对黄河流域水资源保护的探索与实践

黄河水资源贫乏,水污染严重,水资源供需矛盾日益尖锐,黄河流域水资源保护面临着诸多的困难和压力.新《水法》的颁布,给黄河水资源保护带来新的机遇和挑战,依法建立法制化、社会化的流域与区域相结合的水资源保护管理体系,完善法规,建立健全执法体系,以水功能区划管理为重心,实施入河总量控制,建立和完善重大水污染事件快速反应机制,加强水质监测机制与技术创新,加强水资源保护前期和科研工作,建设水资源保护信息管理系统,采取多部门联合治污等项措施,是做好黄河流域水资源保护工作的重要前提和任务.     

黄河流域多时空尺度土地利用与水质的关系

为探究不同时空尺度土地利用与水质的相互关系,以黄河流域为研究对象,基于2018年河流水质与土地利用数据,提取3种空间尺度(1000 m河段缓冲区、500 m河岸带缓冲区、子流域)的景观格局指数,结合4个季节河流水质指标,采用冗余分析方法定量探讨土地利用对河流水质的多时空尺度影响,获得水质资源管理最有效的时空尺度.结果表...     

黄河流域地质地表过程与重大灾害效应研究与展望

黄河流域地质构造活跃、地貌演化迅速、气候区域分异显著,流域重大灾害类型多、分布广、突发性强,且灾害往往链生成链、致灾后果严重,破坏黄河流域生态环境,影响流域地质与生态安全.目前,大江大河流域地质地表过程与重大灾害效应是地球科学研究的国际前沿与热点.为此,文章详细梳理了与黄河流域地质地表过程、重大灾害效应、风险防范有关的...     

黄河流域气候与农业种植面积变化对径流的影响

根据黄河流域1960—2005年5个水文站逐日流量、77个气象站1959—2013年逐日降水数据,结合流域内主要农作物种植面积及大型水库资料,全面探讨气候与农业面积变化及人类活动对黄河流域径流变化的影响.研究表明:黄河流域所有流量分位数总体呈下降趋势,并于1980s中后期到1990s中期发生突变.降水变化是黄河流域径流变化的主要影响因素.在考虑不同流量分位数情况下,农作物种植面积变化对不同分位数径流变化的影响也有差异性.花园口站农作物种植面积变化对径流量量级和可变性均有显著影响;其余4站各项气候变化与农作物种植指标参数较大,虽均未达到10%的显著性水平,但仍会对径流的量级变化产生影响.对唐乃亥站,农作物耕作面积的下降减少了灌溉用水,在0.5流量分位数时有高达60%增加径流量的间接作用.对于头道拐站,农作物耕作面积的增加使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,在0.3流量分位数时有高达40%减少径流量的间接作用.该研究为气候变化与人类活动影响下黄河流域水资源优化配置提供重要理论依据.     

火星冲日对黄河流域大地震的影响

依据行星对应区理论模型,以1900—2014年期间我国黄河流域发生的31个7级以上大地震为例,计算了对应年份的火星视位置、冲日位置以及月球回归赤纬,研究了火星视位置、冲日位置对大地震的影响规律。结果表明:(1)在月球回归赤纬角的天文背景下,火星冲日是触发大地震的第2个主要天文因子,黄河流域大地震受火星冲日位置的影响很明显;(2)火星视赤纬介于20°~22°之间时,是黄河流域的无震期,特别是在该视位置范围内冲日时,黄河流域不会发生大震;(3)火星在其它流域冲日时,如果月球回归赤纬也不对应黄河流域,则该流域将会发生大地震。诸天文因子共同作用,构成了某流域是否发生大震的先决条件。     

