石羊河流域蒸发量变化特征及影响因素分析

利用Mann-Kendall、小波分析和灰色关联度法,分析了石羊河流域6个气象站1959～2005年蒸发量变化特征及主要影响因子.研究结果表明:石羊河流域47a平均蒸发量呈下降趋势,蒸发突变点大约发生在20世纪60年代、80年代中后期和2000年左右,夏季和春季蒸发量减少幅度较大是年蒸发量减少的主要原因;蒸发量的空间分布与其减少趋势的空间分布均呈西南-东北的增加变化特征,这与流域下垫面情况和气象因子密切相关;蒸发量有28a和20a的周期变化,其内还包含有10～14a的小周期变化;影响蒸发量的主要气候因子中,气温、日照时数和风速与蒸发量的关联度较大,平均气温和日照时数呈显著上升趋势,平均风速表现为显著下降趋势,降水、相对湿度和水汽压变化较弱,平均风速的明显减少可能补偿了气温和日照时数增加引起蒸发量的增加,导致蒸发量的减少.     

石羊河流域植被指数时空变化及荒漠化遥感监测

利用SPOT VGT NDVI数据对石羊河流域1999—2010年期间植被覆盖的时空变化进行了研究,并基于像元二分模型求算植被覆盖度,以植被覆盖度为指标对研究区荒漠化程度进行定量监测与评价。结果表明:12年来石羊河流域植被覆盖度整体呈增加的趋势,增加速率为0.003 2 a-1。植被改善的面积远大于植被退化的面积,植被改善区域的面积为11 130 km2,占研究区总面积的26.45%,主要分布在金昌、永昌、民勤、武威东部以及古浪的西北部地区;植被退化区域的面积为3 546 km2,占研究区总面积的8.43%,主要分布在天祝藏族自治县的东部和古浪南部的乌鞘岭地区。荒漠化土地面积整体呈下降的趋势,极重度荒漠化土地明显减少,转化为重度荒漠化;非荒漠化土地的增加主要以绿洲的扩张为主。     

石羊河流域近46年来最高、最低气温时空变化特征分析

以1960～2005年石羊河流域月平均最高、最低气温资料为基础,采用气候倾向率、趋势系数、Kriging插值、Mann­Kendall突变检验、小波分析等方法对石羊河流域最高、最低气温的时空变化特征、突变特点和变化周期进行分析。结果表明： 近46年来石羊河流域最高、最低气温均有明显增温趋势,增温幅度存在季节差异,冬季增温最明显,夏季增温最弱; 增温趋势强弱的地域差异明显; 升温突变显著,突变时间存在一定季节差异,冬季最早,最低气温升温突变普遍早于最高气温,且显著性高于最低气温。最高、最低气温变化周期显著,最高气温存在4年的振荡周期,最低气温存在7～9年和4年的振荡周期。     

石羊河流域表土孢粉与植被的关系

通过对石羊河流域不同植被带76个表土样的孢粉分析, 研究了该流域各植被带的表土孢粉组合及主要植物花粉与其植物比例的关系. 结果显示: 石羊河流域各科属孢粉与植物之间的关系复杂, 同一科属孢粉在不同植被带中的代表性也各有差异, 所以某科属孢粉的代表性问题需要在不同植被带中分别讨论. 森林带的云杉属花粉和流域自身的大气环流状况是影响流域表土孢粉组合及各科属花孢粉与植物关系的主要因素.     

长江上游沱江流域地表水环境质量时空变化特征

沱江是长江流域上游最重要的支流之一,为了明晰沱江流域水质时空变化特征和防治重点,根据2010—2017年沱江流域36个监测断面水质监测数据,采用单因子评价法和秩相关系数法,从年份、月份、季度和水期4个时间段进行了分析.结果表明:沱江流域水质状况总体上污染较重,但有向好趋势,总磷(TP)为首要污染物,流域断面达标率呈先上升后下降复上升的趋势;水质指标浓度年内变化显著,水质指标浓度丰水期达到最小值,枯水期达到最大值;沱江干流监测断面水质类别好于支流;TP和氨氮(NH₃-N)浓度空间变异性较弱,化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD₅)浓度则存在较强空间变异性.虽然沱江流域水质有变好趋势,但沱江流域面临的污染问题依然严峻,今后要高度重视污染源治理,尤其是TP的防治工作.      

