2022年长江流域干旱特征分析与新时期抗旱减灾应对模式探讨

受大气环流异常影响,2022年长江流域夏季高温伏旱持续时间长、影响范围广、致灾程度大。分析了近15 a来长江流域历年干旱灾害事件和本次干旱特征,以及长江流域抗旱减灾体系建设现状以及在2022年干旱应对中的成效。在此基础上,提出了新时期下抗旱减灾的总体应对思路:(1)以优化国土空间布局为切入点,从源头上规避干旱灾害风险;(2)以空间上的立体调蓄与时间上的峰蓄枯补为路径,实现干旱灾害的过程防控;(3)以优化水利工程运行调度方式为手段,实现防汛抗旱统筹调控;并针对旱情评估与预测、旱灾风险研判和旱灾风险应对共3个方面的关键环节,提出了抗旱减灾方面的科技需求。

三峡工程运行对鄱阳湖区灌溉供水安全的影响

三峡工程建设运行后,长江中下游的水文情势发生了显著改变,进而影响了灌溉供水。为分析三峡工程运行对鄱阳湖区灌溉供水安全的影响,从供水水量和水位满足程度的角度,分别分析了三峡工程运行前后的水文水资源以及灌溉供水安全形势变化的情况。三峡工程运行后,鄱阳湖区水量整体减小,其中蓄水期9—10月份的湖区水量减少最为显著,湖区水位整体降幅达1.1~2.5 m;虽然湖区的总水量仍能满足灌溉以及供水的需求,但灌溉及供水水位满足程度显著下降,缺水量增多,灌溉供水水位平均满足程度由83.6%下降至42.7%,缺水量由7032万m^(3)增大至18611.25万m^(3),城乡供水的平均水位满足程度由99.1%下降至87.5%,缺水量由78万m^(3)增大至9385万m^(3)。通过三峡水库提前或延后蓄水,可提升供水能力约0.2%、0.3%,一定程度上缓解蓄水对9—10月份湖区灌溉供水的影响。

三维多孔碳纳米材料用于烟用纸张中五氯苯酚的测定方法研究

目的 建立烟用纸张中五氯苯酚(PCP)的快速电化学测定方法。方法 基于沸石咪唑酯骨架(ZIF)的ZIF–8、ZIF–67具有相同的晶胞参数和同构性,以ZIF–8@ZIF–67为模板制备三维纳米多孔碳(NGPC)。利用NGPC的高比表面积以及优异的电子传递效率构建的传感器(记作NGPC/SPCE)对PCP具有很好的响应。结果 在0.86 V的检测电位下,NGPC/SPCE具有较高的灵敏度(2.452μA·cm^(-2)·L·mg^(-1))。传感器对PCP的检测具有良好的选择性。传感器对PCP检测具有较好的准确度和精密度。3个浓度梯度的回收率为95.7~98.6;6次测试结果的相对标准偏差为2.07%。传感器对PCP的检测具有较好的长期稳定性。同一传感器连续检测25 d后,仍保持原先88.1%的响应。结论 文中构建的传感器适用于对烟用纸张中PCP的检测,并能获得理想的检测结果。

长江流域陆地生态系统NDVI时空变化特征及其对水热条件的响应

为辨识长江流域陆地生态系统植被的时空变化特征及其对水热条件的响应,根据长江流域2000—2015年MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)资料和气象资料,利用时间序列分析技术研究长江流域及主要陆地生态系统NDVI和水热条件的年际变化及相关性特征。结果表明:①近16 a来,全流域及主要生态系统NDVI均呈现出显著的增加趋势,农田、森林、水体与湿地生态系统NDVI增长率较大;②降水量整体略微增加,具有明显的空间差异性,积温(≥10℃)增加明显,且在空间上普遍呈现出增加的趋势;③受气候条件和生态系统类型差异性的影响,不同水热条件分区上NDVI与降水量和积温(≥10℃)的相关性有所差别,但整体而言,由于长江流域水量相对丰沛,降水量并不是长江流域植被生长的限制性因子,降水量与NDVI相关性并不显著,但对于森林、草地和荒漠生态系统而言,植被NDVI与积温呈现出较为明显的正相关关系,表明热量条件是长江流域植被生长的限制性因子。研究成果可为长江流域主要陆地生态系统变化的监测和预测提供一定的数据和技术支撑。