基于SPEI的黄河流域干旱时空格局研究

干旱是对人类社会影响最为严重的自然灾害之一,在中国干旱灾害频发,严重威胁着人们的生存环境.黄河流域是中国各大流域中受干旱影响最严重的区域,所以对黄河流域旱情进行监测尤为重要.文章基于1961~2015年黄河流域124个站点的月值气象数据,以标准化降水蒸散指数SPEI作为干旱指标,应用极点对称模态分解ESMD方法对SPEI序列进行时频周期与趋势分解,运用B-G分割算法进行阶段划分,从干旱年际变化、季节变化、干旱频率和干旱强度等方面对黄河流域及其8个水资源分区的干旱时空格局进行研究.结果表明:(1)近55年来黄河流域的干旱呈显著增加趋势, SPEI倾向率为-0.148 (10a)~(-1),其中兰州至河口镇地区干旱化趋势最为明显(-0.214 (10a)~(-1));(2)黄河流域干旱具有准2.9年、准5年、准10.2年和准18.3年的周期特征,且可划分为3个阶段(1961~1996年、1997~2002年和2003~2015年),对应SPEI均值分别为0.20、-0.71和-0.21;(3)干旱频率从大到小依次为夏季春季秋季冬季,均值分别为71.0%、47.2%、10.2%和6.9%;(4)干旱强度从大到小依次为夏季春季冬季秋季,均值分别为0.93、0.40、0.05和0.04.     

青虾生长规律与群体组成的研究

报道了上海川沙县孙桥河道青虾的生长呈明显的阶段性,如雄虾的第一阶段（1990年6—11月）的生长方程为L_t=3.38[1-e~(-0.4943(t+0.1674)];第二阶段（1991年2—6月）的生长方程为L_t=6.57/(1+e~(2.1805-0.2787t);它们的拐点分别为2.07月龄和11.97月龄。渔获群体分析结果表明,月龄为0-15月,体长范围为1.30—6.58cm,体重范围为0.060—13.39g;一年出现两个群体,其中夏季群体生活期从当年7月至翌年10月,数量大,占群体数量80％以上;秋季群体生活期从当年9月至翌年12月,约占群体数量20％左右。群体中一般雄虾数量多于雌虾数量,月性比(?)在0.61—1.35之间变动。     

礁硅岩套与超大型矿床

礁硅岩套是一种重要的含矿岩石组合 ,也是超大型矿床的成矿岩套之一 ,它是由不同的地质作用形成的不同岩石以较为固定的时空有序的状态组合而成 ,是在特殊的地质背景中盆地演化到一定的阶段的产物 ,是由盆地正常沉积作用、盆地中的生物作用、盆下源的热水沉积作用和岩石圈深部的岩浆作用的综合形成的产物     

复杂地形下黄河流域月平均气温分布式模拟

通过对常规气象站月平均气温资料的分析,发现在影响气温的众多因素中,海拔高度、太阳总辐射、地表长波有效辐射对气温具有显著影响．建立了月平均气温的物理经验统计模型,结合复杂地形下太阳总辐射分布式模拟结果,提出了依托常规地面气象观测资料实现复杂地形下月平均气温分布式模拟的方法,生成了黄河流域1km×lkm分辨率月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温的空间分布图．分析表明,模拟结果能较好地反映气温的宏观分布趋势和局地分布特征．交叉验证结果表明,模型具有很好的稳定性,各月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温的模拟误差平均为0．19～0．35℃;加密站验证和个例年验证表明,模型具有良好的空间维和时间维模拟能力．提出的月平均气温分布式模型立足于常规地面气象观测资料,不依赖于山地野外考察资料,可以方便地在广大地区推广应用．     

复杂地形下黄河流域月平均气温分布式模拟

通过对常规气象站月平均气温资料的分析,发现在影响气温的众多因素中,海拔高度、太阳总辐射、地表长波有效辐射对气温具有显著影响.建立了月平均气温的物理经验统计模型,结合复杂地形下太阳总辐射分布式模拟结果,提出了依托常规地面气象观测资料实现复杂地形下月平均气温分布式模拟的方法,生成了黄河流域1km×1km分辨率月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温的空间分布图.分析表明,模拟结果能较好地反映气温的宏观分布趋势和局地分布特征.交叉验证结果表明,模型具有很好的稳定性,各月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温的模拟误差平均为0.19~0.35℃;加密站验证和个例年验证表明,模型具有良好的空间维和时间维模拟能力.提出的月平均气温分布式模型立足于常规地面气象观测资料,不依赖于山地野外考察资料,可以方便地在广大地区推广应用.     

