南水北调中线工程对汉江中下游气候的影响研究

研究了汉江中下游气候在南水北调工程实施前后所发生的变化。南水北调工程运行以后,必然导致汉江中下游河流水位降低,流速减缓,水面宽度变窄。把汉江中下游以城镇为节点划分为11个区域,通过水面宽度变窄的幅度引起的水面蒸发量的变化,构造蒸发量与温度、相对湿度的关系模型,初始温度、相对湿度为各区域2000年的年平均温度、相对湿度值,经过模型递推计算,得到不同调水规模下各区域经过36a后的温度、相对湿度变化值。     

引江济汉工程对汉江中下游生态环境影响

引江济汉工程作为南水北调的配套工程,将在改善汉江中下游生态环境方面发挥不可忽视的作用.基于河流水质模型及河流综合水质生态模型,从水文、水质、鱼类、藻类及血吸虫病传播等方面,论述了引江济汉工程的实施对汉江中下游生态环境的影响.研究结果表明:引江济汉工程在一定程度上提高了汉江中下游的水位和流量,降低了汉江中下游水体的污染物(COD)浓度,能够在一定程度上控制“水华”现象,改善鱼类的生存空间,但同时也存在造成血吸虫病传播的潜在风险.     

以水面蒸发量为参考推求土壤实际蒸发量的数学模型

为了准确估算土壤在实际条件下的蒸发量,该文以水面蒸发量为参考,结合能量平衡方程及微气象学方法,推导计算土壤实际蒸发量的数学模型.结果表明所建模型所需参数为水面及蒸发土壤表面的日最高温度和日平均温度、水面日蒸发量、风速等.模型的验证结果表明计算的土壤蒸发量与实测蒸发量比较吻合(R2=0.90).模型所引入的参考蒸发面使其避开了土壤蒸发复杂的物理本质,从而使得对土壤蒸发的计算变得简单易行.     

杨树防护林土壤蒸发及其影响因素

[目的] 研究杨树林地土壤蒸发规律,探索估算林下土壤蒸发量的方法,为林业高效用水和研究水循环规律提供理论支撑。[方法] 利用20 cm蒸发皿和微型蒸发器测量杨树林下水面和土壤蒸发量,分析气象要素与林下土壤和水面蒸发的关系。测量土面温度和蒸发皿水体温度,计算两者温度差相对值（RT）,以水面蒸发量为参考计算土壤相对蒸发量（RE）,分析RE与RT的关系,进而建立估算土壤蒸发量的经验公式。[结果] 太阳辐射是影响林下土壤及水面蒸发量最主要的因素,温度、相对湿度和风速等气象要素与土壤蒸发的相关性较差;随着林下土壤与水面温度差相对值RT的增大,相对蒸发量RE逐渐减小,当RT增大到约0.11后,RE趋近于常数0.164,认为此时土壤的蒸发已经进入到水汽扩散阶段。[结论] 杨树防护林下土壤相对蒸发量随土壤与水体温度差相对值的增加而逐渐减小,后趋于常数。经验证本研究提出的方法和建立的公式可较好地估算土壤蒸发,为土壤蒸发量的原位测算提供了新的手段。     

基于生态系统服务功能的汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力研究

[目的] 对汉江流域中下游生态分区演变特征及驱动能力进行研究,为汉江流域中下游区域水生态环境可持续发展提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型、聚类以及相关性分析的方法,以水环境相关生态系统服务为切入点进行了多年生态系统服务变化及分区特征的分析,并进行各生态分区转移区域内生态系统服务与环境变量关联特征的研究。[结果] ①2010,2015和2020年生态分区主导区域分别为第3,3,2类区域,面积所占比例分别为70.54%,72.92%和45.53%。与第3类区域相比,第2类区域水源涵养量以及土壤保持强度均更大。②相关性分析表明,降雨量变化与水源涵养量、土壤保持强度变化相关性均较显著;而各土地利用类型中农田与建设用地面积变化对生态系统服务变化相关性较为显著。③在生态分区发生转变区域的解释变量贡献率研究中,降雨变化量解释率较大的区域比例较高且主要位于中部及南部,土地利用变化解释率较大的区域主要位于研究区域西侧及西北侧。[结论] 降雨量变化相较于土地利用变化对生态系统服务以及生态分区变化的影响较大,通过明确生态分区变化的关键影响因子可在未来以针对性的土地利用类型布局优化或绿色、灰色基础设施的建设增强生态系统的稳定性。     

