黄河上游水库蒸发损失估算

水面蒸发是水库水量损失的主要方式之一,水库蒸发损失的准确估算对于流域水资源管理至关重要。本文基于Penman模型和全球水库水面面积变化数据集估算了黄河上游大中型水库1985-2018年水面蒸发损失量。结果表明:黄河上游大中型水库水面面积以10.1 km^(2)/年的速率显著增加,总蒸发损失量以0.07亿m^(3)/年呈显著增加趋势;水面面积的增加是导致水库蒸发损失增加的主要因素。水库蒸发损失占黄河上游(兰州站)年径流的比例为0.27%~1.64%,多年平均值为1.05%。研究结果可为黄河流域的水资源规划与管理提供参考。

最小费用最大流理论在防洪物资运输中的应用

防洪物资运输方案的优化设计原则可以归结为:满足各水库的防洪物资需求量和总运输费用最小。针对这一原则建立数学模型,运用最小费用最大流理论对模型进行求解。对最大费用最小流理论进行了介绍,讨论了该理论在防洪物资运输中的运用。桃曲坡水库、玉皇阁水库和高尔塬水库位于陕西省渭河下游,水库附近有7座防汛物资仓库,运用最小费用最大流理论对3座水库的防洪物质运输问题进行了分析计算,得出了在满足各水库防洪物质需求条件下的合理运输费用。

黄河中游植被变化对水量转化的影响分析

基于遥感数据分析了黄河中游植被变化特征,借助自主构建的HIMS-VIH模型,模拟了黄河中游11个子流域1980—2013年的蓝水—绿水动态转化过程。结果显示,与退耕还林(草)工程实施前相比,2000年以来11个子流域的叶面积指数(LAI)、归一化植被指数(NDVI)均呈增大趋势,其中以河口镇—龙门区间变化最为显著。对蓝水(径流)而言,与1980—1999年相比,2000—2013年大部分子流域的径流和径流系数显著减小。植被的增加导致绿水(蒸散发)明显增加,从而使蓝水下降。随着1999年以来水土保持措施大幅度的持续实施,目前黄河中游水热条件与植被状况已达到一个阶段性相对稳定状态,如果退耕还林(草)等水土保持措施维持现状,那么今后林草植被耗水将随气候(降水)变化而波动并维持在一定的水平,黄河水量可能会因水热条件的制约而不再大幅度地减少。

黄河近百年径流量变化分析与认识

黄河是中华民族的母亲河,其水资源的变化对黄河流域乃至全国的社会经济发展具有重要影响,缺水态势是黄河当前与未来的最大挑战。基于黄河干流兰州、头道拐、花园口和利津4个典型水文站1950—2017年近70a的实测径流数据,分析了黄河干流年径流量变化特征。受气候变化和人类活动双重影响,黄河干流各水文站年径流量呈现显著的下降趋势,且下降速率呈现累积效应;20世纪60年代是百年来黄河径流量最大的时期,而90年代后径流量减少显著;4个水文站实测径流量在1985/1986年发生突变,变化期相较于基准期年径流量显著下降,且下降幅度从上游至下游递增。实测资料分析结果只反映黄河径流变化是气候变化与人类活动(含土地利用)共同影响的结果,如何区分它们的影响比例是尚待进一步研究的科学问题。美丽中国建设,黄河不可或缺。建议以促进流域水-生态-经济协同发展为目标,梳理黄河流域水-生态-经济可持续发展、水-能源-粮食之间的复杂关联,尽快提出黄河流域水资源利用、生态保护和经济协同发展方案。

海河流域太阳辐射变化及其原因分析

太阳辐射是控制气候形成的基本能量,分析太阳辐射的变化有助于深入理解气候变化的原因。本文利用海河流域及其周边46个气象站气象资料以及TOMS(the Total Ozone Mapping Spectrometer)卫星反演逐日气溶胶指数资料,分析了海河流域太阳辐射的时空变化规律,并对太阳辐射变化的原因进行了初步分析。研究结果表明,1957-2008年海河流域太阳总辐射呈明显下降趋势,其中太阳直接辐射下降趋势明显,散射辐射呈增加趋势;从空间分布上看,流域南部和冀东沿海的人口高密度区相比流域北部的燕山和太行山人口低密度区太阳总辐射减小趋势更为明显。对太阳辐射下降原因的研究表明,人类活动造成气溶胶的显著增加可能是引起太阳辐射下降的重要原因。

