气候变化对中国东部季风区水资源脆弱性的影响评价

将耦合暴露度、灾害风险、敏感性与抗压性的脆弱性评估模型应用于中国东部季风区水资源脆弱性评价,从水资源供需平衡角度分析了气候变化对东部季风区水资源脆弱性的影响。结果表明,2000年气候条件下,我国东部季风区接近90%的区域水资源处于中度脆弱及以上状态。其中水资源中度和高度脆弱区域约占全区的75%,极端脆弱区域接近15%。中国北方海河、黄河、淮河和辽河流域的水资源脆弱性最高。未来气候变化影响将加剧水资源脆弱性的风险,不同RCP排放情景下2030年代我国东部季风区水资源中度脆弱及以上区域面积有明显的扩大,极端脆弱区域将达到20%～25%。由于未来需水的进一步增加,中国北方水资源脆弱性的格局并未发生根本变化,而南方东南诸河等区域将面临可能发生的水危机。     

城市水系统理论及其模型研制与应用

城市水系统理论是流域水系统科学在城市尺度的拓展,为解决城市化引起的人水关系失衡和突出水问题(内涝、黑臭和水污染、生态退化等)提供了新的系统化解决方案.现有城市水系统相关研究大多关注水循环单一过程,对水循环及其伴生的物质循环、水生态以及人文等过程互馈机制仍需进一步探索.本文以流域水系统科学和水循环理论为基础,发展了城市水系统的概念、理论和技术体系;以城市多种下垫面条件下时变增益降雨-径流模型为核心,耦合自然-社会水循环及其伴生的水环境、水生态等过程和多尺度海绵措施的影响,研发了城市水系统5.0模型,实现了源头降雨-径流-面源污染负荷、排水管网系统水量水质转输、末端调蓄和净化、社会经济水循环、水系统评估和调控等五大关键模拟功能,成果已在武汉市开展示范应用.结果表明:城市水系统应以城市及其联系的河湖为研究对象,探索城市自然-人工侧支水循环和外江调蓄等耦合,以及社会经济发展、海绵措施对水量-水质-水生态等过程的调控机制.研发的城市水系统5.0模型很好地模拟了城区降雨-径流过程、水体总氮和总磷浓度、社会经济发展特征指标等.与实测数据对比,所有降雨-径流场次的相关系数和纳什效率系数分别处于优秀和良...     

布尔分布在辽宁省西部半干旱地区水文频率分析中的应用

在我国洪水频率分析计算中,一般选取P-Ⅲ型分布曲线作为理论曲线,但P-Ⅲ型曲线并非在任何自然条件下均适用。据此,采用EB-Ⅻ分布,对辽宁省西部17个水文站点经一致性修正后的年最大日流量序列进行拟合,与包括P-Ⅲ型曲线在内的9种曲线的拟合效果进行对比,找寻拟合效果最优的频率分布。结果表明:EB-Ⅻ分布在整体以及频率小于50%、频率小于25%的上尾区间段的拟合效果均优于P-Ⅲ型分布及其他8种分布,具有拟合效果好且稳定的特点,此外,根据EB-Ⅻ分布曲线进行外延得到的设计值的大小比较适中。因此,推荐在辽宁省西部地区使用EB-Ⅻ分布作为P-Ⅲ型分布的替代曲线。     

潜在蒸散发量估算方法在河南省的适用性分析

利用FAO56-PM法计算潜在蒸散发时气象资料往往不易满足。针对该问题,本文研究了辐射法、温度法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型。以FAO56-PM法计算值为标准,比较分析了Priestley-Taylor法、Hargreaves法、Mc Cloud法以及Makkink法在河南省五个典型地区(安阳、新乡、郑州、驻马店、信阳)的适用效果。并以新乡地区为例评价了校正参数后各估算方法和基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型的适用性。结果表明,Makkink法在五个典型地区估算的潜在蒸散发量误差较小,其余方法误差较大。校正参数后,各估算方法在新乡地区的估算结果均得到明显改进,具有较好的地区适用性。基于温度及辐射资料的RBF神经网络预测模型具有较高的预测精度,可应用于潜在蒸散发量的估算和预测。     

