汾河流域蒸发演变规律及变异特征研究

蒸发一直是水文气象学中研究的重点,流域尺度的蒸发规律研究对于深刻理解流域气候变化机理具有重要意义。以汾河流域及周边13个气象站的月值气象数据和Penman-Monteith公式为基础,应用Mann-Kendall法、累计距平等方法分析汾河流域的蒸发年际变化规律。研究表明:汾河流域上游蒸发呈不显著增加趋势,中游、下游及全流域蒸发呈显著下降趋势,流域平均蒸发量每年以0.6 mm递减。汾河流域各部分蒸发序列均出现了变异情况,变异年份集中在20世纪90年代。汾河流域的蒸发变化趋势与气温变化趋势相反,出现了"蒸发悖论"现象。     

柯克亚尔河流域典型水文气象特征研究

柯克亚尔河流域地处中纬度欧亚大路腹地,远离海洋并受北部、西部天山屏障的阻隔,流域区域内气候差异明显。为全面研究流域的水文气象特征,选用部分邻近流域的水文站和气象站作为参证站,通过对柯克亚尔河流域降水、蒸发等典型气象特征进行分析,掌握了该区域降水的季节分布、降水量年际变化和流域河流水面蒸发的基本规律,结果可知:流域内形成降水水平分布不均,总趋势为水汽自西向东,自北向南减弱。多年平均降水量为180. 2 mm;变差系数Cv为0. 36,降水量年际变化不是很大,山区大于平原,垂直分布十分明显,而降水分布季节分配不均;流域河流水面蒸发规律年内变化不均,7月水面蒸发量最大月,约占年水面蒸发量的16. 7%,1月蒸发量最小,约占年水面蒸发量的0. 94%,水面蒸发主要集中在4-9月,约占年水面蒸发量的82. 5%。研究结果可以为进一步研究流域洪水发生规律,确保城市人民生命和财产安全,合理开发利用区域水资源,发展社会经济提供基础依据。     

洮河流域近36a主要水文要素时空分布特征研究

洮河是黄河上游一级支流,近36年来受气候变化和人类活动影响,流域水文要素发生重要变化。在收集洮河流域1980-2015年主要水文要素特征气温、降水、蒸发、径流和泥沙资料的基础上,按不同的年代区间进行统计计算分析,建立以气温距平、降水等值线、蒸发等值面、径流深及输沙模数等值线为分析依据,掌握了主要水文要素在时空上分布特征和变化规律,研究结果表明:流域主要水文要素特征为,不同年代气温升高幅度不同,平均上升幅度在0.6℃~1.0℃。整个流域降水量总体变化趋势表现为减少,蒸发量变化不明显等特点。     

沙河市蒸发量分析计算

蒸发过程与我们的河流、地球的植被和农业经济关系密切。水面蒸发量计算,是水文计算、洪水预测、水资源调查评价等工作中非常重要的内容,以河北省沙河市为研究对象,对5处水面蒸发站1987~2007年近30年资料进行收集分析计算,将不同器皿的蒸发资料换算成蒸发器E-601蒸发量进行折算,结果表明沙河市多年平均蒸发量为1 106.1 mm,且在地区分布上呈现明显地带差异,平原区蒸发量大于山区蒸发量。研究结果对掌握区域的蒸散发规律具有重要的意义。     

两千年来黑河流域水资源平衡估算与下游水环境演变驱动分析

利用地方史志、历史地理、树木年轮和近代器测记录相关的黑河流域历史时期人口变动、水土资源开发利用、下游湖泊变化、流域水资源和气候变化等资料, 通过对比上游出山水资源量、中游人类活动水资源利用量和下游湖泊面积变化, 在千年-百年时间尺度上对流域水资源平衡进行了估算, 并分析了历史时期各阶段下游湖泊水环境和天然绿洲演变过程和驱动机制. 研究结果表明: 在黑河流域, 气候变化条件下的上游山区水资源总量和中游走廊平原区绿洲人类活动用水后下泄的水资源量, 决定了下游水环境演变过程;在两千年来显现出不同历史阶段的流域水资源平衡模式和下游水环境演变特征, 以及气候变化和人类活动在不同历史时期的耦合驱动机制.     

