自动基流分割方法在黄土高原昕水河流域适用性分析

目的昕水河流域是晋西北黄土高原重点流域内的代表性河流,是黄土高原水土流失最严重的地区之一。在黄土高原昕水河流域选择适宜的基流分割方法十分重要。方法本文以黄土高原昕水河流域大宁水文站1956—2014年实测径流资料为基础,采用目前国内外普遍采用的4类8种自动基流分割方法进行基流分割,包括数字滤波法(Lyne-Hollick滤波法(DF one)和Eckhardt滤波法(DF two))、基流指数法(标准法和改进法)、时间步长法(固定时间间隔法、滑动时间间隔法、局部最小值法)和PART法,并利用Nash-Sutcliffe系数(E值)和平均相对误差法(MRE值)对基流分割结果进行评价,并通过基流指数特征值和流量过程线,分析不同基流分割方法在昕水河流域的适用性。结果DF one(0.925,3次)的准确度更高(E=0.76,MRE=1.24%),所分割基流过程线较为平滑,能够较好的反映出昕水河流域流量过程线退水段的物理规律。结论应用DF one(0.925,3次)对昕水河流域进行基流分割是一种稳定可靠的方法。昕水河流域多年基流量平均值为0.45亿m3,多年平均基流指数为0.366。      

香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响

选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。     

基于AnnAGNPS模型的胶东半岛大沽河流域非点源污染模拟研究

在检验了农业非点源污染模型——AnnAGNPS模型在胶东半岛大沽河流域适用性的基础上,估算了1998—2011年大沽河流域的年径流量和可溶性氮负荷,其多年均值分别为3.58×108m3和4.27×103t,其中,受流域年内降水分布和水库、拦河闸(坝)等水利工程、农田灌溉以及排污排废等人类活动的影响,6—9月(汛期)是径流量和可溶性氮负荷入海的主要时段,而非汛期的输出量则较小。空间上,流域南部可溶性氮负荷量明显大于流域北部,这与流域南部以耕地为主的土地利用类型以及工业、生活排污排废等关系密切,耕地施肥是大沽河流域可溶性氮的主要来源,其次为居民地。情景分析表明,减少化肥施用量以及采取保护性耕作措施均能降低大沽河流域非点源污染负荷的输出量,但在不影响作物产量的前提下适当减少施肥量及采取秸秆留茬覆盖是流域非点源污染控制比较有效的措施。     

基于MUSLE模型的阿什河流域农业非点源污染风险评估

系统评价与分析流域农业非点源污染风险,对其防控治理具有重要的指导作用。本研究以遥感影像数据、数字高程模型(DEM)、土壤图件和相关文本资料为基本信息源,基于遥感和地理信息系统技术,采用修正通用土壤流失方程(MUSLE),结合各乡镇等标污染负荷大小,对阿什河流域农业非点源污染风险进行评估分析。结果表明:1)流域地表潜在侵蚀风险存在明显的空间地域分布规律,东南部地区风险整体偏高,而西北部和中部平原地带多为中等和低侵蚀风险区;乡镇尺度上,小岭乡、玉泉镇、交界镇、红星乡和大岭乡潜在侵蚀最为严重。2)流域山地丘陵区林地面积大,侵蚀风险最高,其平均值为0.037,风险贡献率为61.88%;农业用地风险贡献率仅次于林业用地,达到20.50%;坡度上,微坡36.26%的风险贡献率在所有坡型中最高。3)乡镇侵蚀风险分布与对应非点源污染风险不能完全重叠,位于平原地带的杨树乡和双丰镇侵蚀风险良好,其单位面积污染风险值远高于乡镇平均值,应重度防控,大岭乡、小岭乡和玉泉镇侵蚀风险严重,污染防控等级为适度。     

和田河流域不同景观类型下的土壤肥力差异研究

[目的]研究和田河流域不同景观下土壤肥力差异。[方法]通过对和田河流域不同景观下土壤肥力元素含量的测定,总结不同景观土壤肥力的变化规律。[结果]和田河流域各景观间土壤肥力元素具有空间变异性。N、P含量:绿洲>过渡带>荒漠;而由于盐渍化的影响K含量:荒漠>过渡带>绿洲。土壤养分分布是由结构性因素和随机性因素共同作用的结果。[结论]为和田河流域生态环境的治理和资源合理开发提供依据。     

