基于水利益共享的跨境流域水资源多目标分配研究——以澜沧江-湄公河为例

以水利益共享代替分水的理念有利于充分发挥水资源效益和减少区域矛盾冲突,但由于缺乏具体可实施的分配模式一直停留在设想阶段。基于水利益共享理念,建立跨境流域水资源多目标分配指标体系,并结合澜沧江-湄公河流域跨境水资源利用现状及需求,提出澜沧江-湄公河流域跨境水资源多目标分配模型。为基于水利益共享的跨境水资源多目标分配提供了具有充分可操作性的指标体系和分配模型,有助于推进跨境流域水利益共享的实施,实现区域双边或多边在水资源利用上的共赢和发展目标。     

基于SWAT模型的森林分布不连续流域水源涵养量多时间尺度分析

为解决森林分布不连续流域森林水源涵养功能及其多时间尺度特征的定量评价问题,根据分布式水文模型（SWAT）的特点,提出了反映森林斑块空间分布的水文响应单元划分方法,以及基于水量平衡法的森林不连续分布流域森林水源涵养量计算公式。以东南沿海的晋江流域为例,构建了2006年土地利用条件下的日时间步长SWAT模型,统计分析了2002—2010年降水条件下森林水源涵养量的时空变化规律。结果表明：① 构建的晋江流域SWAT模型精度较高,面积阈值为零生成的水文响应单元比较准确地反映流域森林斑块分布,提出的森林水源涵养量计算公式适用于森林空间分布不连续流域森林水源涵养量的多时间尺度分析,为流域森林水源涵养功能评价提供了一个新的方法。② 晋江流域森林水源年涵养量271.41~565.25 mm;月涵养量-29.15~154.59 mm;日尺度的极端降水期皆为正值,极端枯水期都为负值。表明年际之间不存在森林水源涵养的蓄丰补枯调节作用,但在年内的部分月份得到体现,而日尺度的森林蓄丰补枯功能充分发挥。从而揭示了不同时间尺度森林水源涵养量及其蓄丰补枯功能的差异。     

Exploring hydroclimatic change disparity via the Budyko framework

The Budyko framework characterizes landscape water cycles as a function of climate. We used this framework to identify regions with contrasting hydroclimatic change during the past 50 years in Sweden. This analysis revealed three distinct regions: the mountains, the forests, and the areas with agriculture. Each region responded markedly different to recent climate and anthropogenic changes, and within each region, we identified the most sensitive subregions. These results highlight the need for regional differentiation in climate change adaptation strategies to protect vulnerable ecosystems and freshwater resources. Further, the Budyko curve moved systematically towards its water and energy limits, indicating augmentation of the water cycle driven by changing vegetation, climate and human interactions. This finding challenges the steady state assumption of the Budyko curve and therefore its ability to predict future water cycles. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

海表面温度时空变异特征及对验证误差影响

海洋要素的变化存在明显的区域性和季节性的变化特性,本文选择海洋要素中最为突出的海表面温度(SST)要素作为主要分析参数,设计时空变异参数的计算指标,分析时空变异对验证误差影响的关系,通过研究及试验的数据精度验证,证明了时空变异是造成误差的直接原因之一。强烈的时空属性变异,在验证过程中会引入很大的验证误差,处于不同变异等级区划的数据,其验证结果相对误差可达13.08%,变异越剧烈的区域,精度验证效果越差,验证误差就越大,这些误差并非完全是遥感产品的误差,验证结果不具有代表性,不能真实的反映遥感产品的误差特征。对于SST等海洋遥感产品验证时,需要考虑时空变异对验证误差的影响和贡献,合理选择验证试验区域、代表性的评价数据集和科学的评价方法。     

Long-term hydrological,biogeochemical, and climatological data from Walker Branch Watershed,East Tennessee,USA

In 1967, the original Walker Branch Watershed (WBW) project was established to study elemental cycling and mass balances in a relatively unimpacted watershed. Over the next 50+ years, findings from additional experimental studies and long-term observations on WBW advanced understanding of catchment hydrology, biogeochemistry, and ecology and established WBW as a seminal site for catchment science. The 97.5-ha WBW is located in East Tennessee, USA, on the U.S. Department of Energy's Oak Ridge Reservation. Vegetation on the watershed is characteristic of an eastern deciduous, second-growth forest. The watershed is divided into two subcatchments: the West Fork (38.4 ha) and the East Fork (59.1 ha). Headwater streams draining these subcatchments are fed by multiple springs, and thus flow is perennial. Stream water is high in base cations due to weathering of dolomite bedrock and nutrient concentrations are low. Long-term observations of climate, hydrology, and biogeochemistry include daily (1969–2014) and 15-min (1994–2014) stream discharge and annual runoff (1969–2014); hourly, daily, and annual rainfall (1969–2012); daily climate and soil temperature (1993–2010); and weekly stream water chemistry (1989–2013). These long-term datasets are publicly available on the WBW website (https://walkerbranch.ornl.gov/long-term-data/ ). While collection of these data has ceased, related long-term measurements continue through the National Ecological Observatory Network (NEON), where WBW is the core terrestrial and aquatic site in the Appalachian and Cumberland Plateau region (NEON's Domain 7) of the United States. These long-term datasets have been and will continue to be important in evaluating the influence of climatic and environmental drivers on catchment processes.     

