汾河上游河道洪峰流量衰减研究

河道水情信息为流域防汛减灾、水资源管理保护、流域安全提供最基础的数据,是水文工作的灵魂。选取汾河上游的静乐至河岔河道为研究对象,采用马斯京根法和衰减分析法两种方法,对该区间洪峰传播及其衰减幅度进行分析。结果表明:在所选静乐到河岔河段9场洪水中,马斯京根和流量衰减分析法计算的洪峰衰减相对误差分别为0.22和0.25,二者计算结果比较接近。可为汾河上游河道水情监测、防洪减灾、水资源开发利用提供一定的借鉴。

山西汾河上游自然保护区主要植被类型研究

汾河上游自然保护区拥有丰富、多样且独特的植被类型。分析了保护区内植被分布规律,从针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、草丛、草甸6个方面介绍了区内主要植被类型。

汾河上游土地利用变化及其水文响应研究

以河岔水文站以上的汾河流域为研究区,采用土地利用转移矩阵和SWAT模型模拟方法,就汾河上游土地利用变化对水文过程的影响进行研究.流域从1995-2000年,以耕地向林地和草地转变为主;从2000-2010年,城市建设用地不断增加,主要是对耕地的占用.结果显示,在相同气候背景、不同土地利用情景(1995、2000年2010年)下,流域1992-2000年多年平均产水量微弱增加(分别为85.69 mm、85.75 mm和85.82 mm),主要因为耕地持续减少,草地和城市建设用地不断增加.但是各年产水量的大小关系不完全一致,枯水年和平水年与丰水年存在差异,而土壤水分呈现一致的减少状况.子流域水平上,降水条件同样影响水文过程对土地利用变化的响应程度.以上结果表明,汾河流域在退耕还林还草政策等影响下,土地利用发生变化并且直接影响流域的水文过程,但是流域水文过程对土地利用变化的响应还受到降水的影响.

不同土地利用情景下汾河上游地区碳储量评估

陆地生态系统碳储量对预测气候变化、温室气体排放和减少等具有重要意义,而土地利用格局变化是研究陆地生态系统碳储量的基础,它直接影响陆地生态系统结构及分布情况,进而改变陆地生态系统碳储量。运用SDCLUE-S复合模型模拟了未来不同情景下汾河上游土地利用情况,并采用InVEST模型测算了不同时期下研究区碳储量情况。结果表明:2007—2017年汾河上游草地、未利用地及水体面积减少,耕地、建设用地、林地增加,自然增长情景与生态保护情景下2030年土地利用格局差异较大,耕地、建设用地、林地及水体呈相反趋势发展。2017年汾河上游生态系统碳储量和碳密度分别为58977910.98t和147.54t/hm^(2),与2007年相比增加了1237143.02t和3.09t/hm^(2)。2017—2030年自然增长情景下汾河上游生态系统碳储量和碳密度显著下降,主要原因是林地、草地面积减少,建设用地增加,生态保护情景下显著增加,碳储量和碳密度分别为59142210.16t和147.95t/hm^(2)。生态保护情景能够有效提高区域生态系统碳储量,但同时要考虑社会经济可持续发展,因此研究区在未来发展规划中应基于生态保护情景,统筹各项资源,保障经济发展。

汾河上游河岸带植被类型变化对土壤粒级组成及土壤水分的影响

人工营造的旱柳与旱柳混交林是汾河上游河岸带面积较大的代表性植被群落,以河漫滩为对照,就这2种植被类型对土壤粒级组成与土壤含水量的影响进行了研究。结果表明:在2种植被类型的土壤中,石砾与砂粒含量分别低于对照17.2%与9.4%,粉粒、黏粒与物理性黏粒的含量高于对照3.4%～22.5%,大于0.05 mm与小于0.005 mm土壤颗粒的含量与河漫滩存在显著差异(P<0.05);与河漫滩相比,2个林分显著地提高了土壤饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与自然含水量(P<0.05),提高幅度为3.7%～10.4%;土壤含水量与石砾、砂粒含量成负相关,而与粉粒、黏粒和物理性黏粒含量成正相关。

