基于马尔科夫模型的新疆水文气象干旱研究

在气象干旱SPI和水文干旱SRI的二维变量干旱状态的研究基础上,通过一阶马尔科夫链模型对二维变量干旱状态进行频率、重现期和历时分析,并预测未来非水文干旱到水文干旱的概率,研究结果表明：（1）开都河、和田河在干旱形成中危害大,阿克苏河在干旱演变中危害大,开都河和叶尔羌河在干旱持续中危害大。开都河和叶尔羌河主要以气象水文干旱为主,和田河和阿克苏河以水文干旱为主。（2）开都河连续湿润或者干旱的概率最大,状态2与状态4、状态5的相互转移概率低,和田河和开都河状态4不能一步转移到状态2。（3）在长期干旱预测中,塔河流域从状态2达到状态4或者状态5的概率最低,开都河（或和田河）从非水文干旱状态到状态4的概率最大（或最小）,从非水文干旱状态到状态5的概率最小（或最大）。     

贡嘎山海螺沟水化学主离子特征及其控制因素

在系统采集贡嘎山海螺沟水样的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Gibbs图、阴阳离子三角图和主成分分析法,对水化学主离子特征及其控制因素进行了分析。结果表明:Ca2+和HCO3-分别平均占阳、阴离子总量的78.63%和67.28%;源头区总溶解固体含量(TDS)与雨水的含量相当,全流域TDS平均值为128.36 mg/L;海螺沟流域水化学类型为Ca2+—HCO3-。在源头区,由于冰雪融水对径流量补给量较大,大气降水的输入作用对源头区水体化学离子的组成具有一定的影响。从全流域看,岩石的化学风化是海螺沟水化学主离子来源的主要控制因素,蒸发-结晶和大气降水的作用影响较小。而碳酸盐岩的风化则是海螺沟流域岩石风化的主要类型。     

天山哈密榆树沟流域春洪期水化学特征及其控制因素研究

2013年4月26日-5月2日,逐日采集哈密榆树沟流域下游榆树沟水文站点的河水样。综合运用描述性统计、相关性分析、Gibbs图、阴阳离子三角图示法,对主要的化学离子、pH值、电导率EC、总可溶性固体TDS进行了分析。结果表明:榆树沟流域春洪期径流水体呈弱碱性;HCO3-、Ca2+是阴、阳离子中最主要的离子,Ca2+质量浓度占阳离子总数的74.31%,HCO3-质量浓度占阴离子总数的82.07%;水化学类型为HCO3--Ca2+;径流中主要离子组成、TDS、EC、pH值受即时径流量的调节作用不大,岩石的风化作用是水化学主要离子来源的主要控制因素,其中主要来源于石灰岩等碳酸盐岩的风化。     

塔里木河流域60 a来天然径流变化趋势分析

利用塔里木河流域近60 a的地表径流、气温和降水量资料,通过趋势分析、突变检验、年代际分析等方法分析了塔里木河流域地表径流变化的时空差异性,探讨了塔里木河流域天然径流变化对气温、降水量变化的响应。研究表明：近60 a来塔里木河流域三源流径流整体存在增加的趋势,但干流径流存在减少的趋势;塔里木河流域三源流增加强度在1993年前后从强到弱依次为阿克苏河、叶尔羌河、和田河,进入2000年后从强到弱依次为和田河、叶尔羌河、阿克苏河;塔里木河流域三源流径流强度增加主要受降水增加和由气温增加引起的融雪径流增加的双重影响。     

近40年来塔里木河流域气候及径流变化特征研究

以塔里木河流域的21个气象站和10个水文站1961～2000年观测资料为基础,对塔里木河流域的温度、降水及径流变化进行了分析.结果得出:(1)20世纪60年代以来塔里木河流域的年平均气温呈逐年代递增趋势,源流区的年平均气温增高了0.57℃,上游区增高了0.6℃,中游区增高了0.7℃,下游区增高了0.8℃,越往下游方向变暖趋势越明显,并且气温增高幅度逐步加大.(2)60年代以来塔里木河流域的年降水量也逐年递增,但是与温度的增幅趋势相反,从源流区到下游区,降水增幅逐步减少,源流区平均增加了34.2%,上游区增加了22.0%,中游区增加了15.3%,下游区只增加了6.1%.(3)该流域各源流的出山口径流量除和田河减少外,阿克苏河增加9.04亿m3,叶尔羌河增加5.51亿m3,开都河增加9.27亿m3.(4)该流域源流径流受温度和降水变化的双重影响,源流区的气候变暖和变湿是塔里木河源流径流量增长的一个非常重要的因素.     

