河西走廊潜在蒸散发时空格局变化与气象因素的关系

蒸散发过程影响因素众多,潜在蒸散发(ET_0)与气象变量交互作用复杂,亟需揭示ET_0变化对气象变量的响应机理。基于河西走廊及周边21个气象站点气象资料,采用定性定量分析方法,以河西走廊整体及3分区2个空间尺度,揭示ET_0时空变化规律,明确ET_0对各气象因素变化敏感性及贡献。结果表明:(1)河西走廊及分区ET_0均呈显著波动上升趋势(Z>1.98),线性变化率2.94 mm·a~(-1),且黑河分区变化最明显。(2)ET_0由东南向西北递增变化,中东部石羊河分区(1003.78 mm)、黑河分区(1031.30 mm)较小,西部疏勒河分区(1171.89 mm)较大。(3)河西走廊ET_0对气象因素变化敏感性排序为相对湿度(RH)、日最高气温(T_(max))、日照时数(n)、平均风速(u)、日降水量(P),ET_0对RH减少最敏感,对P变化最不敏感。(4)u增大是造成河西走廊ET_0增大的主要原因,其次是RH减少、T_(max)升高、n增加。(5)疏勒河分区、黑河分区、石羊河分区ET_0呈增加变化,贡献最大因素分别为T_(max)(5.13%)、u(8.22%)、T_(max)(5.97%),贡献最小因素为n。气候因素中的风速和气温变化是河西走廊地区ET_0变化不容忽视的重要影响因素,研究成果对合理规划农田灌溉用水和提高农业水资源利用效率意义重大。

祖厉河干流近65 a径流变化及归因分析

基于祖厉河干流会宁、郭城驿、靖远3个国家基本水文站1957—2021年实测的月、年径流量资料,采用线性倾向估计、Mann-Kendall检验、小波分析等方法,探讨了祖厉河流域不同时间尺度径流变化规律,进行了径流减少的归因分析。结果表明:(1)1957—2021年期间祖厉河干流径流量呈减少趋势,近30 a径流量减少52.9%。(2)会宁、郭城驿、靖远3个水文站实测年径流量分别在1992年、1984年、1994年发生了突变。(3)祖厉河干流3站径流量与降水量呈现相似的丰枯周期。分析结果表明,祖厉河干流实测年径流量减少主要受水土保持措施等人类活动的影响,其次为降水减少等气候因素的影响,其中,人类活动和气候变化对径流减少的贡献率分别为74.47%、25.53%。

祖厉河干流输沙量演变特征及归因分析

为探讨祖厉河流域输沙演变规律,文章选取祖厉河干流会宁、郭城驿、靖远3站1957—2021年实测月输沙量数据资料,采用线性倾向估计、小波分析、累积量斜率变化率比较等方法,分析祖厉河干流近65年输沙量变化规律和影响因素。结果表明:1957—2021年祖厉河干流输沙量呈减少趋势,近20年入黄输沙量锐减80%左右;祖厉河干流3个水文站输沙量突变年份均在2006年左右;人类活动是影响祖厉河干流输沙减少的主因。该结论对防治祖厉河流域水土流失,改善流域生态环境具有重要的科学支撑作用。

1980-2020年疏勒河流域水面蒸发量变化趋势及预测

[目的]揭示疏勒河流域水面蒸发量的变化特征及未来演变趋势,以期更深入了解流域内水资源的动态变化,为该地区规划和管理水资源的利用提供决策支撑。[方法]基于1980—2020年昌马堡、双塔堡水库、党城湾、党河水库4个水文站逐月、逐年水面蒸发资料,采用线性倾向率、滑动t检验、R/S分析法、BP神经网络等分析方法对流域近40年水面蒸发变化特征进行了研究,并预测了未来水面蒸发量及其变化趋势。[结果](1)1980—2020年疏勒河流域各站点水面蒸发量年际变化整体均呈减少趋势,各站倾向率排序为:双塔堡水库站(-187.10 mm/10 a)>党河水库站(-178.20 mm/10 a)>昌马堡站(-33.00 mm/10 a)>党城湾站(-30.00 mm/10 a),其中双塔堡水库和党河水库站减少趋势十分显著。(2)昌马堡、双塔堡水库和党河水库站四季水面蒸发量均表现为减少趋势,党城湾站春季呈不显著增加趋势,其他季节呈下降趋势。(3)昌马堡、党城湾、双塔堡水库和党河水库4站突变年份分别为2004年、2015年、2007年和2007年。(4)流域水面蒸发量不均匀系数和集中度整体表现为减少趋势。(5)预测2021—2026年水面蒸发量将继续呈下降变化趋势。[结论]整体上,疏勒河流域全年和四季水面蒸发量呈减少变化趋势,且未来也表现为下降演变趋势。

