基于SWAT模型的沙河流域气候变化对径流的影响

为了探讨气候变化下沙河流域地表径流演变趋势以及其对径流的影响,本文基于1960~2020年沙河流域逐日气象水文数据,采用统计分析法对比分析了流域降水、温度和径流的演变趋势性和突变性,并结合沙河流域1980、1990、2000、2010、2020年五期土地利用数据,建立了多时段沙河流域SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型。根据未来趋势设置不同气候变化情景,分析了沙河流域径流对气候变化的响应。研究结果表明:1) SWAT模型在沙河流域径流模拟中具有较好的适用性,率定期和验证期的相关系数(R2)均在0.6以上,Nash-Sutcliffe纳什效率系数(Ens)均在0.5以上,相对误差(Re)均在±25%以内。2) 过去61年沙河流域温度呈显著上升趋势,降水量下降不明显,而实测径流量呈显著下降趋势。3) 不同气候变化情景下的模拟表明,研究区径流与降水呈正相关,与温度呈负相关,且径流对降水变化的敏感程度高于径流对温度变化的敏感程度。

环巢湖地区沙河流域污染负荷总量控制及削减措施

针对巢湖污染负荷总量控制的问题,以巢湖二级子流域沙河流域为研究对象,基于对沙河流域水文特征、河道水质受损情况、污染源分布及源强评估分析,建立了陆域污染物负荷与水质定量响应关系,识别了流域重点控制区域,通过水文模拟模型(HSPF)模拟了流域污染负荷总量控制目标值,并制定了污染负荷削减分配方案。结果表明:在工业点源污染、生产区径流污染、村镇生活污水处理严格执行巢湖流域地方排放标准,镇区截污纳管率提高到80%,村镇坑塘治理率达到85%以上等削减措施情景下,各管控区域出口断面水质可达到目标水质考核要求。

基于负荷历时曲线法的流域污染负荷特征解析与纳污能力研究——以沙河流域为例

以位于天津的沙河流域为研究对象,以水污染防治攻坚目标作为水质目标(地表水环境质量Ⅲ类),基于沙河桥监测断面2006~2018年水文水质数据,利用负荷历时曲线法(Load Duration Curve)分析不同水文条件下的污染负荷输出特征,分析点源与面源污染对水质的影响,并核算沙河流域总磷、总氮和COD的环境容量与负荷削减量.研究结果表明:沙河桥断面汛期总磷、总氮和COD最大日负荷量均值大于非汛期,有较强的纳污能力;总磷、总氮各月份浓度均超过地表Ⅲ类水标准,COD未超过Ⅲ类水标准.在地表水环境质量Ⅲ类的目标下,沙河桥断面总磷在低流量区未超过水环境容量,在高流量区、中高流量区、中流量区、中低流量区均超过水环境容量,需要削减的负荷分别为0.086、0.011、0.014、0.001t/d;总氮在各流量水平下均超标,高流量区、中高流量区、中流量区、中低流量区、低流量区削减量分别为11.811、4.386、2.327、0.466、0.008t/d;COD在各流量水平下均未超标,无需削减;流量保证率在大于75%区间为中低流量区,水质主要受点源负荷的影响,沙河桥断面在这一流量区间基本满足允许负荷要求,说明沙河流域点源影响较小;流量保证率在小于75%区间为面源污染发生的中高流量区,氮磷现状污染负荷均超过允许污染负荷,需要进行污染负荷削减以满足水质目标,也表明氮磷面源污染对沙河流域水质影响较大.本研究可为基于实测水文水质数据的污染负荷输出特征分析和不同水文条件下流域纳污能力核算提供一定的参考和借鉴.

天目湖沙河流域近20年土地利用变化对叶绿素浓度的影响

天目湖沙河流域集饮用、灌溉、旅游、渔业等多种功能为一体,对区域生态安全保障起到至关重要的作用。针对该区域保护与开发并存的实际需求与压力,为研究区域富营养化程度及人类活动对库区主要水环境因子的综合影响,以2001、2011、2021年3个时段卫星遥感影像与叶绿素a浓度监测值为基础数据进行相关研究:①研究时间段内天目湖流域均处于中富营养状态;②根据遥感影像将天目湖流域内的土地类型分为水体、林地、草地、耕地、建筑用地、裸地,其中耕地面积受人类活动的影响增长83%;③分析了各土地利用面积与库区水质目标管理核心指标叶绿素浓度变化的相关性。结果表明:叶绿素a浓度与水体、林地、建筑用地、耕地面积成正相关,与草地、裸地面积成负相关,其中建筑用地、耕地面积与叶绿素浓度的相关系数分别为0.536和0.773,均在一定程度上影响着库区水环境状态。研究结论从流域尺度表明了沙河流域土地利用与水环境保护存在密切联系,可为实施库区系统规划和保护提供重要参考。

