基于DEM的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析

根据乌鲁木齐河流域9个气象站1961-2009的逐月降水量资料,采用三维二次趋势面宏观地理因子模拟与反距离平方加权残差订正相结合的方法,建立全流域年降水量变化倾向率、突变前后降水增量、年和各月降水量多年平均值以及年降水量变异系数等降水量气候要素空间分布数学模型。在ArcGis平台上进行数据栅格化处理,实现基于数字高程模型（DEM）数据的乌鲁木齐河流域降水量时空变化的精细化分布式模拟。结果表明：（1）196l-2009年,乌鲁木齐河流域年降水量平均以15.29mm/10a的倾向率呈显著（P〈0.05）的递增趋势,并于1987年发生了突变性增多,但各地降水量增多倾向率和突变前后降水增量差异明显,总体表现为海拔越高的区域,降水量增多越明显。（2）乌鲁木齐河流域年降水量的空间差异十分明显,流域末端的北部平原降水量不足250mm,向南随着海拔的升高降水量渐增,在海拔1900-2200m的天山北坡中山带出现降水量为550～600m的最大降水带,之后,随着海拔高度的继续上升,降水量又呈减少趋势,至3500m以上的河流源头区域,年降水量不足450m。（3）年降水量变异系数随海拔的升高而减小,即海拔越高的区域降水量的年际间波动相对越小。（4）年内逐月降水量的空间分布格局表现为明显的周期性变化特征。冬季（12-2月）降水较少,各月降水量的高值区主要在低山带和山前洪积、冲击平原,而降水量的低值区在海拔2500m以上的高山带。春季（3-5月）降水量较冬季多,降水量的高值区也逐渐向高海拔山区上移,而降水量低值区则由南部高山带逐渐向北部平原迁移。夏季（6-8月）是一年中降水量最多的季节,各月降水量的高值区逐渐上移到海拔2000-4000m的中、高山带,而降水量低值区在北部平原地带。秋季（9-11月）降水量逐渐减少,最大降水高度带也向低海拔区域移动,而降水量低值区则向中、高山带上移,至11月,最大降水带回复到低山带和山前洪积、冲击平原地带,最少降水带再次上升到2500m以上。     

西南地区水稻洪涝等级评价指标构建及风险分析

构建水稻洪涝灾害等级评价指标体系,评估水稻洪涝致灾风险,对开展水稻洪涝防灾减灾、灾害保险意义重大。以西南地区一季稻为研究对象,利用气象资料、水稻灾情史料和生育期资料,在水稻洪涝灾害反演的基础上,构建水稻洪涝灾害样本过程雨量序列。基于Kolmogorov-Smirnov(K-S)分布拟合检验,采用置信区间下限值确定阈值的方法,构建水稻洪涝等级评价指标,并采用预留独立水稻洪涝灾害样本进行检验验证。在此基础上,计算西南地区各站点洪涝致灾风险指数。结果表明:水稻洪涝灾害的过程降水强度为抽穗成熟期拔节孕穗期移栽分蘖期;构建的西南地区水稻洪涝等级指标能较好地反映水稻洪涝实际受灾程度,指标验证完全一致的吻合率为66.7%,完全一致及相差1级的吻合率为100%。水稻洪涝灾害风险移栽分蘖期拔节孕穗期抽穗成熟期,高风险区域主要位于云南南部和东北部、贵州南部、以及四川中部的成都、眉山和德阳地区。     