六百年来汾河上游人口压力增长与环境状态演变之关系

应用文献学方法、野外勘查和实测数据,研究六百年来汾河上游行政区划变迁、人口、耕地和土壤侵蚀的发展,得到以下结论:(1)本区耕地增长远不及人口增长,故人均耕地减少1/3,而粮食单产并无明显提高;(2)通过对晚清阳曲县府推行土地清丈的成果分析,指出当时官方公布的耕地数不及实际数的一半;(3)清乾隆至光绪间,因坡地开垦而使侵蚀量有所增加,但在总侵蚀量中比重极小;(4)清光绪朝至今,由于较多开垦陡、急坡地,人为因素有所增长,但耕地上的侵蚀仍远少于自然力导致的沟蚀,只居次要地位。

汾河上游地区产沙模型研究

利用汾河上游静乐水文站实测降雨和泥沙资料,在综合考虑下垫面因素的基础上,建立了以次降雨量Pm、平均雨强Ia和最大雨强Im为影响因子并且反映流域下垫面状况的产沙模型。该模型是一种简便、实用的计算次降雨产沙的方法,可应用于汾河上游及其类似地区水土保持监测和土壤流失预测预报。

水文干旱指数在汾河上游的适用性分析

为准确评价水文干旱,客观合理地构建干旱指数。以汾河上游的月径流为研究对象,首先从逻辑斯特、正态、对数正态、威布尔分布中选择出最优分布,利用最优分布计算标准径流干旱指数(Standardized Streamflow Drought Index,SSDI);其次依据标准正态曲线特点对水文干旱事件进行等级划分;最后将标准径流干旱指数与径流Z指数和距平指数进行分析比较,并根据汾河上游实际干旱情况验证标准径流指数的适用性。结果表明:对数正态分布对汾河上游月径流的拟合程度最佳,根据该分布计算得到的指数以及干旱等级与汾河上游历史记载的旱涝情况基本相符;汾河上游不同干旱等级出现频率相对于时间尺度的变化具有稳定性。

汾河上游流域生态系统服务变化及驱动因素

随着社会经济的发展,人类对生态系统服务选择的加剧,生态系统服务面临的形势更加严峻。以汾河上游流域为研究区,以遥感影像、气象、土壤、统计数据及专题地图等为数据源,基于Arc GIS平台,采用CASA、In VEST等模型,评价了2000年和2008年汾河上游流域泥沙截持、产水量、NPP、固碳释氧、粮食生产五项生态系统服务变化情况;同时,整合人口、居民点、道路定量评价了研究区2000和2008年人类活动强度,并采用SPSS典型相关分析方法(CCA),对生态系统服务的自然与人文驱动因素进行了分析。结果表明:2000—2008年间,研究区5项生态系统服务变化明显。其中,泥沙截持服务减少43.30 t/hm^2,减少范围占整个流域87.5%,只有北端局部区域有所增强;产水服务增加4.74 t/hm^2,产水服务增加的区域占到了流域总面积的89.6%; NPP生产服务增加0.86 t/hm^2,NPP增加的区域占研究区的93.7%,仅边缘零星区域NPP减少;固碳释氧服务与NPP生产服务呈现一致的时空格局,增加量达2.18 t/hm^2,仅流域边缘零星分布减少的斑块;粮食生产服务总体上有所降低,下降幅度为15.65 kg/hm^2,粮食生产减少的区域占到整个流域的65%。同期,该区域人类活动强度有所增强,人类活动指数(HAI)由0.19增加到0.21,呈现出北低南高的空间格局。相关性分析表明,2000—2008年前,人类活动与泥沙截持和产水服务呈现极显著的正相关(r=0.637**和r=0.656**)。典型相关分析则(CCA)表明:影响泥沙截持服务的主要驱动因子是坡度,影响产水量的主要因素是降雨量和温度; 2000—2008两年间生态系统服务变化量的典型相关分析表明泥沙截持和产水服务受日照时数、相对湿度、降雨等自然因子的影响,NPP生产/固碳释氧的主要影响因子为温度和坡向。

