龙羊峡水库后汛期入库径流特征及可蓄水量分析

以1956—2022年唐乃亥水文站实测水文数据为基础,采用数理统计方法,重点分析黄河源区后汛期径流特征,并结合龙羊峡水库满负荷发电流量,对龙羊峡水库在后汛期可蓄水量进行不同情景的分析讨论。研究表明:1)唐乃亥水文站后汛期径流量年际变化较大,丰枯不均,以正常偏枯为主,多年平均后汛期径流量占汛期径流量的29.1%;2)唐乃亥水文站后汛期日平均流量在1000 m^(3)/s以上的径流量平均为8.96亿m^(3),年际变化极大,以1000 m^(3)/s发电流量运用,龙羊峡水库蓄至正常蓄水位的保证率仅为10%,多数年份汛期结束后水位无法达到正常蓄水位2600 m。建议根据后期来水,适时调整进入后汛期的时机,优化和调整龙羊峡水库年度调度方案,为高效合理利用黄河源区后汛期水资源奠定基础。

融合GLAS与Landsat的湖泊蓄水量季节性监测及预测

为实现高海拔区域湖泊蓄水量监测与预测,提出了一种融合ICESat/GLAS与Landsat数据监测并预测湖泊蓄水量季节性变化的方法。利用随机森林对GLAS激光脚点自动分类,解决湖面非水体与水体目标分类难的问题;结合水体指数和大津法自动分割Landsat数据中的水体,降低不规则边界的影响;联合GLAS和Landsat数据,构建高时间分辨率的水位、面积与蓄水量时序列变化关系,解决两类数据观测信息缺失及观测时间不匹配的问题;并利用LSTM模型,预测蓄水量变化。以西藏纳木错湖为例,对上述方法进行验证,结果显示2003-2009年纳木错湖水位上升1.15 m,面积增加25.58 km2,蓄水量增加2.30 km^(3);预测2010-2016年蓄水量增加1.16 km^(3),与实际情况相符。结果表明,该方法可为生态环境的动态监测提供数据支撑。

遥感在高原湖泊蓄水量估算的应用研究

青藏高原湖泊众多,水资源开发利用与保护是推进我国生态文明建设的关键要素。以萨利吉勒干南库勒湖为研究区,采用高分二号遥感数据,利用可见光同时具水体穿透力和湖底反射特性,通过水深实地测量,建立湖水深度与绿波段之间的模型,生成湖底地形,水深反演模型平均绝对误差为0.23 m,相对误差均为2.84%。采用GIS水淹分析建立湖泊面积与蓄水量间的数学关系,估算当前萨利吉勒干南库勒湖蓄水量为6.179×10^(8)m^(3)。结果表明:结合野外实测数据,高分二号遥感数据能够较精细地反映湖泊湖底地形结构和纹理,能够满足对湖泊蓄水量估算需求,为水资源利用与保障、高原湖泊研究等提供数据支持。

面向流域供水需求的西江骨干水库汛末蓄水量研究

天生桥一级、光照、龙滩和百色水库是西江流域水量调配的骨干水库工程,以此为对象研究保障流域供水安全的西江骨干水库汛末蓄水量。根据构建的西江流域水库群聚合—分解供水调度模型,以径流频率分别为75%、90%、95%的典型来水过程,计算得到各水库的综合缺水量,采用水量平衡逆序递推的方法得到各个水库相应来水频率下的分期蓄水量。结果表明,为了保障流域枯水期供水安全,75%、90%、95%来水年西江骨干水库汛末有效蓄水量至少分别为63亿m^(3)、83亿m^(3)、100亿m^(3)。

