2001-2018年西江流域水分利用效率时空变化及影响因素

[目的]探究气候变化形势下流域的碳循环和水循环相互关系,对流域的水资源科学配置有重大意义。[方法]以西江流域为例,基于2001-2018年GLASS产品中的初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据,定量计算区域生态系统植被水分利用效率(WUE),利用趋势分析和偏相关分析的方法研究植被WUE时空演变特征及其影响因素。[结果]2001-2018年西江流域植被的WUE总体呈增加趋势;林地的WUE增长速率最快,草地次之,耕地最慢。从空间分布来看,WUE值从广西中部的耕地向四周逐渐升高,WUE低值还零星分布在云南东部的台地和丘陵地区;西江流域15.23%,12.12%的区域WUE分别与气温、降水呈显著正相关;11.54%的区域WUE与太阳辐射呈显著负相关;NDVI与WUE具有显著正相关性;WUE随海拔的上升呈上升-平缓-上升的趋势,在2 100 m左右,WUE出现明显波动。[结论]气候因子、NDVI、海拔、人类活动均不同程度影响西江流域植被的水分利用效率,本研究可为西南喀斯特地区石漠化治理和流域生态防护林体系的建设提供参考。

基于生态足迹的广西壮族自治区水资源生态特征时空变化规律及其驱动因素分析

[目的]分析近10 a来广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,探讨水资源生态足迹变化的驱动因素,为该区或同类区域的水资源合理开发与利用管理提供参考依据。[方法]基于生态足迹模型中的水资源生态足迹、水资源生态承载力及水资源生态容量指标分析2008-2017年广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律,并采用LMDI模型分析生态足迹变化的驱动因素及各地级市在关键驱动因素上的贡献比例。[结果]①广西壮族自治区人均水资源生态足迹整体呈下降趋势,平均下降速率为-0.0174 hm^(2)/(人·a),人均水资源生态承载力和生态容量整体呈波动上升趋势,平均上升速率分别为0.3246 hm^(2)/(人·a),0.3421 hm^(2)/(人·a),三者在空间上均呈一定的差异性和不均衡性;②经济效应、人口效应是拉动该区水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为191.8%,25.38%,技术效应、结构效应是抑制水资源生态足迹增长的第一、第二因素,贡献效率分别为-238.0%,-79.18%;③南宁市、桂林市在结构效应和技术效应上对减少水资源生态足迹的空间贡献比例最大。[结论]广西壮族自治区水资源生态容量处于生态盈余状态,该区的水资源利用效率逐渐提高,水资源开发局势整体向好。但城市发展与规划存在较大差异,需因地制宜地采取对策。

不同基流分割方法在澄碧河的适用性探讨

根据澄碧河流域平塘站1963-2017年日径流资料,采用最小滑动法、时间步长法和数字滤波法3类方法进行基流分割研究。结果表明:(1)基流总量方面,数字滤波法对基流分割的结果优于最小滑动法和时间步长法,其中,Boughton-Chapman滤波法分割的效果最好,Nash-Sutcliffe效率系数为0.930,平均相对误差为2.406%;(2)统计特征方面,3类方法对不同水平年均有一定辨识能力,且年代际变化基本一致,呈波动趋势,时间步长法偏差程度最小,最小滑动法和数字滤波法偏差程度大,整体比较平稳;(3)基流过程线方面,3类方法在汛期的表现差异较大,非汛期比较接近,数字滤波法分割出的结果较平滑缓慢,而最小滑动法和时间步长法分割出的结果拐点较多,数字滤波法中的Boughton-Chapman滤波法比较符合基流迟滞特征。综上,Boughton-Chapman滤波法在澄碧河基流分割中较为适宜。

