长江流域不同植被对2022年极端气象干旱事件的响应

基于植被对气象干旱事件的响应特征构建了植被敏感性及脆弱性的评估方法:基于长序列降水及潜在蒸散发数据和日诱导叶绿素荧光指数构建日尺度标准化指数,以2022年长江特大气象干旱事件为例,计算相关系数(CC)、累积响应时间(RT)及响应敏感度(RS)评估植被对干旱响应的敏感性;利用历时响应比(DRR)和烈度响应比(IRR)评估植被对干旱事件响应的脆弱性.结果表明:对于2022年长江流域特大气象干旱事件,(1)上游常绿针叶林及草甸敏感性低(中位CC=0.36,0.44;中位RS=-1.72,-1.58);中下游耕地敏感性最高(中位CC=0.68,中位RS=-1.37),稀树及多树草原敏感性高于林地(中位CC:林地=0.41~0.49,多树草原=0.64,稀树草原=0.61;中位RS:林地=-1.61~-1.57,多树草原=-1.44,稀树草原=-1.40).(2)上游常绿针叶林脆弱性高于其他林地(中位DRR:针叶林=1.04,其他林地=0.85~0.97;中位IRR:针叶林=0.94,其他林地:IRR=0.76~0.88);草甸脆弱性高于中下游多树及稀树草原(中位DRR:草甸=1.28,多树草原=0.74,稀树草原=0.88;中位IRR:草甸=1.24,多树草原=0.74,稀树草原=0.80);耕地脆弱性低(中位DRR=0.77IRR=0.72).(3)空间分布上,上游金沙江流域是高脆弱性热点区域;中下游的四川盆地及汉江流域耕地聚集,是高敏感性热点区域.基于研究结论,当极端干旱事件发生时,可根据不同植被的响应特点开展植被监测和恢复措施,从而保护植被不发生退化和永久性损害.

长江与黄河流域复合高温干旱事件时空演变特征

利用1961—2014年月降水与日最高气温数据,定义了3d/90%型和5d/90%型两类复合高温干旱事件,比较分析了长江流域和黄河流域夏季复合高温干旱事件的分布特征与时空变化规律,量化了复合高温干旱事件与单独热浪事件的温度差异。研究结果表明:复合高温干旱事件在长江流域中下游地区发生频率较高,在黄河流域空间差异不大;两流域复合高温干旱事件频率均呈增加趋势,长江流域3 d/90%型和5 d/90%型复合高温干旱事件日数增加趋势分别为每10 a 0.19 d和0.14 d,黄河流域的增加趋势分别为每10 a 0.29 d和0.096 d;长江流域复合高温干旱日数在西北部与南部地区增加较多,下游东北部地区有所减少,黄河流域在中部和西部增加较多;两流域1988—2014年复合高温干旱事件影响范围总体上比1961—1987年增加,黄河流域影响范围占比大于长江流域;相比于单独热浪事件,复合高温干旱事件的平均温度更高,长江流域和黄河流域3 d/90%(5 d/90%)型复合高温干旱事件与单独热浪事件平均气温差值分别为0.65℃和0.64℃(0.54℃和1.21℃)。

长江流域2022年高温干旱事件演变及历史对比

本文基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析数据集ERA5,定义了两类复合高温干旱事件(即气象干旱或农业干旱与高温同时发生的事件),对长江流域2022年春夏复合高温干旱事件演变过程进行了分析,评估了其持续时间及覆盖面积等特征及变化规律。研究结果表明,长江流域2022年复合高温干旱事件时间上自6月开始,8月最严重,9月有所缓解,空间上由中下游开始,然后扩大到全流域,9月又缩小至中下游地区;与流域历史典型事件相比,2022年夏季复合高温干旱事件的各特征值均为最大;1979—2022年期间,两类复合高温干旱事件7—8月份的特征值呈现显著增加趋势。本文结果可加深对流域复合高温干旱事件的认识,对于应对气候变暖背景下的极端事件具有重要意义。