1987—2022年新安江水库(千岛湖)水面面积时空变化及其与水位、蓄水量的响应关系

水面面积、水位、蓄水量是水库水资源管理的重要基础数据,遥感是湖库水体提取、水位和蓄水量估算的重要技术手段。由于不同水体提取方法的适用性差异、测高卫星数据的有限时间覆盖度和开源数据集的时空分辨率不足等原因,湖库水面面积、水位、蓄水量的长时序、高频率时空变化监测仍存在一定挑战。本研究以新安江水库为研究区,结合多源遥感、气象、水文和土地利用等数据,基于Google Earth Engine云平台,运用水体指数法,分析1987—2022年新安江水库水面面积时空变化特征,构建水位—水面面积、水位—蓄水量和水面面积—蓄水量响应关系,探究水面面积时空变化成因。结果表明:(1)Landsat 5、Landsat 8和哨兵2号数据的最佳水体提取指数分别为AWEIsh和GNDWI,F1-score分别为91.93%、91.03%和93.14%。相比于开放数据集GSWED(32.61%)、JRC GSW(76.17%)和ReaLSAT(69.76%),基于最优水体指数的水体提取结果具有最高的F1-score(91.26%);(2)时间上,1987—2022年新安江水库水面面积呈显著上升趋势(R^(2)=0.20,P=0.01),总体增长速率为0.96 km^(2)/a;空间上,永久性水体(淹没频率大于75%)面积占比为73.44%,主要分布在湖心等水体开阔区域;季节性水体(淹没频率>25%且≤75%)面积占比为10.17%,主要分布在湖汊区域;(3)三次多项式函数可以较好地模拟新安江水库水位—水面面积、水位—蓄水量和水面面积—蓄水量的响应关系;(4)千岛湖流域上游降水和人类活动导致的土地利用变化是影响新安江水库水面面积动态变化的主要因素。

2018-2022年青海省主要湖泊蓄水量时空变化数据集

青海省是中国西北部重要的生态功能区,水资源总量丰富,但时空分布极不均匀,且由于气候、地理环境等因素的影响,大部分湖泊长期缺乏监测。而湖泊作为地表水水资源的重要载体,是研究气候变化和人类活动对水循环过程影响的重要指示器。国产高分一号、六号卫星宽幅相机空间分辨率为16 m,组网运行可实现2天重复观测,可以高频次获取地表水体面积;ICESat-2激光测高数据具备厘米级的测高精度,可以获取高精度的地表水体测高水位。本数据集基于GF-1/6WFV水体面积和ICESat-2测高水位构建青海省湖泊蓄水量遥感监测模型,通过遥感手段对青海省湖泊蓄水量进行时空变化监测。经验证,本数据集中湖泊蓄变量监测精度总体优于93%,满足湖泊蓄水量时空变化遥感监测需求。本数据集在时间尺度上涵盖2018-2022年,共计60期月度监测结果;空间尺度上覆盖了青海省面积大于30 km^(2)的33个湖泊,主要集中分布在青海省西部、北部、东南部,可为青海省湖泊、水文与气候变化过程监测、水资源动态评价、优化水资源管理与调度提供基础数据支撑。

流域未来径流和蓄水量预测不确定性的量化评估

水文模拟精度优劣与参与水文过程的多源不确定性相关,且其累积效应将会造成预测不确定性进一步扩大。因此,以黄河源区为例,利用极大似然不确定性估计法(GLUE)识别新安江模型有效参数组,通过耦合CMIP5下4种气候模式、3种气候变化情景、8种有效参数组,揭示了各源不确定性对流域径流量和蓄水量预测的影响,并采用方差分析方法(ANOVA)量化分离了其对月尺度流域径流量和蓄水量预测不确定性的相对贡献。结果表明,利用统计降尺度模型(SDSM)获得的降水量、最低和最高气温数据可较好的应用于研究区,其相关系数R^(2)均大于0.70,且均方根误差R_(RMSE)小于30%;参数和GCMs不确定性对流域径流量的影响占主导地位,前者对流域蓄水量的相对贡献高达0.98,且多源不确定性之间交互作用对汛前和汛后的贡献大于非汛期。研究结果对于流域防洪减灾、降低水文模拟过程认知不确定性具有重要意义。