1980-2010年石羊河流域生态服务类型变化与分析

根据石羊河流域1980年、1990年和2010年三期遥感影像数据,基于GIS技术方法,分析了石羊河流域各县市的土地利用方式变化情况。评估了流域主要生态系统生态服务价值量,分析了30 a来流域生态系统服务价值在时间和空间上的变化。结果表明：过去30 a来,石羊河流域的土地利用变化主要以耕地、草地、未利用土地的变化为主。石羊河流域生态系统服务的总价值呈减少趋势,生态服务价值在空间分布上表现为下游呈增加趋势、中上游表现为减少趋势。流域下游生态服务价值增加的主要原因是流域生态保护与恢复措施取得了显著成效。     

石羊河中下游流域水环境化学特征研究

选取石羊河中下游流域的河水为研究对象,通过对三个监测站一年的数据进行对比分析研究石羊河中下游流域水环境化学特征并且进行水质评价。结果表明,在石羊河中下游流域水质中,HCO3-、SO42-和Ca2+含量较高,水质属于偏碱性的中等矿化度水,并且矿化度随HCO3-的增加而增加;下游河水的p H值、总硬度、矿化度及水中主要离子含量均达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》或GB3838-2002地表水环境质量标准Ⅳ类水质标准要求,水质较好。但中游水质较差,没有达到以上标准。     

广东省东江流域降雨时空变化特征多角度分析

在人类活动和气候变化的复杂影响下,广东省东江流域的降雨特征在66年间发生了显著改变,为了精准识别其时空变化特征,基于流域34个雨量站逐月长序列降雨数据,采用集中度、集中期、OLS回归法、M-K检验法、滑动t检验法、一维连续小波等多种方法,对广东省东江流域上下游降雨的年内分布特征,年际变化的趋势性、突变性和周期性特征以及空间变化规律开展多角度分析。结果表明：广东省东江流域降雨量从东北向西南递减;从上游到下游,年内降雨集中期从6月延迟到7月份,降雨由减少过渡到弱增长趋势;下游突变性较上游显著,上游周期性强于下游;上下游降雨主周期一致,均为17 a。研究成果可为广东省东江流域降雨预报及水资源开发利用等相关研究提供支撑。     

石羊河流域水文要素变化特征分析

选取石羊河流域永昌、肃南、天祝、古浪、武威、民勤6个气象站1961～2000年的降水、蒸发资料及黄羊河水库、杂木寺、南营、四沟嘴、古浪、沙沟寺、插剑门、大靖峡水库、红崖山水库9个水文站1961～2000年的径流资料,运用距平分析法和Kendall秩次相关法对流域水文要素的时程变化特征进行了分析。研究结果表明:石羊河流域降水、蒸发年内分配不均,但年际变化不大;降水集中于6～9月份,占全年的65%以上,蒸发集中于5～8月份,占全年的54%。径流的年内分配与降水一致,集中于6～9月,占全年的58%。径流的年际变化呈明显减少趋势,尤以红崖山水库入库流量减少最为显著。     

甘肃省石羊河流域径流多年变化特性研究

基于第三次甘肃省水资源调查评价收集的1956-2016年系列径流资料,补充至2018年,对甘肃省石羊河流域径流多年变化特性进行研究,主要对其变化趋势、突变年份、周期变化、年际变化特性进行研究。以降水补给为主的甘肃省石羊河流域径流量的大小,制约着地区经济的发展。经采用累积滤波器法和斯伯曼秩次相关法分析得出石羊河从北向南趋势由增向减的变化,采用滑动t检验法得出石羊河突变年份在1990年左右,采用谐波分析法得出石羊河北部周期为32年,南部径流周期不明显,径流年际变化较稳定。     

