涪江流域日输沙率的时间尺度变化效应

[目的]解析日输沙率与关键环境因子之间的尺度依赖关系,探索有效的预测方法,以应对由于泥沙输运机制的复杂性和水文过程的非线性所带来的预测挑战。[方法]采用集合经验模态分解与自适应噪声(CEEMDAN)方法,分析了西南地区涪江流域4个水文站点控制区域2013—2018年的日输沙率与5个潜在影响变量(流量、降水量、平均气温、潜在蒸散发量和NDVI)间多时间尺度变异特征,识别不同时间尺度下日输沙率与相关变量相互作用关系,在此基础上,对日输沙率作出预测。[结果]CEEMDAN方法成功将日输沙率及其潜在影响变量分解为10-11本征模态函数(IMF)和残差项,揭示出日输沙率在3~730天不同时间尺度上的显著变化。分解后的日输沙率与流量、降水量在各个时间尺度上均显示出显著的相关性增强,而气温、潜在蒸散发量和NDVI主要与长时间尺度的日输沙率显著相关。通过逐步多元线性回归预测日输沙率,模型的预测性能显著,R2值在所有站点均超过0.55。[结论]CEEMDAN方法能够有效揭示输沙率及其影响变量之间的尺度依赖性,为理解河流输沙动态提供了新的视角。

抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价

抚河流域水环境质量呈下降趋势,给沿岸供水甚至鄱阳湖生态安全造成巨大压力,亟需开展全流域生态监测与评价,诊断水生态风险。浮游植物作为水生态系统的初级生产者,能表征水生态环境的变化。针对以往抚河浮游植物群落特征研究主要集中在干流和河口等局部区域,以抚河干流和主要支流为研究对象,于丰(2017年7月)、枯(2017年12月)、平(2018年4月)等3个水文期对抚河流域40个采样点的水环境因子及浮游植物群落结构进行了调查,结合浮游植物的种类组成、优势种、密度、生物多样性等对抚河流域水生态状况进行评价,运用冗余分析方法(Redundancy analysis,RDA),分析抚河流域浮游植物优势种与水环境因子的关系。结果表明:抚河流域共检出浮游植物7门171种,浮游植物细胞密度变化范围为8.33×10^(5)-4.43×10^(6) cell·L^(-1),优势类群以硅藻、绿藻和蓝藻为主,颗粒沟链藻极狭变种(Aulacoseira granulata var.angustissima(O.Müller)Simonsen)、针杆藻(Synedra Ehr.sp.)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda(Turp.)de Bréb.)为抚河常年优势种。水温、氮磷营养盐(主要是正磷酸盐、硝氮)以及有机物(主要是五日生化需氧量、高锰酸盐指数)是影响抚河流域浮游植物优势种更替的重要影响因子。生物学评价结果表明,丰水期和枯水期,抚河水体处于富营养状态和中污染水平,平水期,抚河水体处于中营养状态和轻污染水平,但干流的南城县城河段以及下游,支流黎滩河、崇仁河的城市河段处于中污染水平。近10年,抚河水生态状况呈下降趋势,削减流域氮磷、有机物污染是抚河流域水生态环境保护的关键。研究结果可为抚河流域水生态环境保护提供科学依据。

基于水热平衡的抚河流域地表径流长期预估

预估气候变化背景下流域地表径流的变化是水资源合理开发与利用的前提。以抚河流域为研究区,从地表径流形成的宏观机理出发,基于水热平衡构建可描述大尺度上气候要素、下垫面要素和地表径流3者之间定量关系的流域尺度水文模型。结合假定的气候变化情况和CMIP5气候变化预估成果,评估抚河流域对气候变化的敏感性,并预估2020—2050年期间抚河流域地表径流的变化。结果表明:1)所构建的抚河流域水热平衡模型对年尺度径流模拟效果较好,且模型参数少,计算简单。2)抚河流域对气候变化敏感性相对较低,气温每升高1.0℃,地表径流减少3.6%～6.3%;降水每增加1%,地表径流增加1.7%～1.9%。3)未来抚河流域表现出增温的特点,2020—2050年多年平均气温相对于1961—1990年增加1.1～2.6℃,多年平均降水量的变化存在较大不确定性。在不考虑与其他模式差别较大的GFDL-ESM2M条件下,未来地表径流将减少10%～11%。

廖坊水利工程对抚河流域生态承载力的影响分析

介绍了生态足迹、生态承载力的概念和基于生态足迹理论的生态承载力计算模型。为评价水利枢纽工程对生态承载力的影响,在分析该模型缺点的基础上,采用了资源产出作为生态承载力供给的计算方法。分析了江西省廖坊水利工程建成后,生态生产性土地利用的变化情况表现在灌区和下游保护区的耕地的单位生态生产力提高等方面。最后计算了廖坊水利工程兴建之前的2001年和建成后的2007年的生态承载力。计算结果表明,廖坊水利工程建成后,生态承载力有较大提高,总的生态承载力增加了79 521 hm^2,其中,可耕地的生态承载力增加了74 604 hm^2,由于水库淹没导致生态承载力减少了16 735 hm^2。

基于水热耦合平衡理论的嫩江流域蒸散发估算

由于区域蒸散发时空变异性较大,难以采用点位监测方法来测定,因此,流域蒸散发估算是目前水文学领域的难点和重点问题。从水热耦合平衡理论入手,采用傅抱璞公式估算嫩江流域及典型汇水区的实际蒸散发。结果表明,傅抱璞公式的逐年蒸散发估算结果具有较高精度,且干燥度较大的汇水区的估算结果精度较高。然后,对嫩江流域蒸散发进行时空演化分析。结果表明:在1956—2000年,年实际蒸散发和潜在蒸散发均无趋势性变化;在2000—2013年,多年平均实际蒸散发与潜在蒸散发在空间上呈相反分布,整体上从上游至下游递减(递增)。最后,分析了下垫面参数w的分布规律,其表现为由上游至下游随植被覆盖率的减小而减小的特征。研究表明,傅抱璞公式为流域的蒸散发估算提供了可靠的方法,对于流域水资源预测和生态需水推求等具有十分重要的意义。

