海河流域极端暴雨特征及其天气成因

利用海河流域实测和调查年最大点暴雨、实测大面积暴雨和气象等资料,分析了年极端点暴雨的季节变化、特征和地区分布、大面积暴雨特征以及形成极端暴雨的天气成因,揭示了极端暴雨发生的基本规律。结果表明,流域暴雨9成以上集中在7~8月,极端暴雨7成高度集中在7月下旬到8月上旬;极端暴雨集中分布在太行山~燕山山脉的迎风山区;短历时小面积极端暴雨则分布在高原区;极端暴雨的年际变率迎风山区最大,平原和高原区较小;流域性极端暴雨高空环流多为经向型,通过中纬度西风槽、副热带高压或台风等天气系统以及迎风山区地形抬升作用共同造成。     

海河流域地下水生态水位研究

针对海河流域的生态环境问题,提出海河流域地下水生态水位的概念。本文就山前平原区、中部平原区和东部滨海平原区地下水的不同特点,开发和利用现状的不同,分别提出了海河流域各地区深层和浅层的地下水生态水位,并根据海河流域地下水位现状,提出保持或恢复地下水生态水位的措施。     

海河流域严重干旱500hPa信号场异常信号分析

基于严重少雨旬的定义,分析海河流域1961～2009年严重少雨旬的分布特征,进而对汛期40个典型严重少雨旬的500hPa信号场进行经验正交分解(EOF分析).结果表明:EOF第一模态的方差贡献率达到35.3％,远高于其他模态;第一模态呈现出2个负异常区和1个正异常区,在对应的环流背景下,海河流域受暖性高压控制,高纬冷空气及低纬暖湿气流难以到达流域上空交绥,持续高温少雨造成流域严重干旱.     

海河流域地下水资源保护

地下水资源在海河流域至关重要的资源。海河平原的浅层和深层含水层大面积处于严重超采状态。地下水资源的的过量开采造成了严重环境问题。为了保护地下水资源，评价了可行的技术。利用洪水和废水进行人工回灌已进行了试验。在很多地区可以应用地表回灌系统，城市地区实施深层含水层的回灌。更好地策略是减少地下水的抽取量，特别是为了减缓地面沉降和海水入侵。应该联合运用减少地下水抽水量和人工回灌，以解决地下水位持续下降和含水层恢复的问题。     

泾河流域暴雨洪水特性

搜集了泾河流域历史上著名的暴雨洪水资料，调查和整理了近年来发生的特大或较大暴雨洪水资料，分析和总结了该流域发生短历时、大强度、暴涨暴落、破坏力强的局部暴雨洪水的特点、变化规律和形成条件，提出了防御局部暴雨洪水灾害的对策。     

海河流域平原深层地下水补给特征及其可利用性

针对海河流域平原区的第四系深层地下水可利用性问题，分析了深层地下水资源有限性的特点，其补给资源只是浅层地下水的0.07倍，弹性储量资源也只是浅层地下水储量资源的0.10倍，表现出类似石油和天然气的非再生特征，从其补给模式和^14C年龄分布特点论证了深层地下水资源有限和非再生的自然属性，同时通过论述该区深层地下水开发利用现状和国外发达国家的情况，阐明了深层地下水资源的社会人文属性和时代特征，提出了深层地下水作为一种具有非再生性特征的资源，其在人类社会文明与经济发展历史进程中，从“生存的原始性利用”协调发展的文明利用，必然要经历“初始高速发展的资源掠夺性利用”和“理性发展的反思性利用”两个阶段，上述两个阶段是深层地下水发挥其“资源”历史作用的重要时期的观点，提出了有序、适度、阶段性利用海河流域深层地下水资源的战略和可利用指标与合理利用方案，强调过度开采和全面禁用深层地下水都是不正确的观点。     

海河流域沉积物重金属形态分布特征及生态风险评估

海河流域中含有重金属的生活、工业污水排入量较大,致使重金属大量进入水环境并聚集在沉积物中。传统的生态风险评估方法忽略了重金属形态分布特征因素,造成生态风险评估可靠性较低的问题。本文以海河流域平原段河流为研究对象,提出了海河流域沉积物重金属形态分布特征及生态风险评估研究,在海河流域设置采集点,采集沉积物样品,并在实验室中使用混合酸处理样品,采用原子吸收法测定样品中重金属含量,分析沉积物重金属形态分布特征。在生态风险评估中,借助丰度计算完善生态风险评估指数,设计重金属生态风险评估标准。实验结果表明,设计方法得到的各个采样点和各类重金属评价与实际情况更加接近,可靠性更高,评估性能更好。     

气候变化背景下海河流域干旱特征及趋势

为了深入研究近60年来多种气候、水文要素对海河流域干旱变化的影响,采用Mann-Kendall非参数检验法对流域内气温、降水、径流等要素进行了分析,并采用Z指数法对流域的干旱特征进行了研究。结果表明：20世纪50年代以来,海河流域经历了湿润-正常-干旱的变化过程;21世纪初,流域北部地区出现偏旱现象,多次干旱的面积覆盖率低于40%,少部分干旱覆盖率较高,最高达98%;从时间上看,1980年是发生干旱现象的一个临界点,无论是从发生次数还是覆盖面积上,1980年以后要明显大于1980年以前。从干旱发生频率上分析,海河流域发生轻度和一般干旱的高频地区多分布在滦河流域以及北部山区,中部平原地区干旱爆发频率相对较低,重大干旱事件则在中南部平原地区发生频率更高。综合全部干旱事件,滦河流域为干旱频发区,其次为海河流域东部地区,西部地区则频率相对较低。     

