Nutrient Loss from Various Land－Use Areas in Shixia Small Watershed of Miyun County,Beijing China

In the Shixia small watershed,twenty experimental plots and two monitoring channels,the residential area and livestock areas were used to monitor the flow,runoff and erosion,Nitrogen and phosphorous concentrations associated with various land uses were analyzed at the same time.The results are presented as follows:(1)TP ,TN and COD concentrations of runoff samples in the residential area and livestock arease are nearly 10 times those in other land-use areas.High nutrient loads are associated with village land use,which is due to unsuitable livestock rising.These areas should be treated as the critical areas of non-point source pollution.(2)Different land use influences intensity the loss nutrients,especially slope tillings in agricultural land.The amount of nutrient loss from agricultural land per unit is highest,that from forestry is intermediated and that frompastures is lowest,However,in consideration of the variability of land-use areas,agricultural land contributes the greatest to TP and forestry land to TN.(3)The concentrations of TN and TP in sediments from gangues are highest ,those in forestry land are intermediate,and those in agricultural land are lowest.Nutrient loss from hilly areas in much greater than from mountainous areas.     

Water chemistry and water quality variation in the Danjiangkou Reservoir, as a function of water management for the Middle Route of South to North Water Divert Project, China

As the diversion dike of the Middle Route of the South to North Water Transfer Project （MRSNWTP）, the water quality and water quantity of Danjiangkou Reservoir is critical to the project. At present, the rates of industrial wastewater treatment and sewage discharge, which belongs to Chinese State Standard in the districts near the reservoir except Shiyan city, are less than 60% and 40% respectively. The point source pollutants will be controlled because of the project after some time, but the non-point source pollutants caused by vegetation degradation and water-soil erosion will not be controlled effectively in a long time. Water samples were collected from the Danjiangkou Reservoir during 2004 and 2005 and analyzed for trace metals, i.e., silver （Ag）, aluminum （Al）, arsenic （As）, barium （Ba）, bismuth （Bi）, calcium （Ca）, cadmium （Cd）, cobalt （Co）, chromium （Cr）, copper （Cu）, iron （Fe）, mercury （Hg）, potassium （K）, lithium （Li）, magnesium （Mg）, manganese （Mn）, molybdenum （Mo）, sodium （Na）, nickel （Ni）, lead （Pb）, antimony （Sb）, selenium （Se）, silicon （Si）, strontium （Sr）, vanadium （V）, zinc （Zn）, chemicophysical parameters and nutrients, i.e., temperature （T）, pH, dissolved oxygen （DO）, turbidity, total suspended solid （TSS）, nitrate/ammonia/ammonium-nitrogen （NO3^-/NH3/NH4^＋-N）, total nitrogen （TN）, dissolved inorganic nitrogen （DIN）, total phosphorus （TP）, potassium permanganate index （IMn）, biochemical oxygen demand （BOD）, dissolved inorganic carbon （HCO3^-）. Our results are water quality belongs to Chinese standard level II, trace metals are low, but they are accumulating, and many of which, i.e., As, Pb, will endanger reservoir water security.     

中国农作物绿水占用指数估算及时空差异分析

从农作物生长消耗的绿水量入手,构造了农作物绿水占用指数,选取中国31个省区作为研究对象,通过对农作物绿水占用指数的计算,揭示中国各省区农业生态系统对绿水资源占用情况的空间分布特征,发现农作物绿水占用指数高的地区以黄淮海平原为核心集中分布,低的地区则主要分布在中国的西部。利用空间自相关分析方法,对中国1997～2007年农作物绿水占用指数的总体空间区域差异及时间演变趋势进行研究,结果显示,中国农作物绿水占用指数空间上存在着显著的集聚现象,但该现象逐年呈减弱趋势。结合局部自相关分析,对中国31个省区11年间的农作物绿水占用指数区域分异的时空演变规律进行探索,并对演变原因做出解释。     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

