定量区分人类活动和降水量变化对泾河上游径流变化的影响

基于泾河上游(泾川水文站以上)52年(1954-2005年)的径流和气象年数据,研究了上游地区的气候和径流变化特征,发现年降水量变化趋势不明显、器皿年蒸发量有微弱下降趋势,而年径流量却呈明显降低趋势。根据年降水量-年径流深的双累积曲线,划分出了径流变化的5个阶段分别为1954-1960年、1961-1971年、1972-1980年、1981-1997年和1998-2005年。并以1954-1960年段作为基准期,定量估算了其他年段内人类活动和年降水量变化对年径流深变化的贡献,发现除1991-1997年段降水量偏低对径流减少起很大作用以外,在其它年段径流的变化更多的受到人类活动的影响,在1961-1971年、1972-1980年和1981-1990年3个年段,人类活动对径流增加的贡献量分别为52.71,9.22,3.42 mm;而降水仅在1961-1971年对径流具有增加的贡献量为5.38 mm,在其它两个年段对径流具有减少的贡献量,分别为2.85 mm和2.93 mm;在1998-2005年,相对于降水量对径流的增加贡献量为1.73 mm的情况下,人类活动对径流的减少具有较大的贡献量为24.87 mm。最后,探讨了进一步定量区分气候变暖和具体人类活动对蒸散和径流变化贡献的研究需求。

泾河流域人为活动对水沙变化的影响分析——兼议泾河流域治理方略

泾河流域人为新增水土流失呈逐年增加趋势。最大的增洪增沙是开荒 (包括陡坡开荒和毁林开荒 )。 90年代人为年均增洪 15 10万 m3 ,年均增沙 146 5万 t,比 80年代分别增加 2 6 .4%和 40 .2 % ;比 70年代分别增加85 .3%和 6 9.0 %。制止人为新增水土流失刻不容缓。西部大开发 ,生态环境建设必须同步 ,才能实现泾河流域国民经济和社会的可持续发展。

泾河流域水土保持措施减水减沙作用分析

采用“水保法”对泾河流域自 70年代以来水土保持措施的减水减沙作用进行了分析研究。在研究过程中 ,根据泾河流域各县 1989年土地详查资料和 1996年土地变更调查资料 ,核实了泾河流域水土保持措施的保存面积。坡面措施减洪减沙作用计算方法自成体系 ,在小区坡面措施减洪指标推到流域的过程中 ,消除了小区与流域存在的时段、点面和地区三方面差异 ;流域坡面措施减沙量的计算注重了坡面与沟道、洪水与泥沙的有机联系。计算结果表明 :1970～ 1996年 ,泾河流域年均综合减水 6.5 3 7亿m3 、减沙 0 .475亿t。

基于CMDAS驱动SWAT模式的精博河流域水文相关分量模拟、验证及分析

利用大气和水文模型定量描述陆表相关变量变化规律一直是大气科学和水文学界的研究热点。然而,由于我国西部地区站点匮乏,传统气象观测站点已不能满足大尺度地表分量高精度模拟分析的需求。建立SWAT模型中国大气同化驱动数据集(China Meteorological Assimilation Driving Datasets for the SWAT model,CMADS)驱动SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型(简称为CMADS+SWAT模式),选取传统气象站点稀缺的新疆精博河流域为靶区,完成流域各地表分量(如土壤湿度、雪深、融雪)校准、验证及其时空关系提取与分析。分析发现:CMADS数据集可很好地驱动、率定SWAT模式完成本地化工作。其中,CMADS+SWAT模式在月尺度上总体NSE效率系数均在0.659—0.942,日尺度也均在0.526—0.815。对流域内土壤湿度和融雪过程进行相关分析发现:精博河流域土壤湿度在年内3—4月份达到其第一次峰值,主要贡献来自于流域内高山融雪现象;融雪期结束后,流域降水量增加,伴随气温上升等现象导致土壤温度呈现波动态势,至10月中旬冷空气过境产生较大降水(雪),最终使土壤水转变为冻土,直至次年接近融雪期,土壤水再次增加直到融雪过程结束。一方面证明CMADS+SWAT模式可有效提高SWAT水文模型在我国西北干旱区(站点稀缺区域)的表现能力,另一方面理清了精博河流域相关地表分量(土壤湿度、蒸发等)时空演变规律。本研究对我国大气水文学科发展将起到一定的科学促进作用。