白龙江舟曲特大山洪泥石流发生前后径流年内变化研究

为全面认识白龙江上游舟曲特大山洪泥石流发生前后的径流演变规律,根据舟曲水文站1967—2021年实测月径流资料,以特大山洪泥石流发生时间作为节点,将研究序列分为1967—2009年和2010—2021年两个时期,运用年内不均匀系数(C_(u))等9个指标,分析了径流年内分配特征。结果表明:舟曲特大山洪泥石流发生后相较于发生前,白龙江舟曲段径流年内分配发生了明显变化;舟曲特大山洪泥石流发生前后,径流年内分配渐趋均匀。研究成果可为流域水资源规划管理提供参考。

农户采用高效节水灌溉技术影响因素分析——以甘肃省张掖市实证调查为例

通过对甘肃省实施国家级高效节水灌溉示范区项目的张掖市6个县(区)农户的实地调查,运用Logistic模型对影响农户采用节水灌溉技术意愿的因素进行分析,发现水权政策、土地情况、水费计量方式、水源状况、培训情况等对农户采用行为有显著影响,投资则对其采用行为有负面影响。提出建立健全水权政策、加快土地流转、加大政府补贴力度、构建农户用水激励机制等措施。

基于径流还现的洮河流域径流变化特征研究

河川径流还现计算是准确反映区域水资源状况的基础,同时也是水资源规划和决策的重要依据。选取甘肃省洮河流域李家村、红旗2个代表水文站长系列径流资料作为基础数据,在还原计算的础上,对洮河流域径流进行还现计算,同时对径流变化特征进行研究。结果表明:1956-2016年洮河流域李家村、红旗多年平均实测径流量分别为39.52×10^8 m^3、44.66×10^8 m^3,还原后多年平均天然径流量分别为39.69×10^8 m^3、46.11×10^8 m^3,多年平均还原水量分别为0.17×10^8 m^3、1.45×10^8 m^3,2站消耗水量主要用于农业灌溉;2站天然径流突变趋势基本一致,突变点均为1990年;李家村、红旗站径流多年平均天然径流量修正还现后分别为31.76×10^8 m^3、38.77×10^8 m^3,减少径流量分别为7.93×10^8 m^3、7.04×10^8 m^3,分别减少20%、15%;还现后李家村站年径流呈现略微增加趋势,而红旗站年径流量呈现略微减小趋势;径流量呈现20世纪50年代和70年代-21世纪00年代低于多年平均值,21世纪10年代高于平均值和不同丰、平、枯状态的年代际特证。研究结果为流域水资源调查评价提供基础支撑,对促进流域水资源高效利用和优化配置,指导区域水资源综合管理与社会经济发展具有重要作用。

水分胁迫对日光温室葡萄叶片生理变化及果实发育的影响

为探究鲜食日光温室葡萄高效节水生产的水分管理方式,选取日光温室6 a生葡萄‘红地球’为试验材料,以充分灌溉为对照[CK,土壤含水率为75%~100%的田间持水率(θf)],分别在萌芽期、新梢生长期、开花坐果期、果实膨大期、着色成熟期设置土壤含水率为55%θf(其他4个生育期为75%~100%θf)的5个水分胁迫处理,调查叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性及膜质过氧化物丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量、果实纵横径、果实硬度、单粒重量和产量,研究日光温室葡萄叶片生理和果实产量对水分胁迫的响应机制。结果表明,在果实膨大期、着色成熟期施加水分胁迫均会显著降低葡萄叶片SOD活性和Pro含量,导致MDA含量大量积累,对叶片产生不利影响。在萌芽期、新梢生长期、开花坐果期进行水分胁迫对葡萄叶片SOD活性、Pro含量影响不大,但对叶片MDA含量的影响具有滞后效应。果实膨大期水分胁迫葡萄产量仅为14830 kg·hm^-2,较CK和萌芽期、新梢生长期水分胁迫显著减产20%以上。因此,水分胁迫显著降低果实膨大期SOD活性及渗透调节物质含量,增加膜质过氧化物含量,并导致产量降低,该时期不宜进行亏水处理;生长前期的水分胁迫对葡萄叶片的生理和果实的影响不显著。