城镇化进程下裸露岩溶区地下河水质变迁——以贵阳上寨地下河系统为例

为查明城镇化进程中裸露型地下河系统水质变化特征,以贵阳上寨地下河为例,基于历史水质监测数据,对比研究区城镇化进程,分析总结水质变化情况与成因。结果显示:上寨地下河水质随城镇化进程呈明显阶段性变化,1987年前基本未受影响,1988-1995年仅轻微影响,1996-2014年即城乡结合部期间污染最严重;无机超标组分历年贡献率以锰、氨氮、氟化物和亚硝酸盐最高,来源以养殖、生活、食品加工为主,冶炼、制造次之;有机污染物主要为苯系物和苯并[a]芘,2003年后开始有机污染物检出,2015年首次出现苯并[a]芘超标。从1981年至今研究区经历了从农村-城郊-城镇的发展过程,尤其是城乡结合部期间,区内人口、企业激增,但基础设施建设滞后,社会管理未能跟上,导致废水废渣无序排放,地表水体污染严重,加上裸露岩溶区地下河系统脆弱的防污性能,是地下河污染的主要原因。建议尽快开展区内排污管网建设、加强对生猪养殖场、食品工业园等污染源控制、启动区域地表水体污染的综合修复治理,以遏制上寨地下河的污染现状。      

Characteristics of Non—Point Source Pollution in the Watershed of Miyun Reservoir,Beijing,China

Nitrogen and phosphorus are the major nutrients to cause eutrophication to degrade water quality of the Miyun Reservoir,a very important drinking water source of Bijing,China,and they are mainly from non-point sources.The watershed in Miyun County was selected as the study region with a totoal area of 1400km^2.Four typical monitoring catchments and two experimental units were used to monitor the precipitation,runoff,sediment yield and pollutant loading related to various land uses in the meantime.The results show that the total nutrient loss amounts of TN and TP are 898.07t/a,and 40.70t/a,respectively,in which nutrients N and P carried by runoff are 91.3% and 77.3%,respectively.There is relatively heavier soil eroson in the northern mountain area whereas the main nutrient loss occurs near the northeast edge of the reservoir.Different land uses would influence the loss amounts of non-point source pollutants.The amount of nutrient loss from the agricultural land per unit is highest,that from forestry comes next that from grassland is lowest.However,due to the variability of land use areas,agricultural land contributes a lot to TP and forestry lands to TN.     

1961 - 2018年青海高原昼夜雨量时空变化特征分析

基于青海高原1961 - 2018年47个气象站昼夜雨量数据, 分析了青海高原及各生态功能区的昼夜雨量及雨日的时空变化特征。结果表明： 近58年来, 青海高原昼夜雨量空间分布基本一致, 总体表现为东南向西北减少, 夜雨日多于昼雨日分布。青海高原昼夜雨量总体均呈增多趋势, 昼雨量的增加速率大于夜雨量; 从空间分布来看, 柴达木盆地西部、 东部农业区大部及青南牧区南部少数地区昼夜雨量呈减少趋势, 而柴达木盆地东部、 环青海湖地区、 青南牧区大部昼夜雨量均呈增多趋势。青海高原昼雨日略有增加, 夜雨日有减少趋势; 在地域上, 柴达木盆地昼夜雨日增多趋势明显, 而东部农业区昼夜雨日减少趋势明显。青海高原昼夜雨量分别呈2 a、 3 a的周期。近58年来, 青海高原、 东部农业区、 环青海湖地区、 柴达木地区昼雨量均无明显的突变现象, 仅青南牧区昼雨量在2003年前后存在明显突变现象; 青海高原、 东部农业区、 青南牧区夜雨量无明显突变现象, 环青海湖地区、 柴达木盆地夜雨量分别在1979年、 2003年出现了突变现象。     

