长白山白江河天然和排水泥炭沼泽土壤酶活性研究

以长白山白江河泥炭沼泽为研究对象,于2017年6月10日、7月4日、8月4日、9月7日和10月12日,在天然泥炭沼泽和排水泥炭沼泽(指经过排水的泥炭沼泽)中,采集表层(0～10 cm深度)土壤样品,测定土样中3种水解酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶和酸性磷酸酶)和2种氧化酶(过氧化物酶和多酚氧化酶)的活性以及土样的理化指标,分析天然和排水泥炭沼泽表层土壤酶活性的变化特征及其影响因素。研究结果表明,排水泥炭沼泽表层土壤含水量显著低于天然泥炭沼泽;天然泥炭沼泽表层土壤中的有机碳质量比为344.57～405.84 g/kg,其比排水泥炭沼泽表层土壤有机碳含量大25%左右;排水泥炭沼泽表层土壤中的全氮和全磷含量略大于天然泥炭沼泽;排水泥炭沼泽表层土壤中的β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性分别为0.83×10~3～1.56×10~3nmol/(g·h)和0.26×10~3～0.38×10~3nmol/(g·h),其显著低于天然泥炭沼泽;排水泥炭沼泽土壤的酸性磷酸酶活性为1.49×10~3～8.28×10~3nmol/(g·h),9月7日和10月12日其低于天然泥炭沼泽;排水泥炭沼泽表层土壤中氧化酶活性显著高于天然泥炭沼泽;天然泥炭沼泽表层土壤酶活性主要受土壤含水量的影响,排水泥炭沼泽表层土壤酶活性主要受土壤中全氮和全磷含量的影响。     

煤炭开采对水资源影响的定量识别——以陕北窟野河流域为例

陕北地区生态环境脆弱,大规模的煤炭开采又加速了水资源流失,但是很难定量计算其影响程度。以陕北窟野河流域为例,通过机理分析创造性地提出了将煤炭开采对区域内水资源的影响分为三部分:地下水静储量破坏、地下水动储量破坏和采空区积水,分别计算了各部分的水量;并采用邻近流域进行了流量对比分析。结果表明:窟野河流域煤炭开采造成的地下水静储量破坏值为1.38×10~8m~3,采空区形成2.72×10~8m~3的积水,2011年地下水动储量破坏达到了0.62×10~8m~3。以秃尾河流域作为参证流域,计算出窟野河1999-2013年平均还原流量为13.22 m~3·s~(-1),比实测径流量大2.28×10~8m~3。为了减少煤炭开采过程中水资源的损耗量,窟野河流域必须加大对采空区积水和矿井排水的综合利用。     

云南鲁甸红石岩堰塞湖溃坝风险及其影响

红石岩堰塞湖是2014-08-03鲁甸地震诱发形成的大型堰塞湖,由红石岩崩塌堵断牛栏江形成。红石岩堰塞坝坝高约96 m,堆积体总方量约1 200×10~4m~3,湖区满库库容为2.6×10~8m~3。从红石岩堰塞湖形成的背景条件,以及堰塞湖对坝址所在流域构成的潜在灾害链效应,评估堰塞湖的溃决危险程度。同时根据可能的溃决形式分析,采用1/3和1/2溃决模式对堰塞湖溃坝洪水估算,得到两种工况条件下的峰值流量分别为:Q_p≈(1.3~1.5)×10~4m~3/s和Q_p≈(2.2~2.8)×10~4m~3/s,远超过坝址处500 a一遇的牛栏江暴雨洪水,并在此基础上对下游演进过程的洪水进行估算。认为红石岩堰塞湖在后期整治中仍存在库岸稳定、堰塞坝稳定和鱼类生态破坏等问题,应引起关注。     

一个新的荒漠河岸林需水量估算方法及其在塔里木河下游的应用

通过检验一个使用气象数据和植被参数实现逐日计算不同植物种需水量,并能反映其空间变化的荒漠河岸林需水量估算模型,并基于2013年的气象和遥感数据,分析了塔里木河下游荒漠河岸林需水量的时空动态特征。结果表明:在现有植被分布和盖度下,塔里木河下游河岸林年总需水量为1.035×10~8m~3,其中柽柳群落需水4.499×10~7m~3,胡杨群落需水5.855×10~7m~3;单位面积河岸林平均需水量为139.6 mm,胡杨群落需水量比柽柳群落多63.0 mm;河岸林展叶期和落叶期需水量较少,而生长盛期每天大约需水75×10~4m~3。模型强调植被空间分布对需水量的影响,能够动态描述需水量的时空变化,为内陆河水资源管理提供更丰富的信息和准确的结果。     

