论全球变暖背景下中国西北地区降水增加问题

随着全球变暖,全球的降水形式、分布格局都在发生着变化,其中干旱区的降水变化尤为引人瞩目.西北地区干旱少雨,在全球变暖背景下,降水量和大气中的含水量均呈现出增加趋势.通过研究认为这种"暖湿"是一种干旱区湿润程度的改善,并不会改变其干旱少雨的基本气候特征.西北地区降水的形式和性质都和我国东部地区有着根本的差别,降水增加主要是极端和短时对流降水的增加.另外,降水增加主要发生在西北干旱区的内陆河流域,该流域内的干旱地区的农业生态问题并非富水就能解决;西北地区的河西走廊等干旱和极端干旱地区水资源的主要来源是山区降水和冰雪资源;科学理性地认识西北地区降水增加,是正确处理西北地区水资源合理调配和使用、科学开展生态文明建设的前提.     

西部干旱区内陆河流域脆弱生态环境研究进展——以新疆塔里木河流域为例

干旱区内陆河流域的脆弱生态环境是在长期的演变过程中形成的。人类对自然资源，特别是水资源的不合理利用，加剧了脆弱生态环境的演变过程，影响了干旱区的生态安全。从国内外脆弱生态环境研究进展状况以及以塔里木河流域为典型代表的干旱区内陆河流域自然地理特征分析中，揭示了脆弱生态环境的特征及演变规律。近一个世纪以来，人们针对内陆河流域的人与环境问题、水资源问题（包括水文地质、水资源变化特征、水环境变化特征）、气候以及自然地理学领域做了大量的研究工作。随着国家西部发展战略的逐步实施，干旱区内陆河流域将成为西部地区重要的资源开发与经济发展潜力巨大的地区。     

基于水库群预报调度的黄河流域干旱应对系统

为有效应对日益严重的流域干旱问题,有必要开展面向干旱全过程的黄河流域干旱应对系统研究。基于干旱演变过程设计了干旱指数,通过天气预报模型、回归分析等进行干旱、需水与径流预报;设置多年调节水库旱限水位,实现水资源年际补偿;识别洪水和泥沙分期特征,采用分期汛限水位增加洪水资源利用量;建立了梯级水库群协同优化调度模型,调配抗旱水源。算例结果显示:黄河流域干旱应对系统能够平衡年际间的干旱损失以避免重度破坏,与实际情况相比,在重旱的2014年增加抗旱水源22.40亿m^3。建立的干旱应对系统已应用于黄河流域抗旱实践,提升了流域应对干旱的水资源调控能力。     

运用数学形态方法探讨我国干旱—半干旱区降水的可能分布

我国北方干旱－半干旱区长期受水资源缺乏的影响，国民经济建设受到很大的制约。因此，研究干旱－半干旱区的水资源成为人们关注的重点。本文借助数学形态学方法，探讨了我国干旱－半干旱区降水在几种气候变化条件下的可能分布，同时也探讨了这些地区在降水增加或减少情况下的可能环境分布。     

气候变化对澜湄流域气象水文干旱时空特性的影响

受全球气候变化影响,澜沧江-湄公河流域气象水文干旱发生了较大变化,预测未来流域干旱的时空变化与传播特征是应对气候变化、开展澜湄水资源合作的基础。利用SWAT模型通过气陆耦合方式模拟了澜沧江-湄公河流域历史（1960—2005年）和未来时期（2022—2050年,2051—2080年）的水文过程,采用标准化降水指数和标准化径流指数预估并分析了流域未来气象水文干旱时空变化趋势。结果表明:①澜沧江-湄公河流域未来降水呈增长趋势,气象干旱将有所缓解,但降水年内分配不均与流域蒸发的增加,将导致水文干旱更为严峻,干旱从气象到水文的传播过程加剧;②水文干旱具有明显的空间异质性,允景洪和清盛站的水文干旱最为严重,琅勃拉邦、穆达汉和巴色站次之,万象站最弱;③未来流域水文干旱事件发生频次略有减少,但其中重旱、特旱事件占比增加,极端干旱将趋多趋强,且空间变化更加显著。     

基于 GSFLOW 的青土湖生态输水量-湖水面积关系研究

西北地区水资源匮乏,生态环境脆弱,如何科学处理生产用水与生态用水的关系一直是西北干旱区水资源开发利用中关注和研究的热点难点课题之一。关于流域中上游生态输水与尾闾湖水域面积（或湿地面积）关系的定量化研究较少。以我国西北干旱区河西走廊石羊河流域的尾闾湖—青土湖为例,利用GSFLOW建立了区域地表水-地下水耦合模型,其中采用...     

