河流生态系统合理生态用水比例的确定

通过构建生态需水和生态用水比例模型,遵循生态需水比例和生态用水比例的相关关系,以生态需水比例为标准,确定生态用水比例,然后综合考虑社会经济用水的实际情况,确定适合当地水资源配置和社会经济发展水平的合理生态用水比例。以海河河流生态系统为例,视其河道内生态系统恢复到20世纪70年代初的水平为生态修复目标,计算河流系统生态需水,得到其生态需水的阈值区间为[16%～66%]。然后计算了1999-2002年海河实际生态用水比例,表明生态用水一直没有得到满足。最后通过与海河社会经济发展的协调,确定海河河流生态系统的合理生态用水比例应维持在(16%～46%)的阈值区间内。

渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析

基于渭河流域1958—2008年的主要气象数据,采用Mann-Kendall和R/S方法,对渭河流域降水和气温2个要素的时间序列进行趋势分析,在此基础上采用Mann-Kendall法对其突变点进行检验.结果显示:1)渭河流域年均气温在时间上呈现出明显上升的趋势,其中春季、秋季、冬季的上升趋势非常显著;在空间上则表现为中游地区气温最高;从整个流域Hurst指数分析看,未来渭河流域年平均气温仍将持续升高,但变异程度不显著.2)渭河流域的年降水量在时间上呈现出一定的减少趋势,其中春季和秋季降水显著减少,冬季降水量增加;在空间上表现为从上游到下游逐渐增加;从Hurst指数看,渭河流域的降雨序列处于弱变异状态,未来的降水变异不显著.3)对渭河流域近50a的气温和降水进行突变分析,大部分站点气温突变出现在20世纪90年代,之后显著变暖,与突变前相比较有明显差异;降水量突变点较多,每个年代都有不同程度上的突变,20世纪60年代和90年代尤为显著.

新疆三工河流域农业需水量预测与分析

依据新疆三工河流域的农业生产发展情况以及农业用水现状,综合考虑该流域土地资源状况和农业发展方向,结合国家西部大开发战略和相关的宏观经济调整政策,预测2005年、2010年和2020年流域三个水平年的农业需水量,分析了未来20年的农业需水态势。同时,结合该地区工业、生活、生态环境需水量的未来变化趋势,平衡分析了在满足未来农业需水条件下的社会-经济-生态复合系统水资源配置的合理性,并提出从农业灌溉中节水,尽量追求内涵式发展的农业模式,这才是谋求三工河流域社会-经济-生态复合系统可持续发展的有效之路。同时,这也为国家对该地区的国土开发、经济建设布局以及长远水资源利用问题进行宏观决策提供了参考依据。

中国西部生态系统的水问题综合评估研究——以三工河流域为例

基于中国西部生态系统综合评估的概念框架,提出了该评估的水问题评估目标和概念框架,并以三工河流域为研究对象,通过对不同年份生态系统服务价值的评估,以人工生态系统和天然生态系统服务功能最大化为原则,确定1987年的生态景观状态组合为生态系统保护的最佳生态目标。在此保护目标下,分别估算了河流廊道和河道外生态需水,判定三工河流域生态需水的阈值区间为17%～24%。其后,结合社会经济需水的预测情况,综合分析了当地居民福利变化的情况,并以河流廊道用水和河道外用水平衡、社会经济内部用水平衡以及生态系统和社会经济系统用水平衡为原则,提出了基于人与生态和谐的水资源配置的对策和建议。

基于GIS平台和相关数学模型的宁夏南部地区金矿资源评价

主要介绍了基于ArcViewGIS平台对宁夏南部地区进行金矿资源评价。评价过程中利用该平台对空间数据进行编辑、管理和分析;利用其二次开发语言Avenue建立了金矿资源定位预测模型;还利用VC语言开发了金矿资源量预测模型,并实现该模型与平台的松散耦合。这些模型的开发较好的完成了研究区矿床定位预测和资源潜力评估,为生产部门提出了评价成果和工作建议。作者认为本文也为西部地区应用GIS进行矿产资源评价提供了新的技术途径和思路。

ArcView与VB数据共享的实现

本文探讨了 Visual Basic(以下简称 VB)与 Arc View实现数据共享的 DDE技术和 Active X技术 ,并给出实例。实践证明 ,这为用 VB扩展 Arc View功能。

陆相岩石地层单位清理中值得注意的问题

陆相岩石地层清理不应与海相相同 ,而应区分陆相盆地的类型。同一类型的盆地才能进行岩石地层的统一。高分辨率地层学的基本特征是优化地质学研究的时间坐标 ,因而在陆相岩石地层清理中具重要作用 ,

水文模型参数敏感性分析方法评述

针对水文模型敏感性分析中存在的诸多问题,分析水文模型参数敏感性分析在模型构建及应用过程中的主要作用及其与不确定性分析和参数优化之间的联系,总结敏感性分析方法的3种分类,并探讨水文模型中常用的筛选法、回归分析法、基于方差的分析方法及基于代理模型技术的分析方法等4种关键技术方法,剖析水文模型参数敏感性分析方法的适用条件及优缺点,回顾各种方法在水文模型中的研究现状,提出水文模型参数敏感性分析的研究框架与步骤,指出水文模型参数敏感性分析的计算效率、可靠性和参数的相关性是未来的主要研究方向。