气候变化对水文水资源影响问题的探讨

全球气候变化关系到人类的生存与发展,涉及国家政治与安全、社会经济发展、人类协调与合作等一系列问题。气候变化改变了水文循环过程,影响着水资源系统的结构与功能,将对人类的水资源开发利用带来新的挑战。本文根据国内外最新的研究成果,说明我国气候变化趋势与全球气候变化的总趋势基本一致,阐述了气候变化对水文水资源的主要影响,揭示了水资源系统对气候变化响应的主要特征及其研究方法,并提出了应对气候变化的水资源适应性对策。

西藏稀缺资料地区洪峰流量推求

洪峰流量是水利工程规划设计、工程建设和运营管理的重要依据,对水利工程的投资规模和安全运行有着重要的意义。西藏地区主要水文测站实测洪峰流量(Instantaneous Peak Flow,简称:IPF)资料稀缺,而按水位计算整编的日径流资料(Mean Daily Flow,简称:MDF)相对较多。通过构建实测资料时段的洪峰流量与对应日平均流量间的函数关系,基于长序列的日径流资料估算洪峰流量,延长洪峰流量序列,为设计洪水提供数据支撑。研究结果表明:(1)西藏地区主要水文测站IPF～MDF函数关系稳定,利用这种函数关系由实测MDF推求的IPF误差均在10%以内,且延长后的IPF序列频率分析计算结果更加合理;(2)对于实测MDF序列缺乏的测站,可以通过气象资料驱动HIMS系统水文模块(Hydro Informatic Modeling Systerm)拓展MDF序列,在此基础上推求IPF序列。基于HIMS系统水文模块对西藏三条典型河流(年楚河、拉萨河和尼洋河)的日径流序列进行了模拟,结果表明,模型对日径流整体过程与高流量值的模拟效果均良好。进而利用模型延长的MDF序列以及构建的IPF～MDF函数关系拓展了西藏三条典型河流2000年-2010年间的IPF序列。

黄河流域生态保护和高质量发展亟待解决缺水问题

黄河是中华民族的母亲河、中华文明的重要发源地。黄河流域地处气候湿润-干旱过渡带,其天然禀赋决定了水资源先天不足且时空分布极其不均,无序用水和气候变化等的叠加影响曾使黄河干流发生罕见的断流现象,未来水资源短缺态势将更加突显,缺水是黄河流域生态保护和高质量发展面临的最大挑战。为解决缺水问题,揭示了黄河流域作为湿润-干旱过渡带典型流域,其水循环对气候变化的高度敏感性,阐释了近年来黄河中游植被恢复对径流和蒸发等水循环过程的影响,评估了基流补给对于黄河流域水资源的重要性,指出如何落实空间均衡理念、实施引水补源(包括南水北调西线工程)和科学调水是当前解决黄河缺水问题需要重点研究的课题。

不同蒸散发产品在汉江流域的比较研究

蒸散发是流域水循环和能量循环的重要环节,准确估算蒸散发对流域水循环研究具有重要意义,同时也可以为流域水资源优化配置和可持续利用提供支撑。利用汉江流域观测的逐月降水数据、径流数据以及重力卫星(GRACE)反演的流域蓄水量变化数据计算水量平衡蒸散发(ET_WB),以ET_WB为标准在月尺度上评估4类9种不同蒸散发产品(陆面模式产品ET_clm、ET_noah、ET_mos、ET_vic;再分析数据产品ET_jra;基于模型树集的通量观测产品ET_jung和基于能量平衡的诊断模型产品ET_modis、ET_PML、ET_Zhangke)在汉江流域的适用性。结果表明基于模型树集的通量观测产品和基于能量平衡的诊断模型产品精度较好,再分析产品次之,陆面模式产品(除ET_clm)较差。ET_jung、ET_modis和ET_clm在月尺度上与ET_WB有着较好的相关性,结果误差相对较小;ET_noah、ET_mos、ET_vic结果误差相对较大。该研究结果可以为汉江流域水循环研究和南水北调中线工程管理提供科学参考。

基于DEM的水文模型在沮河流域的应用

基于DEM的流域水文模型是近年来水文模型的热点,而干旱半干旱地区的水文模型一直是水文研究的一个难题。分析了干旱地区的降雨产流特性,建立了符合该产流特性的数字高程模型和陕北模型相结合的水文模型,并将其应用到沮河流域桃曲坡水库的洪水预报中,计算结果证明该水文模型在干旱地区是切实可行的。

