雅砻江中游厚唇裸重唇鱼不同年龄鉴定材料的比较

厚唇裸重唇鱼是我国特有的裂腹鱼类,于2021年被列入国家二级保护动物。为探究厚唇裸重唇鱼的最适年龄鉴定材料,实验以2020年10-11月在雅砻江中游所采集的83尾厚唇裸重唇鱼为研究对象,对其微耳石、星耳石、脊椎骨、臀鳞、鳃盖骨、背鳍条和匙骨7种年龄鉴定材料进行比较研究,以确定适合的年龄鉴定材料。结果显示,背鳍条和匙骨上未出现轮纹,且星耳石上轮纹密集复杂,无法计数;因此,背鳍条、匙骨和星耳石不适合作为厚唇裸重唇鱼的年龄鉴定材料。微耳石磨片轮纹清晰度最高,同一观察者2次年龄读数间的吻合率(CR)最高(84.34%),平均百分比误差(IAPE)最低(1.38%),为厚唇裸重唇鱼最适合的年龄鉴定材料。但是,微耳石重量尚不能直接用于厚唇裸重唇鱼的年龄估算。此外,脊椎骨与微耳石磨片的年龄读数差异较小(CR:96.39%,IAPE:0.52%),二者相互参照能使厚唇裸重唇鱼的年龄鉴定结果更加准确。臀鳞仅适用于厚唇裸重唇鱼低龄个体(≤5龄)的年龄鉴定,鳃盖骨较不适合作为厚唇裸重唇鱼的年龄鉴定材料。研究结果填补了厚唇裸重唇鱼在年龄鉴定方面的空白,并为后续厚唇裸重唇鱼在生长、摄食、繁殖特性等基础生物学研究方面提供了可靠的年龄鉴定材料。综上所述,微耳石是厚唇裸重唇鱼的最适年龄鉴定材料,且辅以脊椎骨将使年龄鉴定结果更准确。

伊犁河上游流域三种日尺度降水产品性能评估

伊犁河上游喇叭口地形条件导致其降水空间分布极不均匀,有限的地面观测站点难以真实反映日降水时空变化,因此,有必要评估不同降水产品在伊犁河上游的适用性。选用7种统计指标与广义三角帽法分别对三种降水产品(GPM、ERA5、CHIRPS)在伊犁河上游地区的精度与不确定性进行评估。结果表明:(1)ERA5的相关性、探测率、错报率最高,其估计的中雨与大雨降水量最准确;GPM的均方根误差最小,探测率、错报率最低;CHIRPS的相对偏差与平均误差最小,其探测率、错报率均介于GPM与ERA5之间,其估计的小雨降水量最准确;三种降水产品估计的暴雨降水量精度均不高,但ERA5要好于GPM与CHIRPS。(2)ERA5的日降水量不确定性介于GPM与CHIRPS之间,信噪比最大;GPM的日降水量不确定性最小,信噪比介于ERA5与CHIRPS之间;CHIRPS的日降水量不确定性最大,信噪比最小。(3)ERA5的日降水质量好于GPM与CHIRPS,可用于伊犁河上游地区降水特征分析;GPM的日降水量不确定性最小,通过系统校正提升其质量的可能性最大。研究成果可为伊犁河上游流域水文模拟与水资源变化分析提供支撑。

Evaluation of oasis stability in the lower reaches of the Tarim River

Oasis stability in the lower reaches of the Tarim River was assessed at the landscape scale（including changes in landscape pattern and land use in the oasis） and at the regional scale（including the cold-island effect and NDVI of the oasis） based on the methods of landscape ecology,GIS and Remote Sensing（RS）.Thematic Mapping（TM） remote sensing images from 1990,2000 and 2009 were employed along with the related meteorological and hydrological data pertaining to the reclamation area of the oasis in the lower reaches of the Tarim River.The results indicated that landscape heterogeneity and oasis complexity increased between 1990 and 2000.The comprehensive index of the degree of land use,the average index of the cold-island effect,NDVI value and oasis stability all decreased.However,the change trends in the indices referred to above were opposite between 2000 and 2009,and oasis stability was enhanced to some extent.