基于改进遥感生态指数的岩溶山区生态质量评价——以澄碧河流域为例

[目的]研究澄碧河流域1988—2019年生态环境的时空演变特征及其变化原因,旨在快速、科学地评价岩溶区生态环境质量变化,为岩溶区生态环境的保护、治理以及发展规划提供科学依据。[方法]基于Landsat遥感影像,引入归一化山地植被指数(NDMVI),改进综合生态评价指数(CEEI)模型,对西南典型岩溶区澄碧河流域1988—2019年生态环境质量进行动态监测,利用空间自相关方法定量分析流域生态环境质量的空间分布特征。[结果]①CEEI具有一定的科学性,并能较好反映研究区生态环境质量情况及时空分异特征;②1988—2019年研究区生态环境质量处于中上水平,整体呈上升趋势,低值区主要分布在流域北部岩溶峰林区与库区周边;③研究区生态环境质量具有一定的空间正相关关系,但聚集性逐渐减弱。[结论]改进的CEEI模型能够较好地反映澄碧河流域生态环境质量。澄碧河流域CEEI均值总体呈上升趋势,生态环境质量得到改善。

澄碧河流域降水及旱涝变化特征分析

为了解西南岩溶区流域的降水及旱涝变化特征,选用澄碧河流域1979—2019年12个地面站点实测逐月降水资料,采用Sen斜率估计法、小波周期分析、经验正交函数(EOF)分析及标准化降水指数(SPI)等方法进行分析。结果表明,41 a间澄碧河流域年降水量呈现不显著增加趋势,以30 a为主周期;降水主要分布在夏季,并且呈不显著变化;降水量整体上呈现出由东南向西北递增的格局。EOF分析发现流域呈现出三种降水模式,其主要以全流域降水变化一致为主,其余两种模式均呈现出相反的降水变化。澄碧河流域干旱事件向洪涝事件转变发生在1994年,流域洪涝发生频率大于干旱发生频率,旱涝事件变化在空间上的分布特征具有一定差异性。研究结果对流域防范旱涝灾害具有参考意义。

GPM IMERG卫星降水数据在广西地区适用性分析

为对比评估最新IMERG V6版本的3种卫星降水数据(Early、Late和Final)在广西地区的适用性,利用广西18个地面站点降水数据,选用7个评价指数从降水量误差、季节平均降水量、降水事件探测能力等多方面进行综合评估。结果表明:(1) 3种卫星降水数据与站点降水数据相关性随时间尺度增加均呈递增趋势,在月尺度上表现出较好的探测能力,但三者均存在均方根误差RMSE的时间累积效应。(2) 3种卫星降水数据对广西各季节平均降水量有一定的表征能力,但不同季节差异明显,在冬季的精度表现相对较差。(3) 3种卫星降水数据在地形和气象因素复杂地区的误差较大,降水探测能力存在一定的不足。(4) 3种卫星降水数据均能探测不同强度的降水,在雨季对降水事件识别能力较好,但降水强度加大使卫星探测降水事件准确率下降。总体上,校正延时IMERG-F精度略优于未校正近实时的IMERG-E和IMERG-L,在广西地区具有一定的适用性,但校正过程也存在加重降水量高估程度的现象。

集对分析在岩溶区流域水资源预测中的应用

根据中国西南典型岩溶区澄碧河流域内平塘站1963年~2007年的水文气象资料,利用集对分析方法(SPA)的相似预测模型,分析和预测该流域水资源情况,评价集对分析方法在岩溶区流域的适用性。结果表明,1993年~2007年径流预测的NSE为0.687,RSR为0.559,整体达到“良”等级,平均误差11.4%,预测精度符合要求;集对分析方法在岩溶区流域中长期水资源预测中有很好的适用性,能为流域水资源调查和评价工作服务,特别是在实测资料不足的岩溶区中小流域能发挥重要作用。

广西南宁市邕江河段生态流量研究

以广西南宁市邕江河段为例,采用湿周法、生态流速-临界水深法和综合法计算生态流量,并对计算结果进行合理性分析;通过Tennant法核实得综合法计算结果最优,由此确定广西南宁市邕江河段生态状况。结果表明,广西南宁市邕江河段生态流量为20.54~77.56 m^(3)/s,比扣除供水和内河补水后剩余的流量小,满足邕江的生态流量;研究河段的生态流量占枯水期多年平均流量10%以上,表明该河段生态系统处于健康状态。研究结果可为流域的水资源开发、利用和修复提供理论依据,同时也为同类河段生态流量的推求提供参考。

