Assessment of Climate Change Impact on the Gharesou River Basin Using SWAT Hydrological Model

The evaluation of climate change and its side effects on the hydrological processes of the basin can increasingly help in dealing with the challenges that water resource managers and planners face in future courses. These side effects are investigated using the simulation of hydrological processes with the help of physical rainfall‐runoff model. Hydrological models provide a framework for examining the relationship between climate and water resources. This research aims at the investigation of the effect of climate change on the runoff of Gharesou, which is one of the main branches of the “Karkheh” River in Iran during the periods 2040–2069. To achieve this, the distributed hydrological model Soil and Water Assessment Tool (SWAT) – a model that is sensitive to the changes in land, water, and climate – has been used with the aim of evaluating the impact of climate change on the hydrology of the Gharesou Basin. For this reason, first, the continuous distributed model of rainfall‐runoff SWAT for the period 1971–2000 has been calibrated and validated. Next, with the aim of evaluating the impact of climate change and global warming on the basin hydrology for the period 2040–2069, HadCM3‐AR4 global climate model data under the A2 scenario – from the SRES scenario set‐haves been downscaled. Eventually, the downscaled climate data haves been introduced in the SWAT model, and the future runoff changes have been studied. The results showed that the temperature increases in most of the months, and the precipitation rate exhibits a change in the range of ±30%. Moreover, the produced runoff in this period changes from ?90 to 120% during different months.     

新疆艾比湖流域河湖水质变化(2005—2020年)

艾比湖流域是西北地区重要的生态屏障,维持着该地区乃至整个新疆北部的生态平衡.艾比湖流域水环境的好坏关系着当地经济和流域的可持续发展.然而,针对艾比湖流域长期水质变化、营养状况和健康风险的研究较少,故基于艾比湖流域2005-2020年12个断面长时间序列的监测数据,利用加拿大水质指数(Canadian water qua...     

新疆艾比湖干缩的生态响应

新疆艾比湖是典型的干旱区湖泊,具有特殊的湿地-干旱生态系统。晚更新世晚期开始,由于气候逐渐变干,艾比湖不断萎缩。20世纪50～80年代末,由于湖区人口的激增及其对水土资源的不合理开发利用加速了湖泊干缩的进程。本文对艾比湖干缩引起的生态响应进行了初步的分析,分析指出,艾比湖湖滨荒漠自然植被呈退化衰败趋势,生物多样性面临严重威胁;干涸湖底盐漠化,湖滨沙丘活化,沙漠扩展,浮尘天气成百倍增长;绿洲与荒漠之间缓冲空间日益缩小,盐碱化趋势增大。艾比湖的干缩是自然因素和人为因素共同作用的结果,但人为因素是第一位的,其中以河流上游大量截流引水和大规模开荒为主要原因。     

Integrated Hydrological Modeling of Climate Change Impacts in a Snow-Influenced Catchment

The potential impact of climate change on water resources has been intensively studied for different regions and climates across the world. In regions where winter processes such as snowfall and melting play a significant role, anticipated changes in temperature might significantly affect hydrological systems. To address this impact, modifications have been made to the fully integrated surface-subsurface flow model HydroGeoSphere (HGS) to allow the simulation of snow accumulation and melting. The modified HGS model was used to assess the potential impact of climate change on surface and subsurface flow in the Saint-Charles River catchment, Quebec (Canada) for the period 2070 to 2100. The model was first developed and calibrated to reproduce observed streamflow and hydraulic heads for current climate conditions. The calibrated model was then used with three different climate scenarios to simulate surface flow and groundwater dynamics for the 2070 to 2100 period. Winter stream discharges are predicted to increase by about 80, 120, and 150% for the three scenarios due to warmer winters, leading to more liquid precipitation and more snowmelt. Conversely, the summer stream discharges are predicted to fall by about 10, 15, and 20% due to an increase in evapotranspiration. However, the annual mean stream discharge should remain stable (±0.1 m³/s). The predicted increase in hydraulic heads in winter may reach 15 m and the maximum decrease in summer may reach 3 m. Simulations show that winter processes play a key role in the seasonal modifications anticipated for surface and subsurface flow dynamics.     