丹江口水库水面蒸发变化特征及影响因素

基于Penman方法和水库水域面积估算丹江口水库2000—2020年的蒸发损失变化,采用气象要素去趋势方法定量解析不同气象要素(温度、净辐射、相对湿度和平均风速)对蒸发趋势的贡献。研究结果表明:研究期内库区的气温、净辐射和风速均呈显著(p<0.05)上升的趋势,相对湿度呈不显著(p>0.05)下降趋势,水域面积呈显著(p<0.05)增加趋势(特别是2015年后);水库多年平均蒸发损失量为2.6亿m^(3)/a,占规划年调水量(95亿m^(3)/a)的2.7%;水库年蒸发损失量呈显著(p<0.05)增加趋势,趋势值为0.034亿m^(3)/a;在4个气象要素中,净辐射变化对水库年蒸发趋势的贡献度最大(72.0%),其次为温度(23.6%)、相对湿度(2.7%)和风速(1.7%)。研究结果可为南水北调中线工程水资源的管理和规划提供参考。

人工浮岛抛锚法定位试验

人工浮岛,作为一种新型的景观形式和水质净化载体方式,在世界各地得到了广泛的应用。人工浮岛载体固定方式主要有抛锚式、桩定式、立柱式、牵拉式。各种固定方式都有其适合的场所环境,抛锚法是局限最小应用较广的固定方式。针对抛锚法固定方式进行了试验研究与改进,并从浮力学理论进行了探索研究,创建了抛锚法固定载体数学表达式,通过试验室抛锚固定试验和野外湖泊抛锚固定试验验证了数学方程式的正确性,为人工浮岛设计提供了理论基础。

汾河流域径流减少因素的定量解析

分析汾河流域1981—2015年气候、植被和人类取用水的演变特征。结果表明,流域年降水和净辐射分别呈不显著(p>0.05)增加和减少趋势,叶面积指数显著(p<0.05)增加,人为取用水量波动增加,实测年径流显著(p<0.05)减少。基于分布式水文模型和因素去趋势方法定量解析降水、净辐射、温度、叶面积指数以及取用水对汾河年径流减少的贡献。结果表明,取用水的增加是导致汾河径流减少的主要原因,其次为温度、叶面积指数和净辐射的变化。在上述4个因素无趋势情景下,实测年平均径流将分别增加27.4%、14.4%,13.7%和2.1%。降水增加缓解了年径流的减少。在年降水无趋势的情景下,实测年平均径流将减少5.3%。上述研究结果可为汾河流域的水资源管理和规划提供参考。

亮出平民文学的旗帜──略谈地市报纸文艺副刊的困境与出路

亮出平民文学的旗帜──略谈地市报纸文艺副刊的困境与出路刘小莽曾几何时，地市报纸文艺副刊的编辑们日子渐渐不那么好过了，好的来稿相对匮乏，常有难为无米之炊的窘迫；读者群亦相对缩小，人们对文艺副刊的兴趣似乎在慢慢淡泊。此两者都是受到当前文化多元化消费的冲击...

从地球系统圈层互馈与地理综合角度探讨水循环研究

地球是一个由岩石圈、土壤圈、水圈、生物圈、大气圈等层圈组成的系统,水循环过程是这些圈层间联系的纽带,维持良性水循环是实现可持续发展的关键所在。水循环不是一个独立的自然过程,水问题的解决方案往往涉及到地球系统的各个圈层和经济社会的方方面面。本文以森林与水的关系、水循环变化预估、水循环综合研究这3个话题为例,尝试从地球系统的角度探讨水循环研究。

海河流域潜在蒸散发的气候敏感性分析

蒸散发是水文循环的重要环节,分析潜在蒸散发对气候因子的敏感性有助于深入理解气候变化对水文循环的影响。本文基于Penman-Monteith公式,分析了海河流域潜在蒸散发对气温、风速、水汽压和太阳辐射的敏感性及其时空变化规律。研究结果表明:①在年尺度上潜在蒸散发对水汽压最为敏感,其次是温度和太阳辐射;在季节尺度上,春夏两季潜在蒸散发对温度最为敏感,对风速最不敏感;秋冬两季潜在蒸散发对水汽压最为敏感,对太阳辐射最不敏感;②从空间分布上看,潜在蒸散发对温度和水汽压的敏感系数以海河流域南部和冀东沿海的低海拔地区为最高,流域北部的燕山和太行山高海拔地区为最小;③潜在蒸散发对太阳辐射变化的敏感性表现出从南到北递减的趋势,对风速变化的敏感性则表现出由南往北递增的趋势;④趋势分析表明,海河流域1957～2008年间,潜在蒸散发对风速、太阳辐射和温度的敏感程度都呈增大趋势,其中对温度的敏感程度增大趋势最为明显,对水汽压的敏感程度有减弱的趋势。