基于EOF和M-K的晋祠泉域岩溶地下水水化学时空变化特征分析

为研究晋祠泉域岩溶地下水水化学的时空变化规律,以2001-2014年该泉域内具代表性的岩溶水监测点水质资料为基础,以pH值、7大主要离子及TDS作为因子,运用经验正交函数（EOF）分析与Mann-Kendall（M-K）突变分析相结合的方法,对晋祠泉域14年的水化学场进行时空结构分离。结果表明:在空间分布特征上,pH值由北向南逐渐减小,汾河中段以南出现低值区;Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-和TDS的空间变化趋势相似,整体上均是由北向南逐渐增加,等值线在古交一带较周围地区升高;K+ + Na+和Cl-含量在整个泉域普遍较低,但K+ + Na+在泉域边界处的王封和西寨一带含量升高,Cl-在古交以及西华苑处增高。在时间演化特征上,从2001-2014年pH值、Mg2+、K+ + Na+、HCO3-和Cl-含量基本在平均值上下波动;Ca2+和SO42-含量逐年降低,且分别在2008年和2009年之后呈明显的下降趋势;TDS在2005-2007年呈明显的下降趋势,在其它时段下降趋势不显著。      

基于多元统计方法的河流水质空间分析

基于聚类分析和判别分析探讨了河流水质空间分析方法,旨在识别采样点的空间相似性与差异性,从而为水质监测网络优化提供支持。该方法首先利用kurtosis和Skewness检验数据分布特征和进行数据对数转化与标准化处理;然后利用聚类分析进行空间相似性分析,确定空间尺度分类情况;最后利用判别分析识别显著性污染指标,以此反映上述空间尺度分类的差异性。以香港后海湾水质管制区为例,结果表明:①通过对数转化显著改善数据分布特征,使绝大部分污染指标呈正态或接近正态分布;②该区域采样点在个案链锁距离与最大链锁距离之比(D_link/D_max)×100<35处明显分为3类,它们分别代表轻度、中度、重度污染3种类型,且后两者属于采样点主要属于营养盐和重金属污染类型,需要控制其生活污水、畜牧污染、工业污染和地表径流污染;③后退式判别分析具有良好的指标降维能力,仅需7个显著性污染指标(pH,NH₃-N,NO₃-N,F.coil,Fe,Ni和Zn)可以反映整体水质的空间差异性,且具有90.65%的正确判别能力;④归纳起来,从3类采样点中选择一个或多个、监测7个显著性污染指标即可全面反映后海湾水质管制区的水质空间特征,实现水质监测网络优化。     

青藏高原近地表土壤不同冻融状态的变化特征及其与气温的关系

近地表层作为陆-气相互作用的重要界面,其土壤的冻融状态可直接或间接的反映陆地表对气候的响应程度。为了探讨青藏高原近地表土壤受气候变化的影响,利用青藏高原87个气象站逐日地表温度资料,结合空间分析技术和数理统计方法,将土壤冻融状态划分为三种状态,即完全冻结状态（CF）、日冻融循环状态（DFT）和完全融化状态（CT）,分析青藏高原1980-2015年近地表不同冻融状态的时空变化及其与气温的关系。研究表明：青藏高原近地表土壤不同冻融状态有明显的时空差异。CF集中在11月-翌年2月,约为2 d;DFT主要出现于10月-翌年4月,每年发生约150 d;CT则主要集中于每年3-10月,出现约217 d。空间分布上,CF主要发生在高原东北部;DFT几乎遍布整个高原,且以冷季出现较多;CT与DFT呈现相反的分布特征。多年冻土区,CF和DFT状态变化较显著;而在非多年冻土区,CT状态变化幅度较大。不同冻融状态与月平均气温（T_mair）也有较好的对应关系：CF主要发生在T_mair<0℃的区间,DFT则发生在T_mair≤17℃区间内,而CT主要出现在T_mair>0℃。     

闸控河网水文-水动力-水质耦合数学模型——Ⅱ.应用

针对中国多闸坝重污染河流的典型代表——淮河中游河网,为提高其流域水环境预警及应急响应能力,依据水文-水动力-水质耦合数学模型DHQM(Hydrology, Hydrodynamics, and Water Quality Model )的理论框架,构建了由淮河干流、沙颍河和涡河3个一维模块和鲁台子、蚌埠闸2个二维模块组成的淮河中游河网水文-水动力-水质耦合数学模型.采用经过验证的模型针对一个虚拟的水污染事故情景,分析了不同调度方案与淮河干流来水组合下污染团下泄对下游水质的影响;并以保障淮河干流蚌埠市饮用水源地的取水水质安全和减轻事故对下游水质的影响程度为目标,优选出分期小流量慢速下泄污染水体为最佳的水量水质联合应急调度方案.     