河段挟沙力计算方法及其在黄河下游的应用

黄河下游河床形态沿程变化很大,且实测水文断面分布不均匀,采用断面数据计算得到的挟沙力仅能反映特定水文断面的挟沙能力。因此提出了一种河段水流挟沙力的计算方法,可反映整个河段的挟沙力调整情况。采用提出的方法,计算了1986—2020年黄河下游游荡段、过渡段、弯曲段的河段挟沙力,分析了其时空变化特点。结果表明:游荡段、过渡段、弯曲段的挟沙力范围分别为0.52~24.00 kg/m^(3)、1.03~17.74 kg/m^(3)、0.94~18.34 kg/m^(3)。在时间上,呈现出小浪底水库运用前年际变化较大,水库运用后显著减小的特点,河段挟沙力较水库运用前减小69%以上;在空间上,呈现出小浪底水库运用前沿程减小32%、水库运用后沿程增大29%的变化规律。

长江下游镇扬河段历史变迁与河道演变分析

镇扬河段位于长江下游感潮段,为典型的分汊河道,长期以来其河道演变复杂多变。基于历史文献、古地图、近现代地形测图及水文资料等资料,分析了镇扬河段长期演变规律。研究表明:西汉之前镇扬河段为长江河口,泥沙在古河口逐渐落淤,北岸边滩发育,河道总体南移、河宽缩窄,江中泥沙落淤并逐渐发育为稳定沙洲,形成世业洲汊道与和畅洲汊道。历史时期,河道水力和输沙特性是河道形成和演变的主要因素,南北两岸节点为控制河势的关键;20世纪50年代后,镇扬河段河道形态相对稳定,近期演变主要表现为汊道段河势格局的调整,河道内各类工程的建设等人类活动成为影响河床演变的重要外因。

平原河网地区感潮河段排涝泵站规模论证研究

本文以广东省中山市西河泵站工程为例,根据中顺大围现状排涝分区与体系,采用水量平衡法、等流时法、一维水动力模型法对泵站规模进行论证研究,分析得出泵站的排涝设计流量,为平原河网地区感潮河段排涝泵站规模论证提供参考。

环长株潭城市群建设用地扩张时空特征及其质量分析

探讨城市群建设用地扩张及其质量特征,对于构建高质量的城市群空间结构具有重要价值。以环长株潭城市群为研究对象,利用Landsat TM/ETM遥感数据,运用扩张强度指数、协调度模型和Tapio弹性脱钩模型对其建设用地时空演变和扩张质量进行多尺度分析,并运用Theil指数对其扩张质量的区域差异进行分析。结果表明:1)2000―2020年,环长株潭城市群建设用地面积持续扩大,阶段性特征显著,且空间分异格局明显。2)城市群整体建设用地与人口间的协调关系总体上处于不协调状态,但协调度的提升态势明显;都市圈尺度的人地协调关系的优化提升快于城市群整体。3)城市群整体建设用地与经济的脱钩关系总体上属于弱脱钩类型,且呈趋优趋势;都市圈尺度的脱钩耦合关系明显优于城市群整体。

黄河上游暖湿化的多时间尺度特征及对生态植被的影响

黄河上游地处青藏高原、黄土高原、蒙古高原交汇区,气候变化敏感,生态环境脆弱,是黄河流域主要的产流区和水源涵养区,生态区位对于黄河流域水资源和生态安全非常重要。21世纪初以来黄河上游呈现出了显著的暖湿化特征,但暖湿化的多时间尺度特征、成因及对生态植被的影响并不清楚。为此,本文基于观测、再分析、卫星遥感以及未来情景预估等多源数据,利用EOF、EEMD等多种统计方法,对半个多世纪以来黄河上游的增暖与干湿特征进行了系统分析,并就当前暖湿化的成因及对生态植被的影响进行了探讨。研究表明:1961年以来黄河上游平均温度以0.37℃·(10a)^(-1)的速率增加,较全球、全国乃至西北地区同期的增温更为显著;降水表现出了明显的年代际变化,其中1997年以来以32 mm·(10a)^(-1)速率显著增加,因此,1997年以来黄河上游呈显著的暖湿化趋势。从空间异常分布特征来看,平均温度与降水主要以区域一致的模态变化为主。从多时间尺度变化来看,平均温度主要以长期趋势变化为主,年际变化次之,而降水主要以年际变化为主,多年代际变化次之,1961年以来黄河上游之所以持续增暖,主要是平均温度趋势项分量增加的结果,而1997年以来的显著湿化主要是由降水30 a以上多年代际尺度分量增加所致。从空间动态变化来看,黄河上游1961-2010年期间每个气候态时段区域整体呈暖干化,但干化趋势逐气候态时段减缓,而1991-2020年区域呈一致的暖湿化。黄河上游降水变化主要受西风、东亚夏季风和南亚夏季风环流系统的共同影响,但在不同时间尺度上影响的环流因子差异较大,年际尺度上主要受南亚夏季风单一环流因子影响,年代际尺度上主要受西风和南亚夏季风共同影响,多年代际尺度上主要受西风和东亚夏季风环流共同影响,1997年以来的湿化趋势主要是西风和东亚夏季风环流协同增强的结果。预计未来80年黄河上游继续呈暖湿化趋势,增暖趋势同当前基本相当,而湿化趋势明显弱于当前。黄河上游水热条件不足,生态植被对近3个月以来的平均温度与降水具有一定的依赖性,相比较对同期降水的依赖性更强,此外平均温度对生态植被的滞后效应较降水更长。从温度和降水的协同作用看,暖湿匹配的气候类型最有利于植被生长,冷干匹配的气候类型则相反。近20年来的气候暖湿化使得黄河上游生态植被整体呈向好态势,未来80年的暖湿化可能使得生态植被继续向好。

