玛纳斯河流域50年绿洲扩张及生态环境演变研究

玛纳斯河流域绿洲开发和经济发展是新疆维吾尔自治区的典范, 以不同时相的卫星影像、土地利用图和地形图为数据源, 借助遥感和地理信息系统等先进技术, 恢复了玛纳斯河流域过去50年来6个时期(1949, 1962, 1976, 1989, 1999和2001年)的绿洲分布格局和动态演化过程. 研究表明, 按照绿洲年扩张速率, 该流域的绿洲扩张过程可分为两个阶段: 1949~1976年为绿洲化阶段, 因人口急剧增加, 耕地面积急剧扩大, 绿洲总面积从1949年的156.385 km2扩张到1976年的3639.491 km²; 1976~2001年为城市化阶段, 耕地面积扩张速率减缓, 城市化进程加快, 2001年绿洲总面积为5042.440 km². 随着绿洲耕地面积的持续扩大, 大量河水被引入到灌渠或平原水库中, 使进入尾闾湖泊的河水逐渐减少, 并最终导致尾闾湖泊干涸; 同时不合理的灌溉也造成绿洲内部低洼地带的大量耕地出现盐渍化现象, 部分耕地被撂荒. 分析可知, 过去50年来玛纳斯河流域绿洲扩张及生态环境演变是由高强度的人类活动造成的, 玛纳斯河下游河水断流以及尾闾湖泊干涸对近距离的沼生植被具有重要影响, 而对较远距离的荒漠植被并没有太大影响; 相比而言, 未来玛纳斯河流域的发展必须解决农牧业的结构调整和水资源的合理利用等关键问题, 这样才能抑制绿洲外部的荒漠化进程和内部盐渍化问题, 促进天山北坡绿洲经济带的可持续发展.     

地震作用下新疆喀什高台民居基于变形控制的土遗址边坡加固设计研究

为验证地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的有效性,以新疆喀什高台民居土遗址边坡现有加固段为研究对象,利用有限元软件Midas/GTX NX建立三维动力分析模型,对地震作用下格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡的变形控制进行研究分析。结果表明:地震作用下土遗址边坡在坡顶与坡脚处产生严重的位移变形,且随着地震持时增加呈现累加效果;土遗址边坡加固后能有效控制水平方向与垂直方向的位移变形,最大位移变形值满足控制要求;土遗址边坡加固后地震作用下的稳定性系数提高至1.54,满足规范要求值1.15。研究成果验证了格构式锚杆挡墙加固土遗址边坡能够有效控制位移变形,并提高稳定性。     

基于Brown-Forsythe检验的水文序列变异点识别

当前在水文序列变异点识别中常采用的几种统计方法都对数据有较多假设,当假设不满足时,识别结果通常并不理想。本文根据统计学方差分析的原理,建立了基于Brown-For-sythe检验的水文序列变异点识别方法,并采用该方法对新疆开都河大山口站近50年年平均径流序列进行了变异点识别。研究结果表明,该识别方法继承了Brown-Forsythe检验的优点,对数据不做过多假设,且易于进行多变异点识别,在一定程度上具有比当前所用统计方法更优越的性能。     

近40年天山冰川变化的遥感监测

Both marginal fluctuation and areal change were used to detect the accurate dynamics of glacier change in the study area using Landsat MSS, ETM, SPOT HRV and topographic maps based on GIS. From 1963 to 1977, four of eight glaciers advanced, two of them retreated and another two kept stable, the glacier advanced generally. From 1977 to 1986, four of eight glaciers retreated and the others kept stable, but the retreated glaciers were those which advanced from 1963 to 1977. From 1986 to 2000, seven of eight glaciers retreated and only one glacier kept stable, the retreating velocity was 10-15 m/a. Glacier recession in this period became very fast and universal. From 1963 to 2000, the area of glaciers decreased from 5479.0 ha to 4795.4 ha, up to 12.5%. It is alarming that most of glacier retreats happened from 1986 to 2000. This was very consistent with change process of summer mean temperature in this region and global warming beginning in the 1980s.     

生态输水期间额济纳绿洲区地下水动态数值模拟

根据额济纳盆地的水文地质条件,采用地下水数值模拟软件GMS建立了额济纳绿洲区地下水流数值模型。根据模拟结果分析了生态输水期间(2001~2011年)研究区地下水量均衡要素和地下水位、水量的年际动态变化。研究结果表明:(1)生态输水期间额济纳绿洲区地下水的年平均排泄量为3.54×108m3/a,年平均补给量为3.67×108m3/a。其中,河道渗漏和潜水蒸发分别占地下水补给和排泄的78%和63%;(2)生态输水期间额济纳绿洲区地下水量变化总体为正均衡,均衡差0.13×108m3/a。其中,2001、2004、2009和2010年为负均衡,其他年份均为正均衡;(3)对整个绿洲区而言,潜水补给承压水,平均补给量为0.23×108m3/a;(4)生态输水期间绿洲区的地下水位总体是抬升的,抬升速率0.02m/a。河道附近地下水位的抬升速率大于0.04m/a,较其他区域明显,受河水演进的影响,最大值出现在东河最下段。     

开都河流域融雪径流模拟研究

高山融雪是塔里木河源流区重要的产流方式,4个山区流域具有面积大、测站稀少、降雨与融雪混合补给径流和显著局部降雨等特征.以开都河流域为研究区,分析流域特征对SRM融雪径流模型参变量的影响,确定相应选取策略以提高融雪径流模拟预报精度,为相似流域融雪径流模拟提供参考.研究结果表明(i)气温输入控制模拟径流的整体趋势,对模拟精度起决定性作用.但测站日均气温数据通常不能代表流域同高程的平均水平,直接作为输入会导致很大误差.基于遥感积雪图和模拟结果分析,开都河流域选择0.5倍巴音布鲁克站日最大气温作为流域平均气温较为合理.(ii)由于雨量站稀少和局部降雨特征显著,计算各高程分带平均降水并不现实.将测站降雨乘以放大系数,并借助参数"降雨径流系数"进行校正,可以满足模型对降雨输入的需求.(iii)根据融雪和降雨位置变化,调整参数"滞时"取值对提高局部洪峰过程的模拟精度非常重要.(iv)随气温升高,降雨增多,未能被有限测站完全监测,导致模拟精度逐步降低.     