基于热害累计指数的四川单季稻高温热害综合风险评价

高温热害是四川主要农业气象灾害之一,研究高温热害对水稻的风险区划,对保障水稻产量及农业可持续发展有重要意义。本文利用四川单季稻种植区1986-2015年气象观测资料、农业气象观测资料、社会统计资料以及基础地理信息资料,以单季稻生育敏感期（抽穗扬花期和灌浆结实期）为研究时段,选取热害累积指数、地形、产量变异度、农村经济等因子,分别构建了危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力4个风险因子,利用灰色关联度方法构建了四川单季稻高温热害"四因子"风险评价模型并对种植区进行风险区划。结果显示,高风险区主要分布在盆东平行岭谷区、盆中浅丘区、盆周边缘山地区的西部,以及盆南丘陵区的南部,该类型区域地势平缓,高温热害频繁。中等风险区主要集中在盆西平丘区和川西南中山山地区,该类型区域灌溉条件优越,社会经济水平发达,应对高温热害风险水平较高。低风险区主要集中在川西南中山宽谷区以及盆周边缘山地区,该类型区域地形较复杂,水稻种植较少,受高温热害影响偏小。四川盆地单季稻高温热害风险存在显著地区差异,应根据各自区域的风险特征选用适合的品种和方式提高防灾减灾能力。     

基于时间序列的浑河流域降水量预测模型

利用浑河流域长系列的降水量资料,运用时间序列分析原理建立浑河流域降水量预测模型,预测该流域的各站降水量,经检验其预测的中长期结果具有较高的精度,其预测结果完全可以为合理利用水资源、制定水资源中长期规划和保护流域水资源等提供理论依据。同时,预测结果也表明,运用时间序列分析原理建立的流域降水量预测模型在实际工作中是可靠的。     

六安地区近50年来降水量的变化特征

采用寿县、六安和霍山1956-2005年的降水量资料,运用离差系数、变化趋势、突变分析和功率谱分析等方法分析了六安地区50a来降水量的变化特征,初步探讨降水变化对农业生产的影响.结果表明:三站近50a来的降水量均呈正态分布,变异等级为中级;年降水量均随时间进程呈减少趋势,且减少速率顺序为六安＞寿县＞霍山;通过诊断发现三站50a来年降水量的变化过程均可以分为偏干、偏湿、干湿交替3个阶段,寿县和六安站的降水突变点在1992年,霍山在1965年;通过功率谱分析发现,寿县、六安和霍山站的年降水量分别有7～8a、2～3a和2a的明显周期性变化规律.     

基于降水量的白洋淀最低水位预测研究

为了每年能够提前预测未来10月份至翌年4月份的白洋淀最低水位,指导水资源管理和防灾减灾,利用白洋淀区域多个气象站点雨季不同时段的平均降水量和白洋淀水位资料,采取历史资料回归和机器学习方法,对白洋淀水位随区域降水量的变化规律进行了分析,研究建立了一种利用当年雨季平均降水量和当年雨季前水位预测当年雨季后至翌年雨季前白洋淀最低水位的方法。通过建立最低水位预测模型对已有的数据进行验证,发现所建的模型模拟和预测的结果误差在5%以下,精度较高。根据2018年5月白洋淀水位和白洋淀区域2018年7-8月、7-9月平均降水量预测的2018年10月至2019年4月白洋淀的最低水位分别为8.52 m和8.38 m,根据最新监测的2018年10月至2019年2月20日的最低水位实况,预测误差在4%以下,预测精度较高。因此,所建模型能够提前3~7个月动态预测白洋淀即将出现的最低水位,可为提高雄安新区区域水资源综合管理水平、统筹分配区域水资源、合理安排补水等提供科学依据。     

基于有效积温的中国水稻生长模型的构建

有效积温是指作物生长至某一生育阶段所需要积累的有效温度,是反映气象条件对作物生长影响的主要指标,研究有效积温对作物生长过程的影响对提高农业生产效率具有重要意义。该文以有效积温作为气象因子,收集中国气象数据网中的气象数据和已发表的学术论文中的水稻生长数据,建立了描述水稻生长过程的叶面积指数和干物质积累量的普适Logistic模型,并研究了水稻最大叶面积指数与最大干物质积累量、收获指数(作物经济产量与生物产量的比值)及降水量之间的关系。结果表明:有效积温为1000℃左右时,水稻叶面积指数最大,且此时干物质增长速率最大;水稻最大叶面积指数与最大干物质积累量之间表现为线性关系;最大叶面积指数和收获指数、降水量之间为二次抛物线关系,当降水量为670.5 mm时,最大叶面积指数为7.93,对应的水稻收获指数达到最大值0.50。该研究对于构建其他作物的生长模型具有一定的参考意义。     