水库蓄水量动荡期浮游植物生态学特征变化

以白石水库为例,全面探究了蓄水量动荡期库区浮游植物生态学特征变化规律。结果表明:白石水库蓄水量上升期浮游植物种属增加22种,其中硅藻、蓝藻、绿藻和其它藻类分别增加3种、10种、7种及2种;水体环境的变化改变了优势群落结构和浮游植物的种类数量,但仍以硅藻、蓝藻和绿藻为主;蓄水量的上升降低了浮游植物细胞密度,均匀度指数、丰富度指数和多样性指数的变化范围为0.50~0.91、0.74~9.92、0.82~2.45;浮游植物群落结构主要受营养盐和水温的影响,其中磷元素的稳定和氮含量的上升为群落变化提供了重要支撑,蓄水量的上升会降低不同季节和时期的水库表层水温及浮游植物密度,为白石水库水生态变化分析和高水位运行调控提供一定支持。

民勤绿洲沙质(粒)和土质(粒)2种不同生态及地质构造系统蓄水量模拟演示实践

从民勤绿洲沙质(粒)和土质(粒)2种不同地质构造系统蓄水量入手,通过采用饮料瓶罐窖藏“蓄水量称重法”与“比重瓶法”进行沙粒、土粒蓄水量、密度测定等模拟演示公共数字社会实践探究。结果表明,沙质(粒)层地质构造系统,当蓄水量为0.2 kg时,沙粒蓄水量达到饱和状态,水分不再下渗,当蓄水量超过0.2 kg时,沙粒蓄水量达到过饱和、超饱和状态,注入自来水悬浮于沙质层上部,饱和状态沙粒蓄水量与沙粒重量比例约1∶5;土质(粒)层地质构造系统,当蓄水量为0.4 kg时,土粒蓄水量达到饱和状态,水分不再下渗,当蓄水量超过0.4 kg时,土粒蓄水量达到过饱和、超饱和状态,注入自来水悬浮于土质层上部,饱和状态土粒蓄水量与土粒重量比例约2∶5。通过2种不同地质构造比对分析研究发现,沙质层蓄水下渗速度快,因沙质粗糙、沙粒大、水沙不相融,沙质层蓄水量较小,但随沙质(粒)层深浅变化,蓄水量随着增大或减小,蓄水能力随着增强或减弱;而土质层蓄水下渗速度慢,因土质细腻、土粒小、水土相融,土质层蓄水量较大,蓄水能力较强。

遥感数据监测水库蓄水量变化及影响因素分析

利用遥感技术监测水库蓄水量变化对水资源管理具有重要意义。该研究基于多源遥感数据,结合水文模型,对某水库2017—2021年蓄水量变化进行了动态监测和分析。结果表明,水库蓄水量呈现明显的季节性波动和年际变化趋势。降水量、蒸发量和人为调控是影响水库蓄水量变化的主要因素。通过建立多元回归模型,实现了对水库蓄水量的精确预测。研究为水库管理和水资源调配提供了科学依据。

元阳梯田水源区土壤蓄水量动态研究

通过测定和计算元阳梯田水源区乔木林地、灌木林地、荒草地3个标准径流小区上、中、下等部位不同土层的土壤蓄水量,分析元阳梯田水源区土壤蓄水量的变异特征。结果表明:不同土层土壤蓄水量差异明显,表层土壤蓄水量变动幅度较深层剧烈,土壤蓄水量大小顺序为乔木林地<灌木林地<荒草地;深层土壤蓄水量大小顺序为乔木林地>灌木林地>荒草地。土壤蓄水量季节变化较为明显,0~100cm土层土壤蓄水量表现为乔木林地(227.05mm)>灌木林地(163.14mm)>荒草地(143.11mm);土壤蓄水量月动态变异系数关系为:乔木林地(12.77%)荒草地(11.16%)>灌木林地(10.78%)。随着时间的推移,土壤蓄水量呈现先增后减的趋势,土壤蓄水量具有明显的季节变化和垂直变异特征。

垄沟集水种植对土壤有效蓄水量及谷子生长、光合特性的影响

以谷子为供试材料，在半干旱偏旱区研究了不同垄沟集水带型对土壤有效蓄水量、不同生育阶段生长量、生长速率和植株光合系统各特征值的影响。结果表明，垄沟集水种植方式蓄水作用效果明显，其中以垄沟比60：60带型效果最好；谷子垄沟集水种植主要经济性状指标值均较露地种植对照（CK）高，平均穗长、小穗数和穗粒重分别较对照增加3．9～5．4cm、9．8～16．8个和5．20～5．25g；垄沟集水种植谷子的叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Rs）和水分生产效率（WUE）值分别较露地种植（CK）提高31．83％，42．62％，24．50％和9．6％。