长江源和怒江源区水体氮磷化学计量特征初探

根据2016年长江源和怒江源区现场调查获取的水质监测资料,分析了长江源和怒江源区河湖水体的基本理化参数、氮磷含量和形态指标,并利用氮磷化学计量比(m(TN)∶m(TP),氮磷质量比)特征评估了江源地区河湖水体的氮磷养分限制状态。结果表明:长江源和怒江源区河湖水体的总氮含量介于0.475~0.956mg/L,满足地表水Ⅱ—Ⅲ类水质标准;总磷含量介于0.006~0.017mg/L,满足地表水Ⅰ—Ⅱ类水质标准;硝态氮占总氮含量的43.5%~85.5%,是河湖水体氮素的主要组成部分,对江源地区水体总氮污染的贡献更大;氮磷比介于33.7~79.3,磷素是江源区河湖水体中浮游植物生长的限制性营养因子。研究成果可为揭示江源地区河湖水体的富营养化进程和水生态环境保护提供数据支撑。

长江保护与利用面临的水问题及其对策思考

目前长江流域已基本形成了水资源综合利用与综合防灾减灾体系,也初步构建了水环境改善与水生态保护治理框架;但面对新时期长江大保护和长江经济带高质量发展的新要求,还存在一些不足。深入剖析了当前存在的水资源用水方式粗放、废污水排放严重、水生生物多样性下降、局部洪旱灾害频发等问题及其特征,并基于流域水系统的整体性、系统性以及内在规律,探讨长江流域水环境恶化、水生态损害、水资源短缺与水旱灾害等“四水问题”的应对策略以及协同治理方式。

基于用水效益函数的城市干旱损失评估方法

为定量评价干旱对城镇地区缺水和产业损失的影响,选取以地表径流为供水水源的湘江干流株洲段为研究区,基于水量平衡原理构建城市干旱指标(CWSI),以月为尺度,计算不同来水频率下区域可供水量、不同产业类型需水量。分别从水量短缺、水位取水困难两种角度,计算湘江株洲段1960—2018年历史来水情景下月尺度区域缺水量和干旱指数(CWSI)。采用经济学领域HARA函数反映经济效益随用水量的变化关系,进而得到缺水量-干旱损失响应关系。在此基础上,构建基于效益最优的缺水量配置动态优化模型,计算不同干旱程度下不同类型产业缺水配置规模,并采用抗旱定额法对配置成果进行验证,进而计算缺水量对应的干旱损失。依据CWSI指数变化,计算不同干旱等级下不同类型产业缺水损失;在多年平均缺水损失曲线基础上,依据当前月来水变化和前期来水亏缺,绘制典型年干旱动态损失变化曲线。研究结果表明:城市干旱具有边际损失高、发生频率低的特点,符合基于HARA用水效益函数构建的缺水损失变化规律,研究成果可为城市干旱风险评价、预警及抗旱定额管理提供理论依据。

新时期长江流域水资源保护利用管理体制机制研究

针对当前长江流域水资源保护利用管理存在的问题和诸多难题,对新时期长江流域水资源管理体制机制重构和完善路径进行了探讨。为破解制约流域水资源保护利用可持续发展的体制机制障碍,长江流域水资源管理应遵循流域整体性和复杂性规律,在流域协调机制框架上,健全统分结合、整体联动的管理体制,打造多元参与的流域治理共同体,健全完善多元化生态补偿机制、跨省河湖长制监督机制、控制性水工程统一调度管理机制、流域水资源保护利用空间管控及市场运行机制,从而推动长江流域治理体系现代化。

适应高质量发展的南水北调工程水资源配置思路与对策建议

南水北调工程是迄今为止我国最重要的水资源配置战略工程,已建成的东线、中线一期工程开始发挥巨大的经济、社会和生态效益。新时期国家发展战略、生态文明建设与经济社会高质量发展对南水北调工程建设与发展提出了更高要求。通过分析总结已建工程主要成效及面临的挑战,探讨适应新时期高质量发展和生态文明建设的南水北调工程水资源配置思路,并提出进一步发挥东线、中线工程生态环境效益的对策,以及西线工程调水线路论证方案建议。研究成果对南水北调工程的后续工程建设和研究有一定参考价值。