海河流域河川径流对气候变化的响应机理

利用可变下渗容量(Variable Infiltration Capacity,VIC)模型,在海河流域选取了6个典型流域来率定VIC模型的参数。通过模型参数移植技术,建立了全流域的径流模拟平台。根据假定的气候变化情景,分析了海河流域河川径流对气候变化的响应机理。结果表明:在年平均气温升高2℃时,海河流域的径流量将减少6.5%;当年降水量增加或者减少10%时,海河流域的径流量将分别增加26%和减少23%;当汛期降水占年降水量的比例分别增加或者减少10%时,全流域的径流量将会增加12%或者减少7%;在空间上,在年平均气温升高和年降水量变化的情景下,海河流域西北部的河川径流比东南部更敏感;在降水年内分配变化的情景下,海河流域东南部的河川径流比西北部更敏感。总体上,年降水量越大,径流量对降水量的敏感性越小,对平均气温的敏感性也越小,而对降水年内分配的敏感性越大。     

海河流域地下水资源存储量综合评价问题的研究

将模糊物元模型与改进的层次分析法相结合,构建了地下水资源存储量评价模型,并将其应用到海河流域的五个典型区域——石家庄、唐山、沧州、衡水和天津的地下水资源存储量评价中,计算结果表明五个典型区域中石家庄水资源存储量相对最好,属于中等程度,天津和唐山地下水资源较贫乏,衡水和沧州地下水资源很贫乏。评价结果与相关资料显示的各区域地下水系统实际情况基本吻合,这验证了所选指标及所构建模型的合理性,可为其它区域的地下水资源存储量评价提供参考。     

海河口浮游植物生态学特征

研究了2014年5月和8月海河口9个站点的浮游植物物种及其群落特征。通过调查发现海河口有浮游植物48种,隶属于7门21科33属,以硅藻门、蓝藻门和绿藻门为主,总占比75.83%,优势种为鱼害微囊藻和中肋骨条藻。各断面浮游植物的平均密度为1 654.21×104cells/L,其中采样断面3号点位在8月份密度最高。生物量平均值5月份为1.235mg/L,8月份略高为1.262mg/L。浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)平均值为0.97,Margalef丰富度指数(D)平均为2.24,Pielou均匀度指数(J)平均为0.25。研究结果表明,海河口水体处于中污型的中营养水平。     

海河流域平原区土地质量地球化学评估

以海河流域平原区多目标区域地球化学调查数据为基础,研究了该区土壤肥力、土壤环境的地球化学特征,对土地质量进行了地球化学评估。评价结果充分反映流域平原区土地质量整体很好,优良级的土壤占52.49%;土壤肥力受pH值及含盐量影响在沿海滩涂地区和永定河流域相对较低;差等级土壤在区内分布极少,仅占总面积的1.62%,零星分布在油田和石油勘探活动的地区。笔者同时提出了本区土地质量存在的主要生态地球化学问题。     

海河流域二元水循环模型开发及其应用——Ⅰ.模型开发与验证

针对高强度人类活动作用下海河流域水循环的"自然-人工"二元特性,开发了流域二元水循环模型(简称"二元模型").二元模型由分布式流域水循环模型(WEP)、水资源合理配置模型(ROWAS)和多目标决策分析模型(DAMOS)3个模型耦合而成.针对各模型的优势与不足,提出了两层耦合的技术路线,以实现统筹考虑水资源、宏观经济与生态环境的流域水资源综合管理分析的功能.WEP、ROWAS和DAMOS分别采用11752个、125个和8个计算单元对海河流域进行划分,在获取各类输入参数后,应用二元模型对海河流域进行了分析计算与模型验证.结果表明,所建立的二元模型对径流过程、入海水量以及地下水流场等均具有合理的模拟精度,模型得到验证,可望用作海河流域水资源规划与管理的情景分析工具.     

海河流域地下水资源特征和开发利用潜力

海河流域水资源严重短缺,地下水长期超采是制约社会经济可持续发展的主要瓶颈.开展流域地下水资源及开发利用潜力研究,对支撑服务地下水超采治理、地下水资源可持续利用和生态环境保护都具有重要意义.经系统评价,海河流域天然资源量252.99×108 m3,生态水位约束条件下的浅层地下水开采资源量172.98×108 m3,可更新...     

海河流域平原地下水同位素年龄及其水化学区域分布特征

本文从海河流域平原区第四系地下淡水同位素年龄和水化学的区域分布特征的相似性入手 ,初步探讨了地下水形成年龄与其化学组分通过水循环演化过程而建立的关联机制 ,得出地下水1 4 C校正年龄或其水化学组分的区域分布特征中蕴涵着量化描述一个地区地下水循环演化进程和水动学条件信息的新认识。