黄河下游河段平滩流量计算及变化过程分析

黄河下游不仅断面形态复杂,而且主槽形态特征及过流能力沿程变化较大。因此采用河段平均的特征变量来描述主槽形态及过流能力更具有代表性。本文提出了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法表示河段平均的主槽特征变量,计算的河段平滩宽度、水深、面积及流量恒满足水流连续条件。采用该方法计算了1960-2006年中典型年份花园口至高村游荡河段的平滩流量。结果表明河段平滩流量能从总体上综合反映游荡段主槽的过流能力,且其变化幅度远小于断面平滩流量。分析了河段平滩流量与所在河段冲淤量的关系,并建立了河段平滩流量与进口断面两年平均的汛期流量及来沙系数的相关关系。计算了近期黄河下游各河段平滩流量的变化过程,所得结果较好地描述了平滩流量在高村至艾山河段较小,在其上游游荡段及下游弯曲段相对较大的"驼峰"现象。

小浪底水库运用后黄河下游河床调整规律

小浪底水库的运用改变了坝下游的水沙条件,引起了黄河下游河道的再造床过程,给防洪及滩地利用等带来了一系列影响。利用黄河下游1999—2015年水沙及断面地形等实测资料,分析了近期黄河下游河床的调整过程及特点:1进入下游河道的年均沙量仅为0.88亿t,累计河床冲刷量达18.7亿m3,其中游荡段冲刷量占总冲刷量的72%,在冲刷过程中河道纵比降变化不大,河床粗化较为明显,床沙中值粒径由建库前的0.06 mm增大到水库运用后的0.15 mm;2河床断面形态调整较为显著,下游各河段调整均表现为向窄深方向发展,其中游荡段主槽展宽较为明显,平滩河宽由1999年的943 m增大到2015年的1 275 m,过渡段及弯曲段的平滩河宽调整较小,此外各河段平滩流量也显著增大,游荡段、过渡段、弯曲段平滩流量分别由1999年汛后的3 229、2 339、3 080 m3/s增大到2015年汛后的7 126、4 864、4 721m3/s;3河床平面形态总体保持稳定,各河段深泓摆动幅度均有所下降,其中游荡段的年平均深泓摆动幅度由建库前的234 m降低到水库运用后的123 m;4河段尺度的平滩河槽形态参数(如平滩河宽、平滩水深、平滩面积、平滩流量)及深泓摆动强度与水库运用后前4 a平均的水流冲刷强度密切相关。

三峡工程运用后宜枝河段平滩流量调整特点

三峡水库蓄水运用后,清水下泄使得坝下游宜枝河段发生显著冲刷,河道过流能力也相应调整。宜枝河段(包括宜昌及宜都两河段)断面形态复杂,且过流能力沿程差异较大,河段平均的平滩流量更能反映其综合过流能力。采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,分别计算了宜昌及宜都河段2002—2013年各年汛后的平滩流量,分析了河床冲淤变化对河段平滩流量的影响,同时还建立了两河段平滩流量与前5 a汛期平均水流冲刷强度的经验关系。结果表明:当河段冲刷时,平滩流量增大,反之则减小;宜昌河段平滩流量与水流强度相关性系数较低,为0.64,而在宜都河段为0.94,表明宜都河段对上游水沙条件变化的响应较宜昌河段更为显著。