陕西黑河流域地下水水化学特征

2017年在秦岭黑河流域7个采样点进行地下水样品采集。通过综合分析、Gibbs图、Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析法得出黑河地下水化学成分的特点、水化学类型及其成因。结果表明:阳离子的主要组成成分是Ca^2+,HCO3^-是阴离子的主要组成成分,黑河流域地下水化学类型为HCO3^--Ca^2+和SO4^2--HCO3^--Ca^2+型。Gibbs图分析得出该地下水化学离子组成受岩石风化作用控制;Piper三角图、主要离子比值法、主成分分析及相关分析表明,地下水化学组分主要受方解石、白云岩等碳酸盐岩矿物的风化溶解,同时伴有硫酸溶解碳酸盐岩,受硅酸盐岩的溶解控制作用较小。     

中国科学院新疆生态与地理研究所在塔里木河流域研究方面取得新进展

塔里木河全长2179km,是我国最长的内陆河,塔里木河由发源于天山的阿克苏河、发源于喀喇昆仑山的叶尔羌河、和田河汇流而成。塔里木河流域具有丰富的自然资源与独具特色的自然环境,孕育了众多的生态系统,表现出了特征迥异的景观外貌；更为重要地是,塔里木河流域生息繁衍着以维吾尔族为主体的勤劳智慧的各族人民,各民族共同创造与发展了中华民族的历史与文化。塔里木河不仅是新疆各族人民的母亲河、故乡河,而且也是中华民族的一条永不停息的生命之河与希望之河!     

鄂尔多斯沙区天然水体水化学组成及其成因

天然水体水化学组成及其成因分析既有助于重塑和预测区域水文地质环境及水文地球化学发展历史,也是水资源评价的基础。本文基于鄂尔多斯沙区天然水体水化学数据和前人在该地区的研究成果,利用多种水化学分析方法,对该地区天然水体的水化学组成及其成因进行分析。结果表明：鄂尔多斯沙区毛乌素沙地和库布齐沙漠虽然具有不同的沙漠景观,但其相同类型的天然水体具有相似的水化学性质和成因,该现象的出现可能和两者具有相似的蒸发量有关。鄂尔多斯沙区受蒸发影响较小的深层地下水水化学类型以Ca²⁺-HCO₃^-型为主,其水化学组成主要受控于岩石风化;湖水蒸发较强烈,水化学类型为Na⁺-Cl^-型,其水化学组成主要受控于蒸发—结晶过程的影响;浅层地下水和河水的水化学类型及其成因均处于两者之间,具有过渡特征。离子比例关系显示,蒸发岩风化、碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化在不同程度上影响着深层地下水、浅层地下水和河水的水化学组成。鄂尔多斯沙区地下水和河水虽然能满足灌溉水要求,但由于蒸发强烈,长期使用可能会引起盐碱化。本研究结果可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据。     

新疆塔里木河三源流径流量变化趋势分析

运用非参数检验、R/S分析和小波分析等方法对塔里木河三源流的年径流序列进行了分析。结果表明:阿克苏河与叶儿羌河的突变点在1993年,而和田河在1978年;阿克苏河径流呈显著增加趋势而叶儿羌河增加不显著,结合其Hurst指数可知,在未来阿克苏河仍将保持增加走势而叶尔羌河将转变为减少;和田河径流呈轻微的减少趋势,其Hurst指数接近于0.5,具有随机性,不可做长程预测;阿克苏河在6、18、22 a周期性明显,和田河主周期为9和17 a,而叶尔羌河在3、9、13和17 a处周期性明显。     

