岩溶地下河在SWAT中的概化方法——以毕节倒天河流域为例

岩溶地下河的存在严重影响了土壤和水评估工具(SWAT)在岩溶地区的普遍适用性.针对岩溶地下河在SWAT中的概化问题,提出基于数字高程模型(DEM)预处理结合SWAT流域自动识别功能的方法,将岩溶地下河暴露于地表,把岩溶区复杂的地表-地下二元结构简化为地表一元结构,并以贵州毕节地下河发育的倒天河流域为例进行应用.结果表明:① 对比未经概化地下河建立的模型,概化地下河建立的模型识别流域面积增大30.73%,子流域个数增加29.27%,水文响应单元(HRU)个数增加43.82%;② 参数取最大物理意义范围时,未经概化地下河建立的模型p因子=0.64,不满足建模条件,物理模型本身存在问题;③ 概化地下河建立的模型月步长模拟结果:校准期R2=0.96,NS=0.96,验证期R2=0.94,NS=0.93,月尺度模拟效果非常好.岩溶地下河概化方法使SWAT在流域划分方面更加合理,搭建的模型模拟更加合理.该研究拓展了SWAT模型在岩溶区的应用.     

基于SWAT模型的径流还原方法研究—以大汶河流域为例

在现有下垫面条件下还原天然径流是水资源配置的重要基础性工作。利用SWAT分布式水文模型进行径流还原计算。以大汶河流域为例,选取流域内受人类活动影响较小、能大致反映流域天然径流情况的雪野水库、黄前水库以及东周水库所控制的3个子流域,采用SUFI-2方法进行模型参数率定、验证和不确定性分析;根据就近性与相似性原则,进行全流域参数展布,并通过Arc SWAT2012分析计算大汶河流域内泰安市各分区地表水资源量。结果表明:3个典型子流域的P-factor均大于0.64,Rfactor均小于0.72,率定期和验证期的相关性系数和纳什效率系数均高于0.77,径流模拟值和实测值拟合程度高。通过SWAT模型还原天然径流是可行的。     

滦河潘家口水库控制流域水量与污染物负荷模型构建及率定

由于水质时空监测资料缺乏,采用水文水质模型模拟的方式揭示污染物负荷的主要贡献是流域管理的重要手段。本文以滦河潘家口水库控制流域为研究背景,根据水文气象、下垫面及水质监测等数据,构建了流域SWAT水文水质模拟模型,采用实测径流和水质监测资料对模型进行参数率定和验证,结果表明：径流模拟的R²和NSE均大于0.50,尤其是潘家口水库入库径流模拟的精度在0.79以上。各水质监测断面TP模拟的R²在0.57以上,TN模拟的R²在0.61以上,说明构建的SWAT水文水质模型能够反映流域水文过程及污染物迁移转化过程,研究结果可为潘家口水库污染物来源分析及水资源管理提供科学依据。     

东北半干旱地区流域分布式水文模拟——以洮儿河流域为例

以东北半干旱地区典型流域-洮儿河流域为研究对象,应用SWAT模型对流域水文过程进行了模拟研究;选择流域上游子流域和中下游子流域分别进行参数敏感性分析,识别出影响模拟结果的敏感参数,研究发现部分参数敏感性存在空间变异性,分析主要原因在于气候和下垫面的空间异质性导致了流域上下游产流模式存在差异。采用1988-1997年水文气象数据进行模型率定和验证,结果表明：干流水文站月流量过程率定期Nash-Sutcliffe 效率系数平均值为0.78,验证期为0.72,相关系数都达到0.86以上,水量误差大多在20%以内,对日过程的模拟也有较高的精度;枯水年模拟结果较差,主要是因为流域降水站数量不够,难以反映降水的时空分布。对于水文、气象等资料相对缺乏的东北半干旱地区,SWAT模型的模拟结果总体令人满意,可以应用于与流域径流相关的各种模拟分析,研究成果对进一步加强洮儿河流域水资源综合管理提供了依据和手段。     

基于流域特征的山地城市空间治理方法探索——以西宁市为例

流域是推进生态文明建设的重要载体,“前端管控”和“水陆联动”成为流域空间治理的重要趋势。山地城市流域相对于平原城市具有独特性,但基于流域特征的山地城市空间治理研究尚不充分。本文以位于黄河上游湟水流域的西宁市为例,探索了基于河流水系在“宏观、中观、微观”三个尺度的特征,以土地用途管制为抓手,全面提升城市空间治理水平的方法。形成了“结构管控—单元管控—项目管控”的系统化治理框架,实现了从“就水论水”到“水陆联动”、从“末端治理”到“前端管控”的方法转变,弥补了基于山地城市流域特征的系统化空间治理理论与实践的空白,具有一定的典型性和推广价值。     

