基于GRACE陆地水储量降尺度的塔里木河流域干旱特征及驱动因子分析

水资源是维持内陆河流域社会经济与生态环境协调发展的关键因素。运用重力卫星GRACE和全球陆地同化系统模型GLDAS,结合统计方法,分析了塔里木河流域陆地水储量的时空分布,并对重力卫星GRACE估算的陆地水储量进行降尺度分析,以探究塔里木河流域局部的干旱特征。研究结果表明:2002-2015年间流域陆地水储量呈现1.6±1.1 mm/a的减少趋势,且流域北部陆地水储量为亏损状态,流域南部陆地水储量呈盈余状态;流域内GRACE陆地水储量与GLDAS土壤水的相关关系R~2达0.35(P0.05),降尺度前后的陆地水储量相关关系R~2为0.98(P0.001);尽管塔里木河流域出山口径流呈增加趋势,基于陆地水储量研究发现塔里木河流流域干旱情况依然很严峻;结合夏季0℃层、夏季积雪覆盖率及地下水资源的变化研究发现夏季0℃层和夏季积雪覆盖率对塔里木河流域陆地水储量变化影响较为明显,地下水资源量变化是流域陆地水储量变化的主要驱动因子。     

基于遥感土壤湿度反演中尺度流域水储量季节性变化

基于GRACE卫星数据反演陆地水储量变化的能力在众多大尺度流域(15 000 km~2)中得到验证,但该数据空间分辨率较低,难以应用于中尺度流域。本研究基于分辨率更高的遥感土壤湿度,通过引入转换系数K_(pm),对2010年到2015年汛期、非汛期前后的中尺度流域水储量变化(dS_m/dt)进行估算,并通过水量平衡方程对该方法进行验证分析。结果表明基于土壤湿度得到的dS_m/dt与P-Q-E在各个中尺度流域上的相关系数均大于0.7,呈显著相关,土壤湿度能捕捉流域季节性水储量变化;相关系数和均方根偏差在南部区域偏大,说明该方法虽然在湿润区捕捉变化的能力更强,但对量级的把握能力较弱,在北部偏干区域则表现呈相反趋势。该方法为陆地水储量计算提供新途径,计算结果可为区域水资源调度管理起指导作用。     

近20年黄河源区陆地水储量增加及其可能原因分析

黄河源区陆地水储量对黄河流域生态保护与高质量发展国家重大战略的实施起到至关重要作用。利用长短期记忆（LSTM）网络模型,基于GRACE和GRACE-FO重力卫星产品与GLDAS产品分析了黄河源区2002年4月至2020年3月的陆地水储量变化特征,并探讨了降水和蒸散发对陆地水储量变化的影响。结果表明：LSTM模型可用于重建GRACE与GRACE-FO产品之间的数据缺失,其在验证期的皮尔逊相关系数为0.923、纳什效率系数为0.816。此外,GRACE产品具有好的准确性,与GLDAS数据的皮尔逊相关系数为0.737。黄河源区陆地水储量呈现先增加后降低再增加的变化趋势,整体上有着明显的增加趋势。相对地下水和雪水当量,土壤水的增加是陆地水储量增加的主要贡献成分。降水量增加是黄河源区陆地水储量增加的重要原因,而蒸散发量下降是源区陆地水储量上升的可能原因。     

利用GRACE重力卫星观测研究近7年云南省水储量变化

基于高斯平滑法对2002年8月-2010年6月共计95个月的GRACE RL04数据反演得到云南省水储量数据,结合云南省122个气象台站的月降水、月气温资料,利用趋势分析方法研究了云南省近7年来的水储量时空变化特征。结果表明,水储量的月变幅变化过程与降水的月变化过程具有一致性,从水储量变幅可以反映出云南省2010年特大干旱事件和2005年比较严重的初夏干旱事件。云南省西北部近7年来降水减少,气温升高使得蒸散发量增加,导致该区域的水储量呈减少趋势,但是东南部受降水增加以及人类蓄水等工程的影响,水储量呈增加趋势。同一区域水储量的年内变化趋势在不同季节有所差异,除夏季有效降水量变化趋势与水储量变化趋势不一致之外,其他季节的水储量与有效降水变化趋势一致。     