系统周界观控模型的人类活动影响定量分析

针对人类活动对径流影响定量分析中存在的问题,利用系统周界观控模型,根据分形理论推导出模型的弹性系数,建立系统周界的具体计算式,并应用于泾河流域人类活动对径流影响的定量分析中,结果表明:人类活动对径流的影响强度在20世纪70年代以前较小,之后逐渐增强,且具有径流大时则相对较小而径流小时则相对较大的变化规律;较之传统方法,该模型所需资料较少、结果合理可靠,可为定量分析人类活动对径流的影响提供一种简便有效的方法.

水利工程对长江荆南三口水系连通功能变化的影响

为了揭示荆南三口地区水利工程与水系连通功能的定量关系,基于1954、1975、1990、2008和2016年5期的水利工程与水系连通功能的相关数据,运用集对分析和相关分析等方法,定量评价了水利工程对长江荆南三口水系连通功能的影响,结果表明:1)区内外水利工程与多年日均径流保证率、河道断流率、输沙效率的相关系数(R2)均>0.5,皆达到显著性水平。2)自然功能3个模块的联系主值数基本呈下降趋势,但物质能量传递功能与生态维系功能下降尤为明显。1990年之前物质能量传递与生态维系功能处于一个较好的状态,1990年后这2项功能的等级已下降至"差";社会功能3个模块的联系主值数的变化各不相同。洪涝防御功能一直处于上升状态,而水资源调配功能和水能与水运资源利用功能都在1954—1990年呈下降趋势,1990年后,水资源调配功能逐渐回升,水能与水运资源利用功能持续下降。3)1954—2008年自然功能等级和综合功能等级都有所下降,直到2016年才稍有回升,但升幅较小,等级较低;社会功能等级在1954—1990年较低,2008年以后回升,且明显高于自然功能等级。

泾洛渭河流域产汇流特性分析

利用流域水文模型和经验相关方法较深入地分析了泾洛渭河流域的降雨径流特性.初步论证结果表明:对于渭河流域,尤其是渭河以南发源于秦岭北麓的诸河流流域,新安江模型是适用的;对于泾河流域和北洛河流域,新安江模型基本上也是适用的;产流面积的变化是影响泾洛渭河流域产汇流规律的重要因素.

大口径闪烁仪监测系统在黄河泾河流域的应用

泾河流域大口径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)监测系统包括LAS和自动气象站两部分,介绍了LAS的基本工作原理、数据处理和安装实践,通过LAS测量的折射率结构参数Cn2,结合气象元素,求出显热通量(H),根据能量平衡方法计算出实际蒸散发,以此来校验能量水平衡系统,提高能量水平衡系统的精度。

“丰”字型发展战略及政策选择

我国的黄河、长江、珠江三条河流和京广铁路构成一个“丰”字,经济发展的重心在“丰”字的下端,而三条河流的中上游地区发展较落后。实施“丰”字型发展战略,将三条河流的中上游和下游形成共同的经济发展带,可以促进中部崛起,实现城乡统筹发展和可持续发展,同时促进生态环境的保护。“丰”字型战略的实施主要通过国家总体规划,区域内合作和创新,最终要依靠产业的支撑。

《水经注》塔里木盆地“南河”考辨

本文认为《水经注》记述的塔里木盆地的“南河”并非虚构。南河并非横穿塔克拉玛干沙漠腹地自西向东流动,也不是盆地南缘诸绿洲地下水溢出的泉水河。“南河”是对几个并不一定直接相通连的河段的概括称谓。

泾洛渭河三流域水保措施减水减沙作用研究

以采用“水保法”计算为主,对泾河、北洛河、渭河三流域水土保持措施减水减沙作用进行了研究,结果是:1970~1996年,三流域水保措施年均减洪1.875亿m3,年均减洪沙0.743亿t;水利水保措施年均减洪11.239亿m3,年均减洪沙0.943亿t;水利水保措施年均减水34.816亿m3,年均减沙1.106亿t。三流域1990~1996年年均减水38.251亿m3,年均减沙1.086亿t。在减水减沙中,水利水保措施居主导地位,降雨变化的影响居次要地位。