SWAT模型在新蔡河流域面源污染研究中的应用

[目的]应用SWAT模型对新蔡河流域的径流、泥沙及面源污染负荷的产输出过程进行模拟计算。[方法]首先介绍了SWAT模型的原理,然后对模型径流参数和水质参数进行率定和验证,最后利用SWAT模型研究新蔡河流域的泥沙及面源污染负荷的产输出特性。[结果]SWAT模型基本合理可行,可用于新蔡河流域面源污染的模拟计算。模拟结果表明,丰水年泥沙和各种面源污染物负荷都比较大,平水年次之,枯水年最小,这说明泥沙和面源污染的产输出与当年的降雨径流量有关。[结论]该研究为流域面源污染的防治提供了科学依据。     

MIKE 11/NAM模型在挠力河流域的应用

在水文水资源的管理实践中,气候变化以及农业开发等活动对流域水资源的影响往往无法通过数据直观体 现,水文模型常被用于提供水资源管理决策所必须的一些重要信息。集总式概念模型结构简单,仅依赖有限的数 据和较少的参数即可对流域主要水文过程进行有效的模拟。本研究将MIKE 11 水动力模型和降雨径流模型 (NAM)耦合,应用到三江平原挠力河流域。结果表明,MIKE 11/ NAM 模型可以对挠力河流域降雨径流过程进行较 好的模拟,模型在率定期的表现优于验证期。造成模型在验证期模拟效果降低的最主要原因可能是强烈的农业开 发活动对流域下垫面性质的改变。20 世纪50 年代以来三江平原地区高强度的农业开发活动深刻影响了流域水文 情势,并且这种影响在近20 年仍然持续。本研究所构建模型的不确定性主要来源于输入数据的时空精度、模型结 构和最优参数集的选择。      

含融雪结构的新安江模型在叶尔羌河流域的应用

在以融冰雪为径流主要补给源的河流,气温对径流的影响非常大。在缺乏资料地区径流模拟中,应充分挖掘可利用资料。采用含融雪结构的三水源新安江模型,借助临近研究区气象站探空气温,估算山区气温垂直分布,对叶尔羌河2001-2005年的日径流过程进行了模拟,模拟结果基本满意,径流量相对误差在15%以内,表明对叶尔羌河径流过程模拟是可行的,但径流过程平均误差偏大,还有许多工作需要深入。     

分布式水文模型在徒骇马颊河流域灌溉管理中的应用Ⅱ.水分生产函数的建立和灌溉制度的优化

【目的】优化徒骇马颊河流域冬小麦-夏玉米轮作体系的灌溉制度。【方法】以经过参数率定与模拟验证的SWAT为手段,设置了1种充分灌溉和9种非充分灌溉情形,拟合得到冬小麦和夏玉米的水分生产函数,在此基础上,以不考虑氮磷胁迫的历史灌溉情景为基本情形,设置了3种优化灌溉方案。【结果】模拟结果表明,与基本情景相比,轮作体系粮食稳产,平均节约灌溉用水29.00%,水分利用效率平均提高6.58%;与相应时段的年鉴统计值和模拟的历史情景下的产量相比,情景三下全区轮作体系粮食平均增产8.32%和11.24%;与模拟的历史情景相比,优化情景下轮作体系的水分利用率平均提高36.33%。【结论】优化灌溉方案能够在保证徒骇马颊河流域冬小麦－夏玉米轮作体系粮食稳产的前提下,有效地节约灌溉用水,提高水分利用率。     

西南涌流域农业面源污染状况分析

以西南涌流域为研究对象,通过实地考察,对其农业面源污染现状进行分析,并分析了研究区域内化肥农药流失、畜禽养殖和农村生活污染对面源TN、TP的影响。最后,针对该流域农业面源污染的特点,提出了一些防治面源污染的技术对策。     

兴山县香溪河流域农业源氮磷排放估算及时空特征分析

基于典型调查与统计分析,应用排污系数法估算了兴山县香溪河流域2007-2013年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的排放量,并对排放量、排放强度及其时空格局进行了分析。结果表明,香溪河流域农业面源污染TN、TP年均排放量分别为 1 145.2、56.5 t·a^-1,排放强度分别为44.5、2.14 kg·hm^-2·a^-1.农业源TN和TP的年排放量逐年增加,2013年较2007年增幅分别为38.0%和85.1%,TN:TP为21:1,TN排放占主导,为香溪河流域兴山县段重点防控指标。从各类污染源贡献来看,畜禽养殖业源是TN的主要贡献源,占农业源污染总量的77.9%;种植业源是TP的主要贡献源,占55.4%.从不同源氮磷排放量空间格局来看,各乡镇中水月寺镇、黄粮镇和峡口镇的TN、TP排放量均最高。从氮磷排放强度空间格局来看,峡口镇、高桥乡和黄粮镇对TN排放强度最高;峡口镇、昭君镇和黄粮镇对TP排放强度最高。     