内蒙古自治区阿拉善左旗孪井滩生态移民示范区地下水资源评价

内蒙古自治区阿拉善左旗孪井滩生态移民示范区内,新近系碎屑岩类裂隙孔隙承压含水层地下水储存量为19.288×10~8m~3,其中容积储存量为17.778×10~8m~3,弹性储存量为1.51×10~8m~3。地下水多年平均天然补给量为157.16×10~4m~3/a。在富水地段布设水井4眼,设计井深200m,布井间距1000m,各井抽水量1000m~3/d。设计年开采量146.00×10~4m~3/a。经预测,新增水源地开采20年后最大降深13.99m。     

近45年来降水变化和人类活动对潮河流域年径流量的影响

近45a来,随着流域降水量减少,以及修建水利工程、引水、实施水土保持等人类活动的增加,潮河流域年径流量呈明显减少趋势。利用降水-径流经验统计模型,定量评估了潮河流域降水变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明:1981~1990、1991~2000、2001~2005、1981~2005年,受人类活动影响所产生的年均减水量分别为1.32、0.67、1.46、1.09×10⁸m³,占相应时段总减水量的95.1%,98.9%,60.7%和83.2%;受降水变化影响所产生的年均减水量分别为0.07、0.01、0.95、0.22×10⁸m³,占相应时段总减水量的4.9%,1.1%,39.3%和16.8%。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

西北地区东部夏季不同等级降水的空间分布特征及其在旱涝年分布的差异

根据我国西北地区东部59个气象台站近50 a(1965-2014年)的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析了该地区夏季不同等级降水的降水量、降水日数和降水强度的空间分布特征,并讨论了不同等级降水量及降水日数与夏季总降水量的关系及其在典型旱涝年的空间分布差异。结果表明:(1)西北地区东部夏季降水日以小雨为主,约占总降水日数的81%;但在夏季总降水量中,小雨、中雨和大雨降水量相当,各约占1/3。(2)该地区夏季不同等级降水量、降水日数和降水强度的空间分布不均,但均大致呈现出由南向北递减的空间分布特征。(3)该地区夏季总降水量与中雨日和大雨日的相关关系显著,表明中雨以上量级降水日数的变化可基本反映夏季降水量的变化。(4)西北地区东部典型涝(旱)年,降水量的偏多(少)主要是由于中雨以上等级降水日数偏多(少)引起的中雨量和大雨量偏多(少)所致。     

中国西北地区东部夏季不同等级降水时间演变特征

根据中国西北地区东部59个气象台站1965-2014年的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析和比较了该地区夏季不同等级降水降水量、降水日数和降水强度的时间演变特征,并对各等级降水对总降水贡献的时间变化进行了讨论。结果表明：（1）西北地区东部降水量和降水日集中在夏季。降水等级越高,降水量和降水日的集中程度越高,夏季大雨量（日）达到了全年大雨量（日）的72.15%（69.19%）;（2）西北地区东部各等级降水量、降水日主要在1996年存在一个由多转少的突变,均存在较明显的2~3 a的短周期;（3）西北地区东部夏季降水总量与中雨等级以上降水量具有相似的年际和年代际变化,相关系数高达0.8,主要受中雨和大雨量的影响,仅在东南部和甘肃中部趋于增加,在甘肃南部和内蒙古中部趋于减少。总降水日则与小雨日变化一致,主要呈减少趋势,总降水强度的增强则主要源自大雨强度的增大。     

西北地区东部夏季不同等级降水的空间分布特征及其在旱涝年分布的差异北大核心CSCD

根据我国西北地区东部59个气象台站近50 a(1965-2014年)的逐日降水资料,将降水划分为小雨、中雨和大雨3个等级,分析了该地区夏季不同等级降水的降水量、降水日数和降水强度的空间分布特征,并讨论了不同等级降水量及降水日数与夏季总降水量的关系及其在典型旱涝年的空间分布差异。结果表明:(1)西北地区东部夏季降水日以小雨为主,约占总降水日数的81%;但在夏季总降水量中,小雨、中雨和大雨降水量相当,各约占1/3。(2)该地区夏季不同等级降水量、降水日数和降水强度的空间分布不均,但均大致呈现出由南向北递减的空间分布特征。(3)该地区夏季总降水量与中雨日和大雨日的相关关系显著,表明中雨以上量级降水日数的变化可基本反映夏季降水量的变化。(4)西北地区东部典型涝(旱)年,降水量的偏多(少)主要是由于中雨以上等级降水日数偏多(少)引起的中雨量和大雨量偏多(少)所致。     