运用数学形态学方法探讨我国干旱-半干旱区降水的可能分布

我国北方干旱－半干旱区长期受水资源缺乏的影响，国民经济建设受到很大的制约。因此，研究干旱－半干旱区的水资源成为人们关注的重点。本文借助数学形态学方法，探讨了我国干旱－半干旱区降水在几种气候变化条件下的可能分布，揭示出了西北地区环境最脆弱的地区是塔里木盆地南缘及其东侧的罗布泊、哈密、敦煌地区，同时也探讨了这些地区在降水增加或减少情况下的可能环境分布。     

1957—2019年昆仑山北麓车尔臣河流域水文情势及其对气候变化的响应

气候变暖背景下干旱区水文、水资源的变化仍是影响区域水资源利用和洪水灾害防治的关键科学问题。基于1957—2019年长序列的水文、气象资料,系统分析了昆仑山北麓车尔臣河流域的水文变化特征及其对气候变化的响应。总体上,车尔臣河流域的水文过程的显著变化发生在1990s末期,变化前后年径流量约增加了54.67%,所有季节径流的增加共同造成了年径流的增加,其中夏季径流的增加对年径流增加的贡献最大,其次依次为秋季、春季和冬季。降水增加（第一控制因素）和气温升高（第二控制因素）共同造成了车尔臣河流域水文过程的变化。具体到径流年内变化,降水是春夏季径流变化的主控因素,而秋冬季径流变化的主控因素是气温。径流增加为中下游提供更多水资源的同时,也导致年际间水文洪涝和干旱事件发生的频率增加、强度增强。冰冻圈在该地区水文循环中起着重要的作用,但其对水文过程的影响仍不明确,加强阿尔金高山区的冰川、多年冻土监测将为进一步预估水文对气候变化的响应提供基础数据支撑。     

新疆渭干河流域降水变化及影响因素分析

通过分析渭干河及其支流情况,对渭干河流域降水系列代表性和雨量选用站的可靠性进行探讨。利用水文分析法对年降水量分布、年内分配、年际变化、垂直分布、丰估变化和不同保证率下的年降水量进行分析论证,得出:渭干河流域降水量受气候、地形和自然地理条件影响较大,降雨一般随海拔高程升高而增大,迎风坡降水量大于背风坡,多年平均降水量与流域降水量变化也一致。上世纪80年代后,年降水量增加比较明显。     

中亚地区干旱变化及其影响分析

全球变暖加剧了中亚地区的干旱威胁,使得因干旱引发的水资源短缺、生态退化及跨境河流争端等问题更加突出。研究显示：过去半个多世纪,基于帕默尔干旱指数表征的中亚地区干旱程度整体变化趋势不显著,但伴随着区域的高温波动,中亚地区帕默尔干旱指数自2000年以来呈现明显下降趋势,约65%的区域表现为干旱化程度加剧,且在未来共享社会经济路径下中亚地区干旱强度持续增强。设计“去趋势”数字试验定量解析干旱指标对气候变化中各项因子的敏感性,发现气温对中亚干旱化趋势影响较大,降水变化加大了干旱的变率。从不同干旱亚类来看,中亚地区极端干旱区和干旱区面积以0.02×10⁴和0.22×10⁴km²/a的速率增加,主要集中在新疆塔里木盆地北缘和哈萨克斯坦南部等地区。同时,平原荒漠区的植被蒸腾和土壤水耗散量加大,浅层土壤含水量（0～10和10～40 cm）分别约有84%和81%的区域表现为下降趋势,导致一些依靠地下水和土壤水维系生存的、抗旱性弱的浅根系荒漠植物衰亡,生态农业干旱加剧,且水文干旱呈更加复杂的态势,研究结论为中亚地区水资源规划管理和生态保护提...     

宁夏虚拟水贸易计算的投入产出方法

虚拟水是凝结在产品和服务过程中所需要的水资源数量。从水资源利用角度,实物贸易即虚拟水贸易。干旱缺水地区可以通过虚拟水贸易形式来缓解水资源短缺问题。运用投入产出方法,并以宁夏为例,计算了2002年宁夏虚拟水输出量和社会经济系统对水资源的消费利用状况,分析了宁夏采用虚拟水战略进行更大尺度的水资源配置所面临的问题、困难,突破了干旱地区解决水资源短缺问题仅局限于本流域实体水资源利用的思路,从系统的角度出发,为干旱区“节流”提供了新的对策建议。     

新疆宁家河流域洪水类型及成因浅析

我国西北干旱内陆河流域,水资源时空分布不均,生态环境脆弱,高山冰川及融雪是流域主要的补给来源,因此,与其他河流洪水成因相比,更加具有融雪性洪水特征。通过对新疆宁家河流域洪水形成特点和规律的分析,进一步阐明研究区洪水形成的主要原因,并提出有效的防洪措施。这对于干旱区流域的洪水防治工作具有积极的指导意义。     