基于RS、GIS技术的湖面变化信息提取与分析——以艾比湖为例

以位于新疆西部的艾比湖为例,综合利用地形图和遥感图像信息源,提取湖泊边界,归一化坐标系和投影方式,并以GIS工具进行湖面的叠加分析获取湖面变化信息,同时根据影响内陆湖泊水量的主要因素入手,分析了艾比湖面积变化的原因,找出影响湖面变化的主要因素,探讨分析了湖泊生态环境建设的发展趋势．     

新疆艾比湖精河入湖口退化湿地恢复过程中浮游植物群落的变化

精河入湖口湿地是新疆艾比湖湿地的重要组成部分.本文通过空间序列代替时间序列的方法,对艾比湖精河入湖口退化湿地不同恢复期的浮游植物群落特征进行分析,结果表明,恢复早期和中期硅藻种类最多,绿藻在密度上占明显优势,恢复近期硅藻为主要优势类群.恢复早期及自然区浮游植物群落结构较为稳定,中期和近期群落结构不够稳定,易受外界环境的...     

新疆艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征及污染源解析

采用2015年艾比湖流域54个采样点的10个地表水水质指标数据,首先利用水质指数模型(WQI)和地统计学方法对流域水质污染情况进行全局评价,然后利用层次聚类法、判别分析法和因子分析法分析艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征.在水质时空分异特征研究的基础上,利用主成分回归分析法对艾比湖流域水质进行污染源解析.结果表明:艾比湖流域丰水期WQI值介于38~70之间,枯水期WQI值介于31~71之间,艾比湖流域丰水期的地表水水质污染情况比枯水期严重,而艾比湖、博尔塔拉河和精河靠近艾比湖湖区的河道污染程度均比其他河道严重.由聚类分析和判别分析得出艾比湖流域丰水期和枯水期的水质采样点在空间上均被分成A、B两组,A组包括艾比湖湖区西部、奎屯河、古尔图河和四棵树河,B组包括艾比湖湖区东部、精河和博尔塔拉河.艾比湖流域丰水期和枯水期的水体主要受到化学需氧量、溶解氧、氨氮和悬浮物浓度等指标的影响,B组水质污染指标的值相比于A组的值偏高,B组区域内存在高污染企业,艾比湖流域水环境治理工作需主要集中在B组所包括的艾比湖湖区、博尔塔拉河和精河.(4)艾比湖湖区、精河和博尔塔拉河地表水体的污染主要来自于有机物污染和营养物质污染,其次为工矿业污染;而奎屯河、古尔图河、四棵树河地表水体的污染主要来自于有机物污染,其次为营养物质污染,生物污染的影响较为微弱.该研究结果可为艾比湖流域地表水水环境改善和治理提供一定参考.     

新疆博斯腾湖水盐变化及其影响因素探讨

在博斯腾湖水文和水化学实测资料的基础上,研究了博斯腾湖水盐的年际和年内变化。近40年来,水质年际变化经历了好→中→差→中的过程;年内变化与区内最大补给源开都河不同季节河流来水量变化以及湖周农田排盐水等因素直接相关,而湖水的矿化度与水位变化呈负相关。对湖水主要离子含量变化特点和湖区矿化度变化规律的研究表明,湖水补给源及湖水循环状况是影响湖水水质变化的主要因素。     