长江流域气象干旱演变特征及未来变化趋势预估

基于长江流域及周边范围在内的318个气象站点1956—2018年的实测资料和CMIP5全球气候模式在3种RCPs情景下的预估数据,以标准化降水蒸散发指数作为干旱等级的划分指标,对流域历史气象干旱时空演变特征进行了分析,并预估了流域未来不同排放情景下的气象干旱时空变化趋势。结果表明:①近60 a,流域干旱率年际变化较大,平均干旱率为18.21%。从年代变化来看,近20 a干旱影响范围普遍较大;干旱频发地区主要位于岷江流域,干旱次数呈从上游向下游递减的趋势;高强度的干旱多发生于金沙江中下游地区和成都平原地区,平均场次干旱强度也呈从上游向下游递减的趋势;②在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,2020—2050年长江流域多年平均干旱面积分别为74.1万km2、75.7万km2和126.4万km2;流域上、中、下游干旱频次多年平均值分别为1.1~1.2次/a、1.0~1.1次/a、1.0~1.1次/a。预估时段内上、中、下游干旱频次较历史时段分别增加38.4%~50.7%,33.7%~45.3%和32.6%~49.6%;预估时段内上、中、下游干旱强度多年平均值分别为-1.68,-1.64,-1.60,与历史时段差别不大。研究结果可为相关部门制订科学合理的干旱灾害防范措施和对策提供科学依据。

百色市区近70年降雨演变规律分析

为研究百色市区降雨演变规律,基于百色气象观测站1951~2019年的降雨资料,采用Mann-Kendall趋势检验法分析了该地区年降雨量的演变趋势,采用R/S分析法分析降雨量演变趋势的持续性,采用小波分析法对百色市区降雨时间序列进行多时间尺度分析,分析出该地区年降雨量的变化周期,采用滑动平均差检测法、累积距平法和Mann-Kendall突变检验法检测降雨时间序列的突变点。结果表明,研究时段内年降雨量变化总体有上升演变趋势,但趋势不显著,这一演变趋势具有正持续性;1951~2019年期间百色市区年降雨序列存在不同时间尺度的周期变化,主要存在20、13年的周期,其中20年为第一主周期;百色市区1951~2019年年降雨序列的突变点位于1965、2012年附近,Mann-Kendall突变检验法可能无法完成包含多突变点的时间序列突变点检验。

近48a长江源区降水时空变化特征

基于1966—2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明:①长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;②近48年长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;③长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;④长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;⑤长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。

三江源典型地区1967—2019年降水时空演变特征

全球变暖给青藏高原三江源地区的降水时空演变带来极大不确定性,为积极应对气候变化,有必要对该地区降水时空演变特征进行分析。果洛州是三江源典型地区之一,依据果洛州境内玛多、达日和班玛3个代表站点1967—2019年的降水观测资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、R/S分析法、滑动平均差检测法、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波分析和克里金插值等方法,从趋势性、突变性、周期性和空间分布上综合分析果洛州降水时空演变特征。结果表明,1967—2019年果洛州面平均降水M-K统计量Z值为4.96,线性倾向率为4.01 mm/a,呈显著递增趋势,R/S分析Hurst指数为0.90,表明趋势具有强持续性;1980—1981年存在跳跃突变,该突变使得果洛州年际面平均降水量增大55%;存在以28 a为第一主周期的周期变化特征;面平均降水空间等值线分布自西北293 mm向东南693 mm递增,4200 m以上海拔地区平均降水量约370 mm,3500 m及以下海拔、河谷地区平均降水量约560 mm,降水随高程变化差异明显。研究结果可为准确分析三江源地区气候变化原因、水文循环过程提供重要的科学依据。