安宁河流域不同生态区粳稻品种产量及品质性状的研究

各粳稻品种在不同生态区随海拔高度的上升,生育期延长,千粒重增重,而穗长变短、有效穗数、穗粒教变少;随海拔高度的上升加工品质及外观品质呈变好的趋势;直链淀粉含量随海拔升高而增加,蛋白质含量随海拔升高而降低。

基于CASA模型探究泾河流域植被NPP时空动态及其对气候变化的响应

植被NPP是判定生态系统碳源/碳汇及调节生态过程的主要因子,基于CASA模型估算NPP,探究时空尺度NPP的变化及其对气候变化的响应状况,可了解泾河流域植被恢复状况并为流域生态环境改善提供科学参考及建议。以泾河流域为研究区域,基于2000年、2009年、2018年MODIS NDVI数据、气象数据与植被分布数据等,运用CASA模型(Carnegie-Ames-Stanford approach,CASA)对2000年、2009年及2018年流域NPP进行了估算,探究流域内NPP时空动态及其对气候变化的响应,并分析了各植被类型下NPP分布规律。结果表明:(1)时间尺度上,2000年、2009年及2018年泾河流域NPP均值分别为521.81 gC/(m^(2)·a),664.77 gC/(m^(2)·a),719.78 gC/(m^(2)·a),年际变化呈增长趋势;月际变化曲线呈单峰型,4—8月呈较强上升趋势,8月后逐渐下降;各季节的NPP均值由高到低依次为夏季>秋季>春季>冬季。(2)空间尺度上,NPP分布存在一定的地域差异性,水平方向呈“南高北低”的特点;垂直方向上,NPP值随海拔高度的升高呈先下降后上升的趋势。(3)不同植被类型下NPP均值存在明显差异,其中常绿阔叶林年均NPP值最高,为1544.50 gC/(m^(2)·a)。(4)气候变化背景下,NPP主要受气温与降水的影响,且降水为主导因素。研究结果表明泾河流域NPP呈增加趋势,即植被覆盖情况在逐步改善;流域北部植被覆盖状况仍有待改善,建议加大退耕还林政策实施力度,加大果树、茶树等防护型林地的种植;且该流域NPP对降水的响应强于气温,故可加大植树造林恢复植被的力度,也可修建水库和水利工程,退田还湖,并加大湿地保护,从而保证空气湿度,增加降水,改善植被覆盖,实现人与自然和谐共生。

《山经》时代长江流域的生态环境研究

二千多年来,《山经》的科学价值一直不大为学界所重视。本文通过科学考证与分析,认为《山经》中所记载的有关长江流域的生态资料大致是可信的,并据此指出长江流域的生态环境在《山经》时代即已受到人类活动程度不同的破坏。

渭河与泾河流域水沙变化规律及其差异性分析

依据渭河和泾河流域1956—2016年实测水文资料、水利水保统计数据、TerraClimate年平均温度和Landsat地表反射率数据集,分析了流域水文要素、气温及植被覆盖度的历年变化规律,采用双累积值曲线法、累积距平法、有序聚类法、Lee-Heghinan法、秩和检验法等数理统计方法,确定了流域年径流量和年输沙量变化的突变年份,分析了降水和人类活动的减水减沙效应。结果表明:(1)渭河和泾河流域历年降水量、径流量、输沙量、含沙量均呈显著减少趋势,渭河流域的降水和径流比泾河流域减少较多,泾河流域的泥沙比渭河流域减少较多。(2)人类活动对2个流域径流泥沙量的影响均大于降水量对其的影响,且泾河流域受人类活动影响较渭河流域明显。(3)2个流域的水沙特征差异性较大,渭河的年径流量、年径流深、径流系数是泾河流域的2.0~2.4倍,渭河的年输沙量、年输沙模数、年均含沙量仅是泾河流域的1/2~1/5。2个相邻流域水沙特征差异性较大的主要原因是,流域气温、降水等气候条件不同,植被覆盖度等下垫面条件存在差异,水利水保措施、水资源开发利用程度等人类活动的影响所致。

