黑河流域健康生命评价研究

现在世界上大多数河流普遍存在着健康问题。河流健康问题已经引起世界各国政府和学术界的普遍重视。文中介绍了河流健康内涵及国内外最新研究进展,以黑河流域为研究对象,结合黑河流域特有的自然环境特征,从水、土、植物和功能四个方面评析了黑河流域健康状况。结果表明:黑河流域存在健康问题,甚至其健康生命受到严重威胁。     

河西走廊三大内陆河流域出山径流变化特征及其影响因素分析

以1961-2010年河西走廊三大内陆河流域出山年径流资料为基础,综合运用趋势分析、MannKendall突变检测、Morlet小波分析、R/S分析、降水-径流深度双累积曲线等多种数理分析方法,研究了河西走廊三大内陆河流域出山年径流的变化特征、影响因素及未来可能的变化趋势。结果表明:(1)1961-2010年,石羊河流域出山年径流呈微弱减少趋势,黑河流域和疏勒河流域出山年径流呈显著增加趋势,50年来黑河流域和疏勒河流域出山年径流存在显著突变特征;(2)1961-2010年,石羊河流域和黑河流域出山年径流经历了"枯-丰-枯-丰"4次交替,疏勒河流域出山年径流经历了"枯-丰"2次交替;(3)1961-2010年,石羊河流域、黑河流域、疏勒河流域出山年径流变化的主周期分别为5年、22年和15年,但不具有统计显著性;(4)河西走廊三大内陆河流域出山年径流变化受祁连山区降水影响较大,山区人类活动对年径流变化影响较小;(5)未来石羊河流域出山年径流可能呈减少趋势,黑河流域和疏勒河流域出山年径流可能呈增加趋势。     

黑河下游生态环境变化及其与人类活动的关系

黑河下游开发已有 2 1 0 0年的历史 ,不论是古代还是现代 ,人口密度都很小 ,不至于对河流变迁、湖泊的扩张与退缩、天然绿洲的面积产生根本性的影响。本世纪中叶以来下泄水量的减少才是造成生态环境退化的根本原因。解决绿洲的退化问题仅靠下游节流挖潜是不够的 ,实行全流域统一管理及节水灌溉以保证一定的下泄水量才有可能维持绿洲的生存。     

人类活动对黑河水文过程的影响分析

本文以黑河流域年降水序列为参照,利用小波分析方法对黑河年径流序列的周期性变化进行分析,利用Spearman秩次分析法对比检验了黑河年径流序列的趋势性,利用有序聚类分析法推估了人类活动对黑河年径流序列的显著干扰年份。结果表明:黑河流域年降水序列和河流年径流序列存在着多时间尺度周期;距平累积分析表明,1965年以前黑河山口以上年径流序列的趋势性较显著,1971以后对河流入渭年径流序列的趋势性较显著;黑河入渭年径流序列显著突变年份在1979年。     

黑河流域水化学空间分异特征分析

选取我国西北干旱区第 2大内陆河———黑河流域 ,对全流域地表水和地下水的水化学类型和水化学特征进行了系统分析。结果表明 ,黑河流域地表水中TDS (阴离子总量 )和主要离子含量沿流程均有不同程度的增加 ,但增幅不大。而地下水TDS从莺落峡出山后呈直线上升 ,下游TDS均大于 10 0 0mg/L ,主要离子含量增加明显 ,其变化特征与 TDS 基本一致 ;水化学成分和类型在空间上呈现出由上游向下游过渡变化的分带特征 :从上游山区、中游盆地到下游的尾闾盆地 ,河水的水化学特征依次为HCO3 -型、SO42 --HCO3 -型和Cl-型 ;山区和山前冲洪积扇中地下水为低矿化度的HCO3 -型水 ,中游盆地地下水矿化度升高 ,水化学类型为HCO3 -或HCO3 --SO42 -,下游盆地地下水矿化度进一步升高 ,水化学类型为Cl--SO42 -或Cl-;垂向变化上 ,由浅层到深层地下水矿化度降低 ,水化学类型变化不大 ,中游盆地主要为HCO3 -和HCO3 --SO42 -;下游盆地主要为Cl--SO42 -。     

近50a来黑河流域气候变暖对农业生产的影响

利用1960～2009年间黑河流域及其周围15个气象站点的逐月气温观测数据,运用多年趋势线法、Mann-Kendall法、小波分析等方法,对黑河流域气候变化进行了研究。结果表明:近50年来黑河流域气温总体呈增加趋势(β值为0.027℃/a),线性增长率为0.28℃/10a,相当于50年中气温升高了1.4℃,其中20世纪70～80年代气温上升缓慢,至20世纪90年代以后气温显著上升;空间分布上,年均气温变化呈现出由西向东逐渐增温的趋势,其中流域中上游东部和下游地区气温升温幅度较大,以中游民乐和下游额济纳旗最为显著;流域年均气温变化存在着10～15年左右的主振荡周期和6年左右的次振荡周期,其中以13年左右的振荡周期最强;流域年平均气温在1987年发生突变,之后进入偏暖期;同时进一步分析了气候变暖对农业生产的影响,为合理利用本地气候资源提供参考依据,使流域农业得到持续稳定的发展。     

