蚌埠闸及上游闸坝对淮河自然水文情势的影响

淮河流域建设了许多闸坝,为揭示如此密集的闸坝对河流自然水文情势的影响,选取比较典型的淮河干流上的蚌埠闸作为控制节点,用成熟的IHA法和RVA法,研究蚌埠闸及其上游闸坝对水文情势的影响程度,同时通过蚌埠水文站水文情势变化的估算来分析闸坝对淮河河流生态水文条件的影响。结果显示,这些闸坝对河流水文情势的影响强烈,特别是在枯水季节。由此得出的淮河蚌埠段生态水文目标可为蚌埠闸开展生态系统管理、生态修复以及进行生态调控提供理论支持。     

基于生态水文调控的流域综合管理研究综述

在全球气候变化与人类活动的双重影响下,流域水与生态等问题将更加突出、相互交织,是当前亟需解决的影响和制约世界各国可持续发展的瓶颈问题。基于对流域综合管理概念内涵的理解,以生态水文学理论和基于自然的水资源解决方案的理念为指导,提出了基于生态水文调控的流域综合管理概念与内涵,着重阐述了其核心内容：① 理论方法——流域生态水文调控原理与方法;② 应用实践——面向生态-社会协调可持续的流域水资源综合管理。将丰富和发展流域综合管理理论方法与技术体系,提升流域综合管理的实效性和整体水平。     

“干旱区水循环与水过程模拟重点实验室”在新疆挂牌

2009年5月,中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区水循环与水过程模拟重点实验室喜获新疆重点实验室授牌。该实验室瞄准国际水文水资源科学研究领域前沿,以干旱区内陆河为主要研究对象,针对新疆水资源利用与调控、水环境污染与修复以及国际河流水资源开发利用等关键问题,将对干旱区内陆河流域开展以下五个方面的重点研究:降水-冰雪径流过程;水耗散和转化过程;水文过程的尺度转化及不确定性;水环境污染与修复;跨境河流水安全等,以期为新疆经济、社会、生态的协调发展提供强有力的科技支撑。     

美国科罗拉多河高速水流实验对下游水生生态系统的影响及启示

科罗拉多河的适应性管理处于世界领先水平。美国为研究格伦峡谷大坝对下游水生生态系统的影响而进行了3次高速水流实验,取得了显著的生态效益,也积累了许多宝贵经验。分析显示,利益相关方参与是该实验成功的体制保障,跟踪监测与评估是实验成功的技术保障,闸坝适应性调度是河流保护与管理的有效手段。该实验的实施过程和效果对我国闸坝调度有许多有益的启示。例如,对下游水生生物和湿地生态系统的保护应作为闸坝调度的目标之一,应加强闸坝适应性调度的实验和研究,促进利益相关方参与河流保护与管理。     

流域非点源污染模拟研究--以滇池流域为例

流域的水质管理是一个多步骤的过程,数学模型以其定量计算和动态操作在流域管理中起着重要作用。本文利用美国EPA开发的HSPF(HydrologicalSimulationProgramFortran)模型,选取云南滇池流域作为案例,给出非点源污染模型流域水文水质的模拟过程。首先在子流域划分的基础上,完成数据库的建立。参数估值主要依据流域性质、先前经验值、其他模拟研究和文献中的取值。参数优化、模型校正和模拟验证是采用流域河流出口流量和污染物浓度值完成。最后用校正后的模型计算了滇池流域河流入湖流量及各子流域污染总负荷量与非点源污染负荷量。     

基于生态功能的河流等级划分及应用——以浙江省河流为例

河流等级划分是认识河流规律的一项基础性工作,对河流的治理和保护管理具有现实意义。现有的河流等级划分难以反映河流的时空特性,有的人为影响较大,有的不具备河流地貌特征,有的仅具备物理特征,有的仅方便行政管理。本研究基于河流连续体概念,综合了河流的物理、生物特征,引用北美新近提出的"基于生态功能的河流等级划分",阐明了对浙江省河流进行基于生态功能的等级划分意义。从流域尺度上构建了浙江省河流的等级层次结构,分析了浙江省河流各等级层次的物理特征和生态特征的共性和差异,明确了河流各等级层次的生态保护目标和相关对策。以钱塘江流域为例,对其进行了详细的等级划分,探讨了基于生态功能的河流等级划分在确定浙江省河流生态需水的作用及应用前景,并明确了在人类活动影响下,浙江省水行政管理机构在河流等级层次的相关管理范围和内容。     

霍林河下游流域水空间功能评价

流域水空间是与径流密切相关,直接受洪水波及的地表以及此范围内地下含水层系统所共同占据的空间。流域水空间功能评价是通过对流域水空间组成要素及其组合关系的综合判断,对流域水空间的水量承载力和水量调蓄能力进行综合评价。因此,在流域水空间概念的基础上,以流域高程和土地类型建立霍林河下游流域水空间功能分类体系,以流域水空间功能影响指数进行霍林河下游流域水空间功能评价及其动态变化分析,以期为霍林河下游流域规划和管理提供新视角。     

