数字滤波法在天山北坡军塘湖河流域流量基流分割中的应用

基流不仅在水安全、非点源污染评价、水资源调查和评价、水资源优化配置中起着重要的作用,而且也是流域产汇流计算的重要研究内容之一。以军塘湖河流域为研究区,采用2009—2011年日径流量数据,运用最小平滑值法和数字滤波法分别对其进行基流分割。从分割后基流指数的稳定性,基流过程线的合理性来看,数字滤波法优于最小平滑值法,并且滤波参数β越大,次数越多,分割得到的基流越小。以最小平滑值法分割的结果为基准,结合军塘湖河流域特征,数字滤波法中参数β为0.85时,经过正—反—正3次滤波,估算的基流结果更能客观地反映实际状况。     

锡林河流域草地地境的划分及特征

本文在土壤与草地资源调查的基础上,本着综合性、广泛性、一致性的原则,依据地形、土属、植物群丛组把锡林河流域草地地境划分为:中丘—砂壤质碳酸盐黑钙土—线叶菊、大针茅旱生杂类草地境;中丘—中厚层黑钙土—羊草、杂类草地境;低丘—砂壤质暗栗钙土—大针茅、旱生杂类草地境;缓坡—厚层暗栗钙土—羊草、大针茅地境;平地-壤质栗钙土-大针茅地境;河漫滩-腐殖质沼泽土—苔草地境;阳坡—紧砂土—山杏、羊柴地境;阴坡—紧砂土—稠李、漏斗叶绣线菊地境;丘间低地—沙栗土—大针茅、糙隐子草地境等9个地境,并对每个地境的植被、土壤和地形特点进行了描述。     

内蒙古锡林河流域草地生态系统水源涵养功能空间格局

在全面调查内蒙古锡林河流域植被分布格局的基础上,采用国际上广泛使用的InVEST模型对锡林河流域草地生态系统水源涵养功能的空间特征进行研究.结果表明:全流域多年平均水源涵养总量为3.98×107 m3·a-1,单位面积水源涵养量为40.68 m3·hm-2;流域水源涵养功能从上游至下游呈递减趋势;在各草地植被类型中,草甸草原的水源涵养功能最强,沙地植被和农田次之,草甸等其他类型最差;流域草地生态系统的水源涵养功能差异明显,其中,典型草原的水源涵养功能是草甸草原的50％.在典型草原内部,克氏针茅草原的水源涵养功能分别是羊草草原和大针茅草原的44.69％和56.06％.因此,在提高典型草原水源涵养功能的同时,应提高克氏针茅草原的水源涵养能力,这也是今后锡林河流域水土防治的重点.     

锡林河流域径流量变化对气候变化与人类活动的响应

选取锡林河集水区域为研究区,基于1968-2015年水文和气象数据序列,采用Mann-Kendall趋势检验进行趋势分析,采用Mann-Kendall突变检验和双累积曲线法进行突变分析,继而利用双累积曲线法、累积量斜率变化率比较法及弹性分析法定量研究气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率。研究表明:1968-2015年,锡林河流域年径流量呈显著下降趋势,且在1984年和2000年发生突变。基于此,将1968-1984年作为基准期、1985-2000年和2001-2015年则作为突变期;双累积曲线法得出的人类活动对径流影响贡献率介于86%~88%,与其他方法所得结果相差较大,而累积量变化率比较法则同时考虑降雨和蒸发对径流的影响,与弹性系数法得出的结果基本一致,贡献率分别介于52.44%~69.02%(1985-2000年)和42.39%~43.64%(2001-2015年)。综合而言,不同定量方法具有不同的基础和结构,使用包含多方法集成的弹性系数法相对于经验性统计法而言更可靠,且更适于锡林河流域径流量的定量响应研究。     

近50a锡林河流域极端天气事件及其与气候变化的联系

利用锡林河流域气象站1964-2013年逐日最高气温、最低气温、日平均气温以及日降水量资料,运用线性倾向估计法、Danile检验法、Mann-Kendall突变检验法对选定的8种极端天气指数进行分析与研究,并分析了极端天气事件与气候变化的相关关系。结果表明:近50a锡林河流域TXID、TNID都呈上升趋势,分别达到0.70℃/10a和-0.78℃/10a。其他极端气温指标(ID、FD、SU)和极端降水指标(R95P、RXID、R95T)为下降趋势。极端气温指数变化趋势比较明显,而极端降水指数下降趋势并不显著。从时间转折上看,极端天气的各项指标均有突变发生,且突变年主要发生在20世纪80年代中后期。极端天气事件的出现频率与锡林河流域区域气候变暖之间具有很高的相关性。     

锡林河流域地下水位管理阈值研究

地下水资源是维系锡林河流域社会经济发展和生态环境稳定的关键因子。立足于地下水位这一关键性指标,采用地下水可持续性评价和数值模拟模型相结合的方法,探讨地下水安全利用方式。结果表明:现状年河谷平原的地下水可持续性较强,而开采集中的城市规划区及毛登牧场可持续性一般或较差;丰沛的降水及富水性较强的含水层增强了地下水资源可持续性,但农牧业快速发展和农灌集中开采,破坏了城市规划区周边及毛登牧场的地下水均衡关系,通过设置和对比不同开采方案,限制灌溉规模成为未来解决这一危机的首要途径,即2020年应减少903.23×104m3开采量,其管理地下水位阈值为0.13~0.55 m。     