流沙河流域土地利用变化研究

流域土地利用／土地覆被变化是区域土地利用变化研究的重要内容。通过数字化1965年的地形图和对1976年、1988年、2003年三期Landsat MSS／TM／ETM卫星影像的解译得到西双版纳流沙河流域土地利用信息，进而在Arc GIS的支持下．采用土地利用转移矩阵和几种景观指数，结合该区域民族分布和传统习俗对流域土地利用变化进行分析。结果表明：流域的自然条件决定了土地利用的空间分布格局，但民族传统习俗的影响也很大：靠近坝区的山区居民以傣族为主，人口密度较大，森林覆盖率却较高；距离坝区较远的山区，主要是山地民族，人口密度小，但森林覆盖率也小，民族因素对森林以及其他土地利用类型的影响要大于人口因素。政策对土地利用的时间变化影响较大，从1965-2003年，流域的土地利用／土地覆被发生了很大变化，1965年、1976年、1988年和2003年4年中流域的主要土地利用类型都是有林地，但有林地面积在减少．受人类活动影响较大的土地利用类型面积在增加，人类活动对土地利用的干扰增强，土地开发利用强度有增大的趋势。

包头市四道沙河流域污灌区稀土元素的分布特征

【目的】研究包头四道沙河流域污灌区水系沉积物、表层土壤中的稀土元素分布特征,旨在为污灌区的土壤环境质量评价及土壤重金属污染修复提供依据。【方法】采集包头市南郊四道沙河流域污灌区的水系沉积物、农田土壤样品,测定样品中不同稀土元素含量,系统分析污灌区水系沉积物、农田土壤中的稀土元素分布特征和分馏特征。【结果】污灌区的轻稀土元素总量是重稀土元素的42.43倍,轻稀土元素与重稀土元素总量的比值为12.36～128.72。研究区轻、重稀土元素分馏非常明显,且以轻稀土元素的富集度较高,Eu元素有相对微弱亏损,Ce元素在局部地区分布明显异常。【结论】研究区轻稀土元素高度富集,人类活动导致外源轻稀土在污灌区环境中超量积累,外源轻稀土元素对包头市污灌区的农田土壤生态环境具有重大影响。

白沙河流域地下水及营养盐向海湾输送

根据白沙河流域自然地理和水文地质特征 ,在大量室内外试验的基础上分别运用水量均衡法、断面法和咸淡水界面法 ,估算了白沙河流域地下水向海湾的输送水量及营养盐输送量。 3种方法估算的结果表明 ,白沙河流域地下水向海湾输送量较大且受降雨影响显著 ,丰水年 (1998年 )地下水入海量高达 2 .2× 10 6m3 ,是枯水年 (1992年 )入海量的 2倍。另外 ,农田灌溉及大气降雨淋滤土壤中所施肥料使该区地下水中营养盐浓度 (尤其是硝酸盐氮浓度 )严重超过了饮用水水质标准 ,每年有 (4～ 11)× 10 6mol硝酸盐氮随地下水入海 ,相比之下 ,可溶性二氧化硅含量稳定 ,氨氮、亚硝酸盐氮、总磷含量较低 ,排海量较少。

大沙河流域降水变化与输沙关系的研究

对皖西南大沙河流域1954～1999年的降水记录和该流域1970年以来的逐月径流和输沙量资料分别进行了趋势分析和关联分析,发现46年来,地处皖西南大别山区的大沙河流域降水的季节和年际变化异常显著,且降水有下降趋势,流域春季、夏季和全年的降水变化率分别为-7.4mm/10a,-13.06mm/10a和-4.6mm/10a。通过对同期降雨、径流和输沙量各因子相互间的灰色关联分析发现大沙河流域输沙量与日雨量大于100mm和50～100mm的暴雨次数关联最密切,其关联系数分别达到0.98和0.90,说明皖西南大别山地区降雨强度特别是大于100mm的特大暴雨和50～100mm的暴雨对地表侵蚀最为严重,是造成本地区水土流失的主要因素;此外,人类活动特别是人口和耕地面积的增加也是导致本地区水土流失的重要原因。

