西北内陆河流域实际蒸散发对干旱的响应及其影响因素

通过对西北内陆河流域实际蒸散发(ET)的研究以解决研究区内水资源短缺问题以及有限水资源的合理利用.利用西北内陆河流域80个气象站点的气象数据和中分辨率成像光谱仪遥感产品数据,采用基于地表能量平衡理论的地表能量平衡系统(SEBS)模型,对2000-2020年西北内陆河流域ET进行定量化估算,分析其时空分布特征和对干旱状况的响应,探讨不同气候因子对ET的影响.结果表明,西北内陆河流域2000-2020年各年平均蒸散量先减小后增加,多年平均值为157.97mm.不同季节,不同土地覆被类型条件下ET均值变化为夏季>春季>秋季>冬季,水域>耕地>林地>草地>其他.西北内陆河流域干旱程度空间分布差异较为明显,ET和温度植被干旱指数有着相反的变化趋势,2000-2020年流域经历了干旱先增强后减弱的一个过程,ET为先减小后增加的趋势.21a来,西北内陆河流域平均气温、地表温度、相对湿度与蒸散发均呈正相关关系,日照时数仅在冬季与蒸散发呈负相关关系,且影响因子与蒸散发的相关性随着季节的变化而改变.通过彭曼公式和蒸发皿数据对SEBS模型模拟值进行精度验证,ET模拟值精度较高,说明模拟结果适用于本研究区.

海河流域大气水资源变化与输送特征研究

本文对海河流域大气中单位面积空气柱内的水汽含量即可降水量,以及流域的4个边界面的大气水汽通量的年际和年代际演变特征进行了详细分析。在此基础上对海河流域严重旱涝年的整层大气水汽总输送通量、纬向输送水汽通量、经向输送水汽通量以及可降水量进行了对比分析。研究结果表明,海河流域降水量和水汽输送具有显著的年代际变化特征,并且在20世纪70年代中期前后出现了明显的转折。海河流域的水汽输送受季风强度影响,且以经向的水汽输送为主,即夏季严重旱年水汽总输送减弱,到达海河流域的水汽总量减少,而夏季严重涝年水汽总输送加强,到达海河流域的水汽输送总量增多。

数字流域研究综述

本文对数字流域的框架研究、基础平台建设、数字流域模型及相关技术、数字流域应用系统建设四个方面的研究进展进行了综述。数字流域的整体框架可分为三层:数据层、模型层和应用层。其中数据层的建设在我国已经初具规模;模型层中对分布式模型的研究较多,基于数字高程模型提取河网的技术已经比较成熟,在国内外许多小流域都建立了分布式水文模型;应用层由于缺乏全流域整体模型的支撑,目前的研究主要是提供数据服务以及一些专题的决策支持服务。综合前人的研究发现当前紧要任务就是在大范围、全流域上建立起具有应用价值的数字流域模型。

气候变化和人类活动对信江流域径流影响模拟

以1960-1990年为基准期、1991-2005年为影响期，使用HSPF（Hydrological Simulation Program-Fortran）水文模型定量分析了影响期气候变化和人类活动对信江流域径流的影响及其各自的贡献率。结果表明：1）相对于1960-1990年，1991-1995、1996-2000年的年平均径流深分别增加了271.9和246.3 mm，2001-2005年的年平均径流深减少64.1 mm。其中，气候变化对径流的影响分量在65.6%~88.0%之间，人类活动对径流的影响分量在12.0%~34.4%之间。2）人类活动对极值流量有影响。在影响期，年最大7 d平均流量和最大15 d平均流量模拟值大于对应的实测极值流量。3）在气候变化因子中，流域降水量的增加，是引起20世纪90年代信江流域径流显著增大的主要原因，其次是蒸发量的下降；人类活动包括植树造林、城市化以及水利工程修建，是影响流域径流变化的次要原因。

基于Landsat TM数据的潮白河流域植被覆盖变化研究

使用经严格配准的同一时间(1991年和2002年)LandsatTM图像数据,编制归一化植被指数(NDVI)图,进而计算生成植被覆盖度图像。通过掩膜技术和变化检测等提取了北京潮白河流域中上游地区从1991～2002年的植被覆盖变化信息。研究结果表明,北京潮白河流域中上游地区11年间植被退化的总面积为1635.3km2,占该区域总面积的30.6%;其中植被覆盖度为40%～50%的类型退化的面积最多,为411.74km2,变化率为66.0%,覆盖度为90%～100%的类型退化的面积最少,为14km2,变化率为4.4%;覆盖度为30-40%的类型变化率最大,为100%,覆盖度为90%～100%的类型的变化率最小,为4.4%;从植被覆盖度变化的趋势来看,随着植被覆盖度的增加,变化率在逐渐降低;流域中游、密云水库北部和东北部以及上游的河谷地带由于受人类活动干扰的强度较大,植被退化较严重;而上游的山地区域由于人类活动干扰较少,再加上近年来采取封山育林、植树造林等措施,植被覆盖程度有所改善。