新疆塔里木河流域综合调研咨询座谈会在乌鲁木齐召开

塔里木河流域自然资源的相对丰富与生态环境的极端脆弱交织在一起，是我国西部大开发生态建设的重点地区。受自治区专家顾问团、中科院新疆生态与地理研究所联合邀请，原全国人大常委、中科院副院长孙鸿烈院士带队，包括原中科院遥感应用研究所所长童庆禧院士，原国土资源部桂林地质矿产所所长袁道先院士，原国家自然科学基金委副主任马福臣等组成的中国科学院和国家自然科学基金委专家调研组一行13人，于2007年10月10日～10月17日对塔里木河流域水土资源开发与生态安全等问题进行了考察调研，专家调研组对塔里木河下游输水后生态恢复状况、和田河、阿克苏河等水资源利用情况等进行了现场考察，返回乌鲁木齐后，于10月17日下午与自治区领导和自治区有关厅局在吐哈石．油大厦召开了塔里木河流域综合调研咨询座谈会。对今后塔里木河流域的生态治理与保护提出了咨询建议。     

黑河流域中游绿洲边缘地表水和地下水水化学特征分析

以黑河流域中游典型绿洲边缘地表水（水库水、河流水）和地下水为研究对象,选取2005—2013年地下水和地表水水化学离子连续监测数据,综合运用描述性统计、Piper图、Gibbs图、离子相关性等方法,对水化学类型及其控制因素进行系统分析。结果表明：① 在2005—2013年地下水总溶解固体（TDS）呈上升趋势,而地表水（河流水和水库水）TDS呈下降趋势,同时,地下水TDS显著高于地表水;② 在年际尺度,地下水离子浓度均随时间增加而显著升高,而河流水和水库水离子整体呈下降趋势;在年内尺度,地下水NO₃^?离子浓度呈现8月显著高于5月的特征,河流水Ca²⁺、SO₄^2?离子浓度8月高于5月,而水库水所有离子含量5月高于8月;③ 在2005—2013年,地表水和地下水水化学类型变化：地表水水化学类型在2005—2009年由HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺ 转变为HCO₃^?-Ca²⁺-Na⁺,而2009—2013年水库水转变为HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺,河水转变为HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Na⁺;地下水水化学类型由HCO₃^?-SO₄^2?-Ca²⁺-Mg²⁺ 型转变为SO₄^2?-HCO₃^?-Ca²⁺-Na⁺-Mg²⁺ 型;地表水和地下水中SO₄^2?、NO₃^?变异系数最大,是随环境因素变化的最主要敏感离子;④ Gibbs图表明,地表水和地下水中离子主要来源于岩石风化作用,方解石、白云岩等碳酸盐岩或硅酸盐岩矿物的风化溶解是该地区离子主要来源。     

西藏地区天然水的水化学性质和元素特征

为了调查西藏的水质和水资源特色,2013 年在西藏拉萨、那曲地区、阿里地区、日喀则地区36 个县乡镇采集了60 个水样（地下水35 个,地表水22 个,温泉水3 个）,对其水化学性质与元素含量进行分析测定,并与周边的青海西南部、新疆南部、四川西部与西藏东部等地水的水化学类型进行了对比,讨论了不同地区内水化学类型的差异。总体上看西藏大部地区水质较好,能够满足国家生活饮用水卫生标准。水样pH 处于6.75~8.21 范围内;总溶解性固体（TDS） 均值为225.54 mg/L;阿里地区水中砷元素含量超标（超过10 μg/L）,双湖地区水中氟含量超标（超过1 mg/L）;水化学类型主要为Ca-HCO₃型;由南向北水中阳离子由以Ca²⁺ 为主逐渐过渡到以Na⁺ 为主,阴离子HCO₃^- 逐渐减少,Cl^- 与SO₄^2- 逐渐增多;河流水与冰川融水的成因类型主要为岩石风化型,地下水成因受多种因素控制;构造分区控制水中主要元素进而影响水化学类型。     