汾河上游不同利用方式坡地产流产沙特征

以汾河上游不同土地利用方式的坡地为研究对象,对2013年（5-10月）年内降雨、产流和产沙进行了分析研究。结果表明：阳坡小流域2013年降雨年内分布和汛期降雨量明显异于多年平均降雨量;不同土地利用方式下,坡地产流量和产沙量差异较为明显。人工构建的植被小区（1~6号）产流产沙量显著低于坡耕地（7~8号）和裸坡面小区（10号）;增加地表覆盖有助于减轻水土流失;少数几次较大雨强降雨对产流产沙影响较大。

基于Budyko假设的汾河上游水源区径流衰减归因分析

针对汾河上游水源区径流严重衰减的问题,分析了上游汾河水库控制流域1961-2016年降雨、潜在蒸散发、径流的变化趋势,并对年径流量进行了突变分析,将研究时段划分为基准期和变化期两个阶段。应用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡Choudhury-Yang公式,计算了径流的气候弹性系数和下垫面弹性系数,对变化期的径流变化量进行了定量归因分析。研究表明:1961-2016年期间,汾河上游水源区径流量显著减少,变化期年均径流量相比基准期减少了35.5%;径流的降雨弹性系数、潜在蒸散发弹性系数及下垫面弹性系数分别为2.62、-1.62、-1.89;人类活动引起的下垫面变化是径流衰减的主要驱动因素,贡献率为57.8%,其次是气候变化,贡献率为42.2%,其中降雨的减少贡献了39.7%,潜在蒸散量的增加贡献了2.5%。汾河上游开展的大规模水土保持措施,在减少水土流失,改善植被的同时,也导致流域实际蒸散发增大,另外煤矿开采形成大量采空区导致地表变形塌陷,引起降雨入渗量增大也导致了径流的减少。

汾河上游水土保持综合治理工程成绩斐然

汾河上游水土保持综合治理工程是山西省委、省政府一项极具前瞻性的战略举措,它以大流域为单位规划,以小流域为单元治理,高强度集中投入,大规模连片推进,多措施综合治理,加快了水土流失防治步伐,起到了高效拦截泥沙、快速恢复生态、促进特色产业形成的重要作用。目前,汾河上游已形成数十处跨乡甚至跨县的综合治理片,正在快速形成一个生态、经济、社会效益俱佳的水保大示范区。治汾工程虽然取得了巨大成就,但汾河上游还有许多问题有待解决,建议从2008年开始,实施第3个10年汾河上游水土保持综合治理工程。在今后的治汾实践中,还应注意解决好资金不足影响工程进度、资源无序开发造成新的水土流失和无节制放牧严重破坏新建植被等突出问题。

汾河上游流域人类活动影响下的森林覆被变化

植被尤其是森林在人类的生存和发展过程中,具有不可替代的地位和作用.汾河上游流域,作为黄土高原生态脆弱区一个独立的流域单元,是太原市唯一的水源涵养地和供水区,其森林植被状况的好坏,直接影响到其本身的生态安全和对汾河流域的大城市的生态屏障作用能否正常发挥.所以应用历史地理学的研究方法对汾河上游流域的森林变迁的历史,追根溯源,进行研究,目的是找出人类活动对植被影响的规律,从而能够采取行之有效的方法恢复植被,为汾河上游流域的生态安全提供可靠的保障.

从汾河上游的地名透视环境变迁

地名中包含着重要的环境信息,特别是大量真实、生动记载动植物生存环境及分布特征的地名。具体到汾河上游亦如斯。汾河上游的地名为我们研究历史时期这一区域人类活动与环境变迁的关系提供了丰富的素材。

试论清代中晚期汾河上游人类活动与太原水患加剧之关系

作者应用水患频率五年滑动平均数法,分析了清乾隆初年至公元1911年间太原阳曲两县水患频率的增长情况.指出:乾隆初年fd=0.085,fd<0.2水患较轻,但以后逐步加剧,至清末0.2<fd<0.5灾情已相当严重,同频率的特大洪峰增大了一倍以上.分析认为这与汾河上游人口增加、耕地扩张有一定联系.