2022年夏季长江流域复合高温干旱事件的影响及应对

基于ERA5月尺度数据,分别计算干旱指标(SPI)和高温指标(STI),从复合型极端事件的角度分析了长江流域2022年夏季复合高温干旱事件及影响。研究结果表明:该事件是长江流域1979年以来覆盖范围最广的复合高温干旱事件,导致水资源供给减少,影响农业生产及民众健康,同时导致电力供需失衡,增加森林火灾风险;未来应在复合高温干旱事件的发生机制、联合监测和预测、影响评估、联合调度及适应性措施等方面加强研究。

HYDRUS-1D模型对河套灌区不同灌施情景下氮素迁移的模拟

选取河套灌区五原建丰的典型土壤,应用HYDRUS-1D模型对不同灌溉强度、不同表施浓度以及将表施改为灌施3类情景下土壤氮元素的迁移进行了动态模拟,研究了灌溉和施肥对河套灌区典型区域土壤氮元素迁移的影响.结果表明,灌水强度小于0.10 cm.h-1时,铵态氮与硝态氮累积流出通量变化极为缓慢;强度大于0.14 cm.h-1时,累积流出通量急剧攀升,表明氮元素大量向土层深层流失.铵态氮表施浓度的变化对氮素的迁移几乎没有影响.保持相同的施肥量,灌施情景对铵态氮迁移几乎无影响,但表施换为灌施后硝态氮下渗浓度增加47%,更易于向深层渗漏.

分布式水文模型亚流域合理划分水平刍议

不同的亚流域划分对流域径流和泥沙负荷模拟的影响源于地形、土壤、土地利用以及气候特征输入的空间分布不均匀性。假设当亚流域划分充分考虑流域输入数据空间分布不均匀性时,流域模拟的输出结果趋于稳定,并应用分布式水文模型——SWAT作为研究工具,在GIS技术支持下,选择两个面积不同的流域采用不同的亚流域划分数量进行流域径流和泥沙负荷模拟。模拟结果表明,当亚流域划分数量达到一定水平时,增加亚流域划分对模型输出结果的影响较小,这在一定程度上证实了上述假设。在此基础上,以简化模型输入数据和输出结果分析处理工作且保证模拟精度为原则,对分布式水文模型亚流域划分的合理划分水平进行了探讨。

内蒙古农业灌区水循环特征及对土壤水运移影响的分析

针对引黄灌区所面临的水资源问题及灌溉引起的环境问题,以内蒙古河套灌区为研究对象,从灌溉引水、用水、排水之间的转化关系为切入点,以地表水、土壤水和地下水之间的水量平衡理论为基础,定量研究了河套灌区在人类影响条件下的水循环特征.结果表明：灌区内的水循环过程为灌溉（降雨）-下渗-潜水蒸发类型,降水的影响较小,以灌溉水的垂向入渗和潜水的蒸发蒸腾消耗为主,地下水消耗量大于补给量,地下水位呈逐年下降趋势.通过HYDRUS模型模拟计算了河套灌区不同灌溉时期（作物生长期和秋浇期）葵花根层（0~40 cm）土壤水的动态规律.结果表明,灌区葵花土壤的水含量在生长期呈下降趋势;在秋浇期呈上升趋势.土壤水渗漏动态与灌溉或降雨关系密切,生育期、秋浇期土壤水渗漏量分别与相应时期的灌水量显著相关.

大尺度区域非点源污染负荷计算方法

针对我国非点源污染研究中存在的主要矛盾,即已有的实验和研究多集中在小流域和小区域范围内(10000km2以下),而缺乏全流域尺度下的非点源污染负荷估算方法,通过分析非点源污染负荷研究中的尺度问题及其解决途径,提出了大尺度区域非点源污染负荷的计算方法,以适应规划层次下非点源污染控制和管理的需要.研究在分析非点源污染负荷产生和迁移途径的基础上,依据水文产汇流和污染物迁移过程,建立了大区域尺度非点源污染负荷估算模型;在地理信息系统(GIS)支持下,分别按城市径流、农业生产、农村居民点和畜禽养殖4种类型,计算了2000年我国10个一级水资源区的溶解态非点源污染负荷量.结果表明,2000年全国范围内非点源污染情况比较严重,耗氧有机物(以COD计)、TN、TP和NH+4N的入河量分别达到6.65×106t、3.28×106t、1.56×106t和0.83×106t.最后,采用各流域机构的非点源污染调查数据(2000年),对模型计算结果进行了验证,结果表明,模型结构基本合理,计算结果具有一定的可靠性.

