新疆博尔塔拉河冬季鱼类群落空间分布及其与环境因子的关系

为完善新疆博尔塔拉河流域的渔业生态评估及体系养护,2016年11月在博尔塔拉河流域展开资源调查,于干流设置4个监测断面,对该水域鱼类群落结构进行研究。本调查共采集鱼类1515尾,隶属于3目5科14属,共计15种,均为硬骨鱼类;通过相对重要性指数(IRI指数)获得的博尔塔拉河干流的鱼类优势种共计3种,分别为麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、棒花鱼(Abbottina rivularis)和新疆高原鳅(Triplophysastrauchii)。基于Bray-Curtis相似性指数的二维聚类分析结果显示,在60%相似水平上空间聚类,可将博尔塔拉河分为上游及下游2组,物种聚类在50%相似水平上可分为Ⅰ～Ⅳ共计4组。典范对应分析(CCA)表明,影响冬季鱼类群落空间结构的主要环境因子为海拔、温度和溶氧。对照历史资料结果表明,博尔塔拉河流域的土著鱼类种类减少;外来鱼类种类逐年增加;经济鱼种减少;鱼类群落小型化明显。本研究可为该流域生态环境评估、水资源开发利用及渔业资源养护提供基础数据,具有一定的参考价值。     

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.     

四川盆地降水量变化特征分析

基于四川盆地内8个雨量站1954—2010年的月降水资料,运用降水集度、线性回归分析、滑动平均法、距平百分率、Kendall秩次相关法、小波分析、Mann-Kendall检验法以及滑动t检验法,对四川盆地降水量年内分配情况、年和四季降水量变化趋势、周期及突变性进行了分析。结果表明,四川盆地降水量年内分配呈季节性变化;年及四季降水量均呈减少趋势,其中,年和秋季降水量减少趋势在95%置信区间内显著;年、秋季和冬季降水量变化周期较短,均小于10 a;春季和冬季降水量不存在明显的突变点,年和秋季降水量突变开始的时间分别为1985年和1997年,夏季存在2次突变,突变点分别为1979年和1997年。     

淮河上游冬小麦生长关键期旱涝灾害阈值研究

利用淮河上游地区1961-2015年13个气象站逐日降水数据,计算冬小麦生长关键期(2、3、4月)1个月尺度及3个月尺度SPI值,结合冬小麦产量数据,确定生长关键期对产量灾损率影响的具体时段,在此基础上分析了降水量变化及旱涝灾害空间分布,建立了SPI值与产量灾损率之间的定量关系。结果表明,(1)生长关键期(SPI3)和4月(SPI1_4)SPI值均与产量灾损率相关性程度高,分别通过0.01和0.05显著性水平检验;2个时段降水量变化整体呈减少趋势,且旱涝灾害空间分布存在一定的差异;(2)当SPI3值和SPI1_4值分别为-2.23和-1.82时,达到决定发生旱灾时产量灾损的阈值;(3)SPI3值和SPI1_4值与产量灾损率相关系数分别为0.94和0.82,在典型涝灾年,SPI值与产量灾损率具有线性关系。     

引黄灌区不同肥料类型和施肥技术对稻田氮磷流失的影响

为减少引黄灌区稻田退水导致的农业面源污染,寻找水稻稳产和环境友好的最佳结合点,研究了大田示范条件下不同肥料类型和施肥技术对稻田田面水和排水沟退水氮磷变化特征的影响。结果表明,与常规施肥处理比较,优化施肥和侧条施肥均可以显著降低稻田田面水和排水沟中TN质量浓度,其中以侧条施肥处理效果最好,田面水和排水沟中TN质量浓度仅为常规施肥的47.4%和34.3%,各施肥处理间田面水和排水沟中TP质量浓度变化差异不显著。优化施肥和侧条施肥处理在肥料减量的条件下水稻产量并没有降低,其中有机种植处理产量最低,相对产量仅为常规处理的73.5%。综合考虑水稻产量和环境因素,优化施肥和侧条施肥技术可以作为环境友好型施肥技术在引黄灌区进行推广。     

