黑河出山径流量年际变化特征和趋势研究

根据有关水文气象台站的观测数据,利用定级分类,滑动平均和波谱分析等方法,对黑河出山径流（莺落峡水文站）年际变化特征进行了分析研究,发现黑河出出径流的多年变化具有持续性,周期性和丰枯水变化较平稳,波幅不大等特性,并在此基础上对其未来变化的趋势进行了预测和分析。     

渭河支流黑河径流变化特征分析

渭河支流黑河是西安市重要水源地,通过分析径流变化特征,为黑河流域水资源调度和生态保护高质量发展提供依据。采用线性回归法、滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和R/S等方法分析黑峪口水文站1950-2015年径流量的历史演变规律、突变点和未来变化趋势。结果表明：黑峪口站径流量年内分配不均,主要集中在汛期(6-10月),占全年径流量的70%。1950-1960年之间年代径流量大于多年均,属偏丰年代;1990-2010年之间年代径流量小于多年均值,属偏枯年代。年径流量呈现增加-波动-增加-减小的变化过程,且存在1992年突变点。年和月径流量均为减少趋势,除9月径流量减少趋势未通过显著性检验外,其余均为显著性减少,汛期减少幅度小于非汛期。年和月径流量Hurst指数均大于0.5,汛期径流量Hurst指数整体上小于非汛期,表明黑峪口站未来年和月径流量具有持续下降的趋势,汛期径流量持续性减少的趋势要小于非汛期。     

概念性水文模型在出山径流预报中的应用

根据HBV水文模型的基本原理,建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水文模型。该模型反映了我国西部山区流域的径流形成特征,将山区流域划分为高山冰雪冻土带和山区植被带两个基本海拔景观带来对山区径流的形成和汇流过程进行模拟计算,以常规气象站的月气温和降水量为模型的初始输入,模拟计算月出山径流量。应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区流域水量平衡进行了模拟计算,并对年径流和逐月分配进行了预报。结果表明,从枯水年到丰水年,降水量、蒸发量、径流量和径流系数均增加,而冰川融水和积雪融水对出山径流的补给比重则减少,这表明了冰雪融水对径流的具有调节作用。黑河山区流域径流系数远比干旱内流区的平均值大,但要小于全国的平均径流系数。所提出的内陆河山区流域出山径流的模拟和预报模型对年径流量和月分配的预报具有较好的精度,可用于黑河以及其他西北干旱区内陆河出山径流的预报,为内陆河流域中下游的水资源分配和开发利用提供依据。     

气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响

根据祁连山区与河西走廊平原区有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了该区域近50a来气候变化的特征及其与全球气候变暖的关系。出山径流对气候变化的响应以及未来的变化趋势，结果表明，河西内陆干旱区的山区和走廊平原区近几十年来气温变化总的呈上升趋势，与全球增温存在着某种种度的一致性。但山区气温的变化幅度一般大于走廊平原区，其中祁连山中段温度升幅为最大。全球增温对河西内陆干旱区气候与出山径流的影响有着明显的地域性差异，受此影响影响，河西祁连山东部地区出山径流呈明显的下降趋势，中部地区出山径流的增加趋势不是十分明显，西部出山径流在山区降水量与气温同时上升的情况下，呈明显的上升趋势。     

“黑河流域水资源”和“西北冰雪水资源”与出山径流“专题取得阶段性成果

１引言“九五”国家重点科技攻关计划项目“西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究”设６个课题,总计２０个专题．我所承担其中的两个专题,即“黑河流域水资源合理利用与社会经济和生态环境协调发展研究”（编号９６—９１２—０３—０３,以下简称“黑河流域水...     

黑河230 a以来3～6月径流的变化

利用祁连山中段树木年轮资料,重建了黑河230a来春季至夏初(3～6月)的径流变化,发现枯水年与历史记载的相对干旱时期比较吻合,证明了重建结果的可靠性.230a来黑河3～6月径流的变化振幅在各时段强弱不同:19世纪初之前丰枯变化振幅强,19世纪中后期至20世纪初变化幅度减弱,20世纪20年代以来,丰枯变化幅度又趋于增强.在过去的230a,黑河3～6月径流以丰水为主,目前正处于相对枯水阶段.奇异谱分析表明,230a来3～6月径流具有明显的24a和3a周期.     

