石羊河流域冬季冻土对沙尘天气的影响分析

利用石羊河流域上游、中游、下游当地气象站1961²007年的冬季气温、降水、蒸发、最大冻土深度和19622007年的冬季气温、降水、蒸发、最大冻土深度和1962²008年沙尘天气的常规观测资料,分析了近47 a石羊河流域冬季最大冻土深度和春夏沙尘日数的空间分布以及时间变化特征,近而采用相关系数法分析了冬季各气象因子与冬季最大冻土深度和次年春夏沙尘天气之间的相关关系,以进一步探讨石羊河流域冬季最大冻土深度与次年春夏沙尘天气的关系,结果表明:空间分布上,受地理位置和海拔高度等因素影响,石羊河流域冬季最大冻土深度分布呈东南—西北走向,而沙尘日数分布呈西北—东南走向,北部荒漠低海拔地区的冻土深度小于南部山区高海拔地区,而低海拔地区的沙尘日数明显高于高海拔地区。时间分布上,石羊河流域以及流域上、中游冬季最大冻土深度和沙尘日数线性趋势一致,皆随时间递减,在下游冬季最大冻土深度和沙尘日数线性趋势相反。相关系数法分析表明,石羊河流域冬季冻土深度与次年春夏沙尘天气发生日数之间都存在正相关,究其原因可能归根于冬季热力因子和水分因子对冬季最大冻土深度和次年春夏沙尘发生日数影响的一致性,其中热力因子的作用大于水分因子。     

石羊河流域出山口河流流量的变化趋势及特性分析

根据相关水文气象台站的降水、蒸发、气温和流量观测资料,分析了石羊河流域年平均流量的变化特征及原因。研究表明:45a来,石羊河流域年平均流量总体呈略减少趋势,流域东、中部年平均流量呈减少趋势,流域东部减少幅度最大,流域西部年平均流量呈略增加趋势。石羊河流域年平均流量的年内分配因受补给条件的影响四季分明,四季流量大小依次为夏季、秋季、春季、冬季。流域四季年平均流量都呈减少趋势,变幅最大的是夏季,冬季最小。石羊河流域在不同时段不同区域年平均流量都存在6～7a和9～10a的长周期和2～3a的短周期。石羊河流域年平均流量各年代平水出现的几率最大。相关系数法分析表明,石羊河流域流量与区域气候变化存在很好的相关,流量变化与区域降水量之间存在显著正相关,与蒸发量之间为显著的负相关关系,区域降水量和蒸发量对径流变化起主控作用。最高气温也是流量变化的主要因子,区域平均气温和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响,区域气候因子的综合作用是石羊河流域流量变化的根本原因。     

石羊河流域荒漠化监测结果分析

介绍了石羊河流域荒漠化程度变化的历史沿革。通过对1999年和2004年荒漠化监测结果的对比表明，石羊河流域荒漠化总面积增加了164271．6hm^2，比1999年增长6．47％，年均递增率1.29％。分别从荒漠化类型变化和程度变化两方面分析了石羊河流域荒漠化现状。进一步的监测结果显示石羊河流域荒漠化的发展趋势为整体好转局部恶化。     

石羊河流域生态环境问题与综合治理

在分析石羊河流域自然状况和社会现状的基础上,提出了目前石羊河流域中所存在的主要生态问题,并对这些问题做出相应的分析。然后提出相关综合治理的措施。     

干旱区石羊河流域水资源研究进展

水资源是干旱区石羊河流域生态环境最重要的限制性因子和主要组成部分。随着经济和人口的迅速增长,石羊河流域生产生活用水不断占用生态环境用水,大部分地区水资源利用已经超过了极限,导致生态环境不断恶化。该文按照“产生的问题—影响机制—过程模拟和情景预测—提出对策”这一思路总结了国内近30a的研究成果,研究结果发现:石羊河流域水资源开发利用对生态环境的影响机制研究较少,在实践中仍然面临着许多问题。因此,今后的重点应以机制为基础,从流域的宏观角度,过程模拟和情景预测为突破口,综合开展石羊河流域水资源开发利用对生态环境影响问题的研究。     

石羊河流域荒漠化评价指标体系研究

石羊河流域作为西北干旱区内陆河流域生态退化的典型,因其特殊的地理位置,成为我国北方沙尘暴的重要源地之一,影响到整个北方地区的天气状况。本研究在建立解译标志的基础上,对1999年和2004年两期卫片进行比较,并到现场进行重点核实,首次建立了石羊河流域荒漠化评价指标体系,结果表明石羊河流域荒漠化面积呈发展趋势,而且从程度上来说,向两极发展,即极重度、轻度面积增加,中度和重度面积减少,这与有关专家的预测和实际情况基本一致。     