1960-2008年黑河流域地表干湿状况的时空变化分析

利用1960-2008年黑河流域16个气象站的逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算最大可能蒸散量,进而计算该流域的湿润指数,对地表干湿状况的时空变化特征及其主要影响因素进行分析。结果表明：黑河流域及其上、中、下游地区的湿润指数总体呈上升趋势,地表湿润状况有所改善,且湿润指数的年际波动性较明显,变异系数分别为14.97%、13.63%、25.47%、37.72%。除下游地区外,夏季的湿润指数变化速率最快,冬季的变化速率最慢;春季,黑河流域地表以变干趋势为主,其他季节均以变湿趋势为主。影响黑河流域地表干湿状况的主要因素是降水量,其他气候因子的变化对地表干湿状况起增强或削弱作用。     

黑河流域生态经济系统的演化与启示

黑河是我国的第二大内陆河。从生态经济学的角度把黑河流域生态经济系统的演化分为五个阶段,分述了各阶段的特点。根据黑河流域生态经济系统的演化过程得到四点启示。最后根据黑河流域演化特点与所得启示提出了黑河流域实现可持续发展的两点建议:建立环境经济综合账户,进行生态经济综合研究;建立流域生态经济综合集成管理模式。     

黑河流域40多年来生态环境变化驱动力分析及对策

结合黑河流域40多年来水文,社会经济等方面的资料,采用趋势分析法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流之间的关系。研究结果表明:随着从上游至中下游的顺序,各水文站年径流量差积曲线先上升,而后呈长时期连续下降的趋势,而且顺河流方向越往下,曲线的坡度越明显,即径流量减少的趋势越明显,但黑河干流上游地表径流在过去的几十年里并没有减少,且有一定程度的增加,这说明各水文站径流的差积曲线主要是由于人类活动的影响,导致下游生态环境受损。     

公共政策视角下官厅水库流域水环境保护规划评估

采用环境政策评估的一般模式,对官厅水库流域水环境保护规划进行了初步评估。结果显示:规划目标至今未能实现,官厅水库水质劣于水环境功能要求;没有确切的证据证明点源污染物排放得到了有效控制。主要原因是:现有的政策体系缺乏法律效力,导致其对地方水环境保护约束力极其有限;以行政区域为控制单元来进行总量指标的分配难以满足和实现流域内河流水质的目标要求;点源水污染物排放标准没有与水质达标直接联接;流域内各水环境功能区水质目标不协调,河流和湖库水质标准中总磷浓度限值也存在不协调;现状流域管理体制根本无力承担横跨四地的流域跨界管理;工业企业没有按照污染者付费原则支付全成本。     

基于水资源和气候系统影响下的黑河流域生态环境变迁研究

分析了黑河流域生态环境恶化的现状和主要特征,主要表现为沙化加剧,绿洲萎缩;河水断流,湖泊干涸;地下水位下降,水质恶化等。在此基础上分析认为;水分条件是导致生态系统状态变化的主要驱动力,但气候变化在一定程度上加剧了生态环境恶化的进程和严重程度。因此,保护黑河流域本已非常脆弱的生态环境主要从研究水问题入手。除了调整种植业结构,大力发展节水农业;加强水资源管理以及普及节水意识等方面外,更重要的是要创新水问题研究思路,实行虚拟水战略。     

黑河中游用水与流域水资源利用的博弈分析

水资源问题一直是影响西北干旱区经济、生态、社会持续发展的限制性因素.黑河流域随着人口增长和社会发展,中游水资源的供需矛盾和下游地区生态恶化的问题呈加剧趋势.通过对影响流域水资源因素的博弈分析,解决中游和下游用水的矛盾.从流域内理性行为主体看,需要借助外界力量的引导,处理好区域经济发展与流域水资源利用和保护的关系;从中游与流域关系看,需要水资源管理部门的介入和中游地区的合作,协调好局部与整体的关系;从政府在流域水资源管理的作用看,政府可以通过制定法律法规、行政管理、改进节水技术和宣传教育等手段来协调流域水资源的供需矛盾,提高水资源利用效率,促进流域水资源的可持续利用.     