黑河流域地下水与地表水转化研究进展

地处我国干旱内陆区的黑河流域,其地表水与地下水在不同的地貌单元发生着大数量的、有规律的、重复的转化过程,极大地提高了水资源的利用率。早在20世纪80年代,甘肃省地矿局等单位率先开展了有关黑河流域地表水与地下水转化过程研究的国家"七五"、"八五"科技攻关项目,取得了丰富的勘查研究成果,促进了这一地区有限水资源的合理开发利用。进入21世纪以来,随着勘查研究理论的丰富和环境同位素技术的广泛应用,黑河流域地表水与地下水资源及其循环转化引起了学术界的广泛关注,并相继完成并发表了一批具有较高水平和学术价值的科研成果,进一步提高了干旱区水资源的开发与保护。但仍存在着水资源转化关系和转化规律还缺乏流域系统研究、中下游盆地深层地下水的补给来源尚不能确定等方面的不足,不利于协调社会经济发展与生态环境保护之间的用水矛盾。     

格尔木河流域地下水数值模拟

格尔木河流域是西北干旱区水资源开发利用的典型地区,为满足可持续开发利用的需要,针对《青海省格尔木河流域水资源综合利用规划》提出的水资源开发利用需求量,分析其是否对下游盐湖生态环境产生破坏影响。根据流域概况建立格尔木河流域水资源数学模拟模型,对平均水文序列变化趋势及各种典型年的水资源状况进行预测,探讨在不影响下游盐湖生态环境的前提下,格尔木河流域水资源合理开发利用的方案。     

木扎特尔～渭干河水质状况调查评价

基于黑孜河、木扎提河、台勒外丘克河、卡拉苏河、卡普斯浪河以及渭干河上的7个水质监测站近十年的实测监测资料,对木扎特尔～渭干河水质进行调查评价,结果表明：木扎特尔～渭干河河流水质较稳定,变化范围在Ⅰ-Ⅱ类,pH值均分布在7.2-8.2以内,变幅较小,属于中性水,酸碱度基本一致。不同水期的水质类别随着年份的增长没有出现变劣的趋势,水质基本稳定,维持良好的水平。全年期水质类别基本维持不变;水质达标且无超标项目。评价结果为流域水污染防治及水资源可持续利用提供了参考依据。     

寒区和干旱区水文研究的回顾和展望

寒区和干旱区水文研究冰川,积雪,冻土,高寒山区和山前地带已初步形成了较完整的观测实验和研究体系,８０年代以来,在冰川融水径流,出山径流形成的观测实验,寒区水文过程,冰川作用流域水文过程和大气过程相互关系。乌鲁木齐地区的水资源问题,气候对水资源的影响,高亚洲冰冻圈水文,冰川洪水和融雪径流以及干旱区水文等方面已取得了多项研究成果,近年来,寒区和干旱区水文水资源的研究在内陆河流域水资源合理开发利用与社会     

西北干旱区流域水资源管理研究

水是人类生存和繁衍之本,也是维持自然生态系统功能和生物多样性、保障区域经济和社会可持续发展的基础性资源.随着人口急剧增长和经济快速发展,水资源短缺对我国生态环境建设及社会经济发展的瓶颈制约效应越来越明显,特别是对水资源十分稀缺的西北内陆干旱区来说,这种瓶颈制约效应更加显著.我国用水效率低下及水危机问题的产生,并不完全在于缺少各种节水技术(包括工程、生物和农艺节水措施)和水污染治理技术,更重要的是缺少一个能有效促进全社会水资源高效配置和节约用水的水资源管理制度及运行机制.从表面上看,我国的水危机属于资源性危机,但从深层次看,更多地是由于管理制度不完善所致.因此,对现行的水资源管理制度及运行机制进行变革和创新,是根本上解决我国用水效率低下和水危机问题的关键所在.重点围绕我国干旱缺水地区水资源管理的重要性、流域水资源管理制度改革与创新的若干基础理论问题及如何建立流域水资源科学管理体系等问题进行了系统的探讨,并初步提出了流域水资源管理制度创新的基本思路.     

流域水资源实时调度研究——以黑河流域为例

系统地总结了流域水资源实时调度的研究现状和调度的基本理论依据。流域水资源实时调度以显式考虑人类活动影响的二元动态水资源演化模式为其理论基础,提出了“宏观总控、长短嵌套、实时决策、滚动修正”的流域水资源实时调度的模式。并以黑河流域为例,进行了应用研究,初步应用表明,该模式能满足流域水资源实时调度管理的需要,可为我国北方干旱半干旱地区流域水资源实时调度提供借鉴。     

干旱区水资源合理配置模式与计算方法

提出了西北内陆干旱区水资源合理配置的模式与计算方法。针对生态环境脆弱的干旱区水资源利用特点,基于水资源二元演化理论与方法,保持水土平衡、水量平衡和水盐平衡,以空间配置、时间配置、用水配置、水源配置、管理配置为基本模式;从实际情况出发,以水定发展指标,提高水土资源的匹配效率,以流域为单元合理安排生态环境用水与经济发展用水,在此基础上建立了干旱区水资源合理配置模型。定量计算表明:其809亿m3的径流性水资源中,直接留给天然生态的水量有302亿m3,加上126亿m3回归水的间接支持,可供生态系统消耗的水资源达428亿m3,相对于385亿m3的现状生态需水,除黑河和石羊河流域外,生态系统的需水基本上能得到满足。     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.