和田河流域生态保护红线划定初探

生态保护红线的划定对保障干旱区内陆河流域可持续发展具有重要意义,以探讨适宜于该区域的生态保护红线划定方案为目标,选取和田河流域为研究区,在分析该区天然植被分布特征的基础上将其划分为两个不同等级的生态保护红线区,同时采用潜水蒸发法及基流比例法计算从而划定了该区天然植被生态需水红线,生态流量保护红线及地下水保护红线。结果表明:(1)流域天然植被被划分为重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区;(2)下游重点生态功能区和生态敏感区/脆弱区主要分布在距河道5~8 km和8~15 km范围内;(3)天然植被生态需水红线为8.85×10~8m~3;(4)在丰、平、枯水年,生态流量保护红线分别为13.79×10~8m~3、12.14×10~8m~3、10.68×10~8m~3;(5)天然和人工绿洲区地下水位红线分别为2.0~4.0 m和2.0~2.5 m,地下水开采量红线为6.07×10~8m~3。本研究不仅为和田河流域"社会—经济—生态"协调发展提供科学指导,也为干旱区相似流域生态保护红线划定提供借鉴。     

基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例

利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981-2016年的最高气温变化呈微弱的升高趋势,最低气温的变化趋势基本持平。最大降水量的变化趋势是减小的,各月的最小降水量基本趋于0。CI指数表明,36 a中只出现过轻旱事件,且春季最多,其次为秋季,夏季发生的最少。SPI指数表明,36 a中出现了重涝、中涝、轻涝、重旱、中旱、轻旱事件,且事件的危害程度越高发生的概率相对越小,冬季发生的旱涝事件大多危害程度相对较高。主成分分析结果表明,研究区气象因素的第一主成分主要反映水分胁迫对干旱的影响,第二主成分主要反映日照对干旱的影响,第三主成分主要反映气温对干旱的影响;综合得分结果表明,各地的干旱情况排名为:扎鲁特>巴林左旗>翁牛特旗>多伦县>化德>西乌珠穆沁>锡林浩特>林西县>东乌珠穆沁>朱日和>阿巴嘎旗>二连浩特>苏尼特左旗。     

基于标准化降水指数与Z指数的洮河流域干旱趋势分析

采用洮河流域22个站点1951-2010年的逐月降水资料,就标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)与Z指数在流域干旱趋势分析中的应用进行对比研究.结果表明:2种指数在12个月尺度旱情分析方面具有很高的一致性,在单月尺度上,SPI的干旱分析能力较强,对重旱的反映能力优于Z指数.应用SPI指数就洮河流域不同地理—生态区间干旱趋势进行研究,发现冬季是流域干旱的主要分布时段,黄土片区发生干旱的频率和持续的时间均高于青藏片区.1951-2010年,青藏片区总体趋于湿润,黄土片区干旱趋势加重.近30 a,洮河青藏片区西部湿润趋势明显,东南部和下游黄土片区干旱趋势加重.近10 a来,青藏片区东南部旋窝一带干旱范围有所减小,黄土片区中孚一带干旱范围有所扩大.研究结果可为大流域尺度干旱评估提供理论方法借鉴,也可为地方抗旱减灾措施的制定提供数据支撑.     

近30年塔里木河流域植棉业的时空演化过程

基于1949-2007年棉花发展统计数据,应用发展度与适宜度评价方法,分析塔里木河流域植棉业的发展历程及空间演化特征。研究表明：①1949年以来,塔里木河流域植棉业历经缓慢发展、快速发展、控制发展3个阶段;②主产棉区呈现西退、东扩、北进的趋势,植棉县市的植棉业发展趋势分为优势持续、优势后发、优势衰退、优势微弱、不占优势...     

Periodical characteristics of baseflow in the source region of the Yangtze River

Baseflow,which represents the drainage of groundwater aquifers,is an essential component of runoff in hydrological basins.In the source region of the Yangtze River,the change of baseflow typically reflects the interactions between groundwater system and climatic factors in cold and arid areas.With modified Kalinen separation method,annual baseflow between 1957 and 2009 in this region was estimated and calculated.In comparison with the inner-annual variations of total streamflow,baseflow showed a weaker fluctuation.Before the 1980s,it was in a steady state;and after then,it demonstrated dramatic variations and large amplitudes.Based on the calculation results of baseflow,the real Morlet wavelet method was applied to reveal the periodical characteristics of baseflow as well as the precipitation and air temperature in the study area.It was found that annual baseflow has a 43-year trend as well as a 21-year period and a 7-year period.The 21-year period is most significant,with its wavelet coefficient having the largest fluctuation and amplitude.Summation of wavelet coefficients on these periods exhibits a similar change pattern with respect to that of annual baseflow.The summation curve takes a"W"shape,which means that the baseflow follows a four-stage sequence of descending–ascending–descending–ascending.As analyzed,the relationship among baseflow,precipitation and temperature is implied in the correlation between their normalized wavelet coefficients at different temporal scales.By the significant positive linear correlations both between precipitation and baseflow(correlation coefficient is 0.98)and between temperature and baseflow(correlation coefficient is 0.90)for the 43-year wavelet coefficients,it is suggested that the long-term increasing trends of precipitation and air temperature will lead to an increasing trend of baseflow.For wavelet coefficients of 21-year and 7-year periods,the positive linear correlation between precipitation and baseflow is significant.However,the correlation between air temperature and baseflow is not so evident,especially for the 21-year period.As a conclusion, correlation analysis with normalized wavelet coefficients showed that the change of annual baseflow was contributed mostly by the change of precipitation and secondly by the change of temperature.     

黄河内蒙古段蒸发皿蒸发量变化特征

采用气候趋势系数和气候倾向率方法,分析了内蒙古自治区境内26个常规气象观测站1959～2008年的20 cm口径蒸发皿蒸发量观测资料.结果表明,区域年、季平均蒸发皿蒸发量变化都呈下降趋势;但站点蒸发量与整个区域的蒸发量变化趋势并不完全一致,存在波动,在大部分站点年蒸发量变化趋势中则是春、夏两季的蒸发量变化趋势占主导地位...