少趋势;1967年之前,人类活动扰动较小,年径流量相对比较稳定;1968—2002年间,年径流量呈弱上升趋势,该阶段人类活动对径流量的改变占主导作用,贡献率为78.6%;2002年以后,径流量呈减小趋势,该阶段气候变化对径流量的改变占主导作用,贡献率为76%。

江西抚河流域水土流失与水文情势变化

通过对抚河历史洪水位流量关系及大断面等水文情势分析 ,发现水文情势变化与水土流失有着较紧密的联系。水文情势变化主要表现在 (1 )在相同流量状况下 ,水拉抬高 ;(2 )洪峰时间滞后或提前。而水土流失造成河道泥沙淤积 ,河床抬高 ,是引起水文情势变化的主要原因之一。资料分析表明李家渡水文站测流断面河床自 1 982年至今 ,最大淤积达 1 m以上 ,断面平均淤积在 0 .8m,临川市以上的河床已抬高 2～ 3m,最高的达 4m之多。

抚河流域水量分配原则及方法解析

分析、解读抚河流域水量分配原则及方法,探讨基于民主协商原则下的水量分配综合分析方法.