基于Visual MODFLOW玛纳斯河流域下游地下水位的预测

近年来,玛纳斯河流域灌溉面积进一步扩大,人类大量开采地下水,引起下游地下水位急剧下降,生态植被局部退化。本文以数值模拟为手段,应用Visual MODFLOW软件,对不同开采情景下玛纳斯河流域下游团场地下水位下降情况进行了预测,研究结果表明:由于灌溉期地下水大量开采,8月份地下水位下降最为明显;3种开采方案中,种植结构优化的地下水开采方案为最优方案,近期和远期规划年地下水位下降分别为1-2 m和3-5 m,说明通过调整种植结构来减少地下水开采量可有效的减少地下水负均衡量。本文研究结果对流域地下水开采及水资源的合理利用具有重要意义。

西北干旱地区水资源-城市化复合系统耦合效应研究——以石羊河流域为例

水资源短缺是西北干旱地区经济、社会、生态可持续发展的“瓶颈”，定量地分析城市化系统与水资源系统交互作用、耦合机理以及演变规律，对城市化的快速推进和水资源可持续利用具有重要的意义。以典型的西北干旱内陆河流域石羊河流域为例，提出水资源-城市化复合系统耦合度计算模型，构建了耦合度评价指标体系和各项评价因子分级标准，方法简单，可操作性强。结果表明：2001-2010年石羊河流域主要行政区金昌和武威两市，流域水资源承载力在0．22～0．26之间波动，逐年下降，处于准不可承载状态；城市化系统与水资源系统呈初级关联状态，关联度年均增长率分别为-4．28％和-3．53％；水资源对城市化进程的约束强度均大于0．6，属于极强约束，约束度略呈减弱趋势；金昌，武威两市水资源系统与城市化系统距优度均低于0．6，呈从濒临衰退阶段向初级协调阶段发展的微弱态势，年均增长率分别为2．01％和0．96％。由于研究区水资源匮乏，开发程度高，利用效率低，用水结构不合理，导致整个流域水资源与城市化复合系统耦合度介于初级耦合和拮抗状态之间，水资源对城市发展构成极强约束；将研究区水资源及其利用状况与严重干旱缺水的中东国家以色列进行对比，认为石羊河流域水资源承载力还有一定的潜力，并提出我国西北干旱地区水资源管理与调控的有关建议。

秦岭中山区山地景观格局变化及驱动力分析--以宁陕县长安河流域为例

应用RS和GIS的方法,通过对1994年、1999年、2003年三期遥感影像的解译分析,结合野外考察,翻阅相关资料,对长安河流域近10a来景观格局进行分析。以期得到秦岭中山区长安河流域近10a间景观格局变化及驱动力因素。结果表明:近10a间研究区景观斑块面积和斑块的数量发生明显变化,天然次生有林地、人为影响次生林地、荒草地三种景观类型斑块数量大幅度增加;研究区景观多样性增加、景观破碎度指数增大、景观分维数增加,景观异质性增强;研究区各景观面积动态度变化显著,主要景观类型面积呈现"两增三减"的变化规律。自然环境的制约作用、人为活动干扰作用、政策导向作用作为本区景观格局变化的主要驱动力,决定和影响了景观格局的变化趋势,进而了本区生态环境的变化。

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。

干旱区面向生态的水资源合理配置模型与应用

本文基于生态系统服务的动态生态价值评估的基础上,提出了内陆河流域生态用水效益的计算方法,建立了内陆河流域基于生态效益和经济效益统一度量的水资源合理配置模型。考虑内陆河流域水资源多次转化、多次重复利用的特点,将计算单元种植结构优化模型嵌套在水资源转化模拟模型中,实现模拟模型与优化模型的耦合。以甘肃省河西走廊石羊河流域为例,获得了流域水资源在不同区域间与生态用水和经济用水间的合理分配方案。为探索干旱区内陆河流域面向生态的水资源合理配置提供了新的途径。

基于SD的流域环境经济协调发展模拟分析

针对河南省淮河流域"十一五"期间呈现出的环境保护与经济发展的失调状态,为解决环境容量资源稀缺与流域经济发展需求间的矛盾,构建环境经济复合系统协调发展系统动力学模型(SD),模型由社会、经济、资源、环境4个子系统构成。调控模型中具有代表性的决策因子,如再用水回用率、重点排污行业产值增长率等,通过模型的正负反馈进行因果关系分析,并依据流域现状发展趋势和优化发展方向分别设计不同的情景,对比分析得出流域最优发展方案。并通过对不同发展情景的分析和比较,提出河南省淮河流域优化产业结构、优化人口城乡布局、优化城镇污水处理厂能力、优化工业污染结构的政策建议,为河南省淮河流域的规划、治理提供科学的分析工具和有意义的参考。