土地利用模型时间尺度预测能力分析——以CLUE-S模型为例

模型模拟是生态学中的重要方法,特别是当实验不可进行时。在不同预案下基于模型的土地利用预测对于土地利用规划和政策制定具有十分重要意义。然而,很多研究没有对模型在研究区的时间尺度预测能力加以分析,从而可能导致模拟结果的不可靠。以岷江上游地区为例,采用Kappa指数系列对CLUE-S模型在研究区的时间尺度预测能力进行研究。结果表明CLUE-S模型在岷江上游地区时间尺度上的最大预测能力为22a,超过时间预测能力的预测结果不可靠。研究为土地利用模型模拟时间尺度确定提供了一种有效的方法。

长江中下游地区冬季极端降水事件与天气尺度瞬变波活动的可能联系

利用ERA40、NCEP/NCAR逐日再分析资料和长江中下游地区85站逐日降水资料,从大气内部天气尺度瞬变波的角度对长江中下游地区极端降水事件进行了成因分析。研究发现瞬变波活动与极端降水的发生关系密切;冬季在两支急流并存的欧亚大陆上空存在南北两支瞬变波活跃带。南支瞬变波在冬季极端降水频发、少发年存在较明显的差异。总体而言,极端降水频发年,瞬变波活动活跃,欧亚大陆上空的瞬变波持续时间长、传播连续、强度偏强;极端降水少发年,则反之。从逐日变化来看,南支瞬变波的强度和能量传播过程与极端降水的发生频次均具有一定的对应关系。北支瞬变波的传播及瞬变波对水汽的输送和极端降水的发生也有一定促进作用。这些结果均表明,冬季极端降水的发生与天气尺度瞬变波的活动联系紧密,天气尺度瞬变波的异常活动及传播可能是极端降水发生的重要条件,研究可为极端降水的成因研究提供新的思路。

气候变化下长江中下游水稻灌溉需水量时空变化特征

选择长江中下游单季中稻为研究对象,结合45个气象站1961～2010年逐日气象资料,基于统计降尺度模型(SDSM),生成HadCM3气候模式A2和B2两种情景下各站点参考作物腾发量和降水数据。基于联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的作物系数法,并考虑有效性降雨和不同地区深层渗漏量,分析历史和未来的水稻灌溉需水时空变化特征。结果表明:过去50年,除了太湖流域以外的长江中下游大部分区域的参考作物腾发量和水稻需水量都呈显著下降趋势,而显著下降的水稻灌溉需水量主要位于鄱阳湖流域;未来两种情景下,参考作物腾发量、水稻需水量和水稻灌溉需水量均值都呈下降趋势,但水稻灌溉需水量降幅最小;水稻需水量和水稻灌溉需水量在长江中下游地区的变化趋势具有明显的空间异质性,水稻需水量大幅减少的区域由太湖流域向汉江和洞庭湖流域扩展。未来水稻灌溉需水量减少的区域主要分布在太湖流域、汉江流域东部和洞庭湖流域北部,并随时间推移呈扩大趋势。

WRF模式中QNSE方案的湍流长度尺度系数的调整试验研究

边界层参数化方案中湍流混合对数值模拟起着重要的作用,湍流混合作用的恰当描述对于温度、湿度、风场以及降水的准确模拟至关重要。我国长江中下游流域人口密集,暴雨灾害频发,很有必要寻找一种适合该地区降水模拟的边界层参数化方案。本文运用WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,以QNSE(Quasi-Normal Scale Elimination)边界层参数化方案为基础,将其中湍流混合长度尺度系数调整为可变参数。本文将Noh et al.(2003)提出的Prandtl公式与Janji?提出的修正湍流长度尺度系数的方法相结合,通过考虑非局地项的强迫、地表稳定度与边界层高度对湍流长度尺度系数的影响,强调大气的动力结构特征与热力结构特征对湍流混合的共同影响,从而提高QNSE边界层参数化方案在不同地理环境下的模拟能力。文章通过进行长江中下游地区的典型暴雨试验,将调整参数后的QNSE方案与原方案进行比较,重点分析调整参数后的方案与原方案对关键基本气象要素场、边界层结构特征以及降水的模拟能力,并将模拟结果与观测结果进行对比,结果表明:调整参数后的方案一定程度上改进了地表温度、边界层结构以及降水的模拟效果。进一步研究表明,调整参数后的方案主要通过改变边界层混合缓解水汽混合比、位温模拟方面的误差。