河南省参考作物蒸散量变化特征及其气候影响分析

基于河南省111个气象站1971-2010年逐日平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、风速和日照时数等气候要素资料,应用Penman-Monteith模型计算各站点逐日参考作物蒸散量(ET0),结合数理统计方法,分析近40a来河南省年ET0的时空变化特征,并对其主要影响因子进行探讨.结果表明,Penman-Monteith模型对河南省ET0的模拟能力较强,模拟值与同期小型蒸发皿蒸发量的相关系数r=0.84(P ＜0.01).近40a,河南省年ET0平均值为796.1mm(±102.2mm,n=4169),在空间分布上,总体表现出北高南低的特征,并以24.7mm·10a-1(P ＜0.01)的线性倾向率减少,呈明显减少的站点主要分布在34°N以北地区.偏相关分析表明,全省各地(市)年ETo与各气象要素关系密切,除济源外,年ET0均表现出与风速呈负相关且相关系数最大.逐步回归分析显示,年ETo与平均气温、日照时数、风速和相对湿度的关系密切;风速、日照时数和平均气温对年ET0的贡献为正效应,而相对湿度为负效应.近40a,风速减小是导致河南省年ET0呈显著减小的主要原因;但从综合影响看,这是各气象因素综合作用的效果,且各因子的贡献存在区域差异.     

喷灌对冬小麦生长环境的调节及其对水分利用效率影响的研究

研究了在不同气候条件下喷灌对近地面空气温湿度和农田蒸发能力（冠层顶部20 cm蒸发皿水面蒸发量）的影响，在干热风天气条件下微量喷水对冠层温度和农田蒸发能力的影响，以及喷灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响。试验结果表明，如果4～5月份降水量较少、空气相对湿度较低，则喷灌会明显降低近地面空气日最高温度和日平均温度，增加日平均相对湿度特别是最低相对湿度。喷灌条件下农田蒸发能力明显低于地面灌溉。微量喷水明显降低冠层温度和降低农田蒸发能力。农田蒸发能力变化与喷水量和日最高温度成正比，与日最低相对湿度和风速成反比。喷     

1964-2017年山西省潜在蒸发量时空变化及其影响因素分析

采用Penman-Monteith模型计算出山西省潜在蒸发量,运用小波分析、Mann-Kendall非参数检验和地统计等方法分析了山西省潜在蒸发量的时空分布特征,并且利用主成分分析法分析了其影响因素。结果表明:（1）山西省多年平均潜在蒸发量为1 148.6 mm,存在以27 a为主周期和9 a,45 a左右为次周期的周期变化;（2）山西省多年平均潜在蒸发量空间分布特征表现为由中部向南北两边递减,北部地区潜在蒸发量低于南部地区,地势低的地方潜在蒸发量较高;（3）山西省潜在蒸发量西北部和东南部呈现下降趋势,东北部及西南部呈增加趋势,东北部增加趋势尤为显著;（4）平均水气压和相对湿度是影响山西省潜在蒸发量的主导因素,潜在蒸发量与平均水气压、相对湿度和海拔高度呈负相关,与温度、风速、日照时数及纬度呈正相关。     

江西省近46年蒸发皿蒸发量变化特征及其影响因素分析

利用江西省79个常规气象站1960-2005年的观测资料,综合分析了蒸发皿年蒸发量的变化特征及其与相关环境因子包括日照百分率、云量、气温(日平均温度、日较差、最高温度、最低温度)、10m风速、饱和水汽压差、年降水量和相对湿度的相关关系,试图找出蒸发皿年蒸发量变化的主要原因。结果表明:(1)江西省西部及中部年蒸发量较小;南部及鄱阳湖周边地区年蒸发量较大。在过去46a中,蒸发皿年蒸发量呈显著下降趋势,其速率为-4.57mm/a;79站中,有68站蒸发皿年蒸发量下降趋势显著;(2)以日照百分率为代表的能量供给因子与蒸发皿年蒸发量的相关系数最大,其次为动力因子(10m风速),以相对湿度为代表的湿度因子相对较小,三者的完全相关系数分别为0.37、0.33、0.23;(3)空间上,整个江西省受日照百分率影响均比较大,风速、相对湿度对江西省的影响在鄱阳湖附近、西南部分地区更大,日照百分率、风速的降低以及相对湿度的增加导致了蒸发皿蒸发量的减小;(4)利用日照百分率、风速、相对湿度拟合的蒸发皿年蒸发量多元回归方程,能够反映该地区平均年蒸发量的情况,精度较高。     