石羊河流域河流系统生态环境需水量概算

通过探讨流域生态环境需水量概念及分析方法,概算了石羊河流域河流基础生态环境需水量、河流输沙需水量、流域湖泊湿地生态环境需水量和下游地下水合理补给需水量。结果表明:石羊河流域河流系统基础生态环境需水量为2.458 6×108m3,约占流域地表水资源来水量的16.93%;输沙需水量为5.30×108m3;流域湖泊湿地需水量为1.53×108m3,下游地下水补给需水量为1.758 6×108m3。生态环境需水量整合后,适宜的生态需水量约占水资源总量的36.49%~48.60%。     

西北旱区石羊河流域作物耗水点面尺度转化方法的研究

基于DEM与GIS空间分析功能研究了石羊河流域主要农作物春小麦需水量ET_c的时空分异规律。根据8个气象站近50年气象资料,应用1998年FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸发蒸腾量ET₀,由收集到的春小麦需水量试验资料获得多年平均作物系数K_c。近50年来流域上游的古浪、天祝春小麦全生育期ET_c呈微弱的增加趋势,中游的凉州区表现出极显著的减少趋势,其他站减少趋势不显著。确立了ET_c与海拔高度、纬度、坡向的多元回归关系,借助Arcview3.3、ArcGIS9.0与Visual Basic6.0软件实现了春小麦ET_c的空间尺度转换,并分析了石羊河流域25%、50%、75%三个不同水文年春小麦ET_c的空间变异情况。石羊河流域春小麦ET_c由山区向绿洲平原递增,多年平均值为270～591 mm。估计值与计算值相差在11.1%以内。     

石羊河流域综合治理成效及后续治理建议

在综合分析石羊河流域水资源问题、水资源问题形成因素的基础上,结合石羊河流域综合治理目标总结了石羊河流域综合治理取得的成效。提出了更新水库现有调度模式,实施生态调度;发展集雨节灌日光温室,开辟灌溉新水源;推广节水灌溉集成技术,压缩农业灌溉用水;培育政府调控与市场调节相结合的水资源管理模式等石羊河流域后续治理建议。     

石羊河流域水服务供需状况及驱动因素

以2010—2018年为时间序列,基于InVEST模型和水足迹理论,对石羊河流域水服务供需特征及其匹配状况进行分析,最后采用地理探测器对水服务供需状况空间异质性及其主要驱动力因子进行了探究.结果表明:(1)2010—2018年石羊河流域水服务供给能力有所提高,空间上呈现出南高北低的态势;水服务需求总量呈显著的上升趋势,...     

石羊河流域植被生态质量时空变化动态监测

基于遥感和GIS技术,以MODIS NDVI为数据源,应用DEM和土地利用分类图,采用转移矩阵、一元线性回归模型等方法,对石羊河流域2000-2020年植被生态质量指数（Q）的时空变化特征进行研究,并对Q值基于不同海拔高度、坡度、坡向和植被类型的分布特征进行分析。结果表明：（1）2000-2020年石羊河流域的平均Q值为9.8,南北差异较大,Q值与海拔高度和坡度呈正相关;（2）分析Q转移矩阵,流域植被生态质量处于改善之中,2000-2010年植被生态质量改善和退化面积占总面积的比例分别为30.0%和2.2%,2010-2020年分别为13.7%和10.9%;(3)2000年以来流域Q值平均每10a增加1.2,呈增加趋势（Slope>0.0）的区域面积占整个研究区面积的90.3%;(4)Q值呈增加趋势的面积随着海拔高度的增大呈波动变化,随着坡度的增大先增加后减小;（5）森林、草地和灌木丛植被类型Q值呈增加趋势所占比例均在60.0%以上;（6）研究区Q值与气温、降水的相关系数分别为0.352和0.281,气温是植被生长的主要影响因素。     

石羊河流域中下游浅层地温变化特征及其对气温变化的响应

为了合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游（武威）和下游（民勤）气象站1961～2013年日浅层地温（0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm）及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明：石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4～6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为：春季＞夏季＞秋季＞冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