Landsat长时间序列的阳澄湖湖面围网时空变化

准确提取湖泊围网区域的时空分布信息对湖泊的保护和可持续发展具有重要意义。本文以阳澄湖为研究区域,收集该地区1984年—2017年所有的Landsat 5和Landsat 8影像(共计396景),提出了结合光谱和纹理特征的围网提取新算法,同时利用时间序列滤波消除年际间因数据不一致造成的偏差。以高清影像人工解译作为参考,阳澄湖围网提取结果的生产者精度在72.57%—88.53%,用户者精度在79.79%—98.10%,围网面积变化与文献记录吻合。结果表明,阳澄湖围网经历了"无围网期"(1984年—1994年)、"快速增长期"(1994年—1998年)、"巅峰期"(1999年—2002年)、"快速下降期"(2003年—2006年)和"稳定期"(2007年—2017年)5个阶段,最高达到100 km2,目前稳定在30 km2;通过研究围网区植被指数发现,2002年之后围网区浮水植物的种植面积增大;通过对比水质数据发现,2002年至今持续15年的围网拆除并未使阳澄湖恢复到80年代无围网养殖时期的II类水,其水质依然处于Ⅲ—Ⅳ类。因此在湖泊养殖开发过程中,政府应该坚持可持续发展道路,在不破坏湖泊水质的基础上发展湖泊经济。     

平原地区高潜水位采煤塌陷综合治理研究——以兖州煤田为例

煤炭资源的开采引发了采煤塌陷、农田损毁、生态破坏、农民失地等后果,给矿区带来了一系列经济、社会、环境问题。该文以兖州煤田为例,对平原地区高潜水位条件下煤炭开采引起的地表塌陷现状进行调查,充分掌握了塌陷区土地利用现状、塌陷区稳沉状况及破坏现状。分析了兖州煤田采煤塌陷区的土地损毁特点,研究了塌陷区综合治理的手段和方法,针对性地提出了高潜水位地区采煤塌陷综合治理的途径,为采煤塌陷区的规划治理提供了参考。     

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等，重点分析了2009?2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素，分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9?10月开始入侵，翌年4?5月结束。3月咸潮入侵次数最多，达12次。2009?2018年，长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势，2009年长江口咸潮入侵次数最多，达13次，时间均发生在10月至翌年的4月；咸潮持续时间年际变化较大，2011年咸潮入侵持续时间最长，累计为55 d。2015?2018年，咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少，2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2) 1?4月，长江口处于季节性低海平面期，且同期径流量少，但是受东亚季风影响，持续的增水过程使得增减水?径流量综合影响指数明显偏高，其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6，该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5?7月，长江口径流量明显增加，海平面?径流量综合影响指数均小于0，径流的作用强于海水上溯。8月，长江口径流量开始下降，虽然季节海平面较高，但是长江口呈现明显的减水过程，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数分别为0.1和?1.6，基本不会发生咸潮入侵。9月，长江口处于季节高海平面期，并且以增水为主，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数较大，分别为1.2和1.0，易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面?径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8，径流影响弱于海水上溯，易发生咸潮入侵。(3) 2009?2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高，若持续增水恰逢天文大潮，则加剧咸潮入侵的影响程度。     

南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。     

Hydrologic and water isotope characterization of a regulated Canadian Shield river basin

Stable water isotope surveys have increasingly been integrated into river basins studies, but fewer have used them to evaluate impact of hydropower regulation. This study applies hydrologic and water isotope survey approaches to a Canadian Shield river basin with both regulated and natural flows. Historical streamflow records were used to evaluate the influence of three hydroelectric reservoirs and unregulated portions of the basin on downstream flows and changes in water level management implemented after an extreme flood year (1979). In 2013, water isotope surveys of surface and source waters (e.g., rainfall, groundwater, snowmelt) were conducted to examine spatial and temporal variation in contributions to river flow. Seasonal changes in relative groundwater contribution were assessed using a water‐isotope mass balance approach. Within the basin, two regulated reservoirs exhibited inverted hydrographs with augmented winter flows, whereas a third exhibited a hydrograph dominated by spring snowmelt. In 2013, spatial variation in rain‐on‐snow and air temperatures resulted in a critical lag in snowmelt initiation in the southern and northern portions of the basin resulting in a dispersed, double peak spring hydrograph, contrasting with 1979 when a combination of rain‐on‐snow and coincident snowmelt led to the highest flood on record. Although eastern basin reservoirs become seasonally enriched in δ¹⁸O and δ²H values, unregulated western basin flows remain less variable due to groundwater driven baseflow with increasing influence downstream. Combined analysis of historical streamflow (e.g., flood of 1979, drought of 2010) and the 2013 water isotope surveys illustrate extreme meteorological conditions that current management activities are unable to prevent. In this study, the influence of evaporative fractionation on large surface water reservoirs provides important evidence of streamflow partitioning, illustrating the value of stable water isotope tracers for study of larger catchments.