60年来黑河流域东部子水系中上游气温、降水、蒸发变化特征分析

利用黑河流域东部子水系中上游10个水文站近60年气温、降水、蒸发观测资料,分析3个要素地域和年际变化特征。结果表明:（1）气温总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均气温呈现逐步升高的趋势。2000年以后气温平均升高0.9℃;（2）降水量总体地域变化特征表现为从南向北、从东向西随着海拔高程的逐渐降低,多年平均降水量呈现逐步减少的趋势。各站历年降水过程呈锯齿状高频振荡,深山区、走廊平原区（荒漠边缘区）降水量长期变化总体上是呈缓慢上升的趋势,浅山区降水量长期变化总体上是呈缓慢下降的趋势;（3）蒸发量地域分布规律跟降水量、气温地域分布规律密切相关,蒸发量总体地域变化特征表现为从南向北随着海拔高程逐渐降低,多年平均蒸发量呈现逐步增大的趋势。19802011年间深山区多年蒸发量变化趋势平稳,无明显增大或减小的变化趋势;浅山区和走廊平原区均呈现出蒸发量逐年减小的总体变化趋势。     

三峡水库近20年水面蒸发量分布特征及趋势分析

水面蒸发是三峡水库水体水量损失的主要部分,是研究水库水量平衡的基本要素。收集了三峡水库沿线7个气象局近20年的水面蒸发量观测资料,通过整理和合理性检验后,对三峡水库水体的水面蒸发量以及蒸发能力在空间和时间上的分布特征和变化规律进行了分析。分析成果表明:各观测站水面蒸发量逐月变化规律均一致;水面蒸发量逐年变化呈波动性,年蒸发量在变化过程中有显著下降的趋势。空间变化特征是月水面蒸发量由上游至下游呈现多个峰值和谷值的变化;年蒸发量是库区上游站点年蒸发量偏小,沿程变化从上游沙坪坝到下游巫山逐渐增大,然后从巫山到下游巴东逐渐变小。     

黑河流域水资源系统演变和人类活动影响

黑河流域降水集中于山区,平原稀少。50多年来,除了20世纪70—80年代上游的中东部地区降水偏多外,其它区域为正常变化;蒸发量从山区向平原逐渐增大,除了中游蒸发量显示稳定变化外,山区和下游区表现为减少趋势;黑河多年出山径流量呈现稳定变化,但在中下游盆地间的正义峡水文站,径流量自20世纪80年代中期以来,出现了非常明显的减少过程:这是受到中游地区地下水开采量增加、补给量减少和水位下降的影响,主要是中游地区人口数量增多、大规模扩耕灌溉和水工建设作用的结果。计算表明,人类活动影响强度:20世纪50年代占18%,60—70年代占28%,80—90年代占54%;上游占1%,中游占87%,下游占12%。这说明黑河中游80—90年代是人类活动影响强度达到最大的地区。因此,提出了充分认识流域水资源系统演变规律性,约束人类活动的影响,均衡保护利用流域水资源的有关建议。     

南四湖水面蒸发量分析计算

根据二级湖闸站等四处蒸发站各类型蒸发器（皿）历年逐月水面蒸发观测资料和两处蒸发实验站分析的各类型蒸发器（皿）月蒸发量折算系数，推求出南四湖１９５３年１月至１９９０年１２月逐月及全年水面蒸发量，根据五处水位站历年逐月平均水位观测资料推算出南四湖历年逐月平均和全年平均水面面积，从而求得南四湖历年逐月和全年水面蒸发水量，并对水面蒸发量在时间上的变化特征作了分析。同时根据七处雨量站历年逐月降水资料计算了南四湖区面平均月、年降水量，并分析了水面蒸发量对水资源量的影响。其分析计算成果可供南四湖水平衡研究和水资源评价使用。     

石羊河流域水资源对气候变暖的响应及对生态环境的影响

近46年来石羊河流域的气温呈持续升高趋势,1994年显著变暖.与变暖前相比,年平均气温偏高1.0℃,线性增温速率快7倍.显著变暖后,流域年降水增加了15%(约15.8 mm),出山口径流却呈略减少趋势(约2.2亿m3),地下水位也在快速降低.出山口径流的略减少发生在上游山区年降水量减少的大背景下,人类活动是影响流域中游地表径流利用量和下游可利用量变化的主要原因.对植被的监测表明,以荒漠草甸和沙生植被为主的稀疏植被面积在快速减少,同时还存在植被类型的退化现象,植被覆盖面积和地下水位埋深两者呈显著负相关.受气候变化和人类活动的共同影响,石羊河流域的生态环境正在趋于恶化.     

