基于树木年轮的呼图壁河流域草地归一化植被指数重建

利用天山北坡中部呼图壁河流域6个标准化年表,结合NOAA/AVHRR-NDVI资料提取研究区1981—2001年生长季草地各月最大INDV(归一化植被指数)值。结果表明:当年生长季草地最大INDV与树木年轮指数有较好的相关关系,夏末、秋初草地月最大INDV与树轮指数的相关性较好。将呼图壁河流域草地9月最大INDV与相关较好的3个标准化年表序列进行多元回归分析,重建了研究区1662—2001年9月草地最大INDV值,重建方程的相关系数达到0.86,重建值对实测值的方差解释量分别为73.0%,达到0.000 012的显著性水平,重建结果是可靠的。

呼图壁河流域树轮年表的建立及其特征分析

通过对呼图壁河流域地区6个标准化树轮年表统计参数的分析,发现喀音萨依树轮年表较其它年表可能包含了更多的气候信息,质量较好,而冰沟年表与其他年表的相关性最好,代表性强。在0.05的显著性水平上,冰沟年表树轮指数变化具有明显的具有63.3a,53.3a,31.8a,28.9a,3.7-3.0a和2.03-2.1a的变化准周期。以希勒木布尔克为代表的高海拔采点的年表的高频信息含量较高,而其低频信息含量则是以喀音萨依为代表的低海拔采点的信息含量较高。对年轮指数的观察发现20世纪以来指数在高水平上下波动,从一定程度上佐证了新疆天山山区近40a,特别是近10多年来向湿润发展的大趋势。

天山北坡中小流域输沙量变化及其影响因素——以呼图壁河流域为例

利用呼图壁河流域石门水文站1980—2011年实测日径流量、输沙量及降水量资料,采用Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、双累积曲线法等,研究了呼图壁河输沙量年内和年际变化趋势及可能的突变时间,并探讨了可能引起呼图壁河输沙量变化的影响因素。研究结果表明:呼图壁河流域输沙量年内分配极不均匀,连续最大4个月(6—9月)输沙量占全年输沙量的94.61%,7月输沙量最大,占全年输沙量的60.83%;1980—2011年输沙量总体呈增加趋势,年际尺度上呈丰枯相间的周期性变化,并在1989年发生了突变。输沙量受径流量、降雨量、大型水库和水土流失等综合影响,而径流量是影响输沙量的主要因素。流域干燥的气候和较低的植被覆盖率,加上人类对上游山区煤炭资源的过度开采,使得该区域山区突发暴雨洪水时,造成输沙量的剧增。

天山北坡呼图壁河流域积雪水文过程对气候变化的响应

积雪是干旱区水资源的重要组成部分,气候变暖引起的降水形态和积雪消融的改变势必会对流域径流过程及其组分变化产生重要的影响。选取天山北坡呼图壁河流域作为干旱区积雪补给典型流域,利用站点气象数据及IPCC CMIP5气候情景数据,驱动改进雨雪划分方案、融雪径流计算模块的VIC模型,以观测径流和MODIS积雪面积数据进行模型多目标参数优化,定量解析呼图壁河流域径流组成、变化特征及对气候变化的响应机理。结果表明:(1)呼图壁河径流呈暖季集中的单峰型分布,融雪径流、降雨径流和冰川径流分别占径流总量的27.7%,66.1%,6.2%。1978—2010年呼图壁流域在气温、降水量显著增加,降雪量变化不大,降雪占降水比例显著下降的背景下,总径流和降雨径流显著增加,融雪径流微弱增加。(2)RCP4.5情景下,预估未来呼图壁河流域气温将显著升高,降水缓慢增加,而降雪明显减少;流域总径流将缓慢增加,其中降雨径流显著增加,而融雪径流将显著减少;径流年内分配亦将改变,将表现为春季径流和峰值流量的下降,枯水期流量增加,融雪径流峰值前移。(3)春季融雪径流的占比最高,其变化直接决定着总径流的丰枯变化;预估未来融雪径流显著减少将导致3—6月灌溉期总径流减少,在现有农业生产模式下将进一步加剧灌溉用水矛盾。

