近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征

为探究塔里木河流域自然条件和人类活动改变造成的河流水沙变化,依据1980—2020年塔里木河干流阿拉尔站,源流玉龙喀什河控制水文站同古孜洛克站、叶尔羌河卡群站、阿克苏河新大河站和开都河焉耆站的实测径流和输沙资料,利用Mann-Kendall检验、Pearson相关性分析和Pettitt非参数检验等方法,分析了近40年塔里木河流域水沙演变及其空间分异特征。结果表明:在1980—2020年期间塔里木河流域同古孜洛克站、阿拉尔站、卡群站、焉耆站径流量显著增加,新大河站、同古孜洛克站、阿拉尔站径流量出现突变点,分别在1992年、1999年、2000年,突变后较突变前增长18.23%,18.10%,62.15%; 卡群站和同古孜洛克站的输沙量没有显著变化趋势,阿拉尔站、新大河站和焉耆站的输沙量都显著减少,突变点都在2001年,突变后较突变前降低36.73%,30.50%,68.31%。塔里木河水沙分布具有显著的空间差异,源流四站控制区的径流深存在南北空间上的差异,北部源于天山的阿克苏河和开都河径流深低于南部源于喀喇昆仑山的叶尔羌河和玉龙喀什河,从上游向下游输沙模数降低,径流主要受降雨和气温差距影响,而泥沙差异则是由于植被覆盖度变化。在上游三源流汇入干流的区间内,年平均消耗径流量98.21亿m³,径流深167.31 mm,淤积泥沙量4 424.15万t,淤积模数753.69 t/(km²·a)。对塔里木河四源一干径流泥沙实测数据的分析结果证明了塔里木河近期综合治理工程总体上取得了良好的生态环境效益。     

渭河水文情势变化评估及归因分析

河流水文情势关系着河流生态健康,对河流生态系统的完整性和稳定性具有重要影响。采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法及双累积曲线法分析了渭河流域咸阳、华县与状头3个水文站径流变化特征(1965—2018年),结合IHA-RVA法综合评估河川径流水文指标改变程度,揭示了人类活动对水文情势的影响。结果表明：1965—2018年渭河主干及子流域北洛河流域年径流量呈显著减少趋势(p<0.05),干流咸阳和华县站年径流减少速率分别为5.5×10⁷ m³/a和6.8×10⁷ m³/a,北洛河状头站年径流减少速率为8.0×10⁶ m³/a;咸阳和华县站年径流量突变年份均为1993年,状头站年径流量突变年份为1994年。对比突变前后水文指标变化程度,咸阳、华县与状头站水文整体改变度分别为48%,46%和50%,为中度改变。流量变化改变率及频率改变最为显著,水利工程与水土保持措施是河川水文情势变化的主因。研究结果可为流域水资源可持续利用与水土保持措施合理...     

1956-2017年黄河干流径流量时空变化新特征

河川径流是组成水资源的重要部分,同时也是区域水资源开发利用的基础。为了探究整个黄河流域径流量时空变化新特征,基于黄河干流9个主要控制水文站（唐乃亥、兰州、河口镇、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站）的实测径流量资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、Pettitt突变检验和距平累积等方法,研究了1956-2017年黄河干流径流量时空变化规律。结果表明:黄河上、中、下游年径流量整体呈逐年减少趋势,区间年径流量减少的倾向率分别为-20.16亿m³/10 a,-30.23亿m³/10 a,-16.98亿m³/10 a。上、中、下游年径流量发生突变的临界年份分别为1986年、1990年（1968年）、1976年（2002年和2010年）。黄河干流径流量大致经历了丰水期、平水期和枯水期3个阶段的变化。上游唐乃亥站的年均径流量无长期变化趋势,而其余水文站的年径流量均呈现显著下降趋势,下降幅度基本沿程增加。年径流量临界年份除了唐乃亥站,其余站点主要集中在1985年、1990年。黄河干流9个主要控制站不同年代平均径流量沿程分布特征基本一致,表现为先增加至花园口站达到最大值随后下降趋势,且代际间表现为逐阶段波动下降趋势。     

乌兰木伦河1960-2015年水沙周期性分析

采用Mann-Kendall检验、Pettitt检验以及小波周期分析等方法对乌兰木伦河流域王道恒塔站1960—2015年的降水、径流和输沙过程进行了分析。结果表明:乌兰木伦河流域降水量变化趋势不显著（Z=1.19）,在2010年之后有增加趋势。Mann-Kendall检验结果表明年径流量（Z=-5.62）和年输沙量有显著减沙趋势（Z=-5.56）,采用Pettitt检验结果表明年径流量和年输沙量突变点均发生在1996年。相比60年代,2010年之后径流量从2.5亿m³减少到0.9亿m³,输沙量也从2 965.1万t减少到1.5万t。年降水量周期与年径流年输沙的周期不同步,仅在2～4 a和8～10 a时间尺度上具有周期性同步,而径流量和输沙量的周期有一定的同步性。研究表明,流域径流量和输沙量的短周期变化主要受降雨、太阳活动等自然因子调控,同时受到人类活动的影响,而更长周期的水沙变化特征则有赖于百年以上的水文序列。     

