Hydrological and water cycle processes of inland river basins in the arid region of Northwest China

The increasing shortage in water resources is a key factor affecting sustainable socio-economic development in the arid region of Northwest China(ARNC). Water shortages also affect the stability of the region's oasis ecosystem. This paper summarizes the hydrological processes and water cycle of inland river basins in the ARNC, focusing on the following aspects: the spatial-temporal features of water resources(including air water vapor resources, runoff, and glacial meltwater) and their driving forces; the characteristics of streamflow composition in the inland river basins; the characteristics and main controlling factors of baseflow in the inland rivers; and anticipated future changes in hydrological processes and water resources. The results indicate that:(1) although the runoff in most inland rivers in the ARNC showed a significant increasing trend, both the glaciated area and glacial ice reserves have been reduced in the mountains;(2) snow melt and glacier melt are extremely important hydrological processes in the ARNC, especially in the Kunlun and Tianshan mountains;(3) baseflow in the inland rivers of the ARNC is the result of climate change and human activities, with the main driving factors being the reduction in forest area and the over-exploitation and utilization of groundwater in the river basins; and(4) the contradictions among water resources, ecology and economy will further increase in the future. The findings of this study might also help strengthen the ecological, economic and social sustainable development in the study region.     

降雨强度对农业耕作措施水土保持作用的影响

利用人工模拟降雨试验，研究不同降雨强度下，不同农业耕作措施坡地水土流失特征。试验设计的坡地坡度分别为5°和15°，降雨强度分别为60、90、120 mm·h^-1；耕作措施分别为等高耕作、人工掏挖和人工锄耕，以相同坡度的平整坡地作为对照。结果表明：（1）随着降雨强度的增大，各耕作措施坡地产流量显著增大1.51倍以上，最大增加幅度为等高耕作坡地的2.28倍。而坡地产沙量在降雨强度较小时增加不显著，当降雨强度增大到120 mm·h^-1时，坡地产沙量显著增大；（2）与平整坡地相比，等高耕作在3个降雨强度下都具有明显的减流效益，减流量均大于15%，而人工锄耕和人工掏挖却不明显；（3）在5°坡地上，等高耕作和人工掏挖在3个降雨强度的减沙效益均大于25%，而人工锄耕减沙效益不明显；在坡度为15°、降雨强度为60 mm·h^-1和90 mm·h^-1时，人工锄耕和人工掏挖减沙效益与降雨强度关系无明显规律，在降雨强度为120 mm·h^-1时，3个耕作措施都不能有效降低坡地产沙量。可见，水土保持农业耕作措施具有降低坡地产流量的作用，而对于坡地产沙的作用存在明显差异，在大坡度和大降雨强度下，不仅不能降低坡地产沙，反而加剧坡地土壤流失。     

长江流域近期水沙变化趋势及成因分析

采用双累积曲线法分析了2000—2013年长江流域7大水文站水沙变化关系,基于Mann-kendall检验法和Yamamoto突变检验法研究水沙变化趋势和突变年份。结果表明,屏山、朱沱和寸滩站的双累积曲线较为顺直。宜昌、沙市、汉口和大通站则均在2005年发生转折,斜率减小,输沙量大幅减小;长江干流径流量的变化趋势较为平稳,发生突变的现象少,仅屏山站于2001—2002和2005—2006年发生突变,而输沙量的变化趋势则较为明显,常发生强突变现象,且宜昌、沙市、汉口和大通站均无虚假点出现;造成长江干流2000年以来输沙量显著减小的主要原因是三峡水库的蓄水运用和水土保持工作的持续开展,而降雨量下降是导致径流量减小的因素之一。     

Near‐surface macropore flow and saturated hydraulic conductivity in drained and restored blanket peatlands

The impacts of blanket peatland management on water tables, near‐surface macropore flow and saturated hydraulic conductivity were investigated using automated dipwells and mini‐disc tension infiltrometers. Three neighbouring hillslopes which were undisturbed, drained and restored by drain blocking were studied. Mean water table depths at the undisturbed sites were slightly shallower than at the restored site and water tables at both sites were significantly shallower relative to the drained treatment. Through time, however, the water table at the restored treatment behaved in a markedly different way to that at the undisturbed site. Water tables reached the peat surface for only 2% of the time for the drained and restored treatments compared to 18% for the undisturbed treatment. The proportion of runoff flowing through macropores in the near‐surface layers of the peat was found to be large (≥60%) across all three treatments, yet functional macroporosity was found to be significantly greater in the undisturbed peat relative to the two other treatments. Meanwhile, saturated hydraulic conductivity was found to be significantly higher at the restored treatment relative to the two other treatments, with mean conductivities ca. 1.5 times greater, suggesting a form of heightened soil–water interaction. Combined, the results indicate that although restoration by ditch blocking may result in a relatively successful water table recovery, there may not be the full reinstatement of peatland hydrological processes.     

