流域蒸散与地理坐标的关系--以中国云南南盘江流域为例

以中国云南南盘江为研究区,利用1980年~2016年32个雨量站的降水数据、21个蒸发站的蒸发量数据和13个水文站的流量数据,基于Budyko-Fu方程,分析了流域蒸发量及敏感性与地理坐标的关系。结果表明:南盘江流域AET与纬度和海拔间呈显著负相关,相关系数分别为R=-0.8607(α<0.01)和R=-0.6003(α<0.05),且PET与纬度的关系与其一致;13个子流域的流域特征值m均与经度、纬度、海拔呈负相关,m值同时受到了经度、纬度、海拔的影响,其中m值与纬度和海拔的关系密切,相关系数分别为R=-0.8885(α<0.01)、R=-0.6224(α<0.05);实际蒸发量和蒸散率对m的敏感性均与纬度存在线性相关关系,相关系数分别为R=0.8476(α<0.01)、R=0.5222(α<0.1),且位于流域西部11个子流域的实际蒸发量、蒸散率对干燥度的敏感性和纬度之间具有2次多项式的非线性关系,降水的空间分布影响了实际蒸发量和蒸散率对干燥度的敏感性空间分布。

基于CSLE模型的南、北盘江流域水土流失定量分析评价

水土流失定量评价可为防治水土流失灾害和开展生态环境建设提供科学依据。以多源遥感影像为信息源,基于ArcGIS平台的空间分析与数据管理等功能,获取南、北盘江流域土地利用、植被覆盖、地形坡度等数据,应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀模数,得到南、北盘江流域水土流失监测成果。结果表明,2021年南、北盘江流域水土流失面积共23966.97 km^(2),以轻度侵蚀强度为主,流域东北部水土流失较西南部严重;水土流失主要发生在耕地、林地和草地,占总水土流失面积比例达90%以上,各等级园、林、草植被覆盖度均以轻度和中度侵蚀水土流失为主,整个区域水土流失主要发生在6~35°的坡度等级上。整体而言南、北盘江局部区域水土流失问题仍然突出,需以预防和治理相结合的手段改善该区域水土流失状况。

南盘江流域冰糖橙需水量与灌溉需水指数时空变化特征

基于1961-2020年南盘江流域21个气象站逐日气象数据,采用Penman-Monteith公式和单作物系数法,并结合线性趋势和Mann-Kendall法计算分析了近60 a(1961-2020年)南盘江流域冰糖橙不同生育期需水量ETc、有效降雨量Pe、灌溉需水指数IRI的时空分布特征。结果表明:1961-2020年南盘江流域冰糖橙全生育期ETc、Pe、IRI分别介于902.22~1042.70 mm、289.62~477.68 mm、0.48~0.71之间。ETc和IRI呈上升趋势,增幅分别为2.171 mm/10 a和0.9%/10 a,Pe呈显著的下降趋势,减幅为8.538 mm/10 a。ETc和IRI上升趋势主要集中在南盘江流域西南部和中南部区域,Pe下降趋势主要集中在流域中东部区域。南盘江流域冰糖橙ETc呈果实膨大期>果实着色期>花期>成熟采摘期>休眠期>花芽分化期,Pe呈果实膨大期>果实着色期>成熟采摘期>休眠期>花期>花芽分化期,IRI呈花期>花芽分花期>休眠期>果实膨大期>果实着色期>成熟采摘期。南盘江流域冰糖橙不同生育期ETc和IRI呈现西南高东北低,增幅高值区主要分布在西南部,减幅高值区主要分布在东北部,而Pe则呈完全相反的特征。

2010—2019年南盘江流域水资源空间均衡状况分析

为分析南盘江流域2010—2019年水资源空间均衡状况,基于南盘江流域的社会经济指标、水资源禀赋及开发利用数据,运用水资源负载指数、水土资源匹配系数、水资源效益指数及其基尼系数,分析了流域水资源利用状况和流域水资源空间均衡状况;建立社会经济-水资源开发利用-水资源禀赋的三角系统模型,描述了流域水资源空间均衡的稳定性及可持续性。分析结果表明:南盘江流域的水资源负载等级较高且空间分布不均,流域的水土资源匹配水平低且空间均衡性不高,用水效益虽有逐年升高趋势但整体水平依然不高。三角系统模型分析结果表明:南盘江流域整体上的水资源系统稳定性较好,但从流域套8个地级市区域来看,有一半地市水资源系统不能构成三角形系统,部分地区水资源系统空间失衡。