泾河流域粮食产量与生产潜力时空分布特征及其与MODIS-GPP的关系

以黄土高原泾河流域为例,利用2001—2012年的MOD17A2H GPP数据、流域范围28个站点气象及辐射数据,以及农业统计年鉴数据,采用MK趋势检验和回归分析等方法,对流域尺度GPP、生产潜力与粮食产量的时空分布特征及相互关系进行了分析。结果表明:(1)研究时段内,泾河流域单位面积年GPP随时间呈增加趋势,流域平均GPP为519.6 g·m^-2·a-1。GPP空间格局总体上与降雨分布特征一致,自西北向东南逐渐增加,北部为GPP低值区,两侧山地林区和河川区为GPP高值区,南部的长武、正宁、旬邑、彬县一带是GPP次高值区。(2)泾河流域光温生产潜力在空间上整体自西向东呈增加趋势,南北向呈“马鞍形”分布,范围为16462~21786 kg·hm^-2;气候生产潜力在空间上自西北向东南呈增加趋势,其变化范围为4945~12412 kg·hm^-2;研究时段内,二者的年际变化趋势都不显著。(3)泾河流域粮食产量在空间上自西北向东南增加,2001—2012年间单位面积粮食产量逐年增加,流域内大部分县区的作物气候生产潜力与粮食产量差值在6000 kg·hm^-2以上。(4)对各站点数据的统计分析表明,空间分布上泾河流域单位面积粮食产量、作物气候生产潜力及GPP两两之间的相关性分别达到了极显著水平;时间过程上单位面积粮食产量与GPP之间显著相关。单位面积粮食产量与MODIS-GPP时空间的极显著相关性展示了通过遥感数据估算粮食产量的有效性,有助于推进区域粮食产量的预测预报。

基于贝叶斯网络的生态系统服务空间格局优化——以泾河流域为例

城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力(Net primary productivity,NPP)、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明:(1)水文评价模型(Soil and water assessment tool,SWAT)模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数(R2>0.6)和纳什效率系数(NSE>0.5),可为进一步评估产水服务提供保障。(2)2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。(3)通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。

径流过程分维数与其主要影响因素的定量研究

为研究分维数与其主要影响因素的定量关系,收集泾河张家山水文站的径流资料和该流域长武、环县、崆峒气象站日降雨数据以及NDVI遥感影像,分别选取降水不均匀系数为代表降水年内分配不均匀程度的指标和NDVI为反映人类活动对流域植被覆盖影响的指标,经过归一化处理后,使用MTALAB软件得出以年为单位的泾河径流过程分维数与该流域降水不均匀系数和NDVI的定量关系式。结果表明分维数与降水不均匀系数呈正相关(R=0.5571),而与NDVI呈负相关(R=0.2278)。说明降水年内分配越不均匀,植被覆盖越小,径流过程越复杂,分维数就越大,符合平常认知;泾河流域的降水对径流过程的影响较流域植被覆盖更大。

泾河与洛河流域数字地貌量化指标的比对分析

泾河流域和北洛河流域是黄河中游多沙粗沙的主要来源区域,两大流域地貌形态、气象水文都比较接近。本文选取两大流域作为研究对象,为方便研究按照流域自然形态划分区段,利用ArcGIS10.0为技术平台,提取不同区段地貌微观因子、宏观因子和水系网络等,对两流域不同区段进行横向对比,分析其中的异同,根据两流域特性结合当地实际情况提出合理的水土保持建议。

JEZ02型融雪式雨量计在平凉市泾渭河流域的适用性研究

以平凉市泾渭河流域典型黄土高原地区为例,对研究区域内的45处JEZ02型融雪式雨量计降水量数据进行分析,对其适用性进行研究。在对区域内雨量站点数据分类收集的基础上,利用水文资料整编系统HDP5.0、甘肃省水文测验系统等软件进行整编,通过水文统计学方法比测分析,结果表明:①JEZ02型融雪式降水量数据受限于提取方式与数据格式的差异,需要后期通过计算机技术进行检查校正与精简摘录;②当因季节性产生固态降水时,JEZ02型融雪式雨量计降水量观测值存在滞后性,降雪强度范围在5.0~20.0 mm/h时,降水量峰值延后5~15 min;③JEZ02型融雪式雨量计降水量数据与人工观测数据相关性较高,能够反映出流域降水时空分布与短历时雨强特征,同时满足中小河流山洪监测预警精度要求;④部分降水量站点由于维护等原因存在年降水量值异常,应在每年汛前、汛后对JEZ02型融雪式雨量计进行两次维护,确保其正常运行。