政策驱动下石羊河流域生态效应变化分析

生态政策对于区域的生态健康与可持续发展具有深刻的影响。以石羊河流域为研究对象,借助遥感信息从地表植被动态变化、土地利用、生态系统服务价值3个角度对《石羊河重点治理规划》实施的生态效应进行分析。遥感数据选用了2000—2018年MODIS-NDVI数据及中国多时期土地利用/土地覆被遥感监测数据集（CNLUCC）。通过分析政策实施前后植被覆盖变化趋势、土地利用类型转换、生态系统服务价值变化等信息,获得了政策驱动下石羊河流域生态效应变化趋势。结果表明：2000—2018年间,石羊河流域植被覆盖情况明显改善。2007年《石羊河流域重点治理规划》实施后,流域NDVI明显增加,区域比例从27.41%增加到41.44%,严重退化区域从37.86%下降为12.14%;流域内水域、耕地和城乡工矿居民用地明显增加,林地、草地面积略有下降;19年间流域生态系统服务价值从232.82亿元增加到236.89亿元,其中2015—2018年间的增长趋势最为显著。研究成果对于衡量生态保护政策对石羊河流域生态系统恢复的促进作用提供了参考依据。     

西北地区季节性最大冻土深度的分布和变化特征

利用西北地区1961～2000年101个代表站的年冻土观测资料,采用EOF、REOF、小波分析方法,分析了西北地区季节性最大冻土深度的分布状况及其变化特征。结果表明,西北地区多数地区平均最大冻深在0.5～2m之间,平均2m以上的只有在新疆的天山,青海东北部的祁连山区有零星分布。近几十年来,西北地区整体最大冻深减小,上世纪90年代是近几十年来最大冻深最浅的时期,其中变化最明显的区域是新疆;西北最大冻深的变化可分为五个敏感区:西北中部区、南疆区、北疆区、青藏高原区、西北东部区。各区最大冻深随时间变化趋势有所不同,西北中部区、南疆区几乎呈直线下降,上世纪90年代的平均最大冻深均比上世纪60年代减少了0.1m,北疆区和西北东部区呈小-大-小的抛物线型式变化,最大冻深的变幅相对较小,青海高原的最大冻深则表现出与其他区域相反的变化趋势,是一个由大-小-大的变化过程,上世纪90年代比上世纪80年代平均最大冻深增加了0.57m。不同地区因其地形、土壤、控制的气候系统有所差异,变化周期有所差别,但其周期尺度基本相似。在影响冻土的因素中,干旱区以冬季气温较为显著,而半干旱半湿润区则以地温和封冻前的土壤水分的影响更为显著。     

干旱区内陆河流域景观格局及其与环境因子的关系研究——以石羊河流域为例

基于GIS技术,利用移动窗口法,首先分析了1987年、2000年、2010年石羊河流域整体景观格局及其时空分异特征;然后根据2000年流域本身自然地理梯度特点,分别沿河流流向梯度(Tr1)和垂直于河流流向梯度(Tr2)设置了两条样带,采样间隔为lkm,获得了景观沿两个样带方向的梯度格局特征;最后,以高程、降水、气温、人口和GDP为环境因子,以景观格局指数为目标物种,利用RDA方法研究了景观梯度格局与环境因子的关系.结果表明:①石羊河流域内景观基质为未利用地;②流域景观格局指数值分布呈现明显的自南向北的梯度差异,③景观格局指数在Tr1和Tr2样带上均有明显变化.Tr1样带2010年的景观格局指数值明显低于1987年,Tr2样带景观格局指数值时间变化不明显;④RDA分析表明:景观梯度格局与环境因子关系密切,Tr1样带景观梯度格局与高程、降水、温度相关性较好,Tr2样带景观梯度格局与温度、人口、GDP相关性相对较强.     

石羊河流域土地利用结构合理性评价

[目的]评价石羊河流域土地利用结构,为石羊河流域土地利用总体规划的修编、土地利用机构的优化以及土地资源的可持续利用提供依据。[方法]利用解译的石羊河流域5期(1980,1995,2000,2006,2012年)土地利用数据,基于TOPSIS方法,采用熵值法确定指标权重,结合灰色关联度分析,对石羊河流域土地利用结构的合理性进行综合评价。[结果](1)5期石羊河流域土地利用结构合理度总体上较高,均在75%以上,在时间上总体呈波动上升趋势。其中,2006到2012年上升19.54%,增幅最大;(2)不同土地利用类型变化对土地利用结构的合理性影响不同,其土地利用结构合理性关联度依次为:未利用土地(0.973 8)林地(0.961 1)草地(0.950 4)耕地(0.935 2)居民用地(0.757 6)水域(0.709 0);以石羊河流域耕地为参考数列,对影响耕地的其他土地利用结构进行了灰色关联度分析,发现对耕地影响最大的是林地(0.938 5)和未利用地(0.935 0),其次是草地(0.902 1),再次是居民用地(0.797 7)和水域(0.722 9)。[结论]限制石羊河流域未利用土地的开发,保护林地,调整草地和耕地比例,控制居民地的过快增长和严格保护水域,对优化石羊河流域土地利用结构具有决定性的作用。