土地利用变化对产流和产沙的影响分析

LUCC(土地利用覆盖变化)对径流的影响研究主要集中在对年径流量的影响,选用基于ArcviewGIS的SWAT模型,利用情景模拟来分析土地利用变化对产流量和产沙量的影响,并重点探讨森林对产流的影响。以黄河下游支流洛河上游卢氏水文站以上流域为研究区域,选取了1992～2000年24个雨量站的雨量资料和同期的气象资料,采用土壤类型图(1∶4000000)以及设定的不同土地利用情景,作为模型的输入,进行土地利用变化的产流量和产沙量的情景模拟。模拟表明:森林的存在增加了径流量,减少了产沙量;草地也能减少产沙量;农业用地的增加将会增加产沙量;平水年土地利用变化对产流量影响最小,降雨量的增大能弱化下垫面对产流量的影响。

河套灌区不同灌季土壤氮素时空分布特征分析

以内蒙古河套灌区东段乌拉特灌域为研究区,在春灌、夏灌和秋浇（2005年4月、7月和11月）3个不同特征灌季进行采样分析,应用传统统计学方法和地统计学中的普通kriging法,对研究区0~20 cm土壤中氮污染物的空间分布特征进行了研究.结果表明,不同灌溉时期土壤中总氮、铵态氮和硝态氮的理论变异函数模型主要为球状、高斯和指数模型,与实际变异函数间的残差平方和在0.0009与0.1238之间,拟合效果较好;除11月铵态氮具有中等空间相关性外,其它参数均具有强烈的空间相关性;在4、7月土壤中总氮元素含量大体表现为东北高、西南低;研究区整体土壤总氮和硝态氮含量4月最高、11月最低,土壤铵态氮含量7月最高、11月最低.土壤中氮元素的上述时空变异受研究区地下水位、引水和农田排水不同期变化具有较大的影响.

洛河流域非点源污染负荷不确定性的影响因素

以黄河流域下游的洛河流域为研究区,利用1998年实测径流量、泥沙负荷和非点源污染资料,对非点源污染模型中的水文模型、土壤侵蚀模型与污染负荷模型进行了参数率定.并以此为基础,针对非点源污染负荷计算的影响因素,采用摩尔斯分类筛选法,分析它们对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮模拟计算的敏感性.结果表明,在湿润、半湿润地区对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮影3个因子分别是土壤可利用水量、土壤蒸发补偿量、SCS曲线系数.其中,土壤可利用水量产生负效应影响.坡度、坡长和作物管理因子对泥沙负荷和吸附态氮影响也比较显著.吸附态氮与泥沙负荷影响因子一致,说明吸附态氮污染主要与泥沙流失有关.

大尺度区域非点源污染负荷估算方法研究的意义、难点和关键技术——代“大尺度区域非点源污染研究”专栏序言

科学、规范的规划可以有效地协调人类、环境和社会之间的和谐关系,大尺度区域非点源污染负荷调查是很多规划工作的重要基础.针对当前非点源污染负荷估算方法的不足和困难,以全国水资源规划为契机,从水质水量结合的角度阐述了规划层次的大尺度区域非点源污染负荷估算方法的意义、用途和关键技术.