应用GRNN神经网络模型计算西北干旱区内陆河流域出山径流

根据全球变化对2030年降水量和气温的预测结果,设置不同的气候变化情景,应用GRNN模型对黑河出山径流进行了预测。结果表明,到2030年,黑河出山径流将有小幅度的增加。随着气温的不断上升,出山年径流量最终将减少。     

黑河干流上中游径流变化及其原因分析

根据黑河干流出山径流控制站莺落峡、中游的高崖和正义峡等水文站的径流和区域内的气象资料,以及中游的地下水位资料,对黑河上中游来水的年际变化和年内分配,径流沿程变化规律及其影响因素进行分析研究。结果表明： ①黑河干流出山径流自1945年以来整体上呈小幅增加趋势,其年内最大径流月份在进入21世纪后,由7月份推后至8月份,主要受降水的影响; ②高崖和正义峡断面的水量自1977年以来呈微弱增加趋势,前者增幅略大于后者;由于中游社会经济发展引起用水增加,莺落峡至高崖区间的耗水量以每年近850×10⁴ m³的增量变化,而高崖至正义峡区间灌溉回归水和地下水补给河道的水量与区间灌溉引水和其他耗水量基本持平; ③地下水的超量开采一定程度上减缓了黑河干流统一调度的压力,但不利于流域水资源的可持续利用。该研究成果对于今后黑河水资源科学配置、合理调度具有一定的参考和指导作用。     

黑河径流年内分配格局变化趋势研究

通过黑河出山口控制站莺落峡65年的月年实测径流资料,从径流年内各月(阶段)占年径流的百分比、年内不均匀系数、集中度(期)以及变化幅度等不同指标,具体分析研究了黑河径流年内分配的变化规律。研究表明:(1)黑河径流年内分配不均匀性减小,集中度降低,绝对变幅基本稳定,相对变幅有所减小,非汛期水量所占比重增大,径流年内分配渐趋均匀。(2)莺落峡年径流量集中期的长期变化呈逐年推后趋势,60多年间,黑河径流重心向后移动,集中期滞后4d左右。     

祁连山西段党河山区流域气候变化及其对出山径流的影响与预估

依据祁连山西段党河山区气象台站的气温、降水和出山口水文站的径流等观测数据,分析1960-2010年51a来党河出山径流量的变化特征、趋势及其对气候变化的响应.结果表明：近51a来,党河山区气候转暖湿明显,气温上升,降水量增加、冰川消融增加.受山区气候变化影响,出山径流量总体亦呈增长趋势.从径流的补给来源与季节水量变化上...     

祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.     

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.     

黑河上游祁连山区土壤可培养细菌群落生境的垂直分异特征

利用PYGV、 R2A、 NB和Czapek 4种培养基, 研究了不同海拔下黑河上游祁连山区土壤细菌群落结构的变化规律.结果表明: 可培养细菌数量为4.6×10⁶~37.0×10⁶CFU·g^-1, 随海拔升高明显减少; 基于16S rRNA基因序列分析共发现了7个门、 19个属、 26种细菌, 其中Agreia pratensis, Mucilaginibacter ximonensis, 嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)和氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)四种细菌是优势种; 嗜冷冷杆菌的相对丰度在高海拔地区明显增加, Agreia pratensis的相对丰度随海拔升高而降低; 细菌的多样性随海拔升高呈现出先升高后降低的趋势. 冗余分析(RDA)显示, 可培养细菌数量与海拔呈显著负相关, 细菌的多样性与植被指数和土壤理化性质均存在明显的相关关系, 说明可培养细菌数量主要受海拔的影响, 而植被和土壤理化性质是影响细菌群落多样性的主要因素.     

河西内陆干旱区主要河流出山径流特征及变化趋势分析

根据相关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料,分析了以黑河、昌马河、西营河等河流为代表的河西内陆区出山径流的变化特征和规律,研究表明：河西内陆干旱区诸河流出山口径流的季节变化主要受地理位置和河流补给来源的影响,而年际变幅则受山区降水量年际变幅的影响十分明显,总体上讲,本区出山径流变化相对稳定。区内梨园河以西河流水量处于上升阶段,梨园河以东的河流则处于下降的他人阶段;以黑河干流莺落峡水文站年径流为     