DEM空间尺度对岷江上游流域特征提取的影响

DEM分辨率是描述DEM地形精确程度的一个重要指标,同时也是决定DEM使用范围的一个主要影响因素。此处以岷江上游流域为研究区,Arc GIS为技术支撑,分析DEM空间尺度对流域特征提取的影响。首先,采用7组不同分辨率的DEM数据,通过5类不同特征参数的提取来进行DEM尺度效应的定量分析。其次,借鉴坡度中误差法思想和信息熵理论,综合分析高程、坡度和地面粗糙度来确定该地区DEM研究的分辨率合理范围。结论表明：随着DEM栅格大小的不断增大,高程区间和坡度随之减小;地面粗糙度的减小表现出地形的平坦化;信息熵所包含的内容减少;河网总长度和河网密度也随之变短变稀疏。文中岷江上游流域特征提取研究的DEM最佳空间分辨率区间为30-60 m。

长江上游干流近期水沙变化规律分析

通过对长江上游干流几个主要控制水文站点近50多年水文资料的搜集、整理,分析了长江上游水沙变化的过程、变化特点和变化趋势。分析表明,近50多年来长江上游干流河道来水量没有明显的趋势性变化,而输沙量有减少的趋势;受三峡水库蓄水拦沙和库区上游来沙减少两个主要因素的影响,2003年以来长江中下游来沙量明显减少。长江上游水沙年内分配的特点是年内径流量和输沙量均集中于汛期5~10月,且输沙量更为集中;多年来上述年内分配规律并未发生大的变化。近50多年,长江上游干流河段年径流量时间序列以12 a为主周期发生丰、枯变化;长江上游来水来沙总体呈正相关性。趋势分析表明,目前,长江上游来水相对偏枯,之后几年又将进入一个丰水期;随着长江上游水土保持＂长治＂工程的逐步建设和多座水库蓄水拦沙作用的显现,长江上游总来沙量在水库平衡期内仍将处于一个较低的水平。

珠江三角洲八塘尾潮汐河段动床模型设计

根据八塘尾碍航浅滩位于潮汐河口段以及河床淤积既有推移质又有悬移质泥沙的特点 ,模型设计从不稳定流的水流运动方程和连续方程、悬沙和底沙运动方程以及河床变形方程出发 ,考虑河床泥沙的起动、沉降和含沙量的相似条件 ,导出了潮汐河口悬沙和底沙冲淤模型试验相似律 .试验中 ,潮汐放水过程按冲淤时间比尺控制 ,单潮周期按水流时间比尺控制 ,以保证水流运动相似 .验证试验表明 ,模型设计。

泾河流域上游景观尺度植被类型对水文过程的影响

选择具有土石山区的泾河流域上游为研究对象,应用生态水文模型SWIM对上游景观尺度下各植被类型水文效应进行了模拟,并针对上游土石山区和黄土区分海拔段进行了植被分布的水文格局影响分析。结果表明:泾河流域上游的森林、农田、草地各植被类型的蒸散及组分、径流深和土壤深层渗漏各水文过程具有显著差异,不同区域(土石山区和黄土区)的同一植被类型的各水文过程明显不同;同时,植被景观格局存在区域和海拔差异,这使得不同区域和海拔段的各水文过程有所不同。如在土石山区,以森林为主的海拔段2 250~2 922 m降水量和蒸散量均最大(分别为641 mm和484 mm),以农田、草地和森林均有分布的海拔段1 750~2 250 m降水量较大(590 mm),但蒸散量最低(仅为434 mm);而在较为干旱的黄土区(降水量为514 mm)以农田和草地为主两个海拔段(1 026~1 350 m和1 350~1 750 m)的蒸散量较高(分别为458 mm和440 mm)。另外,从各水文过程要素与降水的比值看,两个区域之间差异比较明显,但同一区域不同海拔段间差异不明显。

黄河下游游荡型河段床面形态变化特征

床面形态是水流阻力及泥沙输移的重要组成部分。利用床面形态控制数及床面形态判别方法,结合黄河下游花园口河段多波束水下三维地形及河床纵剖面资料,研究发现黄河下游游荡型河段床面形态主要表现为沙垄、过渡及动平整。当流量逐渐增大时,床面形态逐渐由沙垄向过渡、动平整方向发展。天然条件下,当流量小于1 500 m^3/s时,床面主要表现为沙垄,床面形态的波长与波高之比平均为550;当流量大于2 000 m^3/s时,床面形态主要为动平整。在持续冲刷条件下,当流量小于1 500 m^3/s时,床面形态表现为双尺度沙垄,即波高为0.2~1.2 m的小尺度沙垄叠加在波高为2~3 m的大尺度沙垄的迎水面与背水面上。