南盘江流域水文干旱对气象干旱的响应特征

选取南盘江流域3个站点40年(1970年-2009年)的逐月径流资料和20个站点同期逐月降水资料,计算标准化径流指数(SSFI)和不同时间尺度的标准化降水指数(SPI),从中选取水文干旱样本和同期的SPI进行统计分析,研究水文干旱对气象干旱的响应特征。结果表明:南盘江流域SSFI对SPI具有良好的响应关系;SSFI对SPI的响应关系随时间尺度的不同相关性不同;总体来看,流域内水文干旱对气象干旱的响应时间约为6个月。

南盘江流域季节性干旱时空分布特征研究

为了有效减少干旱损失,以及为合理预测干旱提供依据,对南盘江流域干旱的发生规律和形成成因进行了研究。选取流域范围内25个气象站40 a(1971～2010年)的逐月降水和气温资料,计算RDI干旱指标,统计近40年来各站点发生干旱次数,以每个站点当年11月至次年5个月时间尺度的RDI多年平均值为指标,进行空间插值,并结合降水和气温分布分析南盘江流域季节性干旱时空分布特征。认为:流域季节性干旱加剧;各个地区都会发生不同程度的气象干旱;RDI指数的较小值区域与降水较少、气温较高的区域基本吻合,中部大部分地区、南部和东北部的部分地区干旱较严重。

基于情景分析的LUCC和气候变化对南盘江流域径流的影响

为揭示土地利用/土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,简称LUCC)和气候变化对南盘江流域径流的影响,基于情景分析,运用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,定量研究不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种排放情景对流域未来径流的变化进行预估。结果显示:①南盘江流域SWAT模型的率定期参数R^2、Ens分别为0.68、0.67,验证期R^2、Ens分别为0.65、0.63,SWAT模型适用于南盘江流域的径流模拟;②不同土地利用类型对比情景显示,农业用地、林地、草地对产流的贡献次序分别为,农业用地最强,草地次之,林地最弱;气候变化情景显示,径流变化与气温变化成反比,与降雨量变化成正比,且径流变化对降雨量变化更为敏感。③2006-2015年间,LUCC、气候变化二者均会导致南盘江径流量的减少,但气候变化在径流变化中占主导作用。④在RCP4.5、RCP8.5两种排放情景下,南盘江径流在2021-2050年间都呈现减少趋势,减少速率分别为18.74×10~8m^3/10年和21.35×10~8m^3/10年,分别达到1974-2015年减速的1.37、1.56倍,减小趋势明显增强。

1964-2017年南盘江流域主要极端气候事件时空演变特征

根据1964—2017年南盘江流域25个气象站点逐日最高、最低和降水数据,采用M-K秩次检验法和小波分析法,分析了南盘江流域主要极端气候指数的时空变化特征。结果表明:(1)近54年南盘江流域表征高温事件的夏日日数SU25,极端最高气温TXx和热持续指数WSDI均呈极显著上升趋势,表征低温事件的霜日日数FD0和冷持续指数CSDI均呈极显著减小趋势,极端最低气温TNn呈极显著上升趋势;强降水日数R10、湿天降水总量PRCPTOT、日最大降水量RX1、5日最大降水量RX5、强降水量R95p和极强降水量R99p呈显著或极显著减小趋势,普通降水强度SDⅡ呈弱减小趋势,持续湿润指数CWD呈极显著减小趋势,持续干燥指数CDD呈弱上升趋势;各极端气候指数均在2001年以后发生了显著变化,其中强降水量R95p和极强降水量R99p上升趋势较为明显。(2)与温度相关的极端气温指数呈现出北低南高的分布特征,冷持续指数CSDI呈现出东高西低的分布特征,热持续指数WSDI则呈现出相反的分布特征;极端降水指数基本上呈现出东高西低的分布特征;南盘江流域中部干暖化趋势最为显著。(3)暖指数的变暖幅度大于冷指数的变冷幅度,极端最低气温变暖幅度大于极端最高气温变暖幅度;极端降水量级PRCPTOT减小幅度大于强降水量R95p和极强降水量R99p,极端降水强度RX5减小幅度明显大于RX1,R10和SDⅡ,持续干燥指数CDD的变干幅度明显大于持续湿润指数CWD。(4)极端降水事件对SU25和TNn的变化响应更为显著。

