基于混合分布非一致性年径流序列频率参数的计算

【目的】在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性年径流序列的频率参数计算问题,为陕北及关中地区的水资源利用与管理提供依据。【方法】假设非一致性年径流序列变异点前后的序列分别服从2个对数正态分布或2个P-Ⅲ分布,全序列服从由这2个分布组成的混合分布,采用水文变异点综合诊断方法,确定非一致性年径流序列的变异点,最后采用模拟退火算法对混合分布序列进行频率参数估计。【结果】将基于混合分布非一致性年径流序列频率计算的方法应用于陕北及关中地区的实测平均流量序列,理论频率与经验分布拟合较好。【结论】混合分布模型是进行非一致性年径流序列频率计算的一种有效途径。     

不同植被和水文条件下苏北盐沼土壤TN、TP和OM剖面特征

以盐城国家珍禽自然保护区盐沼湿地为例,分析了不同植被带土壤中全氮(TN)、全磷(TP)和有机质(OM)的剖面变化特征,探讨了盐沼植被和水文条件对TN、TP和OM剖面变化的影响。结果表明:不同植被带土壤中TN、TP和OM含量变化显著,其中,互花米草带中的TN和OM含量最高,分别为(0.96±0.09)g/kg和(17.26±0.80)g/kg;光滩中TN和OM含量最低,分别为(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.13)g/kg,而光滩中TP含量最高,为(0.98±0.03)g/kg。不同植被对土壤TN、TP和OM等养分的转化、吸收、累积过程具有不同程度的影响;另外,由人工围堰和淡水补给引起的水文条件变化通过影响土壤的盐分,进而影响植被的分布,最终对整个盐沼生态系统土壤中TN、TP和OM的剖面变化产生重要的影响。     

不同龄组兴安落叶松林枯落物的水文效应

[目的]分析大兴安岭地区不同龄组兴安岭落叶松林枯落物蓄积量持水特性,为该地区森林水文效应研究提供理论基础和重要依据。[方法]选择不同龄组兴安落叶松天然林为研究对象,通过设置标准样地测定枯落物蓄积量,并采用浸水法测定枯落物持水特性,分析不同龄组兴安落叶松天然林枯落物水文效应。[结果]4个龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量变化介于28.03~34.32t/hm2之间,最大持水量介于87.09~109.52t/hm2,最大持水量表现为随着林龄增加而增加的变化趋势,且半分解层的蓄积量都大于未分解层;经统计分析,试验4个龄组兴安落叶松林枯落物未分解层、半分解层的持水量与浸泡时间之间均符合对数关系,且吸水速率与浸泡时间之间也符合指数关系;枯落物对降水的拦蓄能力总体来看,半分解层对降雨的拦蓄能力较未分解层强。[结论]大兴安岭地区不同龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量差异显著(除成熟林和近熟林之间),成熟林、近熟林和中林龄对于降水的拦蓄能力较幼龄林强。     

灌溉定额分月趋势确定法及其在旱作水稻上的应用

为了探索旱作水稻灌溉定额确定方法,通过对长系列(1992-2014年)单季稻生长季(6-10月份)及旱季(7-9月份)降雨量进行排频,并参考蒸发量确定不同灌溉保证率代表年;通过计算多年日均有效降雨量和水稻需水量,按月绘制成不同保证率的水稻需水量与有效降雨量变化趋势线图;通过积分法计算曲线方程差,即为月灌水额,合计后为灌溉定额,或通过测算曲线间的图形面积快速获得月灌水额。结果表明,当地单季水稻90%、75%和50%的年份能够满足的灌溉定额分别为416.9、338.7和216.1 mm,旱作水稻取其50%~60%的灌溉量值。应用试验表明,干旱年(2013年)按90%、平水年(2014年)按50%的年份能够满足的定额减半灌溉,粳稻旱作产量分别为5 924.3 kg·hm-2和6 511.8kg·hm-2,是淹灌栽培的84.1%和91.2%。该方法不仅能计算灌溉总量,还能体现灌溉量在作物生长过程中的分配趋势,对于提高旱作水稻的水分管理水平具有重要意义。     

流域尺度根区蓄水能力估算及其对气象要素敏感性分析

根区蓄水能力(SR)在水文模拟、土壤水分运移以及植被生长发育等方面具有十分重要的作用。为对其进行流域尺度的估算,选取太子河上游南甸(峪)流域作为研究区,利用水量累积曲线法(mass curve technique,MCT)估算SR,基于流域出口水文站月径流深,对耦合了融雪模块的概念性水文模型FLEX进行参数率定,获取土壤蓄水能力Su Max,并与MCT的估算结果进行交叉验证。在此基础上设定不同气候情景,分析SR对降雨、融雪、蒸散发的敏感性。结果表明:1)改进的FLEX水文模型可用于模拟研究区径流,获得代表研究区土壤蓄水量多年平均水平的参数Su Max值为27 mm;2)水量累积曲线法得到的多年SR值服从耿贝尔(Gumbel)分布,且FLEX模型获得的根区蓄水能力检验了水量累积曲线法的估算结果;3)SR随蒸散发、降雨和融雪变化的曲线斜率分别为1.37、0.73和0.37,说明SR对蒸散发、降雨和融雪的敏感程度依次减弱,随着蒸散量增加、降雨量减少的幅度增大,敏感程度增强,融雪的增大或减少对SR的影响相近。研究结果为流域尺度根区缺水状况估算及维持植被系统生长发育提供一定依据。     