1974～2018年曲靖市各等级降水的气候特征及其与年降水量的关系

收集1974～2018年曲靖市9个大监站降水日数据,利用气候倾向率和突变检验等方法,分析降水日和年降水量气候特征及两者的关系,结果发现:(1)在曲靖市,小雨是主要降水事件,中雨对年降水量贡献最大。(2)各等级降水日和年降水量均呈"东南向西北"递减的空间分布。此外,从历年变化趋势看,降水日、小雨日、中雨日大部呈显著递减,大雨日、暴雨日区域性特征明显,各地表现不同程度的增减趋势。(3)20世纪90年代前,降水量变化相对稳定,90年代后缓慢减少。(4)进入20世纪90年代,小雨日、中雨日持续减少,导致年降水日显著减少,而中雨减少造成年降水量明显减少。2009～2012年大旱期内,中雨、大雨异常偏少,造成年降水量异常偏少。     

小兴安岭沼泽土壤溶解性有机碳含量变化特征

为了了解小兴安岭沼泽土壤溶解性有机碳含量的季节变化规律,在天然沼泽——臌囊薹草(Carex lehmanii)沼泽、毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、落叶松(Larix gmelinii)—臌囊薹草沼泽和排水的沼泽——落叶松沼泽中,研究表层土壤(0~40 cm深度)中的溶解性有机碳含量及其它养分含量。结果表明,在整个生长季节内,沼泽土壤溶解性有机碳含量有明显季节变化,土壤溶解性有机碳含量在7月达到最大,随着土层的加深,其变化幅度减小;臌囊薹草沼泽表层土壤(0~10 cm深度)的溶解性有机碳含量变化幅度最大,为224.17~1 496.43 mg/kg。沼泽土壤溶解性有机碳含量有明显的垂直变化,天然沼泽土壤5~9月各采样日平均的溶解性有机碳含量为348.90~633.98 mg/kg,表现为由土壤表层向下逐渐降低;排水的落叶松沼泽为203.58~264.58 mg/kg,表现为底层土壤(20~40 cm深度)最高,中层土壤(10~20 cm深度)最低。总体上,经人工排水的落叶松沼泽土壤溶解性有机碳含量显著低于天然沼泽。     

塔里木河下游生态输水对地下水补给量研究

地下水对干旱区荒漠生态系统的维持至关重要,生态输水对地下水的补给量及影响范围是评估输水成效的要素之一,对于准确理解地下水循环特征至关重要。基于2000—2020年塔里木河下游生态输水过程中的地下水监测数据,拟合输水前后地下水水面线方程,结合水均衡原理,对塔里木河下游近20 a生态输水过程中的地下水埋深时空变化、地下水补给量以及输水期地下水最大影响范围进行了估算与分析。结果表明:(1)塔里木河下游实施生态输水后,地下水位呈明显抬升趋势,抬升幅度具时空差异性,在英苏、喀尔达依和阿拉干断面分别抬升了3.01 m、2.87 m、5.75 m;前10 a输水对地下水位抬升作用明显小于后10 a;(2)塔里木河下游近20 a的输水对地下水的总补给量为30.6×10~8m~3(占输水总量的36.2%),包气带补给40.1×10~8m~3(47.5%),入台特玛湖水量为11.7×10~8m~3(13.8%);(3)塔里木河下游前10 a的输水对地下水补给量(61.6%)大于后10 a(25.2%),主要归因于输水量增大,地下水埋深减小引起土壤含水量饱和差减小;(4)塔里木河下游输水期地下水的最大影响范围具有较大的波动,与输水前地下水埋深和输水量正相关;近10 a,英苏、喀尔达依、阿拉干、依干不及麻断面,输水期地下水单侧影响范围高达1075 m、2326 m、1623 m、856 m。     

九寨沟县西番沟泥石流调查

针对2017年8月8日九寨沟地震可能引发更多泥石流灾害及其防治的问题,基于2018年6月25日四川九寨沟县西番沟泥石流灾害的现场调查和物源特征分析获得泥石流的性质及其发育成因,并提出防治对策。研究发现2018年6月25日西番沟泥石流为50年一遇的中等规模低频稀性泥石流,其流量为80 m~3/s,一次泥石流总量约1. 5万～2万m~3,流速约5. 5～6 m/s;其发育的成因之一是2017年8月8日四川省九寨沟县发生7. 0级地震引发高山区松散固体物质增加所致。调查显示地震引发可能参与泥石流运动的物源数量和动储量分别为78. 81×10~4m~3、23. 64×10~4m~3。由于流域内还存在大量的松散物源,泥石流还可能在进一步的降水作用下发生,今后的防灾减灾宜采用工程措施和群测群防措施。     