那棱格勒河流域及尾闾盐湖水文循环动力学模型的选择

流域水文模型的研制是水文科学中最重要的分支之一。其中包括集总式和分布式流域水文模型,分布式流域水文模型的种类很多,在我国的研究和应用比较普遍。那棱格勒河是柴达木盆地最大的一条河流,正确评价该河流的水文情况,对开发柴达木盆地盐湖资源具有十分重要的意义。应用分布式流域水文模型理论,对适用于那棱格勒河流域的水文循环动力学模型的类型进行选择,通过分析对比,选择出最适合本地区特殊条件的TOPKAPI模型,以便于探讨该地区水文循环的特点与规律,从而阐明盐湖区各类水体间的相互补给关系。     

河西内陆河流域水生态安全评价研究

水安全评价相关研究已有较多成果,但绝大多数采用P-S-R(压力-状态-响应)及其扩展模型,且评价指标体系的优化校准几乎从未提及。本文将W-SENCE(与水有关的社会-经济-自然复合生态系统)模型引入水生态安全评价领域,从水生态安全的自然属性和社会经济属性方面构建水生态安全评价指标体系,结合模糊系统分析及改进生态位理论对指标体系分析、优化,以优化后指标体系对河西内陆河流域2014-2017年的水生态安全状况模糊综合评价。结果表明:指标B3(工业增加值)、B13(河川基流量)、B17(产水系数)、B20(引水量)的改进生态位宽度值相对最大,对指标体系影响相对最小,建立优化指标体系时剔除。优化后指标体系中,指标C11(多年平均降水量)、C16(蓄水量)、C17(地表水源供应量)、C18(地下水资源供应量)、C24(生态环境用水量)、C29(节水灌溉面积)权重最大,为流域水生态安全主要影响因子,表明加大水利基础设施投入,发展节水灌溉农业,保护生态环境是提高内陆河流域水生态安全状况的最有效措施。2014-2017年,黑河流域水生态安全状况持续好转,石羊河和疏勒河流域水生态安全状况均呈持续恶化趋势,应作为重点治理区域,内陆河流域水生态安全状况“整体改善,局部恶化”趋势仍在持续。结果可为河西内陆河流域水行政、生态环境管理、生态风险决策提供理论支持。     

流域尺度湿地可恢复性评价——以永定河上游流域为例

湿地具有独特的生态服务功能和很高的生态效益,因此恢复或重建退化湿地非常重要。针对目前湿地恢复的相关研究主要集中在恢复举措等宏观方面,缺乏在整体上考虑湿地之间的连通性及其空间结构的影响因素等问题,在流域为尺度上,对湿地的可恢复性进行评价,综合考虑湿地结构、湿地景观特征等自然因素以及人类建设活动干扰下流域下垫面等因素对整个流域内湿地恢复的影响,以永定河上游流域为例,建立一个基于GIS的多指标综合评价模型,对湿地的可恢复性进行评价。具体研究步骤包括指标信息提取、指标赋值及归一化和多指标综合。首先,选择河流等级、坡面流长、河流水质、饱和指数、水成土、土地利用/覆盖类型作为评价指标;然后,针对指标参量对湿地恢复的贡献度进行赋值,并做归一化处理以消除不同指标量纲对结果的影响;最后,利用层次分析法分析指标权重,计算加权值,根据加权值的正态分布对流域内湿地的可恢复性进行等级划分,并使用优序图法对评价结果进行佐证。研究结果表明,永定河上游流域研究区内可恢复湿地面积约979km2,占流域总面积的2.18%;其中,阳原县的可恢复湿地面积最大,约为131.6km2,其次为怀来县,为129.1km2;可恢复的湿地类型以水库/坝区型湿地和河流为主,分别占可恢复区域总面积的11.75%和11.33%。研究成果为湿地的管理和恢复工程选址的合理性提供了科学的理论参考,避免了依据单一生态环境要素或局部区域特征进行恢复对象选择的片面性。     