基于统计理论方法的水文模型参数敏感性分析

参数敏感性分析是模型不确定性量化的重要环节,有助于有效识别关键参数,减少参数的不确定性影响,进而提高参数优化效率。利用Morris筛选方法定性识别相对重要参数,耦合方差分解的Sobol方法和统计理论的响应曲面模型构建一种新的定量敏感性分析方法———RSMSobol方法。以长江支流沿渡河流域的日降雨径流过程模拟为例,系统分析4种不同目标函数响应条件下新安江模型的参数敏感性。结果表明Morris方法和RSMSobol方法的集成应用极大地提高了全局敏感性分析的效率,Morris定性筛选结果为定量评估减少了模型参数维数,采用代理模型技术的RSMSobol方法减少了模型的计算消耗。

长江模拟器的理论方法与实践探索

长江大保护是新时期国家重大战略之一。以水为纽带的长江经济带绿色发展面临诸多难题,如流域上、中、下游、左岸和右岸以及陆海统筹的系统治理,长江保护法实施的监管,变化环境下流域综合规划管理等。2019年提出了“长江模拟器”的构想,本文在此基础上系统总结了其概念和内涵,构建了长江模拟器的系统框架,即本质是以长江流域为对象,以流域水循环为纽带,将自然过程与人文过程相耦合而研发的流域模拟系统及科学装置。在明晰长江模拟器功能和应用、关键科学问题及学科需求等基础上,阐述了长江模拟器的理论体系,包括地球系统科学理论、经济社会科学理论、信息科学理论3大类;构架了长江模拟器的方法体系,包括5大类关键技术(智能感知技术、数据融合技术、计算支撑技术、应急处理技术和服务构建技术)、4大类主要方法(计算资源调配方法、数值模拟计算方法、人工智能模拟方法和优化决策调控方法);总结了长江模拟器面向6大方面的服务体系,即科技创新服务、综合治理服务、政府决策服务、应急管理服务、公众文化服务和数据应用服务。最后介绍了目前已开发的“长江模拟器1.0”应用实例。通过长江模拟器的建设,可为大江大河流域综合协调管理,也可为水利、环境保护、城市建设、农业、产业布局、自然灾害防御、公共事件防控等多个领域的科学管理与决策,提供重要的科学模拟与支撑工具,也为我国黄河和其它流域模拟器的研发提供借鉴与参考。

引黄灌区水资源联合利用耦合模型

随着引黄水量日益减少,如何有效利用有限的地表水和地下水,成为内蒙河套灌区亟待解决的问题。该文以引黄水量最小和地下水开采量最大为目标,以控制各用水区地下水位在适宜范围作为约束条件,通过动态耦合地下水模拟模型与地表地下水联合利用优化模型,建立了灌区水资源联合利用耦合模型,最后应用此耦合模型对灌区2020和2030年的引黄水和地下水进行了优化分配。结果表明:通过合理调整产业结构和有效利用地表地下水,灌区2020和2030年的引黄水量分别为39.15、38.54亿m3/a,可以达到国家规定的40亿m3/a指标。研究成果可为黄河流域乃至全国其它干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考。

2000年以来的渭河流域实际蒸散发时空格局分析

基于MOD16遥感蒸散发产品,利用降雨径流资料和全球陆面蒸散发估算数据集（MTE）进行精度评价,通过空间建模、趋势分析、标准差法分析了渭河流域2000-2013年实际蒸散发（ET）的年际和年内时空格局变化,探讨了不同土地利用类型下实际蒸散发的差异性变化特征。结果表明：（1）2000-2013年间渭河流域年ET呈缓慢增加趋势,年际波动较大,空间上呈北低南高的趋势,多年平均蒸散发为509.8 mm。（2）年内ET呈单峰型分布,季节性变化明显,主要集中在5~9月份,最高和最低值分别出现在8月和1月;（3）渭河流域ET变化趋势呈减少、基本不变、增加的区域面积分别占14.9%,24.7%和60.4%,年际波动程度整体呈现中度波动。（4）不同土地利用类型ET的分布总体上林地的年ET均值最高,草地、农田和城镇次之,裸地最低。

作物需水量研究进展的回顾与展望

国内外有关作物需水研究的进展情况和相关估算方法,包括研究内容、定量估算方法和数学预测方法,通过其分析论述了各方法的主要原理、特点及局限性,并指出了目前作物需水研究领域存在的主要问题是在非均一下垫面条件下,植被与环境以及植被间的相互作用要比均一下垫面复杂得多。目前的计算模式存在着许多假设,普适性不够,难以推广应用,今后需进一步研究的课题与采取的研究思路主要是改进蒸散计算方法。最后简要介绍了一种利用遥感蒸散模型率定通用陆面模式CoLM来估算区域陆面蒸散量以及陆地耗水量的思路。

基于代理模型的水文模型参数多目标优化!