东江流域不同地类非点源污染排放特征

以东江流域为研究对象,选取不同土地利用类型小区进行野外径流场试验,研究自然降雨过程中不同地类常规污染物与典型重金属的非点源污染排放特征。结果表明,农业用地水质较差,是流域内的主要非点源,但公路重金属污染物也不容忽视。庭院、公路和菜地地表径流污染物浓度与径流量相关性显著,而水田与林地则相关性差,主要是由同一小区二次降雨间隔差别大与地面特性引起的。庭院SS与COD发生显著初期冲刷现象,TN、TP与重金属(Cu、Pb、Zn及As)初期冲刷不显著,公路、菜地、水田、林地,则大部分指标都发生了明显的初期冲刷现象,同时部分场次降雨中也会出现二次冲刷的现象。不同污染物的初期冲刷现象显著程度规律为SSCODPbTNZnTPCuAs,常规污染物的初期效应比重金属显著,重金属的初期效应更易受到用地类型的影响;对比不同用地类型,则农用地更易发生初期冲刷现象,但公路径流中重金属污染物也存在显著初期冲刷现象。降雨量、降雨强度及二次降雨间隔是影响初期冲刷现象的显著因素。     

基于输出系数模型濑溪河流域泸县段面源分析

【目的】在前人研究的基础上,对长江流域等热点研究区域的污染物输出系数值进行总结,估算出濑溪河流域泸县段的TN、TP的污染负荷。【方法】利用输出系数模型的方法。【结果】结果表明,濑溪河泸县段非点源TN负荷量为3 701.54t/a、TP负荷量为688.72t/a,其中农田径流污染、农村生活污染及畜禽养殖污染对非点源TN、TP的贡献率较大,农田径流污染为TN的主要来源,畜禽养殖污染为TP的主要来源,且TN负荷量远大于TP负荷量。【结论】非点源污染是影响濑溪河泸县段水环境质量的一个重要方面,应该引起足够重视,并采取相应措施。     

北运河下游不同土地利用非点源污染负荷估算

选取我国北方地区以圩区为主要形式的北运河下游农业灌溉区——天津武清区和北辰区作为研究对象,针对不同土地利用类型进行降雨径流污染物浓度监测,采用美国土壤通用流失方程(USLE)、降雨径流模型(SCS-CN)、综合径流系数法等,结合GIS技术,分别估算了透水地面和不透水地面的氮磷负荷量。结果表明,非点源污染总氮、总磷的年负荷量分别为2865.04t.a-1和101.22t.a-1,不透水地面所产生的TN、TP负荷量分别占研究区污染负荷总量的81%和67%,透水地面所产生的TN、TP负荷量分别占研究区污染负荷总量的19%和33%(且污染物形态以溶解态为主,分别达到了81%和74%)。对于不同土地利用类型,总氮流失主要来源于村庄(贡献率为49%)、城镇(贡献率为17%)和耕地(贡献率为16%),而总磷主要来源于村庄(贡献率为31%)、耕地(贡献率为23%)和城镇(贡献率为19%)。从产污强度来看,城镇用地是最高的,是其他土地利用类型的10倍以上。     

安徽淮河流域大汶口文化时期的原始农业初探

大汶口文化时期是安徽淮河流域新石器时代文化发展的重要阶段,也是该地区原始农业发展的关键时期。作者梳理近年来的植物考古研究成果,本文认为:安徽淮河流域在大汶口文化时期阶段实现生业经济由低水平食物生产向原始农业为主体的转变,粟、黍的种植在本地区不断普及,与原有的稻作农业传统融合,呈现出以稻粟并重为特色的稻旱兼作种植模式。原始农业的发展受到气候变化和文化传播、发展的双重影响,大汶口文化晚期气候条件的改善和考古学文化的发展促进了原始农业的快速发展,而原始农业的发展也推动了大汶口文化晚期的繁荣局面。