干旱风沙区雨水资源利用探析——以长沙河流域为例

阐述了雨水资源的利用现状,总结了长沙河流域雨水资源的特点,探讨了干旱风沙区雨水资源化的意义,估算了长沙河流域雨水资源化的潜力,分析了长沙河流域雨水利用的方式及对当地经济产生的影响,提出了雨水资源利用的对策。

北京市南沙河流域三维防汛辅助系统设计与开发

三维仿真技术在流域防汛辅助决策中发挥着重要作用。基于Skyline,DEM,GIS等技术,构建北京市南沙河流域大场景仿真三维场景,利用Microsoft Visual Studio 2005平台的C#.Net语言进行二次开发,开发流域三维防汛辅助管理系统,实现包括三维信息服务、三维展示、空间分析、内涝分析、洪水演进、灾情评估等功能,可为流域防汛决策管理提供支撑平台。

基于地形指数模型的白沙河流域逐日流量模拟

地形指数模型的计算方程是建立在动力波方程基础上的,有较好的物理基础。根据现有白沙河流域水文资料和降水资料,选择地形指数模型对白沙河流域逐日流量过程进行模拟,并根据实测资料对模拟结果进行检验。结果显示,用地形指数模型法模拟山丘区流量是可行的,可以为流域非点源污染通量模拟提供合适的水文模型和流量模拟结果。

四川白沙河流域生态经济系统可持续性能值分析

利用能值分析的方法,通过建立指标对2002～2006年四川白沙河流域的社会、经济和自然系统进行定量分析,并与新疆玛纳斯河流域以及四川省进行比较,从而评估白沙河流域的可持续发展情况,为白沙河流域今后的开发利用提供参考。结果表明:从经济系统能值投入的角度看,白沙河流域是典型的资源丰富待开发型生态经济区;从自然条件开发和生态资源利用的角度看,白沙河流域资源利用强度较弱,环境负荷率较低,能值产出水平有待提高;白沙河流域系统具有较强的可持续发展能力和较好的发展潜力。

干旱风沙区雨水资源利用探析——以长沙河流域为例

阐述了雨水资源的利用现状,总结了长沙河流域雨水资源的特点,探讨了干旱风沙区雨水资源化的意义,估算了长沙河流域雨水资源化的潜力,分析了长沙河流域雨水利用的方式及对当地经济产生的影响,提出了雨水资源利用的对策。

基于马尔可夫链的流沙河流域降水预测

降水预测对流域水资源开发利用与管理决策具有重要意义。利用勐海站1958~2016年降水量资料,结合马尔可夫链对西双版纳流沙河该流域降水进行短期预测。结果表明,2015年和2016年验证期预测丰枯状态与实际完全吻合,马尔可夫链在该流域降水预测中具有较高的精度;2017~2020年预测期降水丰枯状态分别为平水、偏枯、平水、偏枯,该时段降水量总体偏少。

沙河流域非点源溶解态氮负荷模拟及源解析

利用通用流域负荷模型(GWLF)对沙河流域2006—2012年的溶解态氮(DN)负荷进行了定量分析和来源解析,并基于模型分析了各污染源的季节性差异。模型在沙河流域适用性良好,月径流和DN负荷在校准期和验证期的ENS和R2都大于0.6,模型具备可靠的模拟能力。模拟结果表明,沙河流域DN年均负荷以非点源污染为主,占总污染负荷的82.7%。在所有土地利用类型中,耕地的DN负荷贡献率最大(64.5%),表明人类影响下的农业生产活动是流域非点源污染最主要的来源。同时,沙河流域DN负荷污染源组成表现出明显的季节性差异,丰水期地表径流是最主要的污染源(47.0%),而枯水期农村生活污染源(45.0%)和点源(23.1%)贡献相对显著。因此,在制定负荷削减方案时,应考虑氮污染源的季节性。

北大沙河流域径流变化归因分析

基于ABCD模型,提出了分离气候变化和人类活动对径流影响的分析框架,结合弹性系数法,在不同时间尺度上对北大沙河流域径流变化进行了归因分析。结果表明:从基准期(1980—1990年)到扰动期(2006—2018年),年尺度上ABCD模型和弹性系数法得到的气候变化导致径流的增加量分别为43.0 mm和32.0 mm,人类活动导致径流的减少量同气候变化导致的增加量相当,弹性系数法未考虑气象要素年内分配的变化,可能低估气候变化的影响;月尺度上,气候变化使径流在汛期增加了4.4~18.1 mm,非汛期增加了1.3~2.2 mm,在夏、秋两季占主导地位,人类活动使径流9月增加了11.3 mm,其他月份减少了1.9~10.1 mm,在春、冬两季占主导地位。