黑河流域水环境演变及其驱动机制研究进展

基于近几十年来诸多学者对西北干旱区典型内陆河流域——黑河流域水环境演变诸方面研究成果,综述了上游山区成水环境、中游绿洲用水环境和下游荒漠天然绿洲水成环境在不同时间尺度上的演变过程及其驱动机制。通过对各种古环境代用指标的对比研究表明：在大尺度上,流域上下游表现出阶段性的一致性水环境演变趋势;在小尺度上,则表现水环境演变的时空异质性。驱动机制方面,在空间上,流域上、中、下游水环境演变的气候变化和人类活动影响驱动作用各有侧重;在时间上,表现为不同尺度上气候变化与流域人类活动耦合作用的驱动机制。     

祖厉河流域水体盐分空间分布特征及演化过程

运用水化学方法,通过对祖厉河这一黄河上游重要支流的多次实地考察和采样,结合区域水文地质条件,对祖厉河流域水体盐分的空间变化特征进行分析,并揭示流域水体的演化过程。结果表明,流域水体TDS普遍较高,总体以咸水为主。水中阳离子以Na~+为主,阴离子则以Cl-、SO_4~(2-)为主。水化学类型方面,源区地下水以Mg-Ca-Na-HCO_3型水为主,河水则以Na-Mg-Cl-SO_4型水为主。流域内水体盐分主要来源于阳离子交替吸附作用、上游地下水淋滤地层盐分后以泉的形式向河流排泄以及河流径流过程中侵蚀两岸高盐分土壤或含盐地层。径流过程中,当地干旱的气候环境使水体进一步蒸发浓缩,这是流域内水体TDS进一步增高的外在水化学演化过程。总之,由于多种来源的盐分,特别是源区高TDS地下水排泄、流域内强烈的土壤侵蚀以及干旱的气候条件等多重作用过程,是祖厉河TDS显著增高失去水资源功能的主要机制。     

黑河中游盆地南部山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算

山区地下水对平原区的侧向径流补给量是一个长期争议且悬而未决的难题,这个量在西北内陆干旱盆地,被估算得或很小或很大。在总结前人研究的基础上,采用地质水文地质调查、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测、水化学测试、盆地地下水水位统测和综合研究等技术方法,查明了黑河中游盆地南部山盆交接带的地质构造接触关系、地层岩性接触关系及梨园河口白垩系风化壳含水层结构和水文地质参数。通过山区不同流域等级的地表水与地下水转化关系分析,将山区地下水对平原区侧向径流补给带划分为大中型河流河谷补给段和小微型河流或冲沟群流域构成的浅山带补给段。河谷补给段勘探资料较为丰富,多用达西断面流方法计算;针对浅山带补给段极为缺乏勘探资料的实际,以梨园河口断面径流量为参照,构建了浅山带岩性、汇水区面积、降水量等3 个变量的山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算方法。估算出黑河中游盆地南部山区浅山带地下水对平原的侧向径流补给量为0.40×108 m3/a,河谷段基岩侧向补给量为0.07×108 m3/a;推算出河谷段第四系地下水补给量为0.30×108 m3/a;3 项补给量之和为0.77×108 m3/a,占盆地地下水资源量的3.0%。该研究为西北内陆干旱盆地山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算提供了一个可供借鉴的实例。     