基于氢氧稳定同位素和水化学的青藏高原高寒内陆流域水文过程示踪研究

氢氧稳定同位素和水化学已成为研究水文循环过程的良好示踪剂,两者的结合能很好地揭示流域或者区域（特别是缺少水文观测数据的高寒内陆地区）的水文循环过程。青藏高原地表环境较恶劣,缺乏流域尺度的水文观测资料,不利于对流域尺度水文循环过程的综合理解和认识,成为水资源高效综合利用的瓶颈。为此,本文以青海湖沙柳河流域为研究对象,通过对降水、河水和地下水的定期定点高密度采样和对其氢氧稳定同位素组成（δD、δ¹⁸O）和水化学氯离子（Cl^-）浓度的分析测定,其目的旨在识别和示踪流域不同水体间的补给关系,探究D-¹⁸O同位素和Cl^-离子能否指示流域水文过程。结果显示,青海湖沙柳河流域干、支流河水和地下水均受降水补给,自上游至下游,干流河水受降水补给作用较强,支流河水受补给作用依次减弱,地下水受降水补给作用较弱。下游干流河水主要受下游地下水和全域支流河水补给,比例分别为15.45%和84.55%;下游地下水主要由中上游的河水和地下水补给,比例分别为42.40%和57.60%。上述结果表明结合氢氧稳定同位素和水化学手段可定量揭示高寒内陆河流域的水文过程,可为青藏高原其他类似流域水文过程示踪研究提供范例。     

平原河网区水利工程调控下水文连通变化

在水利工程建设及其人为调度的影响下,平原河网水系连通程度发生了巨大变化。为此,针对平原河网区水文连通难以模拟的问题,在现有水系结构连通的基础上,将水利工程的运行纳入水文连通的评价体系,提出一种适用于平原河网区水利工程调控下的水文连通评价指数（SLCI）。该指数从水闸通过概率、水流分流能力及河网连通程度,从点—线—面分尺度逐步评价不同调度规则下汛期与非汛期水文连通的动态变化。并且,该指数以格网为评价单元,结合反映地理要素空间集聚性的Getis-Ord G_i^*指数,相比行政单元、水利片区等大尺度评价单元,能够更精细地描述水文连通空间上的分异性。太湖流域武澄锡虞区是一个典型的平原河网区,本指数在该区域进行了应用,得到以下结果：受到水闸调控的作用,武澄锡虞区非汛期时平均水文连通指数为0.66,汛期时平均水文连通指数则为0.50。另外,非汛期时水文连通集聚空间范围比汛期时高5%。其中,非汛期与汛期连通高值区SLCI值分别为0.93与0.87,低值区SLCI值分别为0.25与0.16。本文提出的水文连通评价指数可为有关部门开展长三角地区水系建设工作提供理论支撑,也为开展人为调控下平原河网区水文连通评价提供新思路。     

澜沧江—湄公河流域的水资源及其开发利用现状分析

世界大河澜沧江—湄公河流跨亚洲中国、老挝、泰国、柬埔寨、越南和缅甸６ 国, 是亚洲第一国际大河。流域内有多种气候区和地理环境,其水文特征和水资源分布地域差异极大。文中着重对该区流域内的河川径流特征和水资源时空分布规律进行全面的分析,同时对该区流域内的水资源利用现状及其影响进行初步分析。为国际河流的国际合作开发和流域内水资源的可持续利用提供最基本的依据。     

黑河流域莺落峡站河道内生态需水研究

生态需水是当前水问题研究中的一个热点问题, 对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区来说, 这一研究尤为紧迫。气候变化及人类活动导致水文变异, 进而改变了当地生态系统的水文及生态平衡状况。文章采用黑河流域莺落峡站1947-2006 年月径流序列资料, 运用差积曲线-秩检验联合法来识别水文过程变异点并分析变异成因, 然后对各月平均流量序列用线性矩法推求GEV分布参数, 求出概率密度最大流量, 将其视为相应月河道内生态流量, 可以得到黑河莺落峡站河道内生态需水情况。结果表明, 基于水文变异情况分析河道内生态需水的计算方法在黑河上游是可行的;水文变异前后, 站点满足生态需水频率会发生显著变化, 因气候原因而导致的径流量变化是很难避免的, 科学合理计算生态需水对干旱区河流生态管理和经济社会可持续发展有重要作用和意义。     

通过水资源整体多目标利用和管理推进澜沧江—湄公河流域的持续发展

澜沧江──湄公河是中国和东南亚地区最为重要的国际河流，目前成为国际上众多国家、国际组织关注和投资的热点地区［１，３］。按亚洲开发银行（ＡＤＢ）组织的“大湄公河次区域合作计划”［４］直接影响地域２３２×１０４ｋｍ２，人口超过２．２亿，大范围内的自然环境、社会和经济状况都将发生巨大变化。１９９５年４月５日下湄公河四国签署的《湄公河流域持续发展合作协定》［５］，为该流域区的持续发展注入了新机。据初步分析，如果以水资源多目标综合利用为目的进行整体规划和管理，将能源开发集中在澜沧江干流和下湄公河支流，在洞里萨湖修建拦河闸堰，在湄公河三角洲修建泄洪道，在大城市与人口和耕地集中而易遭受洪水危害的干流两侧兴建防洪堤，并加强水文、气象预测和预报，则下湄公河流域的电力需求及灌溉、洪水、咸水入侵以及土壤酸性水危害等问题，在很大程度上均可得到解决，无需兴建庞大的下湄公河干流梯级电站（水库），这不仅可以避免大量的资金投入、大规模的移民和土地淹没，而且可以阻止大坝对湄公河水生生物的危害，促进流域持续发展。     