滹沱河岗黄段湿地生态需水量与水资源安全分析

通过数学模型确定了滹沱河岗黄段湿地的生态需水量及缺水量,其最小生态需水量及缺水量分别为4.93亿m³,2.20亿m³,适宜生态需水量及缺水量分别为8.87～16.04亿m³,6.14～13.31亿m³,最大生态需水量及缺水量分别为38.96亿m³,36.23亿m³。同时分析了研究区水资源安全问题,滹沱河湿地存在着水资源供需矛盾突出、水土流失与生态退化、水资源紧张与水污染、水资源利用率低与用水浪费和农村饮水安全等问题,针对这些问题提出了相应的对策。     

天山北麓地下水基于生态水位的调控模拟分析

针对地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的问题,在对天山北麓野外调查及已有研究结果分析的基础上得出细土平原区生态水位埋深为3～6 m。应用数值模拟技术对现状及调整开采布局后地下水位引起的表生生态效应进行对比,结果表明:现状地下水资源开发布局不仅易诱发表生生态负效应,而且造成了水资源浪费;通过调控地下水状态可以实现地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的目的,并确定了不同地貌单元地下水开采阈值即山前戈壁带、细土平原区和沙漠边缘分别为7.3亿m³/a,16.4亿m³/a和2.4亿m³/a。     

干旱区不同供水量下杨树水分效应和生态用水量研究

水分是干旱区林木生长的主要限制因子,科学地确定林木的合理供水量是林木获得速生丰产的关键.以乌兰布和沙区的小美旱杨为研究对象,探讨了不同供水量与土壤环境及小美旱杨生长指征的相互关系,结果表明:不同供水量下土壤的增湿效应存在显著差异,1500m³/(hm²·a)和3000m³/(hm²·a)的供水量下的水分补给层主要在50cm以上土层,而4500,6000,7 500m³/(hm²·a)供水量下的水分补给层则为70cm以上土层;不同处理间各月土壤含水量差异均随供水量的增加而递减,在供水量不变的条件下,随着林龄的增加,耗水量逐年递增;土壤贮水量、土壤有效含水量、田间持水量、生态用水量、叶片鲜重、蒸腾速率、最佳含水量均随供水量增加而增加,土壤温度随供水量增加而递减,其降温幅度在0.31～1.24℃之间.     

黑河流域水循环特征研究

为了系统地研究黑河流域的水量平衡,该文应用Penman-Monteith模型和波文比公式估算黑河流域的蒸散发量,并结合流域的流量观测与已有的研究成果,首次将流域的大气输送水量与地面水循环结合起来研究分析:黑河流域上空大气水汽输送净收入量约288亿m³;上游山区为多降水中心,成为河流的发源地,降水总量约有141.68亿m³;中下游内陆盆地成为低降水极值中心,降水总量约有55.13亿m³;黑河流域总蒸散量约为195.6亿m³,其中在上游山区蒸散约95.44亿m³的水分,中下游蒸散损失的水量达到100.16亿m³。结合黑河流域水资源量的时空变化情况,从分析内陆河水循环主要环节出发,揭示了黑河流域水循环在山区形成水资源、在中下游内陆盆地散失水资源的特征。     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

黑河流域水资源供需平衡与配置研究

水资源合理配置是水资源高效利用的重要手段,同时是水资源可持续利用的核心问题。针对黑河流域水资源利用现状与存在的问题,运用系统分析理论与方法,对黑河流域水资源需求、供水能力、水资源配置与供需平衡进行了分析与讨论。结果表明:在50%保证率下,黑河流域2015年、2020年和2030年需水量分别为3.271×10⁹ m³,3.041×10⁹ m³和3.071×10⁹ m³,供水量分别为2.841×10⁹ m³,2.972×10⁹ m³和3.033×10⁹ m³,缺水量分别为4.30×10⁸ m³,0.69×10⁸ m³和0.38×10⁸ m³,缺水率分别为13.15%,2.27%和1.24%。针对流域水资源现状,应采取提高工业用水重复利用率、调整农业种植结构、大力发展高效节水技术等措施。继续加强流域水资源高效管理,改善流域生态环境,提高流域内水资源可持续利用能力。     

黄土山丘区土地利用变化对生态系统服务价值的影响——以长河流域为例

以长河流域2005年、2010年、2015年的遥感解译数据为基础,采用数学模型分析了土地利用变化特征,然后根据生态系统服务价值的估算模型,定量分析了长河流域土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:（1）2005-2015年,耕地逐渐减少,建设用地逐渐增加,林地、草地、水域先增后减;耕地主要向草地、建设用地转移,建设用地的增加主要来自耕地、草地的转移。（2）2005-2015年长河流域土地利用变化的生态服务总价值一直减少,其生态服务价值由2005年的3 509万元减少到2015年的3 485万元,减少了24万元;水源涵养、娱乐文化、原材料单项功能生态服务价值有所增加,其他6项单价功能生态服务价值减少;长河流域所采用的价值系数缺乏弹性,适合长河流域的实际情况,其生态服务价值估算结果可信。（3）2005-2015年长河流域土地利用类型变化带来的生态系统服务价值的持续减少,2005-2010年净减少了6.28万元,2010-2015年净减少了19.38万元。     