土地利用对溶丘洼地土壤容重、水分和有机质空间异质性的影响——以南洞流域驻马哨洼地为例

为了探究溶丘洼地土壤空间异质性及其影响因素,本文以驻马哨溶丘洼地为研究对象,利用经典统计学和地统计学的方法,从不同土地利用、坡度、坡向、土壤深度分析土壤容重、水分及有机质的空间异质性。结果表明:（1）土壤有机质为强变异,变异系数为0.71,容重和水分变异系数分别为0.15、0.11,属中等变异,土壤容重和水分呈极显著负相关,和有机质呈显著负相关,相关系数分别为-0.609、-0.581;（2）块基比介于0.78~0.97,随机部分引起的空间变异程度较大,空间自相关较小,且模型拟合较好。（3）耕地土壤有机质、水分含量最低,容重最大,而灌木土壤反之;（4）北坡土壤容重高于南坡,变异系数小于南坡;而土壤水分、有机质低于南坡,变异系数高于南坡。从不同坡位、坡向的比较中,皆体现了土地利用对土壤空间异质性的影响。在土地利用作为主要因素的影响下,驻马哨洼地土壤水分、容重、有机质由随机部分引起的空间变异增加,空间自相关减小。      

流域尺度的岩溶区土壤pH值空间变异研究——以云南小江流域为例

以云南小江流域为例,利用地统计学与GIS相结合研究流域尺度上岩溶区土壤pH的空间变异.结果表明,流域土壤pH平均值为6.74,变异系数为9.9%;半方差函数分析表明,流域土壤pH的空间变异符合指数模型,其变程为12 km,反映了流域尺度上岩溶区土壤的连续性较差.纯块金方差与基台值的比值为50%,土壤pH具有中等的空问相关性,由空问自相关部分引起的空问变异性的程度较大;全局趋势分析和Kriging插值分析结果表明,流域土壤pH整体明显地呈条带状分布,但在流域中西部地区为斑块状分布,空间变异明显,土壤pH值在东西、南北方向上呈明显的倒U形;地质背景的异质性和地形起伏以及复杂的土地利用方式是土壤pH空间变异较大的主要因素.     

SWAT模型水文过程模拟的数据不确定性分析——以青海湖布哈河流域为例

降水、 气温的空间分布是影响流域水量平衡模拟的关键因素, 运用距离权重反比法(IDW)、 梯度距离权重反比法(GIDW)、 样条函数法(Spline)和克里金插值法(Kriging)对青海湖流域及周边地区43个气象站1995-2009年逐日气温和降水进行了空间插值, 并以气象要素空间插值数据驱动模型, 进行布哈河流域径流模拟. 选用布哈河口月平均流量, 以Nash-Suttclife系数(E_ns)、 相关系数(R)和相对误差(R_E)为评价指标, 进行校准期(2000-2004年)和验证期(2005-2009年)的径流模拟效果比较. 结果表明: 径流模拟精度较高, GIDW和IDW更适合于布哈河流域的气象要素空间化, 并且气象要素空间插值数据误差是引起模型模拟不确定性和参数据不确定性的原因之一.     

社会资本定量评价方法及应用——以黑河流域为例

社会资本是促使人们参加集体活动的规范、网络和社会制度.参考国际上社会资本定量评价方法,利用问卷调查的形式,通过构造认知型社会资本和结构型社会资本相结合的社会资本指数,对黑河流域各地区微观水平的社会资本作了相对评价.黑河流域社会资本整体水平不高,只有7%乡镇的社会资本指数在80以上的,32%的乡镇在50~80之间,61%的乡镇在50以下.整体上黑河流域社会资本水平上游高于中下游,认知型社会资本高于结构型社会资本,城市社会资本水平高于农村,经济条件好的地方社会资本水平高于经济条件差的地方.研究为进一步探讨水资源社会化管理奠定了基础.     

基于地统计学烟区土壤养分及pH值空间异质性分析——以重庆市酉阳县岩溶区为例

调查了解土壤养分及pH值空间异质性特征是制定烟区土壤养分管理与施肥决策的前提。本研究基于经典统计学和地统计学方法,分析了酉阳烟区土壤表层pH值及土壤养分要素的空间异质性特征。结果表明:酉阳烟区土壤有机质含量丰富,有效磷较缺乏;土壤养分指标的变异系数在13.11%～71.46%之间,有效磷的变异系数最大,而有机质、全氮、碱解氮在土壤中比较稳定;土壤有机质和全氮、全磷、碱解氮和有效磷呈极显著的正相关,pH值和有效磷和速效钾呈极显著的负相关;有机质、全氮、全磷及速效钾的变异函数曲线理论模型符合指数模型,而pH值和碱解氮则与球状模型拟合较好;全氮、碱解氮、全磷及有效磷表现出中等空间相关性,而有机质、全钾及速效钾的空间相关性表现较弱;分维数大小表现为:全钾的分维数最大,pH值、速效钾、有机质其次,全氮、碱解氮最少;土壤养分及pH值空间分布在东西和南北方向具有显著性差异,且在东西方向上的变异要高于南北方向。酉阳烟区土壤养分空间相关性不强,说明地形、施肥及耕作等随机性因素能够显著影响烟区土壤养分空间异质性。      