基于动态权重系数法的区域综合干旱指标研究

为揭示区域总体干旱程度及其变化特征,以长株潭地区为研究区,在标准化降水指数(SPI)、标准化水位指数(SZI)、标准化区域水资源短缺指数(SSDI)基础上,利用动态权重系数法构建区域干旱综合指标MIDI,结合历史受旱面积率、因旱减少供水量等旱情统计资料,对MIDI的适用性进行分析验证。以长株潭地区11个气象站、12个水文站近几十年实测资料为例,分别采用游程理论和Copula函数法识别干旱事件,并计算其发生频率,采用多尺度统计分析法,对区域综合干旱的演变特征进行分析。研究结果表明:SPI、SZI、SSDI对于不同水源、行业类型干旱评价各具优势,SPI、SSDI年干旱累积烈度与长株潭地区农业受旱面积率相关性相对较高;SZI年干旱累积烈度与城镇因旱减少供水量相关性较高,更适用于依靠地表径流为主要供水水源的城镇干旱地区评价。本研究提出的动态权重系数法,综合考虑了区域产业结构的年际变化、产业需水规律的季节性变化等因素,可反映不同阶段各单项指标干旱对于旱情的主导作用,适用于多种水源和产业类型的区域旱情综合评价;从月、季和年3种时间尺度,分析了长株潭地区MIDI综合干旱的变化特征,结果表明长株潭地区近20 a来极端干旱发生频次呈现波动增加趋势。

青海省降水时空变化特征及其与太阳黑子的关系

采用青海省1965—2018年50个气象站月降水资料和同时段太阳黑子相对数资料,将青海省划分为长江和澜沧江源区、黄河源区、东部低海拔区和柴达木盆地区,运用集中度和集中期、线性倾向估计、M-K检验法和Morlet小波分析法对青海省时空降水变化特征进行分析。结果表明:青海省降水量在空间分布上呈现由西北向东南增加的特征,在年际变化上,青海省和4个分区年降水量都具有上升趋势,其中青海省平均上升0.81 mm/a;青海省降水年内分配不均,降水集中度具有逐渐趋向均匀的趋势;青海省出现微弱的降水突变信号,青海省主体和东部低海拔区突变始于2006年前后,长江和澜沧江源区突变始于2003年前后,柴达木盆地区突变于2001年前后,而黄河源区存在4个可能突变点;柴达木盆地降水变化具有22~23 a的主周期,青海省和其他3个分区都具有28~30 a的主周期,在28 a尺度上青海省和4个分区降水量与太阳黑子相对数的小波系数都分别达到了0.95、0.86、0.91、0.93和0.75的正相关性,且显著性水平均为0.01。

基于水量平衡的长江上游地区气象水文要素时空变化特征分析

基于1980—2019年长江上游地区的逐月气温、降水数据,采用一元线性回归、F趋势检验、水量平衡分析、质心识别等方法,揭示了长江上游地区近40 a来气象水文要素的时空分布特征和变化规律。研究结果表明:①长江上游地区年均气温、年均降水量和年均蒸发量的空间分布均呈现由东南向西北逐渐降低的趋势,年均土壤蓄水变化量有着较大的空间差异。②1980—2019年期间长江上游地区气温上升的趋势较为明显,变化率为0.39℃/(10 a);年降水量整体变化不大,增加的区域主要位于金沙江石鼓以上;整个长江上游地区年均蒸发量变化率为6.08 mm/(10 a),其中,金沙江石鼓以上、金沙江石鼓以下、嘉陵江流域和岷沱江流域增加趋势明显;年均土壤蓄水变化量整体有略微下降,变化率为-6.144 mm/(10 a)。③长江上游地区气温质心经度、纬度变化的倾斜率分别为-0.03°/(10 a)和0.01°/(10 a),蒸发质心经纬度变化的倾斜率分别为-0.04°/(10 a)和0.02°/(10 a);降水质心和土壤蓄水变化量质心的经度倾斜率分别为-0.06°/(10 a)和-0.01°/(10 a)。各气象水文要素空间质心均呈现出向西北方向移动的趋势,说明从空间分布上来看,西北地区的气温、降水、蒸发和土壤蓄水变化量均有所增加。