新疆艾比湖湿地土壤水盐空间变异性分析

为揭示艾比湖湿地土壤退化程度空间分布特征,在离艾比湖湖滨5~15 km,绕湖一周160 km范围内,以湖心质点为中心,将艾比湖划分为东北、东南、西南、西北4个区域,采用传统统计学和地统计学相结合的方法对表层(0~20 cm)土壤盐分、含水量与p H的空间分异特征进行研究.结果表明:绕湖一周不同区域的土壤盐分均属中等变异强度;土壤含水量在西北部属强变异性,而东北、东南和西南部均属中等变异强度;土壤p H在不同区域内均属弱变异强度.绕湖一周除西北部土壤盐分的半方差理论模型较符合球状模型外,其它区域土壤盐分、含水量和p H均符合高斯模型;受结构性因素影响,不同区域土壤盐分、含水量和p H均具有较强的空间相关性;西南部土壤盐分、含水量和p H的Moran's I系数比其它区域的波动大,表明空间相关性较强.艾比湖湿地常年大风、干旱、缺水及沙化盐化的自然因素与引水围堰、种植耐盐碱植物的人为活动造成了采样区表层土壤盐分、含水量和p H的空间分布多呈现不规则条带状格局.艾比湖湿地土壤以盐土为主,重度盐化土次之,土壤盐渍化日益严重.     

新疆博斯腾湖浮游细菌丰度对富营养化及咸化的响应

本文以地处干旱地区我国最大的内陆淡水湖——博斯腾湖为研究对象,于2010年6月,在博斯腾湖大小湖区共选取23个采样点,采用表面荧光显微镜直接计数法( FDC)研究了水体中浮游细菌丰度的空间分布规律及其与环境因子的关系.结果表明:博斯腾湖水体中总氮(TN)浓度在0.26-1.45 mg/L之间变动(均值0.91 mg/L...     

新疆艾比湖主要入湖河流同位素及水化学特征的季节变化

通过野外调查取样和室内测试分析,利用水文化学以及氢氧稳定同位素技术,分析艾比湖主要入湖河流氢氧同位素及水化学的组成特征,并探讨其季节性变化.结果表明：地表水水质指标高值多出现于博乐市、温泉市和精河县及艾比湖湿地附近,主要污染为水体富营养化、工矿业污染以及有机质污染,其污染程度夏、秋季高于春、冬季.河水的δ¹⁸O与δ²H存在明显的线性关系,其相关指数为夏季（R²=0.99） > 春季（R²=0.98） > 秋季（R²=0.96） > 冬季（R²=0.90）,均沿当地大气降水线分布,受西北干旱区强烈的蒸发作用影响,各季节河流斜率均小于8,氘过量参数值多为正值.博尔塔拉河与精河地表水体δ¹⁸O值整体上表现为沿流程逐渐偏正的趋势,博尔塔拉河水体氢氧同位素与高程相关指数表现为春季（R²=0.70） > 冬季（R²=0.57） > 夏季（R²=0.45） > 秋季（R²=0.30）,精河因其海拔差异不大,流程简短,与高程相关性低.博尔塔拉河和精河氢氧同位素与氯化物、硫酸盐、五日生物需氧量等指标间存在相关性,且在夏、秋季最大,相关系数R>0.75,与总磷、Cu²⁺、色度、浊度等指标基本都不显著相关,相关系数R<0.25.     

太湖流域水文连通性:现状、研究进展与未来挑战

水文连通性作为连接河湖水体间物质、能量及信息传递与交换的关键纽带,对水环境、水生态和生境状况具有联动与触发反馈作用,已成为水文学、水利学和生态学等诸多领域的研究热点.太湖流域作为全国典型的流域性密集平原河网区,在快速城镇化背景下,河湖水文连通关系变化剧烈并引起了一系列生态环境效应.本文以水文连通性概念与内涵为背景,对太湖流域水文连通性研究进行了综述.太湖流域水文连通性评价方法以图论法、景观格局指数及水文连通性函数等方法联合使用为主,且聚焦于区域尺度研究;演变过程按人类活动影响强度大致划分为自然水系形成阶段、古代人类活动影响阶段和现代人类活动影响阶段;气候变化和人类活动共同影响着太湖流域水文连通性变化,近百年来水利工程建设和城市化进程等人类活动的影响尤为剧烈;良好的水文连通性有利于汛期减轻流域洪涝灾害及非汛期保障水资源供给,但水文连通性的提高对水环境和水生态的效应由于涉及因素众多尚存在争议.针对当前研究现状和存在问题,提出(1)平原河网区水文连通性的定量表征与评估是水文连通性研究的前提;(2)定量解析流域水文连通性的驱动机制是水文连通性研究的重点;(3)深入跟踪大型引水调水工程对流域水文连通影响及其效应是一项长期任务;(4)兼顾环境生态效应的水利工程生态化改造研究,开展工程控制背景下的流域水文连通多目标优化调控,是实现太湖流域洪水调蓄、水资源供给、水环境净化、生物多样性维持等生态系统服务协同提升的重要途径.     