1970-2016年气候变化对渭河源头清源河流域降水和地表径流的影响

[目的]探究1970—2016年渭河源头清源河气温、降水、径流变化特征及相互关系,为明确该区域气候变化对降水和径流的影响及模拟研究径流演变过程提供依据。[方法]在分析气候要素变化和径流等年际变化规律和相互关系的基础上,采用3种气温修正气候水文模型与流域基本水文模型相比较的方法研究气候变化对径流的影响。[结果]1994—1995年是清源河流域主要气象水文要素变化的分界线,1970—1994年,流域年平均气温、年降水量、径流量变化不大;1995年之后,气温持续升高,而降水、径流则出现了整体降低趋势,2010—2016年平均温度比1970—1974年升高0.9℃,升幅15.79%;年降水量、径流量分别减少13.48%,31.82%。3个气候水文模型MQPT1-1,MQPT2-1和MQPT3-1对年降水—径流过程模拟精度均比一般水文模型高,尤其是气温扰动法修正模型MQPT2-1平均模拟误差仅为3.03%,比不考虑气候变化的流域水文模型精度提高11.62%。[结论]渭河源头清源河小流域近50a气温变化对径流影响非常明显,尤其是1995年之后;在径流模拟分析中必须考虑气温等主要气象因子的影响。

疏勒河上游径流变化与预测分析

采用1956—2020年疏勒河上游昌马堡水文站逐月径流量资料,选取基尼系数、洛伦兹不对称系数等8个径流年内分配特征指标,结合M-K检验、R/S分析等多种统计方法,从年内、年际综合分析疏勒河上游径流演变规律。结果表明:(1)疏勒河上游径流量年内分配呈单峰型分布,主要集中在汛期,除绝对变化幅度(ΔR)外,其余年内分配指标均呈下降趋势,表明年内分配逐渐趋向均匀;(2)年径流量总体呈增加趋势,尤其在1997年发生突变后,倾向率加大,年径流量平均值较突变前增加59%;(3)春、夏、秋、冬四季径流量总体均呈上升趋势,其中夏季倾向率最大,冬季倾向率最小;20世纪90年代发生突变后,径流量平均值较突变前均明显增加,变化幅度排序为:秋季(76%)>冬季(74%)>夏季(58%)>春季(45%);(4)疏勒河上游年和四季径流量均具有多时间特征尺度周期,且第一主周期均为56 a;(5)对2022—2024年径流量预测显示,疏勒河上游径流量在未来3 a将继续呈上升趋势。研究结果为准确掌握疏勒河上游径流变化规律及特性提供了科学依据,对疏勒河流域水资源的可持续开发利用以及研究相似内陆河流域径流变化规律具有指导意义。

渭河源区典型小流域水沙演变规律分析

根据渭河源区清源河典型小流域实测水文资料,分析了流域水文要素的年内和年际变化规律,流域降水、径流和泥沙主要集中在汛期,5-9月降水量占全年的78.5%,5-10月径流占全年的78.7%,5-8月输沙量占全年的88.9%。受上游修建水库、水土保持等人类活动的影响,流域汛期径流和泥沙1997-2013年比1980-1996年均减少了5.9%。流域面平均降水量、平均流量、平均输沙量年际变化不稳定,总体呈减少趋势,序列最大可能变异点分别为1995年、1994年和1997年。建立了流域年降水量与年径流深、次降水量P+Pa与次径流深相关模型,相关系数达到0.902和0.860。以年最大洪峰流量为参数,分别建立了流域年径流量与年输沙量、次径流量与次输沙量关系模型,相关系数达到0.835和0.917,公式模拟值与实测值接近,误差较小,可以作为以径流推算泥沙的重要依据。通过定性定量分析人类活动对流域径流、泥沙的影响程度,对区域抗旱防洪减灾、水资源管理、小流域治理及生态环境保护具有重要意义。

西瓜水肥一体化灌溉研究进展

水资源短缺和肥料利用率低是我国农业发展面临的突出问题。水肥一体化灌溉是将灌溉与施肥融为一体的灌溉模式,可根据作物不同生育时期需水需肥规律,将水分和养分定时定量按比例精准提供到作物根部。综述了国内外水肥一体化灌溉及相关技术研究进展、西瓜全生育期水肥需求规律和水肥一体化灌溉模式对西瓜生长发育、产量及品质的影响,分析了水肥一体化灌溉面临的问题并提出相关解决方案。深入研究水肥一体化灌溉理论、优化灌溉设备和改变传统灌溉施肥方式,可为指导西瓜节水、节肥、优质和高产提供理论依据。

