博斯腾湖水盐动态及其平衡的研究

博斯腾湖曾是我国最大的内陆淡水湖。焉耆盆地大规模开垦以来,人为活动造成博斯腾湖生态环境的恶化和湖水咸化。自1975年发现该变化后,已受到多方关注和重视。木文基于大量的观测分析数据,详细的论证了湖水的演化机理,计算了焉耆盆地和博斯腾湖的水盐平衡,并提出了保护博斯腾湖生态环境的意见。     

长白山天池水循环条件分析与水量平衡计算

长白山天池区是松花江、鸭绿江、图们江的发源地,也是全国著名的旅游胜地。研究结合天池区地形地貌条件以及特殊的地质岩性和环状-放射状断裂构造特征,分析了天池水循环条件和水动力特征,明确了环状断裂构造的水力“消峰”作用和放射状断裂的导水作用,论证了天池补给区的地下水分水岭外扩的可能性。在天池区水循环与水动力条件分析的基础上,基于天池区2003—2020年气象水文监测数据,利用水均衡法对天池水量平衡进行了计算分析,结果显示,天池区的降水条件可以维持天池的水量平衡,距离环天池地表分水岭外侧高程850～2 200 m范围内的大气降水可以维持天池年排泄量3 600万m3的水量平衡,水量平衡区对应的地表高程平均高于天池水面（2 189.7 m）约125 m。     

北京市水资源与水量平衡研究

以降雨-径流-蒸散发平衡和水资源供需平衡模式为基础进行研究,得到以下结论:北京市2001～2009年系列的水资源量与多年平均系列相比,水资源产量减少了约40.1%,减少的原因既有气候因素,也有人类活动导致土地覆被变化的原因,其中气候因素占30.1%,下垫面变化导致产流减少的比重为69.9%;同时由于人口的增长,北京市人均水资源占有量从270 m³下降到114 m³.在北京市水平衡分析中,采用不同下垫面蒸散发模式,计算得到2001～2009年北京市蒸散发为494 mm,河川径流量为46 mm,入境水量为4.34 亿m³,出境水量为8.03 亿m³,超采地下水、水库净补给以及外流域引水量为6.19 亿m³.在不考虑河道内生态需水条件下,北京市的现状缺水量为4.73～5.86 亿m³.到2014年南水北调中线水到达北京以后,北京将可以在75%来水年份下保障10～15