南北盘江流域降水的时空变化分析

基于南北盘江流域1958～2010年的20个气象台站长期观测的降水数据,采用R/S分析法、五点二次平滑法和Mann-Kendall非参数检验法,对区域降水时空特征进行变化趋势分析以及突变检验,结果表明:(1)1953年来南北盘江流域年降雨量以25.97 mm/10a的速率呈现显著下降趋势,雨季和旱季的变化趋势明显不同,湿季降雨量减少对流域降雨量的减少有决定性影响,流域未来的降雨量仍将保持减少趋势;(2)2002年流域降雨量发生显著突变,此后几年里降雨量年际变化幅度增加;(3)1953年来年降雨量在流域内呈现出自东北向西南减少的格局,降雨量减少速率以北部和中部为最大。

南盘江流域规划环境影响评价指标体系

在介绍流域综合规划环评的发展历史和指标体系概念内涵的基础上,通过对南盘江流域的综合分析,结合实践经验,从资源系统和环境系统两大系统入手,建立影响识别概念模型,以"资源-环境"基本模式,对环境影响进行识别,确定环境保护目标,制定相应的指标控制值,最终形成多层次指标体系,为今后开展流域综合规划环境影响评价中指标体系的建立及应用提供技术依据和支撑。

南盘江流域水资源保护与水生态修复研究

南盘江流域水资源保护和水生态修复与治理是滇、黔、桂三省(自治区)水资源保护规划的重要组成部分,针对南盘江流域水体污染严重、水生态环境恶化及水土流失严重等问题,提出了多角度、全方位的综合治理方案,对其他流域的水资源保护和水生态修复与治理有一定借鉴意义。

南盘江流域脱贫攻坚绿色产业体系构建

南盘江流域构建脱贫攻坚绿色产业体系具有优势和基础,为此,要用活资源,放大优势,做活三篇"水文章",构建以水为特色的生态型、循环型、低碳型的绿色现代产业体系,努力实现发展理念、发展战略、发展模式、发展水平的新跨越,争当滇黔桂三省区科学发展的先行区和脱贫攻坚绿色发展的先行区。在实现路径上,要注重产业布局,强化综合治理;创新发展机制,激发发展活力;加强基础建设,拓宽融资渠道。

径阶距对评估南盘江流域天然林物种多样性的影响

【目的】物种多样性和树木大小是决定森林生态系统稳定性、复杂性的关键因素,也是森林生态系统多样性的典型表征,用长时间未受外界干扰的标准固定样地数据对物种多样性和树木大小的关系进行研究,揭示径阶距和直径分布范围对物种多样性的影响。【方法】在广西雅长兰科植物国家级自然保护区建立了3块不同年龄序列的标准固定样地(30年生林分,代号30⁃YF;57年生林分,代号57⁃YF;200年生林分,代号200⁃YF),采用2、3、4、5 cm作为径阶距划分直径分布,并计算每个径阶上的物种多度(number of individual,N)、物种丰富度(species richness,RS)、多样性指数(Simpson,D;Brillouin,BH)和均匀度指数(Pielou,E_(H);Sheldon,E_(S))。【结果】①物种多度和丰富度随径阶的增大逐渐减小,呈倒“J”形分布;且随径阶距增大而增大,曲线的弯曲程度提高。②多样性指数随着径阶的增大线性降低,受径阶距的影响很小(P>0.05)。③整体上,径阶增大将促进种间多度的平衡。Pielou均匀度指数随径阶增大出现波动,而Sheldon均匀度指数呈线性增大,受径阶距的影响小(P>0.05);④只有当径阶距为2 cm时,林分间的物种多样性指数差异显著(P<0.05)。【结论】径阶距对同一林分内物种多样性的影响不大,但林龄会加强径阶距对物种多样性的影响,强调了直径分布范围和小树对物种多样性的显著影响。2 cm比其他径阶距能更好地反映南盘江流域天然林之间物种多样性的差异,亦说明了它被广泛使用的合理性。