疏勒河流域降水变化特征研究

基于疏勒河流域5个水文站1956—2020年逐年及其各月降水数据作为基础资料,采用线性倾向、滑动平均、累积距平、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法,对疏勒河流域降水量年际变化过程及其突变性、趋势性、周期性、持续性及不均匀性和集中度等变化特征进行研究。结果表明:疏勒河流域各站点年降水量呈现不同程度的增加趋势,并且各站点降水量分别呈现不同程度的突变性特征,整个流域近60 a降水在时间尺度上呈现出较不均匀分布,在空间尺度上呈现上游降水多、下游降水少的特性。其中,昌马堡站和党城湾站年降水量增长趋势明显,潘家庄站、双塔堡水库站和党河水库站增长趋势不明显。分析表明,未来一段时间内,流域降水将继续呈现增长趋势。

石羊河流域武威属区高效节水灌溉综合效益研究

【目的】探讨石羊河流域武威属区高效节水灌溉工程实施的现状,总结节水灌溉工程发展的经验,发现工程实施过程中存在的问题。【方法】采用层次分析法(TheAnalyticHierarchyProcess,AHP)和模糊数学法,选择经济-社会-生态耦合效益作为区域综合效益评价标准,根据武威区域的地域特征、气候特征、水资源特征、经济社会发展特征以及市、县、农场、农民多级联动耦合效应,建立武威属区高效节水灌溉工程区域综合效益评价指标体系;将调研数据代入指标体系,得出隶属度等评价结果。【结果】石羊河流域武威属区高效节水灌溉工程实施后,生态效益最为明显,达到I级(对应隶属度值为0.629),经济效益也为I级,对应隶属度值为0.428;社会效益为Ⅱ级,区域综合效益为I级;对区域农业结构调整程度(C22)的符合度较低,为Ⅲ级。【结论】石羊河流域武威属区高效节水灌溉项目生态效益和经济效益显著,今后应加大土地流转力度,通过种植大户推进作物种植结构优化调整,培育对高效节水灌溉项目的内生需求动力,提高农业节水潜力和可持续性,进一步夯实社会效益。

甘肃高效节水灌溉项目绩效评估指标体系构建

构建一套科学的评估指标体系有助于全面评价节水灌溉项目取得的绩效,并能及时发现项目推行、实施中的问题,从而为项目决策提供科学依据。结合甘肃高效节水灌溉项目现状,提出了由项目规划与实施、政策制定与效果、工程质量与效益、项目运行管理与可持续性等4个方面23个指标构建甘肃高效节水灌溉项目绩效评估指标体系,并通过对已实施高效节水灌溉技术的甘肃石羊河流域进行实地调查,结合层次分析法建立模型进行实例分析。

疏勒河流域最高、最低气温变化规律

为探讨流域极端气候事件的演变规律,基于疏勒河流域瓜州站、玉门站和敦煌站1951—2018年月气温极值数据,采用线性倾向、滑动平均等方法分析了疏勒河流域气温年、季极值变化特征、突变特征以及周期特征。结果表明:(1)年极值气温变化均呈上升趋势,年最高和最低气温分别以0.06℃/10 a和0.27℃/10 a的速率上升,但年最低气温上升趋势较年最高气温显著;(2)季最高气温变化均呈上升趋势,倾向率排序表现为冬季(0.36℃/10 a)>春季(0.23℃/10 a)>夏季(0.07℃/10 a)>秋季(0.01℃/10 a),且各季呈现不同波动变化趋势;(3)季最低气温均呈现上升变暖趋势,倾向率排序表现为秋季(0.53℃/10 a)>春季(0.39℃/10 a)>冬季(0.24℃/10 a)>夏季(0.19℃/10 a),且各季呈现不同的波动变化趋势;(4)流域年最高气温和年最低气温突变时间分别为2011年和1961年。(5)年最高气温和年最低气温的第一主周期均为58 a。总的来说,疏勒河流域的气温在未来几年还会持续升高。研究成果对于全面认识疏勒河流域气候变化特征、合理开发利用水资源具有一定的现实意义。