针对传统多目标优化算法存在计算复杂且效率偏低的问题,提出了一种基于代理模型的多目标优化方案。以淮河大坡岭水文站以上流域为例,采用多元自适应回归样条方法构建新安江模型参数与不同目标的响应曲面关系,进而估计参数的近似Pareto解集。采用4种目标函数(总水量误差系数、均方根误差、高水流量误差系数和低水流量误差系数)和4种模型精度评价指标(Nash-Sutcliffe效率系数、洪峰流量相对误差、径流深相对误差和峰现时间误差)评定模型优化结果,选择10场洪水过程和4种不确定性评价指标估计Pareto解集的模型预测区间特征。结果表明,代理模型可有效降低模型评估与优化过程中的计算消耗,为实现多目标优化的高效性奠定了基础。此外,不确定性分析结果也进一步验证了方法的有效性和结果的可靠性,为复杂模型参数优化与不确定性评估提供了参考。

我国大西线“江河连通”调水新格局的设想与评析

利用地理与资源科学的基本原理,在大西线调水线路和“南水北调”工程的启迪下,通过多年野外考察和室内研究,提出“江河连通”调水新格局,试图解决我国水资源开发和水利建设中的重大基础设施问题。“江河连通”调水新格局具有6大明显优势:格局建设灵活机动、全局性比较好、风险小、构建合理及可操作性强、有较好的科学性、后续研究潜力大。针对当前新时代的新要求,我国应加快开展调水线路的核查,深入系统地开展长江与黄河联合调度与调济的可行性研究,把“以电换水”作为今后进一步完善调水的战略目标。

生态环境需水研究现状和展望

生态环境需水是国内外生态水文学研究的热点问题。本文回顾了国内外生态环境需水研究的现状,并对今后生态环境需水研究进行了展望。研究认为:国外对生态需水的研究侧重于河流生态系统,主要是利用所关心的鱼类对河道物理形态、水流状况等变化的响应关系,来确定河流的最小或最佳流量,研究方法主要以水文学法、水力学法和生境模拟法为主。20世纪90年代后,提出了考虑河流生态系统可接受的流量变化,以维持河流生态系统整体功能为目标确定河流生态需水的研究思路。在国内,生态需水研究起步较晚,但发展较快。研究大致经历了二个阶段:1988年至1998年是对生态需水相关概念的认识阶段,1998年之后才真正进入起步性研究阶段。因此,许多理论和方法都有待加强研究。最后,本文提出了以同位素示踪、遥感等技术为支撑,加强生态需水机理和不同时空尺度生态需水转化等问题的研究。

基于CMIP5全球气候模式的中国典型区域干湿变化分析

基于CMIP5多全球气候模式数值模拟结果,包括空间分辨率0.5°的逐月历史气候数据和RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5情景下未来气候变化预估数据,利用潜在蒸散发和降水量构建能够表征地表干湿状况的湿润指数,对中国东部季风区7个典型区1901—2100年干湿变化趋势进行了模拟和分析.结果表明:各分区在1901—2005年湿润指数均呈现下降趋势,其中珠江、长江、淮河流域变化较为平缓,黄河、海河流域和东北地区波动较大.可见在过去的100多年中,东部季风区整体上呈现不同程度的干旱化.在2006—2100年不同温室气体排放情景下,各分区的湿润指数呈现不同程度的波动,除了黄河上游地区湿润指数呈现增长趋势外,其他区域没有明显的变湿趋势.

近50年渭河关中地区地表径流变化及其归因分析

采用流域水文过程模拟和水文气象统计学相结合的方法,归因分析了近50a来渭河关中地区地表径流的变化.通过对关中地区1958—2008年水文气象要素进行趋势检验分析,发现近50a来该区域地表径流量呈现显著下降趋势,而降雨量和潜在蒸散发量没有明显的变化,说明径流的变化主要受人类活动的影响,并用Mann-Kendall法检验出1990年为径流过程的突变点.基于此,构建SIMHYD月降雨—径流水文模型,以1958—1989年为模拟预处理期,1990—2008年为模拟检测期,通过模拟分析获得气候变化和人类活动对径流影响的归因分析结果.同时采用改进的气候弹性系数法对上述径流变化归因分析进行验证,也得到了近似的结果.结果表明,气候变化对径流减少的影响程度为18%~22%,而人类活动为78%~82%.

水生态系统服务功能变化的驱动因子分析——以三工河流域为例

以新疆三工河流域为研究对象,分析了影响该流域水生生态系统服务功能的变化的驱动因子。研究表明,人类活动是最主要的影响因素,尤其是土地利用变化对水生生态系统的影响最为深刻,是水生态系统服务功能变化的主要驱动因子。

民和盆地红古城组环境相与作用相分析

民和盆地下白垩统上部的红古城组是一个多次受洪水作用而形成的多层楼式的旋回序列 ,它以水下沉积构造和水上暴露构造频繁交互的沉积为特征 ,早期与晚期的洪水规模也存在很大异同 ,代表了滨湖至岸上洼地的沉积环境。环境相与作用相结合分析 ,大大深化了红古城组沉积作用及其构造背景分析 ,反映红古城组是盆地构造演化加速萎缩时期的产物。