史前土地利用碳循环模型构建及应用——以伊洛河流域为例

学术界对全新世CO2浓度在8kaB.P.后逐步回升的原因有诸多看法。合理估算全新世人类土地利用对陆地生态系统碳储量的影响,是理解上述问题的主要途径之一。然而,史前土地利用面积的估算和空间分布常因数据缺乏而成为研究的难点。本文基于前人的半定量考古遗址预测模型,建立了一个估算史前土地利用碳循环的模型。它以遗址的环境和古文化参数作为输入数据,实现土地利用面积和空间分布的恢复,进而获得人类土地利用导致的陆地生态系统碳储量的时空变化。利用现代土地利用数据的检验模拟表明,模型具有较好的空间模拟能力。将该模型应用于我国旱作农业起源中心之一的伊洛河流域,揭示出仰韶文化前期（7～6kaB.P.）该流域内约7％的土地被人类开发利用,主要分布于下游河流两岸坡度较缓的低地;  该过程导致流域碳储量损失了约15Tg C（1Tg=1012 g）,占流域总碳库的3％。因此,人类活动在史前时期已较明显改变了地表景观,并对陆地生态系统碳循环产生了一定的影响。     

水能联合方程恢复流域古降水量时参数的确定方法及其应用──以青海湖全新世大暖期古降水量推算为例

在同一季风作用区域内,相同天文辐射、降水量、地理环境(包括地形与海拔)的地区其气候是相同或相似的。而这种相同气候条件下的下垫面条件和各气候因素又是相同或相似的,因而其表面蒸发量也应该相同或至少相差不大。利用建立在此基础上的多次逼近法,可定量估算J.E.Kutzbach能量平衡方程中的各气候与水文参数,并据此定量估算封闭流域的蒸发量、降水量。用此法,对青海湖在全新世大暖期高湖面稳定存在时的流域年降水量进行了定量估算结果表明:当时青海湖流域年降水量为585±10mm左右,比现代流域年降水量多200mm左右。     

LA-ICP-MS/FT方法在矿床保存研究中的应用——以赣东北德兴铜矿和银山铅锌矿床为例

矿床保存是成矿系统研究的重要组成部分,其中裂变径迹研究是揭示矿床保存条件和程度的有效手段之一。本文建立了LA-ICP-MS/FT方法,该方法获得磷灰石裂变径迹年龄值与已有外探测器法分析结果对比表明这一方法是可行的。基于此方法,对赣东北德兴铜矿与银山铅锌矿进行了磷灰石裂变径迹分析,得到了德兴成矿岩体的磷灰石裂变径迹年龄71.4±8.6 Ma,银山地区英安斑岩的磷灰石裂变径迹年龄为77.1±8.3 Ma。这一结果表明,在区域整体抬升背景下,两个矿区均以较低的剥蚀抬升速率抬升至地表。两个矿区样品磷灰石平均裂变径迹围限长度分别为12.32±1.77μm和12.56±1.91μm,对应D_par值为2.45±0.19μm和1.84±0.17μm,径迹长度频度分布属于单峰型,证实两个矿区为单向冷却过程且没有遭受后期明显的热扰动。进一步温度-时间热模拟路径显示,德兴和银山在70 Ma前经历了快速隆升过程,然后开始缓慢抬升,到约20 Ma开始再次快速隆升。结合前人报道的U-Th/He定年结果, 100Ma以来,德兴可能比银山具有相对更高的隆升量(～1 km)。     

土壤测量样品处理方法对金异常圈定的影响与应用——以湘东北棉花坡矿区为例

在地质勘探的普查和详查工作中,土壤地球化学的指示作用是重要的决定性因素之一。随着地表及浅部矿产的开发,边深部盲矿体的找矿难度不断加大。按照目前的样品处理方法及技术要求,岩金矿区的矿化地段土壤测量分析数据被削弱,元素异常下限值偏低。为了解决异常贫化带来的异常圈定问题,本次研究对土壤样品的加工进行改进和调整。首次提出将野外采取的金矿土壤测量样细分,烘干处理后,不再进行过筛处理,并在湘东北醴陵市棉花坡金矿区的找矿普查工作中应用。对该区金矿土壤测量样品野外加工过筛与不过筛检测结果对比分析,未过筛样品能更客观、真实地反映矿区Au元素异常值情况,有利于指导找矿,取得了良好的找矿效果。因此,本次试验工作方法对指导类似金矿区土壤测量样品野外加工处理具有一定的借鉴意义。     