近60年来白洋淀流域河川径流演变及湿地生态响应

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,近几十年来面临水源不足、湿地萎缩等生态环境问题.选取白洋淀流域上游王快、西大洋及拒马河3个子流域开展河川径流演变研究,结合1969年以来18期白洋淀湿地遥感影像,揭示白洋淀流域河川径流驱动湿地演变的过程机制.结果表明：近60年来白洋淀流域山区径流量呈持续衰减趋势,从P1阶段(1961—1979年)至P3阶段(1997—2019年),典型子流域年径流系数均值由0.29降至0.12,山区年径流总量由30.84×10⁸m³/a降至11.37×10⁸m³/a,降幅达63.1%,梯田修建、地下水开采等人类活动是导致径流衰减的主要原因;不同子流域产流和基流减少对径流衰减的贡献率存在差异,以变质岩为主的王快子流域径流衰减的主要原因是地表产流减少,碳酸盐岩分布较广的拒马河子流域径流衰减的主要原因是基流减少;白洋淀湿地面积变化受控于地表水位波动,近60年来白洋淀湿地退化的直接原因是入淀流量减少,根本原因是人类活动影响导致的山区径流衰减.     

新疆艾比湖干涸湖底不同景观单元蒸发盐分布与变化特征

盐尘暴是由干旱、半干旱区尾闾湖干涸湖底及其附近盐质荒漠风蚀所导致的一种灾害性极强的天气现象.盐尘主要来自风蚀过程中干涸湖底盐分的释放.由于干涸湖底不同的植被覆盖状况,导致风蚀过程中盐分损失不同.为了解风蚀过程中不同景观单元下盐分分布与变化特征,选择艾比湖干涸湖底自然状态下典型的6种景观单元(胡杨林带(Landscape 1,简写为L1)、乔本结合带(L2)、草本结合带(L3)、芦苇荒漠带(L4)、梭梭荒漠带(L5)、无植被覆盖(L6)),于2011年6月初和10月初2次采集沉积物样品,运用方差分析方法,研究各个景观单元下盐分的分布与季节变化特征.结果表明:1)2次采样不同景观单元0~30 cm和30~60 cm处阳离子Na⁺、K⁺、Mg²⁺含量均存在显著差异,其中Na⁺含量存在极显著差异且含量最高,而不同景观单元0~30 cm和30~60 cm处阴离子Cl^-、SO₄^2-含量均存在显著差异,CO₃^2-、HCO₃^-含量甚微;2)干涸湖底沉积物的主要盐分类型是NaCl,其次是CaSO₄,其它盐分含量较小,且不同景观单元相同深度沉积物盐分含量存在显著差异.无论是盐分离子组成还是含量,L5均最高,其次是L6,而L2均最低.随着深度的增加,不同景观单元沉积物中的盐分含量均呈现降低的趋势.随着时间变化,景观单元L2、L3、L4、L5、L6盐分含量有不同程度的增加,而L1盐分含量减少;3)在小尺度范围内,局地气候条件相对均一,地下水矿化度、地下水埋深及沉积物性质差别不大,不同景观类型是影响盐分表聚的主要因素.     