热带富营养化湖泊中浮游植物的脂肪酸组成与分布

星湖位于广东省．是一个热带地区的湖泊．本文测定和分析了该湖的两个子湖仙女湖和中心湖浮游植物群落的脂肪酸组成,探讨了浮游植物群落特征与脂肪酸组成之间的关系．两个子湖的富营养化程度较高,其中中心湖更严重．仙女湖的浮游植物群落以蓝藻为主导,而在中心湖则蓝藻或金藻占优势．浮游植物样品中检测到的脂肪酸碳链长为16碳到22碳．其中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸种类较少,均有3种;而高不饱和脂肪酸的种类相对较多．两个子湖的脂肪酸均以饱和脂肪酸为主,高不饱和脂肪酸浓度相对较低．对于单一的脂肪酸种类来说,C16：0浓度最高,其浓度与蓝藻数量有很高的相关性(R^2=0．955,P=0．001),表明样品中的C16：0主要来源于蓝藻．而富含EPA(二十碳五烯酸)的硅藻和隐藻生物量高时其浮游植物的EPA浓度也较高;在中心湖中高浓度的DHA(二十二碳六烯酸)主要来源于金藻总之．两个子湖泊的脂肪酸组成与浮游植物群落结构特征基本一致．     

高温高压下岩石波速与地壳深部的物质组成

通过对高温高压下岩石波速实验资料的综合研究得出：岩石波速及速度各向异性可用于确定地壳深部各层的组成和界面性质;岩石波速随构造环境而变化;同一波速层由成分和成因上不同的岩石组合而成利用统计分析后的高温高压波速数据,建立了42组ρ-Vp（密度-速度）关系式及深部岩石判别图解     

高温高压下岩石波速与地壳深部的物质组成

通过对高温高压下岩石波速实验资料的综合研究得出：岩石波速及速度各向异性可用于确定地壳深部各层的组成和界面性质;岩石波速随构造环境而变化；同一波速层由成分和成因上不同的岩石组合而成利用统计分析后的高温高压波速数据，建立了42组ρ-Vp（密度-速度）关系式及深部岩石判别图解     

抚仙湖有色可溶性有机物的来源组成与时空变化

基于2017年1-12月在抚仙湖开展的逐月观测,利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术探讨该湖有色可溶性有机物（CDOM）的来源组成及时空变化特征.12个月CDOM吸收值a（254）的均值为3.47±0.57 m^-1,范围为1.82~5.22 m^-1,说明CDOM丰度较低.平行因子分析结果给出了2种类酪氨酸荧光组分（C1和C3）、1种类色氨酸荧光组分（C2）、1种类腐殖质荧光组分（C4）,12个月内源组分（C1+C3）对总荧光强度的平均贡献为65.81%±15.38%,外源组分（C2+C4）的平均贡献为34.19%±15.38%;荧光指数FI的均值为1.73±0.14,腐殖化指数HIX的均值为1.02±0.37,生源化指数BIX的均值为1.23±0.27,说明CDOM主要为微生物内源产生.时空变化方面,春（3-5月）、夏（6-8月）、秋（9-11月）和冬（1、2、12月）季的a（254）分别为3.20±0.47、3.76±0.64、3.67±0.50和3.23±0.38 m^-1,夏季和秋季均显著高于冬季和春季;CDOM丰度及内外源组分的空间分布具有季节异质性,可能与流域土地利用、河流输入、降雨、温度、光辐射等因素有关.     

典型枯水年长江干流硅的分布、输送与滞留

于特枯水情年对三峡水库溶解硅和长江干流自涪陵至河口段悬浮颗粒物、溶解硅、生物硅和叶绿素a浓度等进行调查.研究表明,在平水期和汛期末,长江干流水体溶解硅和生物硅浓度和通量在其上游受大坝"滞留"效应的影响呈现沿程降低的趋势,中、下游受"两湖"和汉江等的补充作用有明显升高.在枯水年,长江干流水体生物硅浓度占活性硅(溶解硅和生物硅之和)浓度的2%~5%,显著低于平水年的比例(13%),同时也低于世界河流的平均水平(16%).三峡水库在4-12月份减少溶解硅向下游的输送通量,而在1-3月份增加溶解硅的输送通量;水库在枯水年滞留了大约3%~6%的溶解硅.三峡水库内低的初级生产水平和高的生物硅再生速率是其难以对溶解硅形成有效滞留的主要因素.大坝下游会因清水下泄产生潜在的滞留效应,不过还需要更多的数据去量化.     