石羊河流域城镇化用地空间扩展分析

石羊河流域是流域经济社会可持续发展研究的重点区域之一。为找出流域城镇化用地空间扩展的机理,从社会经济、区位交通、生态约束出发,开展了城镇空间扩展用地评价与预测研究。首先,利用改进的土地适宜性评价方法,找出城镇扩展可能性和各乡镇适宜性高值区的空间格局,发现其主要位于流域中部绿洲生态功能区,沿G30高速公路和312国道分布,以县城/城区为中心呈星形扩散。然后,利用经过精度检验的土地转化模型（LTM）,在适宜性评价因子的基础上模拟城镇扩张。结果表明：凉州区和金川区为流域发展的"两核",312国道天祝至永昌段、211省道凉州至民勤段、212省道永昌至金川段为流域发展的"三带"。上述结果可为政府制定流域发展规划提供参考。     

石羊河流域冰冻圈融水对出山径流的贡献及影响

气候变暖背景下,随着冰冻圈的持续萎缩,冰冻圈融水已成为寒区径流的重要组成部分和寒区水文过程的关键影响因子。以石羊河流域为研究区,2013年7月~2014年6月在系统采集大气降水、河水、泉水、井水、水库水、渠系水、冻土活动层地下水和冰雪融水样品基础上,应用稳定同位素示踪技术,定量评估了石羊河流域冰雪融水和冻土活动层地下水对出山径流的贡献量,结果表明：流域内大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水充分混合后以地下水的形式补给径流,大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水对出山径流的补给率分别为77%、20%和3%。依据多年冻土下界将山区分为冰雪冻土带和植被带,分析证实冰雪冻土带输出水量贡献了出山径流的82%,而植被带贡献了18%。流域出山口径流的补给带为海拔3300m以上,中游浅层地下水的补给带为海拔3700m以上。冰雪融水和冻土活动层地下水对7条支流出山径流的贡献率因自然地理状况而明显差异,东大河、西营河和金塔河降水对出山径流的贡献率分别为72%、78%和87%,相应的冻土活动层地下水贡献率为21%、17%和12%,冰雪融水为7%、5%和1%。降水对西大河、黄羊河、古浪河和大靖河出山径流贡献率分别为84%、91%、76%和73%,冻土活动层地下水对出山径流的贡献率依次为16%、9%、24%和27%。研究确认冻土活动层地下水已成为内陆河流域径流的重要组成部分,未来亟须进一步加强冻土活动层地下水水文机制的研究。

     

甘肃河西石羊河流域出山径流分析及来水预测

径流量是水资源规划、利用、管理、调度的重要依据。根据石羊河流域的实测径流资料统计分析得到：流域地表水资源量为15.52×10⁸ m³;流域各代表站出山径流的C_V值在0.15~0.35之间,年极值比在1.77~14.20之间,呈现出从西向东逐渐增大的空间分布特性。运用加法模型对石羊河流域径流量进行预测,结果表明未来4年内为丰水年。     

基于遥感的黄河三角洲农作物需水时空分析

以黄河三角洲为研究区域,系统地提出了用多种分辨率遥感影像进行区域蒸散反演,结合气象数据,进行不同时空条件下农作物需水的分析.通过反演地表反照率、地表温度、地表比辐射系数等参数,进一步计算出地表净辐射通量、土壤热通量、显热通量,根据地表能量平衡方程进行了蒸散的遥感反演;利用5个时相的NOAAAVHRR数据和一个时相的TM数据反演了1999年7～9月的蒸散,并利用TM影像反演的蒸散结果,提高了NOAA气象卫星蒸散反演结果的空间分辨率,大大增加了遥感蒸散反演的实用性.利用6个时相的遥感数据反演的蒸散结果及计算的日潜在蒸散数据对1999年7～9月黄河三角洲各灌区农作物的需水总量进行了时空分析.     

石羊河流域冰川变化与地形因子的关系探究

以甘肃省石羊河流域为研究区,运用GIS和RS技术结合人工目视解译,提取了1995年、2002年、2009年、2015年、2016年5期遥感影像冰川边界信息。结合DEM数据提取了坡度、朝向、海拔三个地形因子。基于相关性分析与地理探测器的方法,对冰川变化与地形因子进行了相关分析,并研究了冰川变化与地形因子之间的空间关系。结果表明：（1）该地区冰川年均面积变化率由1973-1995年的-1.27%·a^-1变为2015-2016年的-2.87%·a^-1,消融速度加快,面积小于0.1 km²的小冰川消融显著;（2）石羊河流域冰川分布主要的朝向是N、NE、NW,朝向与冰川变化具有一定相关性,南坡退缩较快;（3）坡度与冰川变化呈异向相关,海拔高度控制着冰川的消融速度,低海拔冰川的退缩幅度更大;（4）地形因子对冰川变化空间分异的影响显著不同,海拔是冰川变化空间分异最重要的控制因素,其次是朝向,最后是坡度。     