基于不同分辨率卫星数据的林火排放对比研究

基于30 m、500 m和1 km空间分辨率的TM、MODIS和AVHRR卫星遥感数据,估算2006年大兴安岭一次森林火灾的排放量,并评估空间分辨率对排放量估算的影响。结果显示:不同空间分辨率卫星估算的火烧迹地面积差异为4.3%～13.8%,随着空间分辨率降低,遥感估算火烧迹地面积逐渐减小。不同空间分辨率卫星估算的二氧化碳(CO_2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH_4)、非甲烷总烃(NMHC)、氮氧化物(NO_x)、二氧化硫(SO_2)、可吸入颗粒物(PM_(2.5))、黑炭(BC)、有机碳(OC)的排放量分别为1.01×10~6～1.64×10~6t、6.07×10~4～9.58×10~4t、2.91×10~3～4.51×10~3t、4.61×10~3～7.18×10~3t、1.83×10~3～3.01×10~3t、5.00×10~2～7.79×10~2t、7.82×10~3～12.1×10~3t、3.10×10~2～5.02×10~2t、4.79×10~3～7.46×10~3t。空间分辨率对排放的估算有明显的影响,30 m对比500 m、1 km分辨率,500 m对比1 km分辨率卫星的排放差异分别为25.5%～29.6%,35.4%～39.2%和13.1%～13.7%。因此,未来基于卫星遥感估算林火排放时须考虑空间分辨率的影响。     

Assessing spatial and temporal variability in water consumption and the maintainability oasis maximum area in an oasis region of Northwestern China

Water consumption is a key role in improving the efficiency and sustainability of water management in arid environments.In this study, we explored an approach based on meta-analysis, MODIS NDVI products, land-use spatial distribution, and soil water physical parameters to gain insight into long-term and large scale distribution of land use and water consumption, maintain maximum Zhangye Oasis area according to Heihe River runoff, and suitable water resource management in Zhangye Oasis. This approach was initiated in order to improve the efficiency of irrigation and water resource management in arid regions. Results showed that Heihe River runoff can maintain a maximum Zhangye Oasis area of 22.49×10~4 hm~2.During the 2000-2016 growing seasons, actual oasis water consumption ranged from 11.35×10~8 m~3 to 13.73×10~8 m~3, with a mean of(12.89 ± 0.60)×10~8 m~3; if maintaining agricultural production and oasis stability was chosen, oasis water consumption ranged from 10.24×10~8 m~3 to 12.37×10~8 m~3, with a mean of(11.62 ± 0.53)×10~8 m~3. From the perspective of water resources management and ecosystem stability, it is necessary to reduce the area of Zhangye Oasis or choose the minimum water consumption method to manage the oasis, to ease the pressure of water shortage and maintain stable and sustainable development of the Zhangye Oasis. These results can provide future practical guidance for water resource management of coordinated development of the economy and the environment in an arid area.     

三江平原沼泽湿地的蓄水与调洪功能

以三江平原挠力河1956~2000年宝清站与菜咀子站实测的洪峰流量为例,分析沼泽湿地的蓄水与调洪功能。在该河45 a的实测洪峰流量中,有26 a是下游菜咀子站的洪峰流量小于上游宝清站,表明有大量洪水在其间的河漫滩沼泽(面积28.82×104hm2)之中漫散与蓄存。沼泽的巨大蓄水能力,与其土壤容重小、孔隙度大、持水能力强有关。三江平原沼泽土壤草根层与泥炭层的容重为0.10~0.28 Mg/m3,总孔隙度大于70%,饱和持水量可达4 000~9 700 g/kg,估算全区沼泽土壤的蓄水总量可达46.97×108m3。由于沼泽均分布在地势低洼的负地貌部位,地表平均积水30 cm,则全区沼泽地表积水的储水量还可达17.15×108m3。根据沼泽湿地的蓄水、调洪功能与生物多样性价值,提出严禁开垦与破坏现有的河漫滩沼泽,实施湿地保护的生态工程。     

干旱内陆流域生态需水量及其估算──以黑河流域为例

在干县内陆流域生态需水量概念与分类的基础上,以黑河流域为例,讨论了生态需水量估算的方法。采用两种半经验潜水蒸发公式和直接植物蒸腾估算等三种方法,以1995年为基准,分别对流域中游防护林生态体系需水量和下游荒漠绿洲生态需水量进行了初步估算,结果表明:黑河流域中游人工防护林生态需水量约为2.1× 10⁸~2.16×10⁸ m³,下游荒漠绿洲生态需水量为5.23×108~5.7×10⁸ m³;为维持或稳定流域下游额济纳现有绿洲规模,狼心山断面过水流量不应小于5.8×10⁸m³。     