归一化植被指数对陆地水储量和降水变化的响应研究——以塔里木河流域为例

利用美国国家航空航天局(NASA)提供的MODIS归一化植被指数(NDVI)数据,探讨了2003-2013年10 a间塔里木河流域NDVI的时空动态分布情况,辅以根据GRACE重力场恢复与气候实验重力卫星和TRMM热带降雨测量使命卫星数据所反演的陆地水储量和降水量数据,研究了10 a间塔里木河流域植被覆盖变化对陆地水储量变化的响应。结果表明:(1)春季NDVI最大值为0.033 67,最小值为-0.010 13,夏季NDVI值最大值为0.617 39,最小值为-0.111 72,秋季NDVI最大值为0.563 38,最小值为-0.047 11,冬季NDVI最大值为0.281 61,最小值为-0.078 64;植被NDVI呈现出夏季秋季冬季春季的规律,离河道越近,植被覆盖度也就越高,同时,植被覆盖度指数会随着越靠近沙漠、戈壁而逐步降低。(2)10 a间NDVI呈现大范围的降低趋势,只有少许范围内具有显著的增加趋势;陆地水储量和降水量的变化趋势,从西北向东南方向呈现出由急剧降低逐步递增为急剧增加。(3)区域A、B、C、D 10 a间NDVI的变化趋势分别是较为复杂、微弱降低、微弱增加和非常显著的增加。(4)降水量与NDVI之间呈现正相关关系,但影像有明显的时滞性,降水量与NDVI之间呈现负相关,植被NDVI与陆地水储量呈负相关,但是对NDVI的影响明显比陆地水储量对NDVI的影响更为显著。     

基于GRACE重力卫星与SPEI的云南干旱监测

针对云南省干旱多发、旱灾严重的特点,选取1981年1月-2020年6月长时间序列的历史时期典型水文干旱年及干旱事件,探索GRACE卫星反演数据在监测云南地区干旱方面的适用性,旨在提出解决无资料或少资料地区干旱监测困难的新方法。研究基于GRACE重力卫星数据反演得到云南省滇中、滇东北、滇东南、滇西南、滇西北5个分区月均储水量变化量,计算各分区的旱涝指标-相对储水量指数,利用相对储水量指数对云南省各分区干旱情况进行分析,并从月时间尺度上对比了相对储水量指数和标准降水蒸散指数SPEI3的干旱分析结论。研究结果表明：基于GRACE重力卫星数据反演构建的相对储水量指数在典型水文干旱年内的监测结果与实际干旱情况基本一致,其在滇中地区的适用性最佳,对于春季干旱的监测精度优于其他季节,反演数据能够一定程度上反映云南省不同地区、不同季节干旱程度;利用SPEI3对云南全省以及不同分区的旱情进行监测,结果与统计年鉴记载干旱事件较为吻合,其在滇东南地区的监测精度优于其他分区,在夏、冬两季精度优于春季;GRACE和SPEI3都较好地捕捉到了历史时期的典型干旱年及干旱事件,在选取的24场典型干旱事件中各分区的最高...     

气候变化对青藏高原陆地水储量的影响

陆地水储量是降水、蒸散发、径流及下渗等水文过程的综合反映，控制不同尺度的水文循环过程。分析青藏高原陆地水储量在长时间尺度上的变化情况，明晰气候变化产生的影响，可为认识青藏高原的水安全风险并制定相应的水资源管理措施提供科学参考。研究综合使用GRACE数据与ISI-MIP2b多模型数据，利用多模型权重法、Mann-Kendall趋势分析等方法分析了青藏高原1861-2005年与2006-2099年陆地水储量的时空变化情况，通过试验情景设计探究了气候变化对陆地水储量及地下水储量的影响。结果表明：(1)GRACE数据显示青藏高原陆地水储量在2002-2017年间呈减少趋势，水储量变化空间异质性强，高原南部呈减少趋势，北部呈增加趋势。(2)ISI-MIP2b模拟结果显示1861-2005年间青藏高原陆地水储量在工业革命前情景（PIC）与历史情景（HIST）下呈增加趋势，气候变化降低了陆地水储量的增加速率（0.50 km3/a），同时使高原东部及中部大部分地区的陆地水储量由PIC情景下的增加趋势变为减少趋势。(3)2006-2099年间，PIC情景下青藏高原陆地水储量呈增加趋势，RCP2.6、RC...     