起伏地形下黄河流域太阳散射辐射分布式模拟研究

针对天文、大气、宏观地理与局地地形等因子对起伏地形下太阳散射辐射的复杂作用,将影响起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素分开处理.通过基于数字高程模型（DEM）数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,综合考虑地面因素对散射辐射的影响;基于常规地面气象站观测资料建立的水平面散射辐射模型考虑天空因素对散射辐射的影响;依据各向异性散射机理,建立了起伏地形下太阳散射辐射分布式计算模型,探索出一条利用DEM数据和常规气象观测资料实现山区太阳散射辐射定量模拟的技术路线.以1 km×1 km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,实现了起伏地形下黄河流域1 km×1 km分辨率的太阳散射辐射分布式模拟.     

基于多层感知机重建GRACE与GRACE-FO之间数据缺失的黄河流域陆地水储量变化

GRACE重力卫星于2017年6月结束,GRACE-Follow On (GRACE-FO)任务于2018年5月启动,导致了约一年的数据缺失.为了研究长时间序列陆地水储量的变化情况,需要重建这两代重力卫星之间的数据.本文基于多层感知机的神经网络模型,通过将GLDAS、CPC土壤湿度、土壤温度、蒸散量以及降水量等数据作为输入参数,GRACE等效水高作为输出参数来训练神经网络,以黄河流域为研究区域,得到缺失等效水高.通过分析黄河流域等效水高时间序列,得出在2002-2020年间研究区域水储量整体上呈现以-0.51±0.03 cm·a^-1速率减少的趋势.GRACE反演的等效水高相对于降水、蒸散量以及土壤温度滞后时间达2~3个月.通过小波分析验证了GRACE与GLDAS、CPC计算的等效水高具有较强的相关性,且均具有明显的周年共振周期.

     

基于区域ET结构的黄河流域土壤水资源消耗效用研究

文中依据水资源的特性, 对土壤水资源做了重新定义. 并结合其动态转化关系, 以消耗项—蒸发蒸腾(ET)为基础, 剖析了土壤水资源的消耗结构和效用. 将区域土壤水资源的消耗效用分解为3部分: 高效消耗(植被蒸腾消耗)、低效消耗(植被的部分棵间蒸发)和无效消耗(裸地和植被的部分棵间蒸发). 此外, 按照是否参与生产, 又将高效消耗和低效消耗作为生产性消耗, 无效消耗由于其参与水循环而被认为是非生产性消耗. 在此基础上, 以黄河流域为例, 采用WEP-L分布式水文模型, 对土壤水资源的消耗效用做了分析. 结果表明: 全流域2078.89×10⁸ m³土壤水资源中, 植被蒸腾的消耗量为381.89×10⁸ m³, 棵间和裸地的土壤蒸发消耗量为1697.09×10⁸ m³; 有效消耗量为920.50×10⁸ m³, 无效消耗量为1158.86×10⁸ m³; 在有效消耗中, 高效消耗占41.5%, 低效消耗占58.5%, 且区域间的差异较大. 林草农田ET的消耗效用均表现为: 无效消耗量最大, 且裸地占较大比重, 低效消耗量次之, 高效蒸腾消耗量最小; 有植被覆盖的土地的无效消耗量较裸地的无效消耗量小; 草地的无效消耗量远大于林地的无效消耗量. 在有效消耗中, 农田中低效消耗占较大比重, 林草地的高效和低效消耗相近, 但草地的低效消耗量大于林地. 由此可见, 在调控土壤水资源的利用效用时, 应结合区域特点, 按照减少无效消耗、提高低效消耗, 增大高效消耗的原则进行区域植被盖度和种植结构的调整.     

差动输出型力平衡加速度传感器设计与噪声测试

改进力平衡加速度传感器的机械设计和电路设计,使其幅频特性、动态范围、噪声等性能具有较大提升,且稳定性较好。该产品的实际测试结果证明其动态范围达到130 dB,能够满足强震动监测需求。