基于Pair-copula函数和标准化径流指数的水文干旱频率分析——以南盘江流域为例

选取南盘江流域3个水文站52a(1961~2012年)的逐月径流资料,联合两个相邻站点,分别计算标准化径流指数(SSFI),运用游程理论识别52a来不同站点干旱特征,并用Pair-copula函数计算不同站点的联合重现期。结果表明:(1)52a来3个站点干旱特征值的最大值都出现在2011~2012年;从单个站点看,52a来沾益站的干旱次数、最大干旱历时、最大干旱烈度均大于高谷马站和江边街站,最大干旱峰值出现在江边街站;从联合站点看,中游以上高谷马站和沾益站的干旱特征值均大于中游以下高谷马站和江边街站,3个站点联合识别的干旱特征值大于中下游站点联合识别干旱特征值,小于中上游站点联合识别干旱特征值,上游干旱更严重;(2)Frank Pair-copula函数的RMSE、AIC和BIC值最小,拟合程度最高,适合运用于南盘江流域干旱频率分析中;(3)运用Frank Paircopula函数计算得到3个水文站点2009~2012年的连续干旱重现期都在100~200a,是52a来最严重的一次干旱。

南盘江流域近30年季节性干旱时空分布特征

根据南盘江流域22个水文站、雨量站31a(1979～2009年)的逐月降水资料,选用标准化降水指数(SPI)为研究指标,以11～3月为研究时段,统计近30a来5个月时间尺度的干旱站次,分析南盘江流域季节性干旱特征;以11～3月5个月时间尺度的SPI多年平均值为指标,进行空间插值,分析南盘江流域干旱的空间分布特征。结果表明:(1)从年际上看,SPI总体上30a来(1980～2009年)呈下降趋势,气象干旱加剧;从年代际上看,1995年以后气象干旱程度有加剧趋势;(2)南盘江流域各个地区都会发生不同程度的气象干旱,旱情总体上由南向北递增,东北部各站点11～3月的降水占全年的比例相对较小,流域内东北部干旱最严重;(3)南盘江流域冬春连旱较严重,应加强水利工程建设,为防旱、抗旱做好相应的准备措施。

南盘江流域旱涝时空分布规律研究

采用逐月自修正PDSI指数揭示了南盘江流域1961-2010年旱涝时空分布规律。结果表明:50年来,流域旱涝频繁,干旱范围呈上升趋势,洪涝范围呈下降趋势,普遍干旱主要发生在1987年以后,普遍洪涝主要发生在1965-1976年间,中高频率干旱区覆盖范围年内变化幅度非常显著,流域东北部、西南部、东南部是干旱最容易发生的地区,流域边缘是洪涝最容易发生的地区。

南瓜产业在云南南盘江流域的发展研究

通过分析南盘江流域的自然资源条件、农业为社会经济做的贡献、农业对南盘江流域生态环境的影响,以及南盘流域发展南瓜产业的重要性,总结阻碍南瓜产业在南盘流域发展的主要因素,并提出建议,供决策者及学者参考[1]。

南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属含量分布特征及其污染状况评价

为了查明南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属的含量分布特征和污染程度,系统采集了流域内水系沉积物25个,运用电感耦合等离子体质谱仪分析沉积物中重金属含量。利用地球化学方法和统计学方法,对该流域水系沉积物中重金属含量、空间分布特征与元素相关性等方面进行探讨和分析;采用富集因子、地累积指数和污染负荷指数等综合指标,评估南盘江流域水系沉积物的污染程度和厘定流域主要的重金属污染元素。结果表明,南盘江流域内普遍富集Cd,上游富集Cr和As,中游富集Pb和Sb,下游富集Sb。中游处泸江支流汇入,显著影响了南盘江干流沉积物中重金属分布。流域内有色金属硫化物矿床遍布、采冶工矿企业众多,金属硫化物的自然风化和矿业活动是该流域部分河段水系沉积物中重金属富集的主要来源。南盘江流域(云南段)存在一定程度的重金属污染,且不同河段重金属污染程度差异大,表现为中游>上游>下游。流域内主要污染贡献元素为Cd和As,Sb和Cr次之,Zn、Pb和Cu的污染程度较轻。