气候变化背景下淮河流域场次暴雨事件时空演变分析

全球气候变化对暴雨洪涝等极端天气事件的发生产生了显著影响,识别气候变化背景下暴雨事件的时空变化特征是暴雨洪涝灾害综合应对的关键.以淮河流域为研究区,基于流域内229个气象站点1950-2012年的实测逐小时降水数据,遵循淮河流域实际情况对暴雨事件进行场次划分,并以此作为基础统计单元,借助地理信息系统平台,运用统计学方法并结合气象学理论,以场次暴雨事件开始时间、达到雨强峰值历时、场次平均暴雨历时及暴雨事件发生频次4个指标分析不同年代背景下淮河流域场次暴雨事件发生的过程变化及时空演变特征.结果表明：在气候变化的背景下,场次暴雨发生时间呈现宽幅化和极值化的变化趋势,暴雨发生时间出现了后移和双峰化的特征;暴雨历时及到达雨强峰值历时均呈现增加趋势,整个流域场次暴雨事件在1990s-2000s进入一个增加时期;全球性的气候变化使流域内暴雨事件发生的频次不断增加,历时不断增大,长历时高频次特征明显,尤其是近20 a来,淮河流域暴雨事件高发区域呈现出从流域部分地区向全流域扩张的趋势.     

黄淮海流域旱涝时空分布及组合特性

以黄淮海流域及其周边地区204个气象站点1961-2010年逐日降水过程资料、国家1:25万DEM数据和1:20万土地利用数据为基础,在利用降水Z指数对黄淮海流域旱涝进行评价的基础上,采用下垫面数据对结果进行修正,并分析黄淮海流域旱涝面积的时间变化特征,对黄淮海地区的易旱区、易涝区进行了划分,进一步选取集对分析法划分了流域内季节间旱涝交替的易发区。结果表明:黄淮海流域内夏秋两季旱涝问题较为严重,且秋旱面积上升趋势较为明显;黄河和海河流域以干旱居多,淮河则是干旱和雨涝并存,季节间的旱涝交替多集中在淮河流域中上游地区。     

基于MOD16产品的淮河流域实际蒸散发时空分布

蒸散发是陆面过程中的重要环节,联系着陆面水循环和地表能量平衡.淮河流域地处中国南北气候过渡带,对淮河流域实际蒸散量时空变化的研究,有助于深入理解中国气候过渡带水循环对全球气候变化的响应.应用遥感技术对淮河流域MOD16_ET数据进行精度验证,并分析2000-2014年淮河流域蒸散发时空分布特征.结果表明:MOD16_ET产品在淮河流域内的精度总体上符合要求;淮河流域多年平均蒸散发的空间分布整体上呈南高北低,季节蒸散量的空间分布与年蒸散量的空间分布大体一致;近15 a淮河流域平均的实际蒸散量变化范围为531.7~634.0 mm,且存在不显著的下降趋势,实际蒸散量的季节变化大致呈单峰型分布,且季节变化较为明显,夏季(257.2 mm) >春季(143.7 mm) >秋季(120.7 mm) >冬季(66.6 mm);淮河流域西北部,夏、秋、冬三季的季节蒸散量变化速率对年蒸散量变化速率的贡献较大;淮河流域东部,春季的蒸散量变化速率占年蒸散量变化速率的比重较大.研究结果对于淮河流域内水资源短缺问题的解决、有限水资源的合理利用以及旱涝灾害的监测和预警有着重要的意义.     

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用, 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料, 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型, 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳, 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87, 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中, 民勤地区地温预测效果最好, 预测值和观测值的相关系数达到0.91, 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8, 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好, 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66, 3 ℃以内的预报概率高于83%, 但预测值略低。其中, 武威地区日最低地温的预测效果最好, 预测值与观测值的相关系数为0.72, 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。