湖南省山丘区小流域山洪灾害危险性评价

本文采用信息量模型法研究湖南省山丘区小流域山洪灾害的危险性程度。信息量模型的最大意义是能从影响山洪灾害发生的众多因素中找到“最佳因素组合”。基于湖南省1955-2015年近60年的历史山洪灾害数据,结合地形、下垫面以及降雨条件,利用信息量模型按危险性程度高低划分出湖南省山丘区山洪灾害危险性的分布情况。研究结果表明,湖南省山丘区山洪灾害容易发生在坡度小于10°,高程小于100 m,起伏度小于30 m,土地覆被为人工表面,土壤类型为粘土以及降雨量在1584.3~1662.0 mm之间的区域。湖南省山丘区危险等级较高的地级市有永州市、郴州市、株洲市、岳阳市、娄底市以及长沙东部山区,经过混淆矩阵验证后,通过信息量方法建立的山洪灾害危险性评价模型准确率为75.36%,基本可信。     

新疆阿克苏河流域径流预报方法研究

阿克苏河(中吉国际河流)现已成为塔里木河的主河源,它对塔里木河干流的形成、发展和演变过程起着决定性作用.随着国家西部开发战略--塔里木河流域综合治理的深入开展和实施,阿克苏河流域的水文特征、水文预报等研究成为热点.特别是在干旱区中纬度高海拔流域的河流中,阿克苏河是以冰雪融水补充为主河流的典型代表,对阿克苏河流域径流进行预报研究具有理论和现实意义.鉴于此:(i)结合干旱区无资料或少资料的现状,利用现有的水文气象资料,尝试并构建日尺度水文预报方法;(ii)采用高空气温代替地面实测气温与日径流相关关系法、AR(p)预报模型、气温降雨修正的AR(p)预报模型和NAM降雨径流模型,对阿克苏流域的两大支流进行日径流模拟和预报;(iii)对4种方法模拟结果进行对比分析,表明利用气温和降雨修正后的AR(p)模型所用水文气象资料少、应用简便、预报精度较高、比较适用于资料较缺乏的阿克苏流域的短期径流预报.该研究以日尺度进行水文预报,在该流域尚属首次,不仅为阿克苏河、塔里木河的水文预报、洪水防治和全流域的水量调度等提供基础,也为干旱区其他流域的水文预报提供了参考方法.     

新疆阿克苏河流域径流预报方法研究

阿克苏河(中吉国际河流)现已成为塔里木河的主河源,它对塔里木河干流的形成、发展和演变过程起着决定性作用.随着国家西部开发战略--塔里木河流域综合治理的深入开展和实施,阿克苏河流域的水文特征、水文预报等研究成为热点.特别是在干旱区中纬度高海拔流域的河流中,阿克苏河是以冰雪融水补充为主河流的典型代表,对阿克苏河流域径流进行预报研究具有理论和现实意义.鉴于此(i)结合干旱区无资料或少资料的现状,利用现有的水文气象资料,尝试并构建日尺度水文预报方法;(ii)采用高空气温代替地面实测气温与日径流相关关系法、AR(p)预报模型、气温降雨修正的AR(p)预报模型和NAM降雨径流模型,对阿克苏流域的两大支流进行日径流模拟和预报;(iii)对4种方法模拟结果进行对比分析,表明利用气温和降雨修正后的AR(p)模型所用水文气象资料少、应用简便、预报精度较高、比较适用于资料较缺乏的阿克苏流域的短期径流预报.该研究以日尺度进行水文预报,在该流域尚属首次,不仅为阿克苏河、塔里木河的水文预报、洪水防治和全流域的水量调度等提供基础,也为干旱区其他流域的水文预报提供了参考方法.     

快速升温下的北极径流变化及其驱动机制综述

全球快速升温背景下,多年冻土广泛发育的北极流域水文情势发生显著变化,不仅改变了该地区的生态环境,也对全球气候系统和社会经济带来了深远影响。因此,北极流域水文过程研究已成为当前国际科学界关注的前沿热点问题。本文通过梳理国内外相关文献,系统回顾并总结了北极主要流域的径流时空变化及其驱动机制的研究成果与最新进展;详细分析了欧亚大陆和北美地区的径流变化规律与时空差异;深入探讨了快速升温下降水变化（降水量、雨/雪组分比例）和冻土退化对北极流域径流的直接与间接作用机制。尽管当前北极水文研究在数据积累和科学认识方面取得了重要进展,但仍面临地面观测站点稀少以及气候、积雪/冻土、水文之间响应难以定量等挑战。因此,建立完善的北极流域观测网络并发展具有北极特色的寒区水文模型,是深入理解北极水系统快速变化的基础,也是应对北极地区水灾害风险和提升水资源管理能力的关键所在。