不同插值方法模拟四川省逐月降水量的对比分析

我国西部地区气象观测点较少,致使一些地区的降水信息无法直接获取,采用空间插值方法来推测相邻地区的降水量是重要手段之一。针对四川地区观测点少的现状,结合空间分辨率为90m×90m的数字高程数据(DEM),分别采用常规反距离加权插值(IDW)、考虑各点高程的反距离加权插值(IDW)、局部多项式(LPI)、普通克里金(OK)、协同克里金(CK)对每个月降水量和1年平均每月降水量进行插值,并采用交叉检验法来验证插值结果,将平均误差(MAE)和均方根误差(RMS)作为评估插值效果的标准。结果表明:考虑高程的IDW插值误差小于常规IDW,可明显提高插值精度,克里金方法平均误差和均方根误差较小,优于反距离加权和局部多项式插值,在两种克里金方法中,与数字高程模型结合的CK方法的插值效果更好,更加适合四川省山区地形降水量数据的插值。     

基于GIS的大兴安岭中段东南坡降水量空间插值分析

采用大兴安岭中段东南坡即内蒙古兴安盟及其周边地区共计26个气象观测站资料,应用半经验半理论回归模拟方法,建立了内蒙古兴安盟地区18个降水量空间分布模型,模型全部通过0.05显著性检验。在此基础上,应用GIS技术和1∶25万地理信息数据,将兴安盟地区降水量插值到3″×3″的网格点上。结果表明:兴安盟地区年降水量自东南向西北逐渐递增,年降水量随经度的增加而递减,递减率为24.7mm/1°E;随纬度的增加而递增,递增率为37.6mm/1°N;随海拔高度的增加而递减,递减率为6.4mm/100m。研究结果为更好地满足当地农牧林业生产、工业基地布局等合理开发利用水资源提供科学依据。     

基于近似熵理论的三江平原月降水量空间复杂性分析

以三江平原7个国家级气象站1959—2013年的月降水量数据为基础,采用近似熵理论、ArcGIS空间分析理论,分析了近50a三江平原月降水量的空间复杂性。结果表明:三江平原月降水量表现出了较强的非线性特征,其中南部鸡西站月降水量的极差最大,达到了340.1mm,北部富锦站月降水量的极差最小,仅为231.6mm;月降水量空间复杂性东西方向整体呈现出了条状分布,且由西南向东北逐渐增加,这主要与三江平原西南部海拔低,湿地面积多,降水日数与降水强度小,且多为山区等因素有关。研究成果对于指导三江平原科学合理地利用降水资源具有一定的指导意义。     

西南地区水稻洪涝灾害风险评估与区划

为全面评估水稻洪涝的综合风险,基于自然灾害系统理论和农业气象灾害风险评估方法,利用西南地区（重庆、四川、贵州和云南）193个气象站1961-2012年逐日降水资料、396个县（市）1981-2012年水稻产量、面积资料和17个农气站点水稻生育期数据,以及西南地区数字高程（DEM）数据,构建区域水稻洪涝灾害致灾因子危险性、承灾体暴露性、孕灾环境敏感性和区域抗灾能力指数,以及综合风险评价模型,对西南地区水稻洪涝进行风险分析与区划。结果表明：（1）水稻不同生育阶段洪涝等级风险概率分布存在明显的地区差异,洪涝危险性表现为移栽分蘖期＞拔节孕穗期＞抽穗成熟期;全生育期高、次高危险区主要分布于云南南部和东北部、贵州南部,以及四川的成都、眉山和德阳地区。（2）基于不同时间序列的水稻相对暴露率明显波动,水稻生产承灾体高、次高暴露区主要集中在四川东北部和重庆地区;孕灾环境高、次高敏感区主要位于云南北部、四川南部和贵州东南部地区;水稻洪涝低抗灾能力区主要位于贵州。（3）西南地区水稻洪涝综合风险呈由中部向四周递增的趋势,高、次高风险区主要位于贵州南部、云南南部和四川东北部地区,低风险区位于重庆南部和云南北部地区。     