青藏高原河川径流变化及其影响研究进展

青藏高原被称为世界'第三极',又有'亚洲水塔'之称,对其周边地区的水文和气候系统有重要影响.青藏高原是亚洲许多大河的发源地,其冰川与河川径流变化影响到周边数十亿人口.本文介绍了青藏高原河川径流观测现状,回顾了青藏高原河川径流变化研究. 20世纪50年代至21世纪初,黄河源区年径流呈减少趋势、长江源区年径流呈微弱增加趋势,青藏高原其他江河源区的年径流没有显著的变化趋势.黄河上游、澜沧江上游、沱沱河及拉萨河源区的春季径流有增加趋势.未来气候变化情景下,随着降水和冰雪融水增加,青藏高原大部分河流源区径流增加,洪水等极端水文事件发生更加频繁.青藏高原河流源区水文气象观测资料稀缺,是河川径流变化及其影响研究的重大挑战.青藏高原水文研究亟需结合最新观测与模拟技术,提高水循环观测与模拟能力,深入认识青藏高原河川径流复杂性及其变化规律,为径流变化的影响评估及其应对提供科技支撑.

植被恢复工程对黄河中游土地利用/覆被变化的影响

剧烈的人类活动可快速地改变土地利用/覆被变化(LUCC)格局,并对地表参量和水文要素产生深刻的影响。论文以退耕还林/还草生态工程(Grain for Green Project,GGP)的重点区黄河中游为例,利用5期土地利用数据,定量分析了区域LUCC的过程与趋势,并探讨了GGP对下垫面地表参量及水文要素的影响。结果表明:1)GGP并未显著地改变研究区土地利用空间分布格局,但改变了各土地类型的转换速度和平衡状态。GGP实施前各类型间相互转换频繁,处于动态平衡态势,而GGP实施后以土地类型单向转换为主,处于不平衡态势,以耕地单向转为林草地为主。2)不同子流域间LUCC存在差异。GGP前汾河流域变化速度较其他区域快,呈准平衡状态;工程实施后的前期,河龙区间与渭河流域的净变化率以及总变化率较快,而后期差异不显著,呈不平衡状态。3)GGP显著地改变了下垫面地表参量和水文要素。GGP的实施使得NDVI、LAI和发射率显著增加,而反照率显著下降,以河龙区间尤为显著;径流系数显著下降,而蒸散发系数显著增加,尤以河龙区间表现显著。

稀缺资料流域水文计算若干研究:以青藏高原为例

稀缺资料流域水文计算是长期困扰国际水文学界的难题之一,其根本难点在于降雨径流过程的复杂性、流域下垫面与气象要素的时空变异性以及人类对流域水循环规律认知水平的局限性。本文从稀缺资料流域的类型、缺乏降水和径流观测数据的水文计算研究等方面综述了稀缺资料流域水文计算的研究进展。以我国水文气象资料最为稀缺的青藏高原为例,结合水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS)在水情预报中的应用,阐述了稀缺资料流域的水文计算方法,包括卫星遥感降水产品的水文模拟能力评估、基于日平均径流数据推求瞬时洪峰流量、洪水调查数据的区域综合和水文模型参数移植等研究,展示了稀缺资料流域水文计算的相关研究进展。

地表物质能量交换过程中的水循环综合模拟系统(HIMS)研究进展

基于地学的理念,特别是陆地表层系统研究理论,探讨了水循环研究发展趋势,从单一要素过程、到流域多过程综合、再到水系统多要素、多过程、多尺度的集成,阐述了发展水循环综合模拟技术的重要性。系统介绍了自主研发的水循环综合模拟系统HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)的发展历程、主体结构与特色功能,包括水循环多源信息集成平台、水循环多元要素定量遥感反演系统、水循环过程模块库集成系统、多尺度分布式水循环定制模拟系统等。指出多学科交叉,与信息技术的融合是水循环模拟发展的重要方向之一。HIMS系统及其定制模型在国内外的大量验证和应用,显示出其水循环综合模拟技术的实用性和先进性。可望为变化环境下的复杂陆地表层过程中涉水问题研究提供技术支撑工具,适应水系统研究的需要。