页岩气资源评价方法及评价参数赋值——以中扬子地区五峰组—龙马溪组为例

页岩气是一种重要的非常规油气资源,其评价方法不同于常规油气资源。以页岩气聚集机理及形成过程为依据,结合中国页岩气勘探开发现状,认为体积法是适合中国现阶段页岩气资源评价的最优方法。结合财政部对页岩气的界定标准及中扬子地区五峰组—龙马溪组泥页岩有机质成熟度、埋深、含气量、保存、地表条件等因素,认为研究区目的层页岩气勘探开发有利区位于出恩施—彭水地区;以体积法计算页岩气资源量的原理为依据,对有利区含气页岩面积、有效页岩厚度、密度等参数采用确定性赋值,其值分别为5174 km2、57 m、2.71 t/m3;并采用条件概率赋值法分别对有机碳含量、总孔隙度、含气饱和度等不确定性参数进行条件概率赋值。最终估算出了有利区内五峰组—龙马溪组页岩气地质资源量为5434.7×108m3。     

基于DEM数据的古沉积面的重建方法 ——以青藏高原东北缘青海贵德盆地为例

广泛使用的数字高程模型（DEM）数据使得古沉积面的恢复成为可能。以青藏高原东北缘的青海贵德盆地为例,分析对比了前人获取代表古沉积面地表露头样本数据的几种方法．提出了插值样本应选择露头中代表原始沉积地层的顶面点的优选方法,并提取了更新统地表露头顶面点的样本数据。通过分析样本的特征、比较插值的结果,选择了自然邻点法进行插值预测,重建了贵德盆地更新统的古沉积面。正确样本,最的提取加上合适插值算法的选择．优化了重建的古沉积面。     

分形分维理论在地质灾害发育及空间分布规律中的应用——以长安区滑坡、崩塌地质灾害为例

长安区区内地层岩性、地质构造多样,加之人类经济工程活动、降雨、地震等诱发影响,秦岭北坡及黄土台塬边缘滑坡崩塌地质灾害发育,是陕西省地质灾害较严重的县(区)之一。本文以长安区为研究区域,在对长安区自然地理及区域地质环境条件等资料充分收集的基础上,结合长安区滑坡崩塌灾害点的实际调查资料,详细分析了长安区的滑坡崩塌灾害发育特征及空间分布规律,并采用网络覆盖法,对长安区滑坡崩塌地质灾害的空间分布进行了分形分维计算。求得地质灾害的空间分布分维值为0.876 6,反应出长安区滑坡崩塌地质灾害空间分布特性的复杂性。研究结果表明,分形分维理论能合理评价地质灾害空间分布特征,对类似地区的地质灾害空间分布特征分析具有借鉴意义。     

页岩气资源评价方法及应用——以焦石坝地区五峰组—龙马溪组为例

为了明确涪陵页岩气田焦石坝区块五峰组—龙马溪组上部气层地质资源量,评价区块资源潜力,针对涪陵页岩气田焦石坝地区勘探程度较高、钻井资料较为齐全的基础条件,利用区内已钻探7口评价导眼井资料,选取静态法对该区块五峰组—龙马溪组上部气层页岩气资源量进行计算,根据地质行业标准《页岩气资源/储量计算与评价技术规范》要求,游离气地质资源量计算采用容积法,吸附气地质资源量计算采用体积法,重点阐述计算方法及所需的各项参数,包括面积、厚度、总孔隙度、游离气含气饱和度、吸附气含量等,初步计算了涪陵页岩气田焦石坝地区五峰组—龙马溪组上部气层资源量约为1 100亿m3,资源丰度大于4亿m3/km2,页岩气资源量评级为Ⅱ级,具备较好的开发潜力.采用该方法对涪陵页岩气田焦石坝区块进行资源量计算和评价,获得了地质资源量,评价了区块产气效果,方法应用适应性较好,是开展焦石坝区块页岩气储量动用状况研究的重要基础.     

矿集区预测中的探索式空间分析方法及应用——以中亚铜矿集区预测为例

随着地理信息科学和计算机技术的发展,计算环境下矿集区预测方法的研究热潮也初现端倪.依据矿集区所包含的理论内涵(矿床密集区、潜力密集区的聚集内涵),提出了应用探索式空间分析法进行矿集区预测的设想,并以北至科克舍套,南至帕米尔高原,西至乌拉尔山,东至新疆边境的中亚区域为研究区,利用探索式空间分析方法从含矿潜力的确定及其空间分布模式的探索入手,对研究区铜矿集区进行了预测,初步圈定了乌拉尔、矿区阿尔泰、北滨巴尔喀什、斋桑、塔尔巴合台等17处铜矿集区.研究成果除包含了研究区已知矿集区外,还有7处新区,反映了探索式空间分析法在矿集区预测中的应用潜力.