基于MODIS遥感影像数据的洞庭湖蓄水量估算

以洞庭湖为研究对象,应用MODIS遥感影像、水位以及湖底DEM数据估算洞庭湖蓄水量.根据水体在近红外和红外波段的吸收特性,通过对MODIS数据NDVI指数和NIR波段分别设置阈值的方法来实现对洞庭湖水面的动态提取.根据洞庭湖流域各水文/水位站的水位数据,进行空间插值,得到洞庭湖多个时段的水位空间分布.结合洞庭湖水面提取数据、水位插值数据和湖底DEM,估算洞庭湖蓄水量,并以此初步分析三峡截流前后洞庭湖流域的水文响应.结果显示,该方法能有效实现对洞庭湖蓄水量的估算,计算得出的水面面积、蓄水量有明显的相关性;洞庭湖蓄水量与城陵矶水位呈现明显的3次曲线关系,截流前后3年拟合方程决定系数分别达到了0.915和0.928;截流后三峡工程调蓄功能初显,连续3年洞庭湖汛期累积水量占全年水量比重减小;与此同时夏末秋初三峡水库蓄水,下泄水量减少加剧了2006年洞庭湖流域夏秋连旱的影响.

湿地蓄水量动态SD仿真研究——以三江平原沼泽湿地为例

在沼泽湿地水循环系统分析基础上 ,根据系统动力学方法和原理 ,探讨湿地蓄水量动态仿真的方法、步骤和过程 ;以三江平原湿地生态实验站沼泽湿地为例 ,通过系统分析、函数建立、程序编写等过程建立了沼泽湿地蓄水量动态仿真模型 ,对模型反复检验和调试 ,直到获得较好的仿真效果 ;通过 1997、1998、1999连续三年湿地水位变化实测与仿真结果的对比显示 ,仿真效果较好。

福建闽江上游不同林地类型土壤水库蓄水量动态变化

研究不同林地类型土壤水库蓄水量变化，以期加深对森林土壤水库理水机理的认识。以裸露地为对照，封山育林地、杉木林地和木荷林地为研究对象，对其土壤水库的蓄水功能及其动态变化进行研究。结果表明：土壤水库月蓄水量大小顺序为对照〈封山育林地〈杉木林地〈木荷林地，封山育林地、杉木林地和木荷林地月蓄水量的最大值和最小值分别比对照高22．45％，32．83％，34．53％，53．51％，70．09％，79．60％。对照不同层次蓄水量的月变化都远大于林地，林地中以木荷林地的变化量最小。除了封山育林地，杉木林地、木荷林地和对照不同土层的蓄水量随深度的增加呈逐渐增大趋势，但它们土壤水库0～40cm．土层蓄水量变化都远较底层80～100cm大，对水分的调节能力比底层强。

黄土高原雨养区坡面土壤蓄水量时间稳定性

分析区域土壤蓄水量(SWS)时间稳定性为准确预测土壤墒情提供了理论保障,同时为植被恢复和重建工作提供帮助。利用中子仪获得黄土高原雨养区六道沟流域坡面2005年10月至2006年9月间剖面SWS,通过时间稳定性分析,研究该区域SWS的时间稳定性特征。结果表明:不同月份SWS均表现为中等变异,干旱条件下的变异系数比湿润条件下小。0～4m的SWS累积概率比其他土层的变化小,平均相对偏差的变化范围(-39%～53%)及标准差(5.6%)较小,spearman秩相关系数均达到0.8以上且呈现出极显著相关,通过时间稳定性分析可以初步确定研究区平均SWS的代表性测点。SWS变化较大时,spearman秩相关系数较小,而SWS变化较小时,spearman秩相关系数较大。spearman秩相关系数为分析该区域SWS的时间稳定性提供了便捷途径。