流沙河流域土地利用与地形因子的关系

[目的]以西双版纳傣族自治州的流沙河流域为例,对该流域土地利用与地形因子的关系进行研究,为流域土地利用规划提供科学依据。[方法]采用分布指数和基于DEM数据提取的高程、坡度、坡向,分析该流域1976—2010年各地类在不同地形因子下的分布变化特征。[结果]有林地在较高海拔,较大坡度,北坡区域占有优势;茶园主要分布在1 200-1 400m海拔的东坡和南坡,坡度对其分布影响较弱;橡胶园主要分布在水热条件较好的600-1 000m海拔,坡度较缓,东坡和南坡区域;建设用地主要分布在中低海拔,坡度较缓,无坡向的平地;轮歇地在1 000-1 600m的东坡和南坡占优,坡度对其分布影响较小;水田主要分布在中低海拔,缓坡,无坡向的平地。[结论]流沙河流域有林地和传统耕地不断被开垦为橡胶园和茶园等经济种植园,橡胶种植有向高海拔、陡坡与北坡发展趋势,使有林地分布进一步破碎化。为维持该流域生态稳定性,应严格控制好经济作物的种植面积,保护好现存的热带森林。

基于洪水过程的山区小流域洪水预警研究——以四川省白沙河流域为例

受地形地质条件复杂和局部气象条件多变的影响,山区小流域在经历了短历时强降雨后,常会诱发突发性洪水,加上山区水文基础资料缺乏,使得洪水预警指标难以确定。通过构建分布式水文模型,基于不同重现期降雨量,考虑土壤含水量变化对洪水过程的影响,提出了一种适用于无资料地区的临界雨量确定方法,并将该方法应用于四川省白沙河流域实际研究。结果表明:土壤含水量对洪水起涨过程具有明显的影响,在100 a一遇(374.27 mm)、50 a一遇(330.01 mm)、20 a一遇(270.67 mm)、10 a一遇(224.84 mm)4种设计暴雨情景下,土壤饱和条件下到达警戒流量时间比土壤最干燥条件下分别提前了0.41,0.35,0.55,0.63 h;临界雨量在土壤饱和条件下为190.02 mm,在最干燥条件下为207.46 mm;当达到临界雨量时应及时撤离杨柳坪至下游处30.85 hm 2范围内的所有人群。研究成果可为其他类似无资料地区及时预警山洪灾害、减少损失提供参考。

四川天全白沙河流域小水电梯级开发的景观要素影响研究

以水电开发前景观生态环境本底作参照,通过水电梯级开发后的景观生态现状调查以及水、声环境现状分析,探索了四川天全白沙河流域小水电梯级开发的景观要素影响,研究表明:水电梯级开发后景观要素类型发生较大的改变,逐渐向着高度人工化方向发展。水电开发一定程度上降低了植被基质连通性但对基质的孔性影响不大;破坏了湿地、耕地、荒地等生境资源斑块的生物多样性、生态过程;改变了河流廊道的宽度、曲度、连通性,水体内环境以及水电设施的廊道效应。

2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀时空变化

[目的]研究四川省都江堰市白沙河流域地震前后土壤水力侵蚀时空变化规律,为地震灾区水源地保护和土壤侵蚀防治工作提供科学参考。[方法]利用中国土壤流失方程CSLE(chinese soil loss equation)定量分析了2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀面积、强度、空间分布特征。[结果](1)地震后流域水力侵蚀强度等级整体呈现先升高再降低的趋势,2007,2008,2013,2018,2020年土壤侵蚀模数分别为817.51,3000.11,5828.89,1549.76,1558.37 t/(km^(2)·a),2020年土壤侵蚀强度下降到以轻度侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数相比2008年降低了48.1%。(2)坡度35°以上和海拔2000 m以上区域贡献的土壤侵蚀量分别占2020年总量的85.44%,68.20%,平均土壤侵蚀模数超过5000 t/(km^(2)·a)的强烈及以上强度侵蚀主要发生在海拔4000 m以上的地区。(3)震后10 a来,虽然白沙河流域平均植被覆盖度在60%~74%之间,但中度及以上强度侵蚀面积相较于地震前仍呈现较高比例,2020年中度及以上强度侵蚀面积比例是地震前2007年的4.13倍。[结论]随着自然恢复年限的增加,2013—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀状况得到有效改善,但流域中上游局部地区仍存在强烈及以上强度侵蚀,地形条件和降雨侵蚀力对其变化影响作用明显。