基于生态足迹的澧水流域生态补偿研究

以澧水流域为研究对象,通过生态足迹的方法,实现生态系统服务价值与补偿量之间的转化,结合地区社会经济发展水平,测算了研究区域的生态补偿额度。研究表明:（1）从2001—2013年澧水流域各县（市、区）生态系统服务价值变化率来看,降幅最大的是澧县,其次是临澧县;增幅最大的是武陵源区,其次是桑植县。（2）2013年澧水流域的人均生态足迹为3.203 6 hm²,而实际生态承载力为0.600 0 hm²,人均可利用生态承载力为0.528 0 hm²,则人均生态赤字为-2.675 6 hm²。（3）计算出了澧水流域各县（市、区）的生态补偿标准,其中澧县需要支付的生态补偿量最高,为26.97亿元;其次是石门县和临澧县,分别为8.87亿元和6.44亿元。研究结果将为澧水流域生态补偿机制的建立提供参考。     

嘉陵江流域输沙时空变化及归因分析

河流输沙过程变化对河流系统的功能发挥具有重要意义,因此探究嘉陵江流域输沙时空变化及其驱动因素,对嘉陵江流域进一步治理具有重要指导作用。基于嘉陵江流域实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法定量分析了典型区间内水文站点气候变化与人类活动对输沙变化贡献率。结果表明：嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,2007—2015年,仅武都—碧口区间输沙模数高达3 323.48 t/(km²·a)。典型区间内北碚、武胜、罗渡溪、小河坝4站1960—2015年输沙量呈极显著下降趋势,分别以3.40×10⁶,1.80×10⁶,4.0×10⁵,3.40×10⁵t/a的速率下降,以水土保持与水利工程措施为主的人类活动减沙贡献率为75.93%～96.43%,其输沙序列分别于1990年、1990年、1988年、1984年发生极显著突变。嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,干流修建多座大型控制性水库对河道输沙的影...     

基于GIS的陕南水源区农产品虚拟水空间差异分析

基于GIS支持,采用Renault等的计算方法,对2010年陕南水源区主要农产品虚拟水空间结构进行分析。结果表明:三市间农产品虚拟水总量差异很大,汉中约52亿m³,安康约37亿m³,商洛约23亿m³;汉中、安康虚拟水结构比较类似,以猪肉（19%,22%）、油料（21%,22%）、稻谷（25%,14%）为主,商洛虚拟水结构与汉中、安康差异很大,以猪肉、小麦、玉米为主（21%,17%,20%）。县域尺度上,虚拟水总量、猪肉、油料、家禽、水果、蔬菜、稻谷虚拟水均表现出沿汉江河谷地带高,向两侧山区递减,南部大巴山区高于北部秦岭山区的特征;玉米、小麦虚拟水丹江流域多于汉江流域;奶类虚拟水更集中于区域中心市区及周边。传统习惯、地理条件、农业结构调整等是造成虚拟水空间差异的主要因素。     

塔里木流域“四源一干”生态需水量的估算

塔里木流域“四源一干”气候干旱 ,降水量少 ,蒸发强烈 ,生态环境十分脆弱 ,春旱、夏洪、盐碱、风沙是流域普遍存在的自然灾害。塔里木流域的水资源利用与生态环境问题引起了国内外的广泛关注 ,根据对地下水、土壤水、植物生长与生态环境状况之间的定量关系研究 ,界定合理的生态水位 ,并应用植被耗水及定额法估算塔河流域、叶尔羌河流域、和田河流域及开都河—孔雀河流域 4源流区的生态需水量分别为 16 .18× 10 8m3,14.796×10 8m3,7.985 3× 10 8m3及 10 .4998× 10 8m3,干流区在 2 0 0 5年、2 0 10年及 2 0 30年 3个目标年的生态需水量分别为 31.85 9× 10 8m3,36 .2 72 3× 10 8m3及 41.0 35 5× 10 8m3。在国家实施西部大开发战略的进程中 ,探讨塔里木流域生态可持续的需水理论与模式 ,在目前及未来的区域社会经济发展中具有重大意义。     

覆膜和密度对宁南旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响

以庄薯3号为供试材料,采用大田试验,研究覆膜对不同栽培密度条件下土壤储水量、马铃薯产量构成、产量以及水分利用效率的影响。结果表明:地膜覆盖可明显提高0—40,40—100 cm土壤储水量,提高了马铃薯块茎产量（25.2%）和水分利用效率（28.0%）;不论覆膜与否,适宜的马铃薯密度可提高马铃薯产量和水分利用效率,趋势为6.0万株/hm² > 7.5万株/hm² > 4.5万株/hm²,但地膜覆盖优于裸地。因此,在宁南旱地马铃薯覆膜栽培条件下密度为6.0万株/hm²时,能有效减少土壤水分消耗,同时实现马铃薯高产。