南疆未来发展的思考——塔里木河流域水问题与水战略研究

新疆"三山夹两盆"的地貌特征,把疆域分割成北疆、南疆和东疆,由和田河、叶尔羌河、阿克苏河等九大水系组成塔里木河流域几乎涵盖了整个南疆国土面积。通过分析区域地理、气候、环境、绿洲经济特征、水资源及开发利用现状,对南疆存在的水问题及其发展趋势和未来面临的挑战进行了研究预判,立足长远,提出了建设"新龟兹工程"和"新楼兰工程"的初步设想、塔里木河"生态型"河流建设与和田河下泄水量置换方案以及干旱内陆河"三元"水循环生态经济体系。从跨流域调水、增强水资源及环境承载能力、优化社会经济发展布局、构建环塔里木盆地生态经济圈,生态移民,缓解绿洲人口资源环境压力,促进民族交融平衡发展等方面入手,为塔里木河流域综合治理和南疆稳定发展提供一种新的思路。     

西藏山南地区沉错湖泊与径流水化学特征及主控因素初探

选取枪勇冰川径流-卡鲁雄曲（河）-沉错（湖）为研究区域,开展高原湖泊及其补给河流与冰川径流的水化学特征研究,并探讨影响主离子组成的主控因素。结果表明：夏季湖水主要离子呈均匀混合状态,pH值、电导率、TDS及优势阴阳离子在整个湖泊空间上变化不显著;总体上,从上游冰川融水径流、河水至下游湖泊,离子浓度呈现上升趋势;融水径流及河水的水化学类型主要受岩石风化作用控制,表现为SO₄^2--Ca²⁺-Mg²⁺类型;沉错湖水的水化学类型主要受蒸发结晶作用控制,表现为SO₄^2--Na⁺-Ca²⁺类型,在蒸发作用下Ca²⁺逐渐沉淀析出,Na⁺浓度不断升高而成为绝对优势阳离子。     

新疆喀什河流域水化学时空变化特征及灌溉适应性评价

喀什河是伊犁河的三大支流之一,了解流域水质状况对于伊犁地区生态保护具有重要意义。通过分析喀什河流域水化学组成及其成因,并以此为基础对河流进行灌溉适宜性评价。通过2018年7月—2021年7月期间采集喀什河河水水样289组、泉水水样5组、井水水样30组,应用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比例关系等方法,探讨了喀什河流域水化学的时空变化特征和控制因素,并采用USSL图、Wilcox图对河水进行灌溉适宜性评价。结果表明：（1）喀什河流域各水体均呈现弱碱性,井水和泉水的溶解性总固体及电导率（EC）略大于河水,各水体水化学类型均为Ca2+-HCO3-型。（2）岩石风化是流域内各水体离子来源的主要控制因素,且各水体离子来源主要受碳酸盐岩风化作用的影响。（3）河水离子质量浓度短时间序列平缓变化表明,2018—2021年干流离子浓度因冰雪融水和降水的稀释作用强弱而变化,4—7月较低,8月—次年3月较高;空间变化上离子质量浓度随海拔的增加而降低。（4）河水的水质为优秀,可直接用作灌溉用水,但2021年的EC略有上升的趋势。研究结果可为喀什河谷水资源可持续利用、科学开发治理提供依据。     

玉龙雪山周边典型河流雨季水化学特征分析

2009 年5~10 月在玉龙雪山周边典型小流域白水河、三束河、哥吉河采集河水样品,水化学分析结果表明,三条河流河水均呈现弱碱性,主要离子组成表现为富集Ca²⁺+Mg²⁺和HCO₃^-+SO₄^2-,且以Ca²⁺和HCO₃^-为主,各类离子存在显著季节变化。离子来源分析表明,玉龙雪山周边小流域河水雨季主要受降水和岩石风化影响,大气降水对河水主要常规离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-的贡献率为分别为23.44%,9.66%,3.10%,17.81%,10.48%。研究区碳酸盐岩的风化产物是河水离子组成的主要控制因素。     

北京昌平平原区地下水化学特征季节变化分析（英文）

昌平平原区位于北京平原区的西北部,是重要的地下水水源地,在城市供水中发挥着不可替代的作用。本文以研究区24眼监测井2015年枯水期和丰水期水质监测数据为基础,综合运用Piper图、Schoeller图、Gibbs图等不同方法以及同位素技术,分析探讨了研究区地下水在枯、丰水期主要水化学参数浓度变化情况及地下水补给来源。结果表明:(1)研究区地下水水化学特征受季节变化影响显著,HCO_3~–、Ca~(2+)、Na~+等主要离子浓度季节变化程度大,且在枯水期浓度空间分布差异尤为明显。(2)研究区地下水水化学类型以HCO_3-Ca-Mg型为主,但随季节变化部分地区由HCO_3-Ca-Mg型向HCO_3-Na-K型演化。(3)研究区地下水主要起源于大气降水补给,岩石风化及水岩作用是水化学类型形成的主控因素。     