降雨的空间不均性对模拟产流量和产沙量不确定的影响

在传统的水文/水质模型中,降雨被认为是在空间上均匀分布并且对模型输出的不确定性不产生影响。本文的目的是评价由于降雨的空间分布不均匀性对模型输出-产流量和产沙量-不确定性的影响。本文选取卢氏流域为研究区域,使用SWAT模型和流域内24个雨量站的降雨作为模型的输入。基于降雨空间分布均匀的假定下,每次用一个雨量站的点雨量来作为流域的面平均降雨量,模拟的产流量和产沙量的不确定性来自于降水的不均匀性。模拟的产流量和产沙量的不确定性大于降雨的不确定性,结果表明,在运用水文/水质模型时,为了准确的模拟、预测产流量和产沙量必须掌握降雨的空间分布特性并将其应用于水文、水质模拟之中。

中国耕地资源面临的挑战与可持续利用对策

耕地是土地资源中的精华,也最易受到毁坏。耕地保护是关系到我国经济和社会可持续发展的全局性战略问题。本文在研究我国耕地资源现状及特点的基础上,系统阐述了耕地污染、退化的原因,进而提出了全面加强耕地资源保护及其可持续利用的对策。

黄河小花间石山林区产汇流特征

产汇流机理研究是水文模拟的基础 ,从实测水文资料出发进行深入分析是认识产汇流特性的有效手段。黄河小花间 (小浪底 -花园口间 )洛河卢氏以上流域为典型的石山林区 ,产汇流特性不同于黄河流域的一般地区。从选取的 43场暴雨洪水资料分析得出 :该地区的暴雨空间分布不均匀 ,存在着明显的暴雨中心 ,产流机制和产流模式复杂。进一步分析变化环境下的降水径流特性后 ,发现年径流量的变化主要受控于降水特性 ,下垫面的改变和人类活动对年降水径流关系影响并不显著 ;但对次洪而言 ,该区生态保护和水土保持措施在一定程度上减少了产流能力 ,提高了暴雨径流相关性。

内蒙古农业灌区秋浇的盐分流失变化

在农业废水产生量较大的秋浇期,选取14条引水和排水渠中的灌溉引水和秋浇退水进行盐份含量及组分分析,并针对重点渠段进行了45d的连续监测.结果发现,在各引水渠中盐分含量都较低,全盐量基本在300mg.L-1左右.排水渠中全盐量较引水渠中有大幅升高,其中第8灌域与第9灌域的排干渠中的全盐量达到6000m.gL-1以上.水质综合分析表明,灌溉后退水都为盐碱水和重盐碱水.同时,排水渠中高含盐量是随着灌区的秋浇活动而持续发生的,并且与灌溉引水量成比例关系.研究表明,内蒙古农业灌区的秋浇活动是导致乌梁素海以及黄河中下游水中盐分含量过高的主要原因之一.

基于遥感影像数据的建设项目区域土地覆被变化分析

利用遥感影像数据分析区域土地覆被变化,目前在开发建设项目环境影响调查中已得到广泛应用。选取水电站工程(天生桥一级水电站工程)和天然气开发工程(孝新合气田开发工程)两类建设项目作为分析对象,利用TM遥感影像进行项目区域土地覆被变化分析。通过FRAGSTATS方法,对6个有代表性的景观空间结构与异质性的定量指标进行计算,研究建设项目周边区域景观结构与景观格局变化。研究结果表明,两类项目周边区域土地覆盖类型均发生较大变化,景观格局呈破碎化,多样化发展。水电站项目建设通过水库蓄水和工程占地直接影响库周土地覆被变化,天然气开发项目通过带动经济发展,对区域土地覆被变化主要是间接影响。

北京市灌溉工程经济效益分析

根据降水条件和作物品种所得出的不同水文年的灌溉工程经济效益分摊系数 ,推算出北京市194 9年以来的灌溉工程经济效益为 310 .0 3亿元 ;指出节水灌溉在农业可持续发展中的重要作用 ;针对北京市水资源紧缺的现状 ,提出了农业可持续发展的对策。

分布式水文模型在水资源管理中的应用

水资源管理是目前世界水环境的主要问题，是水资源可持续发展的关键，而水文模型则是水资源管理的依据． 本文根据国外水文模型资料，从农业灌溉、水土流失、土地利用等几个方面介绍了目前水资源管理模型的应用现状及其发展的限制因素． 分布式水文模型是今后水资源管理模型的发展方向．