An improved algorithm of simulation on air-sea turbulent heat fluxes in China seas

With a global GSSTF2 and NCEP/NCAR reanalysis database and observation data at the Yong Xing station of Xisha Island in the South China Sea, we simulated the turbulent sensible and latent heat flux at sea surface in Chinese and neighboring seas (hereafter termed as China seas) using a common bulk method with some improved parameters. Comparing the simulated results with the observed and reanalyzed data, the improvement yielded higher accuracy, a smaller mean square deviation within 10 W/m2, and a smaller average relative error at about 25%. In addition, spatial resolution was improved to 0.1°×0.1°. The simulation is able to replay the main features of regional and seasonal variation in turbulent heat fluxes, and also the general pattern of heat flux changes during the summer monsoon outbreak in the South China Sea.     

Priestley-Taylor公式的改进及其在互补蒸散模型中的应用

Priestley-Taylor公式是无平流的假设条件下提出的,而实际情况很难满足。为了消除基本假设所带来的计算误差,原公式中引入修正系数α。但大量研究表明,修正系数α具有很大的时空变异性,取值具有很大的不确定性。本文尝试直接引入平流项的方法来反映平流的影响作用。通过在乌江鸭池河流域进行实例验证分析,结果表明该方法具有一定的合理性,能够为冬季蒸散发的计算提供最小能量保证。相比原有的修正系数法,蒸散发的计算精度得到有效提高。特别是原有公式计算出现的冬季偏小、夏季偏大的情况得到了有效的改善。     

不恰当的植被恢复导致水资源减少

日益绿化的地球无疑有利于减缓大气中CO₂浓度的上升,但其对水资源的影响却具有较大的不确定性,因而受到广泛关注.中国作为世界上人工植被恢复最大、最成功的国家,自然是人们关注的焦点.文章在前期研究的基础上,分析了气候和流域特征对水资源影响的机理,解释了各种与水文有关的结果和现象,建议了降低水资源消耗的人工植被恢复途径;同时,从水资源可持续性的角度提出了流域尺度人工植被恢复的指导性原则,强调在探讨“林水”机制时,需要更多的“自上而下”的方法.     

新疆水西沟煤田火区的动态监测

本文选取新疆水西沟矿区的3期遥感影像,使用普适性单通道算法反演地表温度,对多时相遥感数据进行归一化处理,结合密度分割最优二段分割法将水西沟矿区分为背景区、煤火较严重区和煤火严重区3个类别。通过对遥感影像的地表热异常信息进行定量研究,表明水西沟矿区3个相互独立的子火区已有合并的趋势,火区面积由1990年6.12万m2增至2011年12.42万m2,增幅为2.03倍,灾情恶化速度明显加快。     

黑河“97”分水方案适应性分析

黑河“97”分水方案自2000年实施以来,流入下游水量明显增加,缓解了下游生态环境恶化趋势,但在丰水年难以完成分水指标,其适应性受到各方关注。本文在分析“97”分水方案的技术特点及背景条件变化对分水方案适应性影响的基础上,通过构建黑河水资源配置模拟模型,对分水方案在不同需水条件和黄藏寺水库建成运行后长系列年（1958-2012年）实施情况进行了模拟,分析评价了黑河“97”分水方案的适应性。研究表明,由于分水方案制定和实施前后黑河经济社会、水系连通性等背景条件发生了较大变化,在现状工程和需水条件下,不能完成“97”分水方案的分水要求;在中游退耕至2000年水平和黄藏寺水库建成的情况下,虽然可以完成“97”分水方案的分水要求,但仍存在地下水超采情况,因此,基于20世纪80年代中期黑河经济社会和1955-1986年水文条件的“97”分水方案与黑河流域现状存在一定的不适应性。