长江中下游平原单季稻田氮素径流损失风险评估

稻田氮素径流损失是农业面源污染主要来源之一,以巢湖地区单季稻田为研究对象,利用该地区1957—2019年的历史气象数据,通过设定插秧区间(6月6—25日)及施肥期水位(3,10,20 cm),建立SMNRL模型,模拟不同插秧时间和田面水水位稻田氮素流失,研究降低长江中下游平原气候区单季稻田氮素径流损失风险的插秧时间与水位控制模式。结果表明:(1)施肥后,稻田田面水氮素浓度呈指数衰减,基肥期田面水氮素衰减期为9天,分蘖肥和穗肥期为7天。(2)在LW、HW组合中,各施肥期占全生育的氮素径流损失为基肥期>分蘖肥期>穗肥期。在LW组合中,基肥期为氮素径流损失高发期,基肥、分蘖肥、穗肥的氮素流失为72.4%~98.4%,1.9%~27.6%,0~8.3%。(3)控制水位比选择插秧时间对降低氮素径流损失更有效。相同水位下,适宜的插秧期氮素径流损失在全生育期施肥中合计能减少0.4~4.5 kg/hm^2,降低32.8%~80.3%;相同插秧时间下,LW、MW组合相比HW组合氮素径流损失能减少8.8~13.1 kg/hm^2,降低92.1%~98.8%。(4)在LW、MW、HW 3种组合中,插秧期分别以6月19日、6月11日、6月17日为界,将6月6—25日分为前后2个阶段,前1阶段插秧产生氮素径流损失均值显著低于后1阶段,分别低37.0%,25.0%,21.7%。(5)降低巢湖地区稻田氮素径流损失有效措施为施肥期水位控制为3 cm,并选择6月6-19日期间进行水稻插秧。     

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.     

基于HBV模型的尼洋曲流域上游洪水致灾临界面雨量研究

[目的]建立工布江达以上尼洋曲流域的降水—径流关系,构建该流域的致洪临界雨量指标,以期为开展山洪气象预警工作提供参考。[方法]根据流域暴雨洪水致灾机制,利用地面气象观测和CMORPH资料,基于HBV水文模型进行计算分析。[结果]利用2007—2011年观测数据对HBV水文模型的参数优化和率定,模拟数据与观测数据的确定性系数为0.91,NASH效率系数为0.89;采用2012—2014年观测数据进行验证,确定性系数为0.86,NASH效率系数为0.85,率定期和验证期的平均相对误差均为3.1%,表明经过率定的HBV模型对尼洋曲上游流域具有较好的适用性。[结论]尼洋曲流域的洪水过程不仅与实时降水的面雨量有关,还与前期基础水位有关,致灾临界面雨量随前期基础水位升高而减小,并且随着前期水位的变化,临界雨量值呈现了非线性响应特征。     

影响历史黄河水患因素的综合分析

根据历史记载和灾害系统分析方法,认为黄河自东汉以来确实存在相对稳定的时期。黄河水患较低是多种因素综合作用的结果,其主要原因包括3个方面:(1)由气候原因导致的黄河下游来水量的减少和由于黄土高原地区土地利用方式由农转牧导致的水土流失的减少,进而使黄河下游河水含沙量的减少,河道淤积速率低。(2)王景治理黄河和黄河下游大量湖泊沼泽的存在大大提高了黄河下游地区的防洪能力。(3)由战乱导致的华北平原人口稀疏,经济发展的脆弱性低。     