中国东北松嫩平原地下水水化学特征与演变规律

在全球气候变化和高强度人类活动的影响下,松嫩平原地下水环境日益恶化,已成为制约生态环境建设和经济社会发展的重要因素。选取具有典型代表意义的洮儿河流域作为研究区,对地下水进行系统取样分析,综合运用描述性统计、相关性分析、离子比例系数和Piper三角图示法,全面系统地研究地下水水化学的时空变异特征与演变规律,揭示了风化溶滤、蒸发浓缩、阳离子交换和人为混合是控制地下水质演变的主要水文化学过程,从而为流域乃至松嫩平原盐渍土区水资源可持续开发利用和管理提供科学依据。     

南水北调中线石家庄受水区地下水修复潜力及水位变化

在阐明地下调蓄的有关理念、评价原则和方法的基础上,揭示了南水北调中线石家庄受水区可利用地下调蓄库容19.11×108m3,连续30天调蓄下平均入渗强度为6.88×104～9.63×104m3/d·km2;在南水北调客水、减少开采量和利用当地雨洪进行地下调蓄下,10年后石家庄地下水漏斗的中心水位埋深将由现在的52.3m恢复至39.9～40.8m,漏斗面积由现在的401km2缩小至320～326km2;30年后中心水位埋深将恢复至22.8～31.4m,漏斗面积195～261km2。其中减采调蓄模式稳定地下水储存资源,当地雨洪调蓄模式增补储存资源,而南水北调客水直接参与地下调蓄的水量有限,主要作用是为减采和雨洪调蓄模式创造良好的实施前提条件。     

辽宁省不同等级降雪变化特征

利用辽宁省52个站逐日降水量及降雪天气现象资料提取出逐日降雪数据,采用多种统计方法分析了近53 a(1961-2013年)不同等级降雪的时空变化特征,研究表明:降雪量和降雪日数空间分布上山地要大于平原地区,由东部山区向沿海地区减少;降雪强度中心位于辽宁中部城市群所在的平原地区。降雪量、降雪日数年内分配分别呈双峰型和单峰型分布,中雪等级以上的降雪多发生在冬末春初。年降雪量增加,年降雪日数(降雪强度)显著减少(减小);降雪日数的显著减少主要表现为微量降雪日数和小雪日数的减少,尤其是微量降雪日数,降雪强度的显著增大主要是暴雪强度的增大。1960s和1970s为降雪偏多时段,1990s以来降雪量增加,降雪日数减少。不同区域各级降雪占总降雪的比例,辽东地区以微量降雪日数最大,其他区域均以小雪日数和暴雪降雪量最大。全省降雪量有65.4%站点呈增加趋势,降雪日数96.2%的站点呈减少趋势,降雪强度90.4%站点呈增大趋势,辽西地区降雪变率要大于辽东山区。小雪降雪量和微量降雪日数贡献率均呈下降趋势,其他不同等级降雪贡献率均呈上升趋势。随着纬度升高(海拔增高),总降雪量(降雪日数)和各等级降雪量(降雪日数)均增加,总降雪强度和小雪强度减小。     

浙江省龙游县北部土壤中植物营养元素动态变化研究

土壤中植物营养元素含量及其平衡状况对作物生长有重要影响。识别判断土壤中营养元素的时空变化趋势是土地质量地球化学监测的重要任务。利用浙江省龙游县北部地区2008年与2014年两期区域土壤地球化学调查数据,在对分析测试系统误差进行校正之后,采用统计分析与空间分析的方法,研究土壤中重要营养元素含量与空间分布的变化特征。结果表明,整体上大量营养元素N、K2O的含量有所降低,其净相对累积率分别为-4.40%和-13.81%;营养元素B和P的含量变化幅度很小;土壤中植物营养元素累积变化受土壤类型和土地利用类型的影响,不同土壤类型和土地利用现状下,营养元素相对累积率存在差异。如水田土壤N呈明显的富集趋势,林地、菜地、旱地等土地利用方式下土壤N呈贫化趋势;菜地、园地、旱地土壤P具有较明显的富集趋势,而水田土壤P呈贫化趋势。     