基于ATI和TVDI模型的河北平原土壤湿度遥感反演

为了进一步提高河北平原土壤湿度时空变化的监测精度,本文以MODIS数据和实测土壤相对湿度数据为数据源,按照优势互补的设计思想,联合应用表观热惯量模型(ATI)和温度植被干旱指数模型(TVDI)反演河北平原地区的土壤相对湿度。在3—5月、10—11月采用基于NDVI=0.2阈值分区分方案的反演方法反演河北平原地区的土壤相对湿度,其中在每旬NDVI0.2的区域采用TVDI模型,NDVI≤0.2的区域采用ATI模型,而6—9月单独使用TVDI模型来反演土壤相对湿度值。在1—2月和12月,由于植被覆盖度较低和实测土壤相对湿度数据缺测,采用ATI模型。模拟模型全部通过0.01的显著性检验。研究结果表明,河北平原地区的土壤相对湿度在年内时间变化上呈现两个由升到降的变化周期,第1个周期为12月—翌年6月,其中,12月—翌年3月为上升,3—6月为下降,3月为峰值;第2个周期为6—12月,其中,6—8月上升,8—12月下降,8月为峰值;全年土壤相对湿度的平均最大值出现在8月,最小值出现在6月。土壤相对湿度的空间分布主要受降水、人工灌溉和土地利用方式的影响,冀东和沧州滨海平原同期的土壤相对湿度值高于平原其他部分,春季太行山山前平原和燕山山前平原的土壤相对湿度值相对较高。对3个代表性月份(5月、7月和10月)进行的点对点验证表明,各月遥感反演结果的平均相对误差分别为21.4%、19.25%和22.22%。可见,遥感反演的土壤相对湿度和实测土壤相对湿度具有良好的相关性。将本文研究结果和全部用ATI模型和全部用TVDI模型反演的结果进行对比发现,联合应用ATI和TVDI模型分区反演模型反演的土壤相对湿度的平均相对误差均小于其他两种单一反演模型。     

汉江与渭河大洪水滞流沉积物性质对比分析

通过广泛野外考察,在汉江上游和渭河干支流发现多次现代大洪水滞流沉积物(SWD),进行样品采集和粒度成分、磁化率特征对比分析。结果表明:汉江上游与渭河大洪水SWD的磁化率都很低,在(20～60)×10-8 m3/kg之间。这与渭河流域马兰黄土L1的磁化率相当。这也正是那些未受到风化成壤作用影响的新鲜沉积物的基本特征。汉江上游与渭河大洪水SWD粒度成分均以粉沙为主,沙级颗粒含量次之,粘土成分含量最少。它们主要是河流洪水悬移质和跃移质成分在高水位滞流环境当中的沉积物。与渭河相比,汉江上游大洪水SWD粒度成分更粗,沙级颗粒成分含量略多。汉江上游大洪水SWD性质主要是粉沙质亚沙土和沙质粉沙土。渭河大洪水SWD性质则主要是粉沙土、沙质粉沙土和粘土质粉沙土。这是因为汉江上游穿行于秦岭和巴山基岩山地之间,羽毛状分布的支流水系比降大,河流搬运动力强,在暴雨洪水期间,不断地向干流输入粗颗粒泥沙。而渭河流域为黄土高原,河流泥沙主要来源于粉沙质的黄土层和地表土壤。该研究成果对汉江上游和渭河流域防洪减灾和水土流失防治具有重要的科学意义。     

人类活动对韩江水沙径流变化的影响

选取位于韩江中下游交界处的潮安水文站作为控制站,从径流量和输沙量两个方面,开展人类活动对韩江水沙径流变化的影响研究。利用潮安水文站1954—2012年系列年径流量、年输沙量以及其上游地区的年降水量数据,T检验结果表明,两个时段的年降水量和年径流量并没有发生统计上显著的变化,而两个时段的年输沙量发生了统计上显著的变化,然后采用双累积曲线法进行进一步分析。分析结果表明,20世纪60年代,由于梅河上游五华河水土流失严重,使得韩江输沙量和径流量均有所增加。而自2006开始,潮安站输沙量明显减少,总减沙量达到3 215.19万t,年均减沙量为459.32万t,主要原因是其上游韩江干流上大型的东山水利枢纽工程的兴建,其次是上游水土保持减沙和水库拦沙。本文可为韩江流域水利工程建设、生态环境保护和水资源合理利用提供科学依据。     