黑河上游径流演变规律及其变化原因分析

【目的】分析黑河流域径流演变规律及其变化原因,为区域水资源优化配置提供依据。【方法】本文采用MK检验法、Morlet小波函数法、基于水热条件变化原理的累积量斜率变化率比较法等方法,分析黑河上游出山口莺落峡河川径流演变的多时间尺度复杂结构;以径流突变年份为转折点分割序列,量化气候因子和人类活动对径流变化的影响程度。【结果】年径流突变点为2005年,突变后呈显著增加趋势;径流变化的第一主周期为24 a,最近丰水期为2009~2018年;流域内气候变化对径流变化的贡献率为70.2%,人类活动贡献率为29.8%。【结论】2019年后莺落峡径流丰枯情况可能发生转变,气候变化是径流增加的主导因素,研究结论可为流域径流演变规律及水资源优化配置提供理论支撑。

缺资料地区产流径流时空特性分析及其关系研究——以洮河流域为例

为了解决缺资料地区的产流、径流时空特性分析问题,采用SWAT模型、多元统计分析法、相关系数法、弹性分析法等方法,研究分析缺资料地区——洮河干流分区段产流、径流的时空变化规律,揭示降雨量P、产流量Y、径流量R三者之间关系以及径流变化影响因素。结果表明:洮河流域红旗站1956-2019年径流量整体呈显著减小趋势,1987年发生突变;SWAT模型率定、验证期决定系数分别为0.78、0.79,Nash-Suttcliffe系数分别为0.78、0.77,相对误差均小于10%,模拟效果令人满意;河道径流中游占比最大(50.71%),其次为上游(37.21%),下游占比最小(12.08%),中游是径流量的主要来源;产流量由上游到下游呈减少变化,依次为214.18、179.43、81.16 mm;代桑曲子流域产流量最大,岔河、东峪沟最小;相关性排序为P与Y、Y与R、P与R,且相关性由上游到下游逐渐减弱;气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为20%和80%,人类活动是主要因素。研究成果有利于揭示洮河流域各区段产水径流变化及影响机理,同时为缺资料地区产流径流时空分析提供理论支撑。

阿尔金山东端北部区域生态环境修复模式研究

阿尔金山荒漠化防治生态功能区是甘肃西部、新疆乃至整个西北地区重要生态屏障,对阿尔金山东端北部区域为代表的西土沟流域生态环境现状和存在主要问题进行分析,提出区域生态环境治理构想和因势治洪-以洪治沙-自然净化-综合利用的区域洪水资源开发利用模式和以"水害"治"沙害"、变害为利的区域生态环境、沙漠治理模式。国内外学者对本区域荒漠化防治、草地生态安全评价有部分研究,但对沙漠区洪水资源开发利用问题研究比较罕见,在沙漠地区洪水资源化利用方面具有很强的代表性,为阿尔金山保护区的规范管理和可持续对策制定提供科学依据,对同类地区生态环境修复提供示范。

洮河流域径流输沙演变与降雨及降雨侵蚀力的关系

[目的]揭示气候变化、人类活动耦合作用下复杂的水沙变化、水沙关系,探明降雨侵蚀力的影响及径流输沙变化的响应机理,为流域水土流失防治和生态建设提供科学参考依据。[方法]基于洮河流域及周边6个气象站点逐日降水和下游控制站逐月径流输沙数据,采用多元统计分析法、水沙曲线、相关系数、灰色关联度、弹性分析法等方法分析研究了径流、输沙、降雨(P)、降雨侵蚀力(R)演变规律,及其相互作用关系。[结果]洮河流域1956—2019年径流整体呈显著下降趋势,线性变化率-2.8×10^(7)m^(3)/a,1987年发生突变,输沙整体呈显著下降趋势,线性变化率-4.61×10^(5)t/a,2003年发生突变,降雨、降雨侵蚀力均呈不显著上升趋势,且未出现明显突变。洮河流域R上中游小于下游,夏季(626.33)>秋季(125.31)>春季(122.22)>冬季(0),夏季降雨侵蚀力占比71.67%,夏季对泥沙侵蚀影响最大。P与R分布相反,P相对较小的下游流域R较大,P相对较大的上中游R较小,流域水沙异源,上中游产水,下游产沙。对输沙量影响最大的是R,对径流量影响最大的是P,2003年后单位降雨侵蚀力输沙水平有所降低。影响输沙量变化人类活动占比90%左右,气候因素占比10%。[结论]变化环境下洮河流域输沙变化主要受人类活动影响,流域水沙异源,与P相比,更应关注R对输沙变化的作用。