河西内陆干旱区地表和地下水资源的相互转化研究

根据有关台站的水文气象观测资料及"九五"国家科技重点攻关项目"96－912"专题有关成果,对甘肃省河西内陆干旱区地表水、地下水资源的数量、分布特征与变化规律及相互转化关系进行了分析和研究。结果表明,内陆干旱地区的地表径流主要形成于中、高山区,散失于山前平原和沙漠。径流的补给来源主要为大气降水、冰雪融水和地下水。降水量及其时空分布对水资源的形成有着重要的影响。这里降水、河川径流与地下水转化关系十分明显。内陆干旱地区水资源最主要的特征就是从山区到平原地表水与地下水在不同地质地貌单元间的相互转化,并且由径流源区的山区到河流下游的平原,不同区域、不同地段地表水与地下水的转化关系及地下水的流动模式亦不相同：即由降水与冰雪融水下渗所形成的山区地下水绝大部分以基流形式排泄,形成地表径流进入盆地;而河流在进入盆地或平原区流经透水性极强的山前冲、洪积平原后又大量渗漏补给地下水,山前冲、洪积扇平原的地下水沿地形坡降向冲积平原运动至冲积扇缘地带后,由于含水层土壤颗粒变细,导水性减弱,形成地下水溢出带,地下水沿沟壑呈泉水大量溢出地表,汇集成泉沟进入河流而转化成为地表水。在冲、洪积扇以下的冲积平原上,潜水含水层土壤颗粒细,地下水埋藏浅,径流水平流动缓慢,地下水以垂向水量交替为主。在自然状态下,冲积平原下游直到尾闾湖;洪水季节（洪水季节外,河川径流量很小甚至没有）河流泻洪通过河道补给地下水,余水进入尾闾湖。正是水量不大的河水及其所转化形成的地下水维系着西北内陆干旱地河流下游地区的绿州的存在和这里十分脆弱的生态环境。这些地表水与地下水之间的转化过程的这种特征直接影响本地区水资源的开发利用模式。目前,在上游地区大规模发展经济、开发水资源的情况下,随着地表径流利用率的不断提高和地下水得到的补给减少,许多地方泉水量减少甚至枯竭,原来的泉灌区被迫变为井灌区。冲积平原下游即使在洪水季节也很难接受上游地表径流的补给,造成地下水位持续下降,植被死亡,土壤荒漠化。因此,内陆干旱区的水资源开发利用必须从整个流域的角度出发进行统一的合理的规划,总结不同类型地区水资源开发利用过程中的经验教训,逐步建立不同类型最优化的水资源利用模式,这将对今后干旱区的水资源开发利用具有重要的意义。     

西北内陆河流域水循环和生态演变与功能保障机制研究

在气候变化、生态保护以及水资源调控影响下,西北内陆河流域水循环和生态环境状态发生了显著改变,迫切需要解答气候变化对植被恢复和产水量的影响,调水和压采等措施下地下水水位动态、管控指标及其对生态环境的维持机制。为此,文章阐述了内陆河流域气候-植被-土壤-水文相互作用机理以及上中下游演变状况。针对上游产水区,提出了山区气候变...     

黑河流域水资源转化特征及其变化规律

黑河流域水资源主要以冰雪水资源、 地表水资源与地下水资源的形式存在.上游祁连山区分布有现代冰川428条, 发育大小河流共计29条, 多年平均出山径流量37.83×10⁸m³·a^-1; 中下游走廊平原由松散沉积的第四系盆地组成, 接受出山河水及引灌河水的入渗补给, 是地表水资源的重复表现形式, 地下水补给量为25.637×10⁸m³·a^-1.受构造-地貌条件的制约, 自南部山区至北部盆地, 地下水与河水之间经过5个不同地带有规律的、 大数量的、 重复的转化过程, 形成完整统一的"山区地下水-出山地表水-中游盆地地下水-中游盆地地表水(泉水)-下游盆地地下水"水资源循环转化系统.     

1973-2010年青藏高原西部昂拉仁错流域气候、冰川变化与湖泊响应

采用距离昂拉仁错最近的狮泉河、改则和普兰地区1973-2010年的气象数据和覆盖昂拉仁错流域1973、1976、1990、2000、2001、2002和2009年共7a的Landsat卫星遥感影像提取湖泊变化信息,并选取1976、1990/1992、2001和2009年覆盖全流域的遥感影像分析流域内的冰川变化过程.分析过去近40a内昂拉仁错流域内气候、湖泊和冰川的变化,并探讨了不同时期引起昂拉仁错发生变化的原因.结果表明:昂拉仁错在过去近40a内出现先萎缩后扩张的变化趋势,2000年为转折年,整体的变化趋势为萎缩;流域内冰川在研究时段内一直处于萎缩状态,并持续补给昂拉仁错.分析比较流域附近3个站在气温、降水量和最大潜在蒸发量的变化趋势之后,选用与昂拉仁错流域气候变化最为相近的改则站的气象参数为参照分析引起昂拉仁错湖泊面积发生变化的原因.结果显示,昂拉仁错湖面变化的每个时期内,在气温持续升高、冰川持续消融补给昂拉仁错水量输入的背景环境下,蒸发量和降水量差值的变化主要调控了湖泊面积的变化;区域冰川量的减少与温度持续升高相匹配;当持续增加的冰雪融水与降水量对湖泊水量输入小于流域蒸发量时,湖泊面积萎缩;当冰川冻土随着温度进一步升高而加速融化、流域的降水量逐步上升;当二者的水量输入总和超过流域内蒸发量时,湖泊面积开始扩张.     