基于三维Copula函数的沙颍河流域水文干旱频率分析

为进一步研究水文干旱特征及其演变规律,选取沙颍河流域2个水文站1951—2008年逐月径流资料,采用游程理论提取水文干旱特征变量,选取4种对称Archimedean Copula函数和对应的非对称Archimedean Copula函数拟合干旱特征变量的联合分布并计算联合重现期和同现重现期。经拟合检验,Frank Copula对干旱特征变量二维联合分布的拟合效果最优,M3 Copula函数对三维干旱变量的联合分布拟合效果最优。干旱特征的单变量重现期值大于二、三维变量的联合重现期,小于二、三维变量的同现重现期。因此,Copula函数能够较好地拟合沙颍河流域水文干旱特征变量间的联合分布。     

多尺度DEM提取河流比降的对比分析

研究旨在用DEM计算河流比降,分析DEM分辨率与阈值对比降的影响,并提取最佳分辨率与最佳阈值。以延河流域的ASTER GDEM和SRTM3 DEM为原始数据源,利用Arc GIS分别提取60、150、200、300 m分辨率下延河流域的主河道,并据此计算流域平均比降。结果表明:延河的平均比降为3.39‰;DEM分辨率与汇流阈值对比降影响较大,当DEM分辨率小于150 m时,比降随阈值增大而减少;DEM分辨率大于150 m,比降逐步增大。延河流域河流比降分析的DEM分辨率不宜超过150 m,其中DEM分辨率为90 m时,计算的比降结果较为符合延河流域实际情况;DEM分辨率为30、60、90、150、200、300 m时,计算比降的最佳阈值分别为65000、60000、30000、70000、40000、20000;利用85%的主河道折线段信息,进行比降计算,其结果接近真实值。研究实现了基于DEM的河流比降计算,有助于DEM在水文学等流域的应用。     

黑龙江干流水质评价与预测

为探究黑龙江干流水质对居民生活和农业灌溉用水的影响,选择溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和p H四项监测指标作为研究对象,对漠河北极村、大兴安岭呼玛、黑河和伊春嘉荫四个断面过去一年每周水质监测数据进行预处理,运用物元综合评价模型,对黑龙江干流水质做出综合评价。然后根据监测结果,采用灰色预测模型对相应地区未来26周的各项监测指标进行预测。结果表明:漠河北极村、大兴安岭呼玛断面水质主要为Ⅰ类和Ⅱ类,黑河断面水质主要为Ⅱ类和Ⅲ类,伊春嘉荫断面水质主要呈Ⅰ类和Ⅲ类。漠河北极村、大兴安岭呼玛断面未来26周水质较好,黑河断面高锰酸盐浓度较高,伊春嘉荫断面高锰酸盐与氨氮浓度均较高。研究表明:黑龙江干流水质基本可以满足居民生活和农业灌溉用水需要,运用物元分析法和灰色预测模型对水质进行评价及预测是可行的。     

RCPs气候情景下三江平原典型流域耕地动态模拟

选取三江平原典型流域挠力河流域为研究区,以1990、2002和2014年3期Landsat影像、DEM数据和社会经济统计资料等多源数据为基本信息源,结合3S技术,运用FLUS模型定量模拟代表性浓度路径情景系列(RCPs)下耕地动态变化特征。结果表明:24 a间挠力河流域的旱地面积变化幅度较小,水田面积持续增加,1990—2002年水田扩张剧烈,2002—2014年扩张速度趋于缓和;3个时点的旱地均沿东北-西南轴方向进行分布,主轴沿顺时针缓慢旋转,空间变化稳定,分布范围逐渐减小。水田沿东北-西南走向分布,1990—2002年其主轴逆时针旋转,后顺时针旋转至45.31°,整体分布较为离散,极化特征不明显;通过对比不同空间分辨率及时间尺度下模拟精度,确定最优模拟空间分辨率为200 m,最优模拟时间点为2038年;MESSAGE气候模式下,未来挠力河流域的旱地面积先减少后增加,水田继续维持扩张态势,2029年后面积将以2%速度逐年下降,其分布将更加聚集,主轴沿顺时针旋转,重心逐渐向东北方向进行偏移;AIM气候模式下,气候波动对水田的影响程度大于旱地,旱地面积持续缓慢增加,水田面积在波动中下降,空间分布的极化特征突出。     

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。