气候变化对沅江流域径流影响研究

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文在水量平衡基础上,建立考虑气象要素和地形变化的月水文模型,利用实测径流资料对模型在时空尺度上进行验证.利用全球气候模型(GCMs)预测的未来气候变化情形,对处于湿润区的沅江流域径流过程进行预测.分析结果表明,该区域径流过程对降雨和气温变化十分敏感.根据英国Hadcm2模型对本世纪中叶气候变化预测结果,沅江流域未来年降雨量减少0.43%气温升高1.55℃,丰水期降雨增加,而枯水期将有较大幅度减少.年径流量相应减少6.8%,丰水期径流量增大11%,枯水期径流减少47%,不利于防洪和水资源开发利用.     

青海湖近900年来气候环境演化的湖泊沉积记录

通过对青海湖沉积物碳酸盐含量、磁化率、TOC等多环境指标的分析,探讨了青海湖地区近900年来的气候环境演变。结果表明青海湖地区近900年来气候变化属于暖干－冷湿的气候演替类型,经历了5次冷湿期和5次暖干期,中世纪暖期、小冰期以及20世纪以来的升温在该沉积岩芯有清晰的记录。沉积物的磁化率和沉积速率的变化忠实地记录了本世纪以来人类活动的影响。     

洞庭湖近几十年来湖盆变化及冲淤特征

洞庭湖是我国著名的五大淡水湖泊之一,位于长江中游荆江段南岸,湖南省境内.历史时期,曾经是我国第一大淡水湖,直至新中国成立初期,湖泊面积仍然有4350km2,居我国淡水湖泊之首位.但由于洞庭湖承纳“四水”,吞吐长江,长江大量水沙涌入洞庭湖,造成了湖盆迅速淤高,加之由此诱发的人类大规模地湖泊垦殖活动,湖泊急剧萎缩.目前,洞庭湖已退居鄱阳湖之后,为我国第二大淡水湖泊.湖泊的严重泥沙淤积,已经造成了湖泊调蓄长江中游洪水功能的严重衰退,不但危及湖南省的防洪的安全,而且危及长江中下游地区的防洪安全,研究洞庭湖的湖盆冲淤演变具有重要意义.本文根据1974、1988和1998年洞庭湖125000水下地形资料,并针对洞庭湖具有显著上下游水位落差的实际,分不同高程和不同水位情况下,分析洞庭湖湖泊面积和容积演变特征,探讨洞庭湖近几十年来的湖盆变化及冲淤规律,试图揭示洞庭湖湖泊调蓄能力的变化过程.     

Airborne pollen patterns and their relationship with meteorological factors in the Betula microphylla-dominated wetland of Ebinur Lake,Xinjiang, China

Airborne pollen is indicative of vegetation and climatic conditions. This study investigates airborne pollen trapping in the Betula microphylla-dominated wetland of Ebinur Lake in Northwestern China from September 2012 to August 2015 using Pearson correlation analysis and the Hybrid Single-particle Lagrangian Integrated Trajectory model. Higher temperatures and moderate precipitation during the flowering period facilitated an increase in birch pollen with more exotic spruce pollen carried from the Tianshan Mountains by airflows, leading to the highest arbor pollen concentrations from September 2012 to August2013. Peak pollen concentrations from September 2013 to August 2014 were possibly due to an increase in herbaceous pollen resulting from higher temperatures, lower precipitation and more exotic pollen from the desert of southwest Ebinur Lake and Central Asia in summer and autumn. Between September 2014 and August 2015, unfavorable climate conditions in summer and autumn decreased the pollen dispersal of xerophytes such as Artemisia and Chenopodiaceae, with little pollen transported from the Kazakh hilly area in late summer, resulting in the lowest pollen concentrations. Climatic parameters and air mass movements both greatly affected the atmospheric pollen concentration. The results provide information concerning the dispersion and distribution of birch pollen, paleoenvironmental reconstruction and wetland conservation.     

Runoff of Russian Rivers under Current and Projected Climate Change: a Review 2. Climate Change Impact on the Water Regime of Russian Rivers in the XXI Century

Water Resources - The present overview is the second part of the article “Runoff of Russian Rivers Under Current and Projected Climate Change: A Review,” which focuses on modern...