汉江流域多种遥感蒸散发产品评估

基于流域水量平衡原理,采用汉江流域2005-2012年GRACE水储量数据,计算得到流域水量平衡月蒸散发(ETWB),并将ETWB作为ETa真值,评估诊断模型(ETMOD16、ETZHANG、ETGLEAM)、陆面模式(ETGNOAH1、ETGNOAH2)、再分析(ETJRA55)3种类型的6种ETa产品精度;通过基于γ累积概率分布的偏差校正方法,对ETa产品进行校正,以提高各产品在汉江流域的可靠性。结果表明,校正前诊断模型产品的精度明显优于其他类型的产品,且6种ETa产品在汉江流域表现出相似的空间分布,流域中部ETa明显高于其他地区。同时,校正后的蒸散发产品精度均得到一定的提高,且偏差校正对蒸散发活动较强的月份改善效果更为明显。此外,校正前后ETGLEAM在汉江流域均表现出较高的适用性。     

新疆焉耆盆地水——盐平衡模型的率定与检验

在对水盐运动规律有较深刻的认识基础之上 ,建立流域水盐平衡模型 ,并以焉耆盆地为例 ,并进行模型的率定、检验和主要参数的敏感性分析 ,模拟流域水盐时空分布与变化 ,为研究流域水盐调控和环境保护提供分析工具     

流域综合治理视角下福建省永春县美丽乡村建设

近年来,中国正在从经济、社会、生态及人与自然和谐等多角度出发在流域沿岸乡村实施美丽乡村建设。这不仅加快了农村基础设施配套建设,促进了农村生态农业的发展,也极大地增加了农村生态环境治理力度,对流域治理起到了一定的间接推动作用。以福建省桃溪流域永春县的美丽乡村建设为背景,调研美丽乡村实施前后农村生产、生活方式的改变和居民水环境保护意识的变化,并结合水环境监测的手段,对比美丽乡村实施前后桃溪流域污染源强及水质环境的变化,分析美丽乡村建设在流域治理方面的贡献,为美丽乡村建设在推动流域治理方面的作用研究提供重要的理论依据。      

基于WPI的水安全评价体系研究

针对水安全评价问题,介绍了水贫穷指数(WPI)。根据我国实际情况对水贫穷指数中的水安全评价指标进行深入研究,并在此基础上提出适合我国流域的水安全评价指标。以石羊河流域为例的应用证明了该指数能够清晰地反映威胁流域水安全的因素的具体特征,通过水安全分级的方法可以确定各特定区域的水安全级别,为制定水安全预警机制提供依据。     

赣江流域产水功能对土地利用变化的响应

以赣江流域为研究对象,分析了1990-2019年的土地利用变化,并利用InVEST模型的产水模块探讨了近30年土地利用变化对产水的影响.根据研究结果,赣江流域产水量逐年呈现M型变化,其北部和东部产水量多,西部和南部产水量少,通过情景模拟法得出赣江流域耕地和林地的转出以及建设用地的转入会促进产水量的增加,水域用地的转出会...     

黄河流域中游地下水干旱演变规律及其对植被变化的响应

【目的】明确黄河流域中游地下水干旱时空演变规律。【方法】基于GRACE/GRACE-FO卫星数据和GLDAS数据计算标准化地下水干旱指数SGDI,利用改进的Mann-Kendall趋势检验研究和识别黄河流域中游的地下水干旱时空演变规律,利用Spearman相关分析研究地下水干旱对植被变化的响应。【结果】(1)黄河流域中游地下水储量异常以-0.027mm/d的速率变化,时空分布极不均匀。(2)地下水干旱时间上分布不均匀,在2018年之后发生中度甚至重度的地下水干旱,且SGDI的Theil-Sen变化率为-4.10×10-4/d,未来地下水干旱有显著的增加趋势。(3)地下水干旱空间上分布不均匀,干旱增加趋势面积占比为63.02%,未来干旱恶化趋势增加,出现自西南向东北加剧现象。(4)植被变化对地下水干旱的驱动作用不显著。【结论】黄河流域中游地下水干旱较严重,地下水干旱对植被变化存在不显著的响应。     

重力流超滤技术处理在水窖中应用研究进展

西北农村地区集雨水窖污染物数量多、种类繁杂,窖水水质不能满足居民安全饮水标准。利用一种新型节能、高效的净水处理工艺（重力流超滤技术）是改善窖水水质的重要手段。在描述西北地区集雨水窖特征的基础上,着重分析了膜材质、膜组件、进水水质和膜清洗方式等因素对影响膜出水量、膜污染或膜堵塞的运行效果和机理。深入探讨和分析了重力流超滤技术在西北农村地区应用和推广方面的技术优势和经济优势,提出重力流超滤技术适用于我国西北农村缺水地区发展,以期为提高和改善窖水水质及居民安全饮水提供参考依据。     