基于生态需水配置的额济纳绿洲恢复方案

在简要分析额济纳地区水分-绿洲驱动演变的基础上,分析了额济纳地区未来供水条件,并从生态系统的需水机理出发,提出了基于生态功能考虑的干旱区生态需水量计算方法。以《黑河流域近期治理规划》提出的分水指标和生态恢复水平为依据,综合考虑绿洲规模和生态功能之间的竞争关系,以生态需水为主要配制指标,提出了近期2010年额济纳绿洲的恢复方案。     

近年来祁连山中段冰川变化

基于遥感和实测的方法,对近50 a来祁连山中段,包括黑河流域和北大河流域的冰川变化特征进行了分析。研究表明：1956-2003年,祁连山中段所研究的910条冰川面积共缩小了21.7%。其中,黑河流域冰川面积缩小了29.6%,北大河流域冰川面积缩小了18.7%。小冰川面积变化较大冰川要大,其对气候变化的敏感性较强。由于祁连山中段东西跨度较大,气候和地形等因素的不同,直接造成了冰川变化的区域差异。近期野外考察发现,位于黑河上游的葫芦沟流域,1956-2010年冰川面积缩小了30.1%,近7 a冰川面积缩小的比率达到前期的近5倍,且其中的十一冰川由于消融严重,已经完全分离成2条独立的冰川。雪冰融水径流是该流域中重要的水源,在稳定河川径流、调节其年际变化和年内分配方面发挥着重要作用。     

张掖市水环境演化对黑河下游绿洲生态的影响与对策

绿洲是干旱区特有的地理景观,有水成绿洲,无水变荒漠。黑河下游的额济纳绿洲极度干旱,黑河是其唯一的水源。然而由于中游张掖市人口的迅速增长和工农业大规模发展,加上对水资源的不合理开发利用,导致正义峡径流量日益减少,额济纳绿洲的生态环境急剧恶化。本文着重论述了黑河中游张掖市水环境的现状及其对下游额济纳绿洲生态的影响,并提出了相应的对策。     

2000-2004年黑河流域生态调水

黑河流域是河西走廊和内蒙古高原西部著名的粮仓和绿洲。随着气候和人类活动等各种因素的影响,特别是中下游地区水资源配置严重失衡,导致下游荒漠化和沙漠化日趋严重,生态环境急剧恶化,下游额济纳地区已成为我国北方地区沙尘暴的沙源地之一,危害之广,波及西北、华北,乃至更广大地区。对此,党中央、国务院十分重视,多次指示加强管理,治理黑河。从2000年开始一场以水资源合理配置为核心的黑河干流水量统一调度以及流域综合治理全面启动,本文主要阐述2000-2004年水量调度情况,对中下游地区调度前后水文、气象资料作对比分析,以期引起社会各界了解、重视,进一步做好黑河水量统一调度工作和水文监督、监测工作。     

塔里木河流域水化学组成分布特征

于2010年6月对塔里木河干流及主要支流地表水进行水化学采样,共设25个点采集50个样品。分析表明：塔里木河干流水体中阳离子Na⁺+K⁺＞Ca²⁺＞Mg²⁺,与南北侧支流Na⁺+K⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺存在显著差异,但均以Na⁺+K⁺为主,阳离子浓度分别占干流、南北侧支流的68.6%、62.6%和62.5%。与1965年对应采样点同月份水化学成分相比,塔里木河流域主要可溶性离子浓度增幅较大,整体平均增加8.0倍,尤其是Cl^-达21.7倍,这可能是近年来塔里木河流域气温上升降水增加等自然因素,间接促进降水过程中水化学侵蚀地表可溶性物质所致。同时,流域内工农业快速发展,生活污水、工农业废水大量排放到塔里木河,这可能是影响塔里木河水质变化的重要因素之一。     

黑河流域土壤含水量遥感反演及不同地类土壤水分效应分析

利用NASA提供的MOD IS数据产品和黑河流域的野外实测数据,在充分考虑研究区的下垫面特征、数据的时间特性和遥感反演土壤含水量的模型与算法的基础上,采用了热惯量法,计算了表观热惯量,并与实测数据进行回归分析建模,反演了整个黑河流域的土壤含水量。随后构建了三个区域土壤水分效应评价指标:土壤水分单元权重指数、区域土壤水分单元权重指数和土壤水分效应贡献度,结合黑河流域的土地利用状况,定量评价了不同土地利用类型的土壤水分效应。研究表明:利用MOD IS数据产品,反演参量获取简单,可降低反演土壤含水量的复杂性,有利于大、中尺度的实际应用;利用当地积累的季节标准日变化曲线将温差修正到最大值,使反演的表观热惯量更接近真实,可提高模型精度;用多个地面采样点的土壤含水量均值与一个像元对应建模,能改善因MOD IS数据空间分辨率低而存在大量混合像元致使反演精度降低的问题;在黑河流域,中覆盖度草地、有林地、高覆盖度草地、水田等用地类型的土壤水分效应最为明显,贡献最大。     

黑河流域植被空间特征遥感分析及其分布特点形成机制

植被作为干旱区敏感的环境因子,能直观反映自然环境状况,任何植被覆盖变化都可揭示区域环境状况的演化与变迁。因此,植被覆盖变化研究已成为揭示干旱区自然环境变化及其规律的重要手段。文中通过2006年覆盖黑河流域的SPOT和TM影象数据的融合,制成具有丰富色彩和高分辨率的复合影象,建立植被判别标志对遥感影象解译进行分析从而得出黑河流域目前植被分布现状和特点,找出了植被分布特点的形成机制,为该流域的生态环境建设提出建议。