模糊数学法在抚河流域环境质量评价中的运用

以“十五”期间抚河流域地表水环境质量为研究对象,运用模糊数学评价法对9个监测断面和9个污染因子进行了综合评价。评价结果显示,抚河流域地表水环境质量总体状况良好,除2002年度西津渡断面、2004年度南城断面和2005年度南丰断面为Ⅲ级水质外,其它各年度和各断面的水质等级都处于Ⅰ级和Ⅱ级,符合功能区水环境质量标准;在各污染因子中COD、BOD5、挥发酚类对河流水质的贡献率较大。由此分析了相应的原因。

基于Budyko假设的鄱阳湖抚河流域径流变化归因分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要影响因素,以抚河流域为研究区,采用Mann-Kendal检验和双累积曲线分析研究区1961—2010年气象水文要素的变化特征,基于Budyko假设,评价气候变化和人类活动对抚河流域径流变化的贡献率.结果表明:①1961—2010年抚河流域径流量整体呈下降趋势,年均径流深为763.4mm,降水量年际波动较大,整体变化趋势不明显,潜在蒸散量呈显著的下降趋势,下降速率达-5.472mm/a;②抚河流域径流变化可划分基准期(1991—2002年)和人类强干扰期(2003—2010年)为两个阶段,径流变化弹性系数的绝对值由大到小依次是εP(降水)>εET0(潜在蒸散)>εw(下垫面指数),从1961—2010年这50年中,流域径流对气候的敏感性减弱,对下垫面的敏感性增强;③从参考期到人类强干扰期,抚河流域土地利用方式的转变以及水库、大坝等水利工程设施的修建所导致的下垫面变化是径流减少的主要原因,而气候要素降水量的贡献次之,潜在蒸散量的贡献最小.

基于AHP方法的抚河流域水资源空间量化与评价

水资源空间均衡是新时期治水理念之一,对实现水资源与经济社会和谐发展具有重要意义。针对抚河流域水资源短缺现状和降雨时空不均的问题,建立了一套面向流域的水资源空间量化与评价模型。模型选取年均降雨量、地形坡度、流域集水面积和流域GDP四个指标作为影响因子,运用GIS空间分析技术将影响因子量化到空间格网,再利用层次分析法(AHP)进行影响因子权重优化设计,实现了抚河流域的水资源空间量化评价。结果表明,模型的整体精度为0.87,其合理性和准确性较好,能为该流域相关研究提供依据,有利于改善当地水状况措施的合理实施。

基于Budyko理论的黑河流域中游地区实际蒸散发估算及其变化归因分析

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义。基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区2006-2015年的实际蒸散发量,利用Mann-Kendall方法分析实际蒸散发序列的趋势特征和变点特征,并通过弹性系数法对影响实际蒸散发序列变化的不同因素的贡献度作出定量评价。结果表明:黑河流域中游地区多年平均实际蒸散发量为293 mm;年尺度和春、秋实际蒸散发序列呈不显著下降趋势,夏、冬实际蒸散发序列呈不显著上升趋势;2010年为研究区实际蒸散发序列的变点年份,2011-2016年较2006-2010年实际蒸散发量减少7.3%;降水量的变化对实际蒸散发量减少的贡献最大;降水量减少导致实际蒸散发量减少约8.9%,来水量增加导致实际蒸散发量增加约1.7%,潜在蒸散发变化对实际蒸散发量减少的贡献最小,仅占0.04%;因此,供水条件是影响黑河流域中游地区实际蒸散发变化的主导因素。

基于TIGGE资料的降水预报不确定性传递研究

揭示降水不确定性在水文过程中的传递特征是气象水文耦合预报研究的关键环节,可为进一步加强流域水资源管理、提高农业灌溉保障能力提供有力支撑。利用TIGGE资料中心CMA、CMC、ECMWF、NCEP和UKMO 5个模式降水集合预报(127个集合成员)驱动分布式新安江模型,生成2010-2013年涪江流域汛期径流集合预报。在此基础上,从精度和锐度两个方面,定量分析降水不确定性在水文过程的传递特征及其随预见期的变化规律。结果表明,降水预报经过水文过程后,其精度和锐度在不同年份、不同预见期均大幅提升。但随着预见期的延长,对精度的改进效果逐渐减小,而对锐度的改进效果则不断增大。

抚河流域(抚州段)水环境问题诊断与防治对策

通过分析近年来抚河流域(抚州段)的水资源及河流水质现状,发现存在的问题,并从污染源治理及水生态修复方面提出相应的对策措施,旨在促进该河段水环境质量的持续改善。

论清代涪岸乌江流域会馆建筑选址特点

清代,客居涪岸乌江流域的外省移民以原籍地缘关系为纽带,在各府、厅、州、县都创建有大大小小的会馆。由于这些会馆既是同籍移民社会活动的中心,又是当地标志性的公共建筑,因此,对其建筑选址具有非同寻常的要求,即选择能够凸显其地位和气势的位置。正是这一要求使得其建筑选址呈现出四大特点:一是彰显中国传统“风水”观念;二是靠近水陆交通枢纽码头;三是与官府衙门毗邻而建;四是位于城镇中心地带。