水塘系统的水源涵养贡献力评估——以风岭流域为例

应用InVEST模型和SCS模型并结合GIS技术,计算出仪征市风岭流域2015年的产水量、地表径流量以及水塘系统的水源涵养量分别为92.07×10~6 m~3、20.11×10~6 m~3和36.47×10~6 m~3,在子流域上其总体变化均呈现为由流域下游向上游减少的趋势。在此基础上,研究评估了区域水塘系统的水源涵养贡献力,总体而言,流域下游的贡献力均大于上游。在降水条件相同的情况下,建设用地分布较多的区域,产水量、地表径流量以及水塘系统的水源涵养贡献力均大于林地覆盖较多的区域;粘壤土分布区的地表径流量大于壤土分布区;水塘系统水源涵养量随地表径流量的增加而增加。     

震后小流域重力侵蚀产沙效应——以汶川震中莲花芯沟为例

震后小流域重力侵蚀过程与机制复杂,具有显著的产沙输沙效应,造成强烈的水土流失,严重威胁灾后重建和重大工程安全,是泥石流和土壤侵蚀领域研究的热点与难点之一。本文以震中莲花芯沟为典型研究区,选取2008—2010年的三场泥石流,采用多源遥感和GIS等手段,建立数字坡沟系统,融合D-In SAR和偏移量跟踪技术,生成不同场次泥石流前后的三维地表形变场,研究震后泥石流在不同类型"坡体-沟道-流域"上的多尺度侵蚀产沙特征与物质迁移过程。结果表明:1)2008—2010年三场泥石流,坡体侵蚀总量分别为6.44×10~5m~3、3.36×10~5m~3和3.02×10~5m~3,输入沟道的泥沙总量分别为3.54×10~5m~3、1.56×10~5m~3和5.16×10~5m~3,流域侵蚀总量分别为6.736×10~5m~3、5.217×10~5m~3、5.540×10~5m~3,流域输沙总量分别为3.84×10~5m~3、2.24×10~5m~3、2.96×10~5m~3;2)坡体重力侵蚀产沙量占各级沟道总来沙量的50%以上,是各级沟道泥沙的主要来源,其中以凸凹型坡、凸型坡和混合型坡三类坡体产沙最多,占坡体总产沙量的85%以上,且随沟道级别升高(三级→二级→一级)而呈递减趋势,二级沟道在各级沟道中输沙贡献率最大、达45%,是主沟泥沙重要来源;3)坡体侵蚀量与侵蚀面积及堆积量与堆积面积的比值均存在指数函数关系,坡体产沙量与坡体单元面积的比值呈线性正相关关系,坡体侵蚀量、堆积量、产沙量均随其对应面积的增大而增大;4)震后坡体侵蚀速率呈先减小后增大趋势,最大侵蚀速率在凸凹型坡体单元、达0.24m/次;流域侵蚀速率也呈先减小后增大趋势,同时,存在由低到高逐级递增趋势,其中主流域侵蚀速率最大、达0.39m/次;5)各级流域泥沙输移比随流域级别增高而减小,其中主流域泥沙输移比最低、为0.28,三级流域最高、达0.93。研究结果可以为灾区小流域泥沙调控、重大工程选址选线、河流整治和次生山地灾害风险评估及防治工程设计提供依据和参考,对保障山区公共安全具有重要意义。     

塔克拉玛干沙漠东部边缘降雨日变化北大核心CSCD

利用巴州加密自动站观测资料对塔克拉玛干沙漠东部边缘测站进行统计分析,查找该地区降雨的日变化特征,得出其东北部边缘和东南部边缘在降水频次与量级以及降水时段上有不同,其东北部边缘地区的降水高值区主要出现在凌晨3∶00、早晨的8∶00~9∶00、午后的17∶00,且午后17∶00达到高峰值;低值区为早上的7∶00和18∶00以后至翌日凌晨1∶00;其东南部边缘地区的降水高值区主要出现在早上8∶00,降水低值区出现在14∶00。各测站降雨量级主导频次均为小雨频次,最小频次均为暴雨频次,降雨的最大贡献者除若羌为中雨量级外,其它测站均为小雨量级,轮台、且末、铁干里克的中雨为最小贡献者,库尔勒最小贡献者为大雨量级,若羌和尉犁为暴雨量级。