基于SWAT模型的巴勒更河流域降雨-径流关系

研究流域的降雨-径流关系可为水资源管理与水土保持等工作提供依据。根据实测降雨资料和历史实测径流数据构建SWAT模型并用于还原径流序列,采用Kendall秩次检验、滑动平均、M-K突变检验、小波分析、累积距平法以及径流系数,分析巴勒更河流域1970—2015年的降雨-径流关系年际变化特征、变化趋势,并运用累积斜率变化率比较方法定量地分离出气候变化和人类活动对径流变化影响的贡献率。结果显示:①将SWAT模型应用在巴勒更河流域时,在校准期时评价指标R^(2)为0.78、纳什效率系数NSE为0.76;验证期R^(2)为0.58、NSE为0.51,这些指标表明将SWAT模型用于巴勒更河流域的径流还原是可行的。②巴勒更河流域1970—2015年降雨有显著上升的趋势,而径流的趋势不显著;降雨突变点出现在1981年,而径流在1995年、2010年均发生突变;此外,在该流域内降雨、径流序列展现出来的周期性变化也存在差异,尤其是在主周期上,降雨主周期为28 a,径流则为23 a。③降雨-径流关系在1989年、2001年均发生变异,且每次发生变异,都导致径流系数下降,其中1970—1988年径流系数是0.15,1989—2006年径流系数为0.11,2007—2015年径流系数为0.10。④以1970—1988年为基准期,1989—2001年人类活动对径流变化占主导地位,其中径流变化人类活动贡献了65%,而气候变化对于径流变化贡献率为35%;2001—2015年人类活动对流域径流变化贡献率为81%,气候变化对径流变化的贡献率为19%;以1989—2001年为基准期,2001—2015年人类活动对径流变化的贡献率为51%,而剩余的49%是气候变化导致的。

新安江流域abcd水量平衡模型及参数敏感性分析

abcd 水量平衡模型在国外得到了广泛应用,但在国内应用基本处于空白状态。为了探究该模型在我国中小流域应用的适应性及有效性,在介绍 abcd 模型的原理及结构的基础上,将其应用于新安江流域的径流预报模拟。在国内首次对 abcd 模型的4个参数进行敏感性分析,采用单变量法和多变量法分别探讨模型的性能指标对参数变化的响应程度。结果表明:校验阶段汛期与非汛期Nash确定性系数(Nash-Sutcliffe efficiency, NSE)分别为 0.929 和 0.863 ,表明拟合程度较高;参数敏感性分析对于提高 abcd 模型参数率定的效率和精度具有显著意义;单变量法与多变量法结果相近,NSE对参数 c 最为敏感。通过对比径流模拟值与实测值,得出该模型模拟精度高、具有较高的适应性,能够广泛应用于我国中小流域。

深圳市观澜河流域雨水资源可利用潜力评估

雨水资源化利用是解决城镇化进程中城市水问题的重要途径,对其可利用量进行评估是其中重要的步骤。为给深圳市观澜河流域雨水资源利用提供依据,基于深圳市1984—2018年的日降雨资料,采用基于下垫面分类的雨水资源利用潜力计算方法,计算了深圳市观澜河流域在不同典型年的雨水资源量、雨水资源利用理论潜力、现实潜力。结果表明:观澜河流域具有较大的雨水资源利用潜力,其平水年雨水资源利用理论潜力可达3.74亿m^(3),在70%年径流总量控制率情况下的雨水资源利用现实潜力可达2.42亿m^(3);在同样的降雨条件下,下垫面类型和城市建设条件均会对雨水资源可利用量产生较大影响,增大园林绿地、水体等下垫面面积和增大年径流总量控制率均有助于提升雨水资源的利用。

包装材料中重金属的检测方法研究

对于包装材料而言,油墨和承印物在成品中占据较大比例,对油墨产品中重金属的检测不仅关乎印刷一线工人的职业健康,同时也关乎产品在社会中的影响。对包装承印物中重金属的监测也有极为重要的作用,特别对于一些应用在食品中的材料,其中的重金属可能会污染包裹的食品,最终对消费者身体健康造成不良影响。因此对包装材料中重金属检测,不仅是对印刷工作者的保护,也是对消费者身体健康的保障,符合绿色印刷的理念。本文从重金属检测方法角度出发,着重分析目前较为流行的检测方法的特点,为企业或研究人员对检测方法的选择提供理论依据。