改进模糊集分析法的汛期分期运用及合理性检验

针对传统模糊集在汛限分期应用中存在阈值确定主观性较强和只考虑单一因素的缺点,提出改进模糊集分析法。该方法利用变异系数法和灰色关联分析法计算各指标加权平均值,构造综合指标划分汛期,再通过均值变点法进行汛期分期。研究以澄碧河水库为例,采用改进模糊集分析法进行汛期分期,同时基于日均流量资料计算相对优属度进行检验的结果具有合理性和可靠性,是解决水库汛期分期问题的一种可行方法。

考虑变异的广西降水时空变化特征研究

基于广西22个气象台站1956年~2018年的逐日降水数据,采用经验正交函数(EOF)、Mann-kendall、小波分析法和R/S分析法等方法,对广西降水量的时空变化、周期规律和未来趋势进行了分析。结果表明,广西降水在空间上总体呈现从西南向东北先减少后增加的特点,但存在桂东北、桂南两个高值区;EOF分解得到的前三个模态可以较好地反映广西年降水的3种空间分布类型;通过多种突变方法的综合诊断,得出广西年降水在2012年发生变异。利用Morlet分析广西降水在多时间尺度下的周期变化,发现降水量序列存在3个时间尺度;广西降水量的Hurst指数大于0.5,说明未来变化呈增长趋势。

1990-2019年澄碧河流域NDVI时空动态及驱动因素分析

为了解西南喀斯特流域的植被恢复状况及其驱动因子,以澄碧河流域为例,基于GEE平台和1990—2019年研究区Landsat遥感影像,采用Sen+Mann-Kendall趋势、偏相关等方法,分析了澄碧河流域归一化植被指数(NDVI)时空演变特征与驱动力。结果表明:1990—2019年澄碧河流域NDVI总体呈波动上升趋势,年平均增速为0.0046,植被呈显著改善的区域占87.09%;不同土地利用类型下,NDVI均值排序为常绿灌木地>常绿阔叶林>常绿针叶林>落叶阔叶林>旱地>草地>水田;NDVI随海拔上升呈先增加再缓慢下降再缓慢上升的趋势,随坡度的增加呈先缓慢上升再缓慢下降的趋势;澄碧河流域88.88%区域NDVI与气温具有正相关关系,其中显著正相关占20.75%,与降水量变化相关性较小,仅有1.14%区域通过p<0.05显著性水平检验。总体而言,澄碧河流域植被得到显著改善,温度变化和人类活动一定程度上促进了流域植被的生长。

疏浚底泥-大理石废粉陶粒的制备工艺及性能

通过对两河段底泥(DSⅠ和DSⅡ)、大理石废粉(MWP)两种固体废弃物的化学组成及热稳定性分析,确定制陶原材料配比与工艺参数范围,设计了以不同原料配比、预热时间、焙烧温度、焙烧时间为因素,以堆积密度、吸水率、抗压强度和除磷率为水平的正交实验,并根据正交实验结果分别确定了一种制备高强建筑轻集料(DMC-HC)和一种高效除磷滤料(DMC-HP)的最佳原料配比和工艺参数,利用XRD观察不同性能的DMC物相变化,分析DMC抗压性能与除磷性能的形成过程。结果表明,底泥与大理石废粉能够很好地制备陶粒,在原料配比为DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为10 min、焙烧温度为1060℃、焙烧时间为10 min时,可制得堆积密度为696.29 kg/m3,表观密度为1430 kg/m3,空隙率为52.23%,吸水率为33.42%,抗压强度为2.37 MPa,破碎率于磨损率之和为4.12%,盐酸可溶率为1.56%,比表面积为2.06 m2/g的高效除磷陶粒;DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为5 min、焙烧温度为1180℃、焙烧时间为15 min时,制得堆积密度为950.35 kg/m3、吸水率为1.5%、抗压强度为25.53 MPa的低吸水率、轻质高强陶粒。结合XRD物相分析表明:陶粒主要通过化学沉淀达到高效除磷效果,在1180℃时形成的蓝晶石和铝酸钙是使陶粒获得高强性能的主要原因。