基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明:淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为2.25%~44.25%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0.859~0.987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为87.55%~98.46%、80.91%~88.50%、80.42%~92.42%和83.23%~99.99%。

兴云泽物:清代淮河上中游地区龙王庙考察

清代淮河上中游地区龙王庙的建置分布虽与山川地理特征有关,但其直接动因在于区域内水旱灾害的频发。为了减轻水旱灾害造成的损失,官民祈祷于能够驱旱止雨的龙王;为了表达对龙王的虔诚,作为祭祀、祈雨、祈晴的重要场所,龙王庙在区域内得到大量的建置和不断地修缮保护。龙王庙不仅寄托了区域内官民的龙王信仰,而且具有重要的社会作用。

淮河上中游流域日照时数时空分布特征

为揭示淮河上中游流域日照时数时空变化特征及突变情况,基于1960-2014年日照时数资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势与突变检验、滑动t检验、克里金插值等方法,对流域日照时数的时空变化特征进行剖析。结果表明,淮河上中游流域近55年来日照时数以20世纪80年代为界由多变寡,其中年日照时数大约每10a减少102.2h,四季日照时数的气候倾向率排序为夏[-48.8h/(10a)]、冬[-29.3h/(10a)]、秋[-19.7h/(10a)]、春[-5.4h/(10a)]。流域日照时数的减小趋势除春季不显著外,年与夏、秋、冬三季的日照时数均呈现出显著的减少趋势。空间上,流域北部的中间地带(商丘站附近)与西北部(宝丰、郑州站附近)的日照时数减小趋势较明显(Z<-2),减少幅度较大,而东部(盱眙站除外)减少幅度则偏小。年与夏季日照时数的极显著突变年份为1980年,年日照时数的弱显著突变年为1984年。秋季、冬季的突变年份分别为1999年、1983年,春季的突变年份在20世纪70年代内。研究成果可为淮河上中游流域的气候研究、农业生产等提供科学的依据。

基于SPI和HI的淮河上中游流域气象干旱特征分析

通过计算淮河上中游流域1960—2014年近55 a共19个气象站的标准化降水指数(SPI)和地表湿润指数(HI)。并采用数理统计的方法对两种指数的面平均值进行时间趋势分析;利用IDM法对两种指数的线性倾向率和M-K值进行空间分析。结果表明:(1)该流域降水量南多北少,近年来有减少趋势;(2)该流域干旱趋势加剧,1966、1967、1976、1978、1981、1986、1988、1999、2001、2013年全流域干旱;(3)空间上,西部和南部干旱化情况比东部和北部严重;(4)HI在判断该流域干旱特征时较SPI更敏感。研究结果可为淮河中上游流域旱情预测及预警提供理论参考,对防旱抗旱减灾和粮食生产安全具有重要意义。

淮河上中游流域降水要素时空分布特征研究

为了更好的应对气候变化,了解其对区域所带来的影响,选取了淮河上中游流域19个气象站点1960—2014年共55 a的降水数据进行分析,结果表明:淮河上中游流域年降水量在600—1 400 mm之间,南部降水多,北部少,55 a来呈现微弱的上升趋势,春秋是下降趋势,夏冬是上升趋势,变化幅度最大的是冬季,最小的是夏季。

淮河上中游易发生洪涝灾害的原因及治理措施

对沿淮洪涝多发的成因从历史因素、地理因素和气候因素等方面进行了剖析,进而提出了治理淮河水患的一些措施。

淮河上中游楚国重心的变迁

先秦时期,淮河上中游地区的楚国重心发生了从息县到寿春的变迁。春秋中期,息县是这里的重心。春秋晚期,乾溪的战略意义凸显,因而重心转移至此。进入战国时期,陈、上蔡的地位日益上升,成为新的重心。考烈王二十二年(前241年),楚都迁至寿春,这里变成淮河上中游的重心。

1961─2010年降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流的影响

为了研究近50a来降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流变化的影响程度,利用逐日径流和降水资料,采用线性趋势、累积距平、Mann-Kendall非参数检验法和t检验等统计方法,探讨了淮河干流上中游径流的变化趋势、突变等,并基于双累积曲线,构建了降水-径流关系模型,定量估算了降水和土地利用变化对径流的贡献程度。结果表明,(1)淮河干流上游径流量呈增加趋势,其线性倾向率为0.08×10~8 m^3·a^(-1),而中游呈减少趋势,其线性倾向率为-0.38×10~8 m^3·a^(-1),且中游径流量C_v大于上游;上游和中游降水量均呈增加趋势,其线性倾向率分别为0.34和1.72 mm·a^(-1);径流量的年际波动均大于降水量。(2)上游径流量突变年份为1972年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1972年;中游径流量突变年份为1985年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1985年。(3)相对于基准时段,降水有利于径流增加,而土地利用变化导致径流减少。(4)土地利用变化是引起径流变化的主导因素,对上游和中游径流量变化的贡献率分别为76%和74%;降水对径流量变化起着次要作用,但其影响也不容忽视。

淮河上、中游地区史前稻-旱混作农业模式的形成、发展与区域差异

稻-旱混作是淮河上、中游地区史前农业发展的基本模式.现有资料显示,该模式在淮河上游地区最早出现于7.8~7.0ka BP的裴李岗文化中晚期,且至迟在5.0~4.0ka BP的新石器时代末期,成为淮河上、中游地区普遍盛行的农业生产方式.然而,对于该农业生产模式在淮河上游地区出现后的发展过程,淮河中游地区的早期农业类型及其发展过程与淮河上游地区是否存在区域差异等问题,目前皆不清楚.本文利用浮选法和淀粉粒分析方法,对淮河上、中游地区不同地域和不同阶段的8处新石器时代遗址的炭化及微体植物遗存进行了分析,结果显示,淮河上游稻-旱混作的农业模式自新石器时代中期后段（8.0~7.0ka BP）在裴李岗文化区出现后,经历了新石器时代晚期（6.8~5.0ka BP）的快速发展阶段,至新石器时代末期（5.0~4.0ka BP）完全确立了该模式在人类经济生活中的主体地位.与上游地区不同的是,淮河中游地区新石器时代中期（8.5~6.8ka BP）的原始农业为单一的稻作农业模式,但至新石器时代末期同样形成了稻-旱混作的农业模式.此外,分析结果还显示,淮河上、中游地区新石器时代末期虽然同属稻-旱混作的农业模式,但水稻与粟、黍在这一模式内部结构中的地位在上述两个地区之间存在明显差异.该研究结果对了解淮河上、中游地区史前农业的发展、演变过程以及新石器时代气候环境变化与文化变迁背景下的人类适应方式等问题有重要科学意义.