流域水生态补偿标准、模式和挑战

流域水生态补偿是以水资源保护为主线,有效平衡流域经济发展与水资源保护关系的经济激励手段。目前国内外专家、学者对流域水生态补偿进行了积极探索,然而相关的流域水生态补偿机制并没有系统梳理。本文系统总结和讨论了生态补偿主客体、补偿标准和补偿模式等领域热点问题,描述了流域水生态补偿发展过程,从水量和水质的角度分类分析了补偿标准研究现状,探讨了当前的流域水生态补偿模式和实施流域水生态补偿面临的主要挑战。总结出流域水生态补偿研究需要转变流域水生态补偿模式,鼓励流域水生态补偿自发实施,使地方承担更多的支出、以减轻国家财政压力。     

基于ArcGIS的县域耕地表层土壤有机碳储量估算——以洪江市为例

基于农业部第三批测土配方施肥项目实施县洪江市耕地地力评价和测土配方施肥项目的数据成果,运用ArcGIS技术对洪江市耕地表层土壤有机碳储量进行估算,对洪江市耕地表层土有机碳储量及空间分布特征进行研究,并根据估算结果分析了不同类型耕地土壤有机碳储量的变化。研究发现洪江市面积加权平均土壤有机碳密度为41.50t/hm2,储量为1.20×106t。洪江市耕地土壤以水稻土为主,耕地土壤有机碳密度东南地区较高,西部中部及流域地区较低。     

右江流域水生态补偿机制研究初探

为保护右江流域生态环境,协调郁江乃至珠江上下游各方经济利益,更好的激励上游地区生态环境保护行为,通过分析右江流域水生态现状、存在问题、现有生态补偿政策环境及其在郁江流域、珠江流域中的地位和作用,利用外部性理论,分析提出了右江流域水生态补偿模式。通过对标对表有关生态保护规划和区划成果,立足百色市实际,提出了右江流域水生态补偿内容、补偿主客体、补偿标准和补偿方式,初步构建右江流域水生态补偿机制框架,并提出有针对性的补偿政策建议,为水生态补偿实施提供了参考。     

挠力河流域水基系统健康评价及指标体系研究

水生态环境遭到不同程度的破坏,流域健康状况越来越受到重视。水基系统的提出为流域健康评价提供了新的理论框架。现以挠力河流域为研究基点,根据其国家农产品主产区的特点,在水基系统的理论框架下,研究了适合该流域的健康评价等级标准,并依据指标选取5项原则、流域的自然经济状况构建了挠力河流域的水基系统健康评价指标体系。筛选了以农业生产和可持续发展为主导的评价指标集,分析了特定指标对该研究区域的适用性。所建立水基系统健康评价体系和指标集可为挠力流域的可持续发展提供技术支持。     

基于MIKE BASIN的石羊河流域蔡旗断面下泄水量模拟与分析

以石羊河流域蔡旗断面为研究对象,基于MIKE BASIN模型,根据研究区降水、蒸发和用水等资料,建立了石羊河流域水资源管理模型,模拟了石羊河流域蔡旗断面下泄水量变化特征。从模拟结果可以看出,所建立的水资源管理模型是正确的,选取的参数和计算的结果基本合理,模拟结果总体上反映了蔡旗断面水量变化,符合石羊河流域蔡旗断面的实际情况,可用于该流域水资源管理和预测研究,可为干旱内陆河流域水资源的合理开发提供科学依据和技术指导。     

黄土高原治沟造地水利设施综合配置与管理

治沟造地是我国解决耕地后备资源不足的重要举措。解决好用水、排水和防洪安全问题,是治沟造地流域农业产量提升、生态环境高质量发展的关键。在总结黄土高原流域水资源利用和水利设施防洪现有问题的基础上,提出了黄土高原治沟造地流域蓄（水）、排（水）、防（洪、盐渍化）、灌（溉）、管（理）为一体的水利综合配套技术,并推荐了两个适用于不同汇水面积的洪峰流量计算公式,为蓄排水工程设计提供依据。该技术有利于黄土高原治沟造地流域水资源的永续利用和治沟造地的土地安全。