干旱内陆河流域最严格水资源管理应用探讨——以呼图壁河流域为例

"总量控制红线"是干旱内陆河流域实施最严格水资源管理的核心,提出了侧重总量控制和用水效率红线的"地表水-地下水库"联合调蓄及"水-生态-经济"耦合的流域集成水资源管理框架;在实施最严格水资源管理下,按照"两步走战略,近期三七分成,远期五五分账"和"三七调控"的水资源开发利用合理阈值,对水资源进行有效调控;以呼图壁河流域为例,制定了2020、2030年最严格水资源管理考核指标体系,为实施最严格水资源管理提供依据。

2套气象数据在资料缺乏地区的适用性评估——以呼图壁河流域为例

在无资料地区,降水、气温等观测资料缺乏,影响洪水预报的准确性,进而影响防汛抗旱、水资源规划等工作的开展。因此,研究无资料地区已有降水、气温数据的适用性分析十分必要。应用包含融雪径流模拟的HBV模型,在呼图壁河流域石门水文站以上区域,基于模拟出的融雪洪水径流与实测径流对比,分别对中国地面降水与气温日值0.5°×0.5°格点数据集和气象站观测数据集进行了对比分析及其融雪型径流模拟的适用性分析。结果表明:格点数据驱动下水文模型的融雪径流模拟效果总体优于利用站点观测数据驱动的水文模型。格点数据驱动下水文模型模拟融雪径流的Nash系数在验证期为0.792,站点数据驱动下水文模型模拟融雪径流的Nash系数在验证期为0.433。同时分析了呼图壁河流域融雪洪水的一些特征,并结合驱动数据的不同,分析了模拟融雪径流出现误差的可能原因,为如何提高具有融雪特征的无资料地区融雪型洪水预报准确性提供支撑。

呼图壁河流域过去313a春季平均最高气温序列及其特征分析

根据采自天山北坡中部呼图壁河流域6个采点的树木年轮样本,研制出该流域的树木年轮年表。通过相关普查发现,树轮差值年表与春季（5—6月）平均最高气温存在显著的负相关,最高单相关系数为-0.505,且具有明确的树木生理学意义。用喀音萨依（t）,喀音萨依（t＋1）和希热克久热特（t＋1）3个树轮差值年表序列可较好地重建呼图壁河流域313 a来该时段平均最高气温变化,交叉检验表明重建结果稳定可靠。呼图壁河流域313 a来春季平均最高气温重建序列具有如下特征：①经历了7个偏暖阶段和6个偏冷阶段;②存在7～18 a、30 a明显的准周期变化;③在1886年发生过一次明显的突变。

天山北坡呼图壁河流域近313年降水的重建与分析

分析发现,天山北坡呼图壁河流域树轮年表与呼图壁气象站上年8月至当年7月的平均降水相关性较好,最高单相关系数为0.484(α=0.001),且具有明显的树木生理学意义。利用赛热克巴依萨、希热克久热特、喀音萨依的标准化年表能够较好地重建呼图壁河流域近313年的上年8月至当年7月平均降水序列,方差解释量达41%,并通过交叉检验表明重建结果稳定可靠。

呼图壁河径流对气候变化的敏感性分析

为了预测干旱地区径流对气候变化的敏感性,选取天山北坡中段的呼图壁河流域,根据1978—2011年的气象数据和径流数据,建立了径流与气温、降水的多变量时间序列模型,并设置不同的情景方案对径流对气候的敏感性进行了分析。结果表明:呼图壁河径流主要受降水和气温的影响,径流对降水的敏感性比对气温的高。

新疆呼图壁河水能资源综合开发利用浅析

呼图壁河是新疆昌吉州境内第二大河流，水量丰沛。流域土地、光热资源丰富，灌溉农业发达，上、中游河段蕴藏着较丰富的水能资源，开发条件优越。充分发挥呼图壁河的地理优势，对流域水能资源进行科学、合理开发，使呼图壁河中、上游河段的水能资源得到充分利用，是解决乌昌地区和呼图壁县国民经济和社会发展用电的有效途径，对乌昌地区经济发展作用显著。

呼图壁河水资源开发利用规划初探

在分析研究呼图壁河流域社会经济、自然地理等条件的基础上,利用"水电站水库群长期优化运行模型HY"技术,对拟开发的呼图壁河上、中游河段和已建成的下游平原水库进行水资源优化配置计算分析,形成经济合理、整体用水效益最优的规划方案,对相似河流开发具有借鉴意义。