北疆地区的水化学组成特征及其影响因素

流域尺度上的水化学组成特征和来源会受到何种因素的影响和限制,是研究区乃至全球环境变化的焦点问题,需要综合考虑不同地表要素和环境下的天然水体来揭示其答案。本文选择北疆地区的三大水系（伊犁水系、准噶尔水系、额尔齐斯水系）开展水化学组成研究,以期认识中亚造山带中部干旱环境下典型水系的水化学组成特征、成因及其影响因素。本研究利用已采集的北疆三大水系天然水样品及其水化学组成分析数据,同时系统收集了北疆及其周边地区文献资料,并与其他中纬度地区和国际典型气候带地区进行了综合对比。综合数据分析结果表明,北疆水系的河流溶解性固体总浓度（TDS值）普遍高于中国季风区和湿润地区河流,也高于世界平均水平;水体的主要阴阳离子分别以Ca²⁺和HCO₃^-占主导地位;主量离子间相对浓度与中国东部季风区河流类似,也与世界大部分以碳酸盐岩风化为主导的河流相似。岩石风化作用在水化学成因上对北疆大部分地区都占据主导地位;进一步定量的结果发现,不同来源对天然水溶质贡献量大小的顺序为：蒸发岩溶解>碳酸盐岩风化>硅酸盐岩风化>大气降水,证明了蒸发岩溶解和碳酸盐岩风化的主导地位。对比硅酸盐岩风化与碳酸盐岩风化,北疆水系的中低地形区硅酸盐岩影响更大,海拔较高的山地地区则碳酸盐岩影响更大。区域降水、水热组合、径流、岩性等因素都对水化学过程产生重要的影响,但与温度的关系不明显,与流域物理侵蚀过程及其季节变化等的关系尚不明确,需要开展进一步的研究工作。     

塔河流域枯水流量概率特征及成因与影响研究

选用11种概率分布函数和单参数二维阿基米德族Copula函数,系统分析了塔里木河流域(简称塔河流域)8个水文站最小连续7日平均流量。研究结果表明:①韦克比函数最适合描述塔河流域枯水径流的概率特征;②1987年以后重现期较短的干旱发生频率降低,而重现期较长的干旱事件发生概率增加,主要是由于气候的季节变化及各河流流量的补给类型不同,从而对塔河枯水流量有一定影响;一般来讲,春季气温对枯水的影响要大于降水变化对枯水的影响;③叶尔羌河、阿克苏河等流域水文干旱联合重现期和同现期变化基本一致;开都河流域发生干旱概率要小于叶尔羌河和阿克苏两流域,而开都河流域同时发生干旱的概率大于叶尔羌河和阿克苏河,3个流域重现期短的干旱遭遇概率较大。研究表明,气候变化并没有从根本上改变新疆旱灾情况,同时,由于耕地面积、人口等的增长,水资源需求量增加,在水资源供需方面仍存在非常尖锐的矛盾。     

开都河天山出山径流量年际变化特征与洪水频率分析

随着塔里木河流域近期综合治理的深入进行,其源流之一开都河径流的变化与其趋势已逐渐成为国内外科学家关注的热点问题。当前塔里木河干流下游的生态恢复在较大程度上依赖开都河,利用开都河丰水期向塔河下游进行应急输水的方式短期是可行的,长期实施则潜伏着危机。如果在开都河进入水文枯水期时进行输水,则不仅影响开都河流域的生态环境,还将影响塔河下游“绿色走廊”治理目标的实现。因此,根据开都河近50年水文资料,利用滑动平均、频率分析等方法,分析了开都河径流量、洪峰流量的年际变化特征和规律。结果表明:开都河丰枯水期变化较平稳,1987年后其出径流量呈增加的趋势。同时,还计算出了不同重现期的洪峰设计值。