GIS支持下的长江上游降雨侵蚀力时空分布特征分析

降雨侵蚀力是土壤侵蚀评估模型中的一个基本因子,利用长江上游361个测站1961-2004年日雨量资料估算降雨侵蚀力R值,利用GIS空间分析功能,获得长江上游降雨侵蚀力分布图、降雨侵蚀力年际变化趋势图、各区域R值平均年内分配曲线,在此基础上分析长江上游降雨侵蚀力时空分布特征。研究表明长江上游降雨侵蚀力的地域差异十分显著,与降雨量空间分布近似,由东向西减少,且降雨侵蚀力大的区域与多雨中心和暴雨中心分布基本一致。降雨侵蚀力年际变化存在明显的空间差异性,在一些地区年降雨侵蚀力的变化与年降雨量的变化趋势不一致。各区域降雨侵蚀力年内分配曲线为尖峰状分布,降雨侵蚀力十分集中。     

长江特大洪水原因与防灾方略探讨

’９８长江大洪水波及到长江中下游的湘、鄂、赣、皖、苏５省,受灾面积１３３３万多ｋｍ２,洪水前后持续２个月。发生大洪水的原因,既有天气因素的影响,也有上游森林破坏招致水土流失的作用,还有人为围湖造田带来的负效应的影响,但根本原因是天气因素所致。中下游地区湖泊水面积减小,人为在河道上圈地、设障,是导致洪水水位抬高、险情增加的重要原因。长江综合治理的目标与重点是,上游修建除三峡以外的控制性的调蓄工程群,实行蓄水、减沙与森林生态工程相结合,中下游进行固堤、河道清障,保护现有湖泊的调蓄功能。     

长江中下游甘薯氮磷钾肥施用效果与区域土壤养分丰缺指标研究

根据2009—2014年在长江中下游薯区实施的68个氮、磷、钾肥料用量田间试验结果，建立了基于养分丰缺指标法——肥料效应函数的甘薯氮、磷、钾施肥指标体系。结果表明：施用氮肥、磷肥、钾肥均对甘薯具有极显著的增产效果(P<0.01)；植薯土壤水解性氮含量的“高”、“低”指标分别为170 mg/kg和100 mg/kg，有效磷含量的临界指标为17 mg/kg，土壤速效钾含量“高”、“低”的指标分别为110 mg/kg和30 mg/kg；高产田块甘薯的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 125 kg/hm²、P₂O₅160 kg/hm²和K₂O 182 kg/hm²，中低产田块的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 155 kg/hm²、P₂O₅120 kg/hm²和K₂O 220 kg/hm²。     

近百年全球气温变化对长江流域旱涝灾害的影响

全球气温正经历着一次以变暖为主要特征的显著变化，研究其对长江流域的影响意义重大。本文通过对历史资料（1900—2000年）的分析，了解全球气温变化背景下长江流域气温、降水量及其由此带来的旱涝灾害的变化特点。结果表明，100a来，随着全球气温的上升长江流域年平均气温也出现明显增加的趋势，近10a的增温幅度更大，增温地区以长江中下游地区为主；长江流域的降水量随气温增加而增大，随气温的降低而减少；暖期降水增加加大了洪灾发生的机率，给长江流域农业生产带来不利影响，而非暖期气温下降又会使长江流域面临干旱的威胁。研究结果可为流域内洪涝灾害的预测和预防提供参考。     

长江中上游地区土壤入渗规律研究

利用双环法对长江中上游水土流失严重区的37个县（市）进行原位测试,对其典型土壤的入渗规律进行了系统的研究。结果表明．在长江中上游地区,利用蒋定生公式和Horton公式对土壤入渗过程拟合的精度高于Philip方程和Kostiakov经验公式;土壤稳渗速率与容重呈负相关,与孔隙度、〉0．25mm土壤水稳性团聚体含量、有机质含量以及粉／黏呈正相关关系;不同类型土壤特性不同．而使土壤稳渗速率随土类发生有规律变化．黄壤系列土类最大．然后是石灰土、紫色土．红壤系列土类稳渗速率最小;土壤稳渗速率住长江中上游地区呈现规律性的地域分异。四川盆地以及毕节地区是稳渗速率极高值区,陕南和陇南地区、三峡库区以及丹江口库区是稳渗速率高值区。金沙江下游地区以及湘东赣南红壤丘陵区是稳渗速率一般区．土壤稳渗速率的空间分异与长江流域目前的重点产沙区相对应。