黄河源区水文水资源对气候变化的响应

气候变化是目前世界各国科学工作者关注的重要问题之一。以黄河源区为研究区,采用Mann-Kendall非参数检验和Spearman秩次检验相关法分析了过去60年降水、气温及径流的变化趋势;利用十套情景数据驱动大尺度分布式VIC模型,分析了黄河源区未来径流和土壤含水量的可能变化。结果表明:黄河源区年平均气温呈显著上升的趋势,高于全球地表平均升温速率;日最低气温比日平均气温和日最高气温增加显著;年降水量呈微弱增加趋势,年径流量呈微弱减少趋势,两者变化趋势都不显著;未来全球变化条件下黄河源区径流和土壤含水量将有可能呈减少态势,发生干旱的可能性进一步加大,将会对工农牧业生产构成威胁。     

基于近红外光谱的普洱茶年份检测研究

近红外光谱分析技术是近年发展起来的一种定性、定量分析技术,其具有快速,不破坏样品,操作简单等特点,已广泛应用于各个领域。利用近红外光谱分析技术的特点,首先对54 份不同年份的普洱茶近红外光谱图吸收峰的差异进行分析,然后对普洱茶的年份进行鉴别。结果表明,随着普洱茶年份的增加,其内含主要化学成分不断减少,近红外光的吸收值也不断减少,因此波峰的尖锐程度也不断减少。随后应用聚类分析技术对不同年份的普洱茶进行定性分析,从聚类分析得到的三维立体图中可以看出,各个年份的普洱茶有比较明显的聚类现象,其中有3份茶叶样品被判断为错误,识别准确率为94.444%。     

微地形改造的生态环境效应研究进展

干旱缺水和生境不良使世界上许多地区的植被恢复和生态改善面临困难。为了提高植被成活率、遏制土壤侵蚀和土地退化态势,国内外许多重点地区都开展了多种微地形改造与下垫面整地措施,使得地表生境和植被状况得到一定改善。但微地形改造对生态环境影响的基础研究仍严重滞后于实践的客观需求,许多关键效应和科学机理不明。本文系统梳理和总结了国内外学者在不同生态系统类型区和自然地理单元上开展的相关研究。认为微地形改造对土壤属性和微生境、降雨入渗和水蚀过程、植被恢复的效果及其生态服务功能发挥等多个方面都有重要影响,并综述了相关研究进展。同时指出当前微地形改造研究中存在的突出问题。包括科学分类标准有待系统化、实地量化技术相对滞后、微地形改造的水文效应有待强化、影响植被恢复的机理不明等若干重要局限。建议应进一步加强微地形改造的分类体系研发、发展微地形改造方式的定量刻画技术;设立野外定位站,跟踪监测其长期效应,并加强不同微地形改造措施的生态环境效应对比,为科学筛选和优化下垫面改造技术、服务区域生态改善和应对气候变化提供科学依据。     

4种地被竹枯落物的水文特征及其截持降雨过程研究

运用浸水法和人工模拟降雨法,分析了4种地被竹(铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹)枯落物的持水能力与截持降雨过程。结果表明,铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹现存蓄积量分别为4.51,4.33,6.32和6.67 t/hm2,枯落物的持水量介于12.77～16.66 t/hm2之间。4种地被竹枯落物的截留量与枯落物厚度、含水量密切相关,4种地被竹枯落物厚度分别为1和3 cm厚度时截留量差异均达到显著水平,在枯落物含水量达到饱和(50.81%～66.27%)的情况下,随着厚度的增加枯落物的截流量增大,铺地竹枯落物厚度3 cm比1 cm截流量提高了126%,鹅毛竹、菲白竹、黄条金刚竹截流量依次提高了51.4%,114.3%和56%。     

冀北山地油松和落叶松林下枯落物的水文效应

对河北省木兰围场国有林场内油松、落叶松人工林枯落物水文效应进行了调查。结果显示,油松、落叶松枯落物厚度分别为6.1和4.0cm,枯落物蓄积量为33.93和43.16t/hm2;浸泡24h后测定油松枯落物的含水量为268.10g,落叶松枯落物含水量为157.54g,二者的有效拦蓄量分别为30.07和57.56t/hm2。油松、落叶松林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系;枯落物浸水0～4h内吸水速率最大,4～8h内逐渐变缓,10h后其持水量基本达到最大值。