以供定需的水资源配置研究——以海拉尔流域为例

本文分析了以需定供和以供定需的水资源配置模式的特点,并以海拉尔流域为例,阐述了以供定需的水资源配置模式在流域的具体应用。相对于以需定供的水资源配置模式,以供定需的水资源配置模式拥有降低预测的不确定性、可供水量的确定性、经济社会和水资源协调发展和人水和谐性等特点。

河西走廊流域治理的科学问题及其思考

针对河西走廊三流域治理,从水资源承载能力、社会经济发展模式、水资源利用秩序等方面,剖析各流域产生生态问题的科学必然性,以及流域治理手段的针对性。从黑河、石羊河流域治理的效果及流域演化基本规律出发,提出河西走廊三流域后治理时代可持续发展在气候变化、经济转型和粮食安全等方面的科学思考。

清水江流域杉木育林技术探微

对清水江流域各民族的杉木育林技术,前人早已做过了精深的研究,但查阅相关史料后发现,清水江流域,特别是低海拔区段,在不甚遥远的历史时代,并无连片的杉木林,而是呈现为以常绿阔叶树为主的亚热带季风丛林。在考虑到杉木自身的生物属性,更适合于高海拔疏松肥沃土壤的种植,足见杉木种植范围的下移,理应与当地各民族的杉木育林技术密切相关。只需对观察的视角稍加改变就不难发现,各民族的相关育林技术,必然包含着为杉木的生长营建有利生存背景这一内容。其技术指向聚焦于,如何控制有害微生物对杉木构成的危害。

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。

香溪河流域土壤有机碳储量影响因素的空间相关性分析

采用第二次土壤普查资料估算了香溪河流域不同类型土壤的有机碳密度和碳库,并通过野外土样采集和室内测试获取土壤有机碳含量数据,选取信息熵模型定量研究香溪河流域不同土壤类型、地形地貌类型、成土母质类型、植被覆盖度、土壤厚度、坡度和土地利用方式与土壤有机碳密度之间的关系。研究结果表明,香溪河流域土壤有机碳总储量为75.18Tg,香溪河流域SOC密度主要集中在6.00～16.00kg/m2范围内,SOC密度呈现流域北部高、干流高,其他区域SOC密度高低相间的分布特征,这种分布特征与主要土壤类型和地形地貌类型的地理分布关系密切。香溪河流域各种土壤类型对各级有机碳密度的信息熵值差异明显,土壤类型对有机碳密度的影响作用与香溪河流域土壤有机碳密度与碳库计算结果一致,高山区,林地、农田和灌丛利于高密度有机碳的存储;植被覆盖度越高,越利于有机碳的存储;土壤厚度与有机碳密度的相关性高,而坡度与有机碳密度的相关性不明显;信息熵法实现了对各影响因子定量计算分析,结果较合理和可靠。

SRES情景下多模式集合对淮河流域未来气候变化的预估

采用偏差修正/空间降尺度方法处理后的IPCC AR4中8个全球海气耦合模式的集合平均结果,分析了SRESA2、A1B和B1情景下淮河流域未来30 a(2011 2040年)相对于现状(1961 1990年)地面温度和降水的可能变化.结果表明:(1)多模式集合能较好地反映流域现状年、季温度和降水的大尺度空间分布特征;对温度和降水的年内分配过程模拟较好,各月温度集合平均与观测值相差0.2℃左右(冬季各月除外),而降水集合平均与观测值相对误差在5%左右(9月除外).(2)不同情景下未来流域年、季温度一致增加,年温度增加幅度在0.85～1.12℃之间;冬、春季温度增加相对明显,而夏、秋季温度增加并不显著;年际和年代际温度增加趋势显著.(3)不同情景下未来流域年降水有增加趋势,增加幅度为0.13%～5.24%,增幅不明显;降水季节变化有增有减,季节、年际和年代际降水变化较为复杂,不同情景下降水空间变化差异显著.

数字流域水资源环境监测评价指标体系及指标库研究

基于 3S技术的数字流域水资源环境监测评价可以获取传统监测手段所无法取得的更多信息 ,已成为目前国内外水资源环境监测评价的重要技术手段。提出了基于 3S技术与传统监测手段综合集成的数字流域水资源环境监测评价信息处理基本模式 ,对数字流域水资源环境监测评价指标体系建立的理论基础、基本原则进行了探讨 ,以西北干旱区内陆河流域石羊河为例 ,建立了石羊河流域水资源环境监测评价指标体系。提出指标库管理的思想 ,并用 VC++6 .0为开发工具 ,初步实现了石羊河流域水资源环境监测评价指标库系统。

浅谈辽宁省辽河流域生态补偿机制的建立

在对辽宁省辽河流域生态补偿实践及问题进行分析的基础上,从经济、管理、社会、法律等多个角度提出了辽宁省辽河流域生态补偿机制的推进对策,对建立独具特色的省内辽河流域生态补偿机制,实现省内辽河流域区域经济社会的和谐发展起到了良好的指导作用。