海南岛西北部海岸线时空变化分析

基于遥感与GIS技术,利用高空间分辨率遥感卫星SPOT-5和GF-2影像数据,对海南岛西北部地区海口市南渡江—东方市2005年和2016年2个时期的海岸线进行人机交互解译,并对其10 a来的时空变化特征进行了分析。结果表明: 10 a间,海南岛西北部海岸线时空变化显著,主要影响因素为人工开发建设; 人工海岸线增幅达到113%,其占比由2005年的24.3%上升至2016年的51.6%; 除部分淤泥质海岸线和砂质海岸线转化为人工海岸线外,自然海岸线以侵蚀为主,局部地区有少量淤积。不同地区海岸线变化特点不同: 儋州市和澄迈县海岸线资源丰富,开发力度较大; 临高县和昌江黎族自治县自然海岸线以侵蚀为主,淤积少; 东方市和澄迈县海岸线侵蚀较少,较易淤积。分析结果可为海南岛西北部海岸线调查、开发和保护提供一定的科学依据。     

基于WEAP模型的西苕溪流域水质安全保障方案

针对西苕溪流域水质安全问题,基于WEAP建模平台,构建了西苕溪流域水资源评估与规划模型。在模型验证基础上,分析了西苕溪流域2001～2020年河道水功能目标满足度及水供需关系,识别了流域水资源利用存在的问题,并探讨了水源地和中下游区水质安全保障措施及其改善水质的效用,在此基础上提出了西苕溪流域水质安全保障方案。研究表明:TN是影响水源地供水安全的限制性因素,TN、TP是影响河道水功能的重要指标。通过综合实施废水处理厂、节水型设备、退耕还林等水资源管理措施能起到较好地削减TN产出的效果,水源地河道TN浓度降低,基本上能保证全年实现河道Ⅲ类水功能目标,中下游河道TP、TN浓度亦能达到Ⅲ类水功能要求。     

1984-2016年全球参照冰川物质平衡时空变化特征

基于世界冰川监测服务处（WGMS）发布的冰川物质平衡数据,对全球40条典型参照冰川物质平衡资料进行分析,结果表明：1984年以来,40条冰川中的36条在观测时段内处于物质平衡为负的状态,冰川普遍退缩,尤其在中纬度比较强烈;全球参照冰川物质平衡的多年平均值为-563 mm,累积物质平衡为-18 590 mm,且2000年之后出现了加速消融的变化趋势;全球参照冰川物质平衡的年代际平均值呈阶梯下降,每10年,物质平衡值下降200 mm左右;由于区域气候变化的差异性以及冰川对气候变化的响应程度不同,冰川物质平衡变化表现出显著的区域特征,物质平衡值由北到南出逐渐增大,空间上呈现出典型的纬度地带性和经度地带性特征;气温是控制冰川物质平衡变化的主要因子,物质平衡过程通常与各地区不同时间尺度的气候波动和变化显著相关。     

1970-2013年南疆渭干河-库车河流域绿洲冰雹时空变化特征和棉花受灾分析

渭干河-库车河绿洲是南疆地区主要棉花生产基地之一, 随着气候变化和棉花种植面积的日益扩大, 雹灾对棉花生产的危害日趋严重. 利用该地区4个气象站44 a逐一地面降雹过程资料和33 a灾情信息, 对冰雹时空变化特征、活动规律、强度、受灾面积和影响因素等进行研究. 结果表明: 降雹空间分布为北部靠山地带多于南部平原地带, 受灾面积的空间分布则相反; 降雹以周期短、强季节性特征为主, 各县中等以上降雹天气占80%以上, 降雹趋于高发和强发的态势. 降雹频次与气温和降水呈较好的相关性, 冰雹多发年气温偏低、降水偏多, 冰雹少发年气温偏高、降水偏少. 位于南部靠近沙漠的沙雅县受灾最为严重, 雹灾与降雹强度、地域、季节和作物面积及类型等有关, 该地区棉花受灾机率大.