北疆平原水库水面蒸发模型的建立与关键参数确定

北疆平原地区的温带大陆性干旱半干旱气候具有空气干燥、温差大、气压差异明显、风多且风速大等特点;而该地区平原水库又具有坝长,面积广而水深较浅的特点。已有的水面蒸发模型并未充分考虑到上述区域性和平原水库的特点,计算误差较大,不能准确估算出新疆灌区平原水库的蒸发量。文中以道尔顿模型为基础,依据已有3因子模型的研究方法,充分考虑了气压差、风速、湿度和温度共4个主要因素对水面蒸发的影响,建立4因子模型。通过理论分析得到各影响因素的表达式,由20 m2蒸发池试验观测获取公式中的关键参数。通过大泉沟平原水库完整的水文水资源观测资料,采用水量平衡法计算出水库蒸发量,4因子模型计算结果能与其基本吻合;同时考虑到尺度上的差异,引入修正系数对模型进一步进行修正,通过对观测数据的深度分析最终确定,在冰冻期修正系数为0.886,非冰冻期修正系数为0.939。修正后的4因子计算模型不仅能准确模拟出大泉沟水库的水面蒸发量,而且与北疆其他地区的7座水库蒸发量也能够较好吻合,验证了该模型的精确性和可靠性。该模型所需的数据都是基本的气象资料,易于获取,计算简便,实用性好。综上所述,该模型方法正确,能准确估算内陆干旱区平原水库的蒸发量,为内陆干旱区水资源合理利用与科学管理提供理论支持。     

塔里木河下游生态输水及河道生态整治工程探讨

通过近几年向塔里木河下游的应急生态输水，水流到达塔里木河尾间台特玛湖，沿岸地下水位上升，沿河部分地段植被长势得以恢复，局部地区生态环境改善。为了从根本上解决塔里木河下游的生态环境问题．探讨了下游河道生态整治工程，包括河道疏浚输水线路选择和设置生态闸的问题。大西海子水库下游河道疏浚工程有3条输水线路可供选择，通过投资、占地、施工、管理、防洪等综合比较，选择在大西海子水库主坝上新建一座放水闸方案。方案在技术上和经济上是可行的。本着尽量少而又要满足河道疏浚后沿岸植被生长需水的原则，分析了沿岸生态闸设置的必要性和保护的生态植被的面积，并探讨了今后生态输水方式的选择与生态闸的开启顺序。     

陕西省丹汉江流域土地利用时空变化动态分析

基于中国西部环境与生态科学数据中心1985,1995和2000年3期土地利用图,利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析了丹汉江流域1985—2000年土地利用的数量变化、转移情况和变化速率。研究了该地区主要土地利用类型在不同坡度的分布面积和变化特征。结果表明,耕地、林地和草地3种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的99%以上,是该研究区主要的土地利用类型。1985—2000年,耕地、林地、建筑用地和水体均呈先减少后增加的趋势,但草地相反。15a间,耕地和建筑用地分别增加了105.08和14.85km2,林地和草地分别减少了41.02和77.63km2;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°～35°,而且在15°～25°之间变化最大。     

西安市引汉济渭与黑河引水工程多水源联合调配模拟

[目的]建立陕西省西安市引汉济渭与黑河引水工程多水源联合调配模拟模型,为西安市水资源可持续发展提供决策依据。[方法]在分析西安市供水工程和用水户基础上,绘制水资源系统网络概化图,构建了多水源联合调配模拟模型,确定调配规则。通过典型年和长序列年法求解模型,得到不同来水频率情况下的多水源联合调配方案。[结果] 2020水平年,来水频率分别为50%,75%和95%时,引汉济渭调水量分别占西安市需水量的39.74%,37.59%和35.33%;在特别枯水年,引汉济渭供生活用水达1.19×10~8 m~3,占西安市生活需水总量的36.28%。[结论]计算结果表明,引汉济渭工程通水后,西安市水资源短缺局面得到缓解,调水量对保障西安市供水安全发挥了极大的作用。     

生态输水后塔里木河下游合理水位探讨

塔里木河下游应急生态输水工程改善了该区水资源匮乏的现状,地下水的平均水位从输水前的8.25m升至输水后的4.13m。相应地,地表植被也出现明显的响应。但是,在不同河段由于过水时间、耗水量等因素的差异,造成输水后水位差异较大。以既能减少地下水强烈蒸发返盐,又不造成土壤干旱而影响植物生长的合理生态水位作为评价标准,对输水后不同河段的地下水位进行分析。结果显示,目前英苏—阿拉干段的地下水位2.97～4.8m是比较理想的水位;大西海子—英苏段水位较高,可能出现次生盐渍化;阿拉干—台特玛湖段地下水位太低,不利于植被的自然恢复。