气候变化对秃尾河流域径流量的影响

为探讨秃尾河流域径流量对气候变化的关系,利用秃尾河流域1970～2005年36 a来的气温、降水和天然径流量数据,对该流域气温、降水和径流量年际和季节性的变化特征及趋势进行了分析,研究了气候因子与径流量的相关性.研究结果表明:秃尾河流域年平均气温呈现明显升高趋势,以冬季升温为主；年降水表现为缓慢减少趋势,降水减少主要表...     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险，为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测，并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大，道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小；大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅，其中Fe和Mn的降幅较大，Zn的降幅中等，Cu的降幅最低；As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快，人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大，但健康风险较低；车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定，但健康风险较高。     

绿色屋顶降雨径流削减效果监测与过程模拟

选择平面、斜面、绿色、滞蓄4种不同形式屋顶,采用"液位计+三角堰"的径流测量方法,开展降雨径流对比监测。结果表明,相比平面与斜面屋顶平均径流系数(分别为0.68和0.84),绿色与滞蓄屋顶平均径流系数分别为0.41和0.43,均明显有所减小,并且数值相差不大,反映出相近的径流总量削减效应。比较分析绿色与滞蓄屋顶降雨径流过程,2类屋顶径流过程接近,产流后水流运动机制相似,均受上部积水水头作用影响,并以孔流(孔隙、孔口)形式出流,可以采用相似的水库概念模型进行简化模拟。根据土壤水饱和下渗理论,考虑到绿色屋顶基质层厚度有限,推导建立了描述绿色屋顶饱和产流后降雨径流过程的基本方程,并应用于模拟绿色屋顶降雨径流过程。结果表明,径流过程计算值与实测值间决定系数值为0.85、Nash-Sutcliffe效率系数值为0.84,初步验证了模型的合理性。研究成果有助于深入认识绿色屋顶对降雨径流的削减效应与出流机制。     

基于迁移学习的棉花叶部病虫害图像识别

针对传统图像识别方法准确率低、手工提取特征等问题,该研究以棉花叶部病虫害图像为研究对象,利用迁移学习算法并辅以数据增强技术,实现棉花叶部病虫害图像准确分类。首先改进AlexNet模型,利用PlantVillage大数据集训练取得预训练模型,在预训练模型上使用棉花病虫害数据微调参数,得到平均测试准确率为93.50%;然后使用数据增强技术扩充原始数据集,在预训练模型上再训练,得到最终平均测试准确率为97.16%。相同试验条件下,该研究方法较支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和BP(Back Propagation,BP)神经网络以及深度卷积模型(VGG-19和GoogLeNet Inception v2)分类效果更好。试验结果表明,通过迁移学习能把从源领域(PlantVillage数据集)学习到的知识迁移到目标领域(棉花病虫害数据集),数据增强技术能有效缓解过拟合。该研究为农作物病虫害识别技术的发展提供了参考。     

基于耦合协调度的大理河流域径流和输沙关系分析

深入研究流域水沙关系变化是解决黄河流域高质量发展关键问题的重要科学途径之一。自20世纪50年代以来,黄河中游地区实施了大规模的水土保持工程,径流和输沙显著减少,水沙关系发生变化。该研究利用Mann-Kendall趋势检验法分析了1960—2015年来大理河流域的径流输沙变化趋势,并构建基于耦合协调度理论和Pettitt检验方法的径流输沙关系变异诊断方法,识别大理河流域径流和输沙关系的突变点,并通过Copula方法进行验证。结果表明:1)大理河流域径流输沙在月尺度和年尺度呈现显著的下降趋势;2)大理河流域径流和输沙关系在1996年发生显著突变;3)径流输沙关系发生突变后,径流和输沙均明显减少,输沙的减少幅度比径流的减少幅度高29.19个百分点,径流对输沙贡献程度下降幅度为5.10%,单位径流的输沙能力降低;4)淤地坝建设和植被恢复是造成大理河流域水沙变化的主要因素,修建淤地坝和恢复植被对减少泥沙具有积极作用。研究成果可以为进一步深化理解大理河流域水沙关系变化以及水土流失治理提供依据。     

治疗仔猪黄白痢中兽药临床处方筛选

为了筛选出治疗仔猪黄白痢的最佳中药处方，确定其合理用药剂量和适用范围，试验将478头确诊为黄白痢的哺乳仔猪随机分为6组，分别用3种预选处方（处方一、处方二和处方三）、氧氟沙星、诺氟沙星、氧氟沙星与诺氟沙星联合用药进行治疗，比较预选处方与对照药物对仔猪黄白痢的治疗效果，筛选最佳的中药处方；并对每种中药处方按照低、中、高3种剂量进行用药，确定预选处方的合理用药剂量；按照发病特点进行用药。探讨预选处方对不同病症的适用性。结果表明：预选处方对仔猪黄白痢的治疗效果优于对照药物，且复发率显著低于后者；3种中药处方中，处方一的疗效最好，治愈率为82．9％，总有效率可迭84．7％，显著高于其他处方；处方一中剂量组的疗效最好，治愈率为88．9％，总有效率可达91．1％，显著高于其他剂量组，而且治愈后无复发现象。