营养型改土剂对土壤理化性质和蓄水量及制种玉米经济效益的影响

在甘肃省酒泉市连作制种玉米8 a的土壤上,采用田间试验方法,研究了营养型改土剂对土壤理化性质和蓄水量及制种玉米经济效益的影响。结果表明:随着营养型改土剂施用量的增加,土壤孔隙度、团聚体、田间持水量、蓄水量在增加,而土壤容重降低;营养型改土剂用量与土壤有机质、速效氮磷钾、阳离子交换量(CEC)呈正相关关系,与土壤pH值呈负相关关系;随着营养型改土剂施用量的增加,制种玉米产量增加,但每公斤营养型改土剂的增产量则随着营养型改土剂施用量的增加而递减。经回归统计分析,营养型改土剂最佳施用量为1 349.96 kg·hm-2,此施用量下,玉米的理论产量为7 080.00 kg·hm-2,回归统计分析结果与田间小区试验处理4基本吻合。

保水型专用肥对制种玉米田土壤蓄水量的影响及最佳施肥量研究

在甘肃省河西内陆灌区的制种玉米田,采用田间试验方法,研究了保水型专用肥对土壤物理性质和蓄水量的影响及制种玉米田最佳施肥量。结果表明,影响玉米产量的因素由大到小依次为:CO(NH2)2>(NH4)2HPO4>糠醛渣>保水剂>ZnSO4·7H2O;因素间最佳组合为:CO(NH2)2600kg/hm2,(NH4)2HPO4350kg/hm2,ZnSO4·7H2O 30kg/hm2,保水剂19.98kg/hm2,糠醛渣15 000kg/hm2。保水型专用肥施肥量与玉米制种田容重呈负相关关系,与孔隙度、蓄水量、玉米植物学性质和经济性状呈正相关关系。随着保水型专用肥施用量梯度的增加,玉米穗粒数、穗粒重、百粒重、产量在增加,但边际产量、边际利润表现为递减,保水型专用肥施用量在10.00t/hm2的基础上再增加2.50t/hm2,收益出现负值。经回归统计分析,保水型专用肥施用量与玉米产量可用一元二次方程拟合,经济效益最佳施肥量为9.99t/hm2,玉米的理论产量为6 715.33kg/hm2。

洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能研究

利用洞庭湖及周围6个水文站有关资料,研究了洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量的功能。结果表明:东洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地调蓄水量81.03×108m3,南洞庭湖59.66×108m3,西洞庭湖21.30×108m3,共计调蓄水量161.99×108m3;湿地蓄水能力随水位高程而变化,但变化速率不一,低水位时随水位升高,湿地蓄水面积和蓄水量缓慢增加,到达一定高度,蓄水面积和蓄水量都迅速增大,再上升到某一高度,蓄水面积增加率急剧下降,蓄水量增加率趋向稳定;枯水期,湿地蓄水的主要服务对象为维护生物多样性和动、植物的生存用水(17.42×108m3),平水期服务主要对象为生产、生活用水(35.60×108m3),汛期的主要服务对象为调蓄洪水(108.97×108m3)。洞庭湖滩涂和草甸沼泽湿地蓄水服务功能有近2/3用在调蓄洪水量上。利用"等效益相关替代法"和"影子价格法"评估了洞庭湖湿地蓄水服务功能价值为31.27×108元。

黑龙江省农田土壤蓄水量盈亏状况的垂直变化规律研究

以农田土壤水分实测资料为基础 ,依据农田土壤水分常数与作物生长发育的关系创建了土壤蓄水量盈亏值指标。选择 3个典型站点研究黑龙江省农田土壤水分盈亏状况的垂直变化规律 ,结果为 :海伦从表层到 5 0 cm各个土层均为盈余 ,而且随深度的增加盈余先增加后下降 ,2 0 cm处为最高值 ;泰来的土壤水分从表层到 30 cm为增加 ,之后又下降 ,而且以 2 0 cm为界将盈余区与亏缺区划分开 ;总平均来看 ,宝清土壤水分随深度呈减少趋势 ,盈余减小 。