The role of deuterium excess in determining the water salinisation mechanism: A case study of the arid Tarim River Basin,NW China

Understanding the water salinisation mechanism is the basis for regional salt management. Mineral dissolution, evaporation and transpiration are the main factors controlling natural water salinity in arid inland basins; however, the two are difficult to differentiate. Because deuterium excess decreases during evaporation and is unrelated to the isotopic composition of the initial water, it is a potential tool for determining the contribution of the evapoconcentration of a given water body using the relationship between deuterium excess and salinity rather than between δ¹⁸O (or δ²H) and salinity. In this paper, the relationship between the residual water fraction and deuterium excess was derived from the Rayleigh distillation equation. The contribution of evapoconcentration and mineral dissolution and/or transpiration for a given water body can be determined by comparing the residual water fraction and salinity between the initial water and the evapoconcentrated water. The extremely arid Tarim River Basin in NW China is taken as an example to demonstrate deuterium excess and salinity evolution from the source stream to river water, lake/reservoir water and groundwater. The results show that mineral dissolution contributes most of the salinity (67–77%) for Boston Lake and the Kongque and Tarim rivers relative to the source stream. Mineral dissolution and/or transpiration contribute greater salinity (73–99.6%) to the groundwater recharged by the river water in the middle and lower reaches of the Tarim River. The study provides a method for determining the salinisation mechanism and is important for salt movement and management.     

1990年以来天山乌鲁木齐河上游水资源研究进展

乌鲁木齐河是我国西北地区典型的降水、冰川和地下水综合补给的内陆河,对其水资源的研究不仅是西北寒区旱区水环境和水资源研究的热点,而且对区域生态环境改善和经济可持续发展具有重要意义。乌鲁木齐河水文水资源的研究内容十分广泛,并取得了很多高水平的学术成果。从高山区气候变化与冰冻圈的相互影响,山区降水变化与径流的相互影响,出山口径流对气候变化的响应以及洪灾、致灾因子分析,流域内同位素、树轮气候和水环境研究等四个方面总结了相关研究。结果表明：（1）乌鲁木齐河上游气候趋于暖湿。气温的升高很大程度上受冬季气温大幅度升高影响,气温对高山区冰川积雪的影响要大于降水;冬季负积温也加快了冻土的消融;气温和降水的变化导致乌鲁木齐河上游河段冰川后退加速,积雪融化、雪线上升,冻土活动层增厚。（2）乌鲁木齐河流域降水量和降水变化速率具有明显的垂直特征,在中高山地区降水量和降水变率较大;山区降水还具有年代际特征,20世纪90年代以来,山区降水量呈现增加趋势并促进了山区径流量的增加。（3）降水量和冰川融雪量的增加,很大程度上加大了乌鲁木齐河流域山区的径流量,使得出山口区域洪水灾害的发生频率增加。（4）同位素分析的运用对探索径流形成和转化的机理具有重要意义。树轮研究为乌鲁木齐河流域气候变化序列的重建提供了技术手段。今后,乌鲁木齐河水资源承载力、水循环过程和水污染问题,是区域实现生态环境建设和可持续发展的重要研究内容。     

黑龙江流域水体和沉积物重金属的生态风险研究

中国东北黑龙江流域作为重工业基地和商品粮基地,水体、沉积物和土壤的重金属污染非常值得关注。作者采集了黑龙江流域从上游干旱区到下游三江平原的河水、湖水、地下水和河床沉积物样品,分析重金属元素含量,运用不同指标评估了流域的水资源安全和沉积物的污染风险程度。研究结果显示,在黑龙江流域上游干旱区,部分地表水和地下水的As含量超过了中国生活饮用水卫生标准,最多接近7倍,上游地区居民的用水安全需要引起有关部门的关注。通过内梅罗指数法（P 综合）和潜在生态危害指数（RI ）的综合评估表明,黑龙江流域沉积物的总体生态风险较低。单个重金属元素中,Cd在大部分流域存在中等生态风险,有3个沉积物样品展现出较高生态风险。Cd作为危害中国耕地土壤和人类健康的主要重金属元素,在黑龙江流域同样也需要予以重点关注。