明代汾河上游土地增垦及其动因分析

明代汾河上游地区土地增垦的主要影响因素有屯田政策、赋税政策和战争因素等。这些因素相辅相成,导致了汾河上游土地覆被发生了很大变化。主要表现在:屯田的扩张、耕地的变化、汾河源区植被覆盖变化等方面。

汾河上游土地利用的生态环境建设对策的研究

汾河上游作为黄土高原生态脆弱区,是太原市重要的水源涵养地、供水区以及生态屏障。本文采用1990年、1996年、2008年宁武县、静乐县、岚县、娄烦县、古交市五个县域的土地利用现状数据,分析其土地类型变化特点及生态服务价值。研究结果表明:林地和建设用地在显著增加,未利用地和耕地明显减少;19年来汾河上游的生态服务价值总体增加,而水域贡献的生态系统服务价值在大幅度减少,造成生态环境的退化;从汾河上游各项生态系统服务功能的价值变化来看,近几年水分调节和水供应所带来的生态服务功能在大幅度减少,说明汾河上游水资源安全存在隐患。针对汾河上游流域存在的生态环境问题,应积极修复流域水环境,改变传统的水资源开发模式,加强污染控制和监测,调整产业结构,以水环境承载力为基础,建立人、地、水和谐的流域生态环境健康体系。

汾河上游流域生态补偿制度研究

汾河上游流域,作为黄土高原生态脆弱区一个独立的流域单元,是太原市唯一的水源涵养地和供水区,其生态安全状态具有非常重要的意义.文章介绍了其基本状况,并对日益严重的生态破坏问题进行分析,主张运用法律的手段协调好经济发展和生态保护之间的关系,分析了建立汾河上游流域生态补偿制度的必要性,提出了建立合理的生态补偿制度的具体办法.从而能够采取行之有效的方法保护生态,为汾河上游流域的生态安全提供可靠的保障.

近60年来汾河上游汛期悬移质输沙量变化及驱动力分析

利用汾河上游出口控制站兰村水文站1954—2013年汛期降雨、径流和输沙实测资料,采用线性趋势分析和双累积曲线法分析了汾河上游汛期悬移质输沙变化特征和驱动力对输沙的影响。结果表明,(1)近60年来汾河上游汛期悬移质输沙量和径流量下降显著,且输沙量变化幅度大于径流量。(2)近60年来汾河上游汛期降雨量变化不显著,但降雨量与径流量(P<0.01)、降雨量和输沙量(P<0.01)均显著线性相关。(3)近60年来特别是2000年以后汾河上游发生洪水特别是较大洪水的次数显著减少。(4)近60年汾河上游悬移质输沙量的变化大致分为4个阶段,1959年、1981年和2002年是3个转折点。1959年以前主要受降雨和径流的影响;1959—1981年,汾河水库的修建是悬移质输沙量减少的主要驱动力;1981—2002年,降水减少、经济活动和水土保持使得径流量减少,输沙能力减弱;2002年以后,降雨减少特别是暴雨减少,经济活动和水土保持使得径流量和输沙量继续减少,而汾河二库的建设,则使得兰村站悬移质输沙量变为0。

大流域综合治理 上下游和谐发展——对汾河上游水土保持综合治理工程的调研

通过对汾河上游的古交、娄烦、岚县等5县市的水土保持治理工程进行调研,总结了大流域规划,小流域治理,高密度集中投入、大规模连片推进,多措施综合治理的成功经验,这一经验的推广促进了拦沙保库、治穷致富的根本目标的实现。文章分析了目前汾河上游水土保持工作中存在的水库淤积、水土流失严重等问题,并提出了相应的对策建议。