西线南水北调雅砻江调水坝址径流模拟

西线南水北调各调水坝址位于高寒地区,实测水文资料十分欠缺,给设计流量的确定带来了许多困难。应用笔者在河西走廊黑河山区流域建立的径流模型,对雅砻江上游雅江流域的甘孜水文站控制流域和温波调水坝址水文站控制流域的水量平衡和径流形成过程进行了模拟计算和研究,雅砻江上游山区流域总体上表现出随海坡的增加,降水量减少,径流系数减小的特征,而融雪径流在径流形成中起着重要的作用,以常规气象站的月气温和降水作为模型的初始输入,分别对丰水、平水和枯水年份的月径流量进行模拟计算,从而得出多年流量序列,由此,对实测水文资料欠缺的山区流域设计流量的确定和校核提供了方法和依据。     

祁连山黑河上游不同退化草地土壤理化性质及养分和酶活性的变化规律

为了揭示草地退化过程中土壤理化性质及养分和酶的变化规律,在祁连山黑河上游俄博岭研究了4种草地土壤理化性质及养分和酶活性的变化规律.结果表明:未退化草地与退化草地、中度退化草地和重度退化草地比较,0~60 cm土层有机碳、有机碳密度、有机碳储量随退化程度加剧呈显著减少趋势;土壤理化特性的总孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量随土壤退化加剧呈减少趋势,同时CEC、碱解氮、速效磷、速效钾、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等养分和酶活性也随土壤退化加剧呈明显减少变化.随着土壤退化加剧,容重、物理性砂粒、石砾、pH值以及CaCO3含量均有明显的增长.4种草地0~60 cm土层孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量、土壤有机碳、速效氮磷钾和酶活性均值由大到小的变化顺序为:未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地;容重、物理性砂粒、石砾、pH、CaCO3均值由小到大的变化顺序为:未退化草地轻度退化草地中度退化草地重度退化草地.不同层次孔隙度、团聚体、物理性粘粒、饱和蓄水量、田间持水量、土壤有机碳、速效氮磷钾和酶活性均值随着土层垂直深度的增加而递减,而容重、物理性砂粒、石砾、pH、CaCO3均值随着土层垂直深度的增加而递增.     

祁连山区黑河流域季节冻土时空变化研究

季节冻土的时空变化对地—气水热交换、地表能量平衡、地表水文过程、生态系统及碳循环等有着非常重要的影响.利用黑河流域11个气象站40多年的气温数据和5 cm深度处的土壤温度数据,建立了月平均气温与土壤冻结天数之间的关系.同时应用月平均气温与冻结天数的相关关系和5 km网格化月平均气温及30 m分辨率的DEM数据,编制了黑河流域逐月季节冻土分布图,并按其空间分布特征,将逐月地表冻融状态划分为:完全冻结、不完全冻结和不冻结3种.系统研究了黑河流域2000-2009年逐月季节冻土分布及冻结概率的时空变化特征.在季节分配上,黑河流域完全冻结面积最大值出现在1月;不完全冻结面积最大值在11月;而不冻结面积最大值在6月和7月.在年际变化上,完全冻结状态的离差值在冷季变化大,暖季变化小;不完全冻结状态在一年的回暖期和降温初期,年际变化较大;不冻结状态分别在4月和10月变化较大.冻结概率在1月达到最大值,6月和7月降低到最小值.在空间分布上,黑河流域季节冻土的逐月分布与变化和冻结概率主要受海拔高度控制,纬度的影响次之.     

黑河下游额济纳盆地景观空间格局动态变化分析

基于1977、1993、2001和2005年4期Landsat遥感影像资料,选用面积、斑块数量、斑块平均大小、斑块面积标准差和面积加权平均斑块形状指数,对额济纳盆地景观空间格局的动态变化进行了分析。结果表明:乔木林面积持续减少,表现为绿洲外部及边缘的小斑块大量消失;灌木林在早期以斑块的萎缩和破碎化为主,随后因建群种演替为旱生生态型而趋于稳定,2001年后部分小斑块消失;草地在1977～1993年以小斑块的消失为主,1993～2001年以斑块的破碎化为主,2001年后斑块的团聚性增强,草地扩张;戈壁在1977～2001年斑块的破碎化程度增大,2001年后受草地恢复和巴丹吉林沙漠入侵的影响,总面积和斑块数量减少;沙地在研究期间持续扩张,1977～1993年表现为向植被的分散入侵,1993～2001年斑块的扩张和新小斑块的形成同步进行,2001年后以斑块的扩展和相互连通为主,团聚性增强。黑河输水量的变化是研究区景观空间格局动态变化的主要驱动力,在生态输水工程实施后,生态环境的恶化趋势得到了一定的扼制,但仍需采取措施提高输水的生态效果。