数字流域及其在流域综合管理中的应用

流域的治理需要从系统的角度出发 ,综合考虑流域的自然、经济和社会子系统 ,实行综合管理。本文从新近发展起来的数字地球的概念出发 ,建立了数字流域的基本模式 ,初步探讨了数字流域的数据采集、处理、集成、显示及其在流域综合管理中的应用。     

海河流域分布式SWAT模型的构建

本文基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)构建海河流域分布式水文模型。针对海河流域的特点,对 平原区河网和入海口进行合理概化,对土壤类型和土地利用方式进行重分类处理。应用1995~2002 年水文气象系 列资料和下垫面空间分布信息,对模型的参数进行优化和灵敏度分析,最后选取多个站点对模拟结果进行检验与 分析。研究成果为SWAT 模型在国内复杂大流域的应用提供了范例,也为海河流域变化环境下的水资源与水环境 综合管理提供重要的水文学基础支撑。     

Geometric properties of river cross sections and associated hydrodynamic implications in Wuhan–Jiujiang river reach, the Yangtze River

Based on measured hydrological data by using ship-mounted Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) instrument, we analyzed shapes of river cross sections of the middle Yangtze River basin (mainly focusing on Makou and Tianjiazhen river reach). Hydrodynamic properties of river channels were also discussed. The research results indicate that nonlinear relationships can be identified between river-width/river-depth ratio (W/D ratio), sizes of cross section and mean flow velocity. Positive relations are detected between W/D ratio and mean flow velocity when W/D<1; and negative relations are observed when W/D>1. Adverse relationships can be obtained between W/D ratio and cross-section area. Geomorphologic and geologic survey indicates different components of river banks in the wider and narrower river reaches respectively. These may be the main driving factors causing unique hydrological properties of river channels in the middle Yangtze River basin. Narrower river cross sections tend to raise water level in the upstream river reach near narrower river channel, giving rise to backwater effects. River knots can cause serious backwater effects, which is harmful for flood mitigation. However river knots will also stabilize river channel and this will be beneficial for river channel management. The results of this paper may be helpful for flood mitigation and river channel management in the middle Yangtze River basin.     

The basin concept: From hydrology to nature management

The main development stages of the basin concept: from landscape hydrology to nature management are considered. It is shown that the river, lake and sea drainage basins are the most widespread natural complexes on and surface, with a high degree of integrity and with clear-cut watershed divides having a powerful integrating factor, the water flow. The substantiation is provided for the concepts of the basis as a geosystem, the runoff-producing complexes and the hydrological functions of landscape as well as for the principles of hydrological, water-resources and water-protection regionalization and zoning. On this basis, a classification of hazardous hydrological processes is developed. The structural patterns of the river network within the framework of structural geography are used for indication of the mean long-term discharge and its mapping, and for a classification of river systems according to their size. It is demonstrated that the integrating properties of the water flow permit the basin to be regarded as an integral system entity not only from the perspective of hydrology but also in terms of geomorphology, biogeocenology, landscape geochemistry as well as in complex physical geography as functionally integral natural complexes thereby creating the natural basis for nature management. On the other hand, many basins are socioeconomic and ethnodemographic entities. Ten principles are formulated for the theoretical justification of the basin concept of nature management where the basin is treated as an integral natural and economic system. It is suggested that such an approach should be used in governance of nature management, especially in international basins, as well as in reforming the system of administrative-territorial division of Russia.     

塔里木河源流山区径流模拟及不确定性研究

自然环境恶劣、站点稀少、观测困难是干旱区水文系统研究面临的基本问题。特殊的自然地理条件给水文过程带来了极大的复杂性和不确定性,也阻碍了干旱区水文过程和机理研究的发展。选取塔里木河源区开都河流域为研究区,采用分布式水文模型MIKE SHE模拟大尺度资料稀缺地区水文过程,将流域内气象、水文站点数据与遥感数据相结合,利用气象、土壤类型、土地利用和地表覆盖、数字高程(DEM)和降雨等资料,模拟流域水文过程;在出山口径流数据的基础上对模型进行率定和验证;分析了模型中的不确定性的来源,探讨模型优化方法。结果表明,MIKE SHE模型能在水文、气象站点稀少,土壤及水文地质数据缺乏的条件下,模拟开都河流域的日径流过程,但精度仍有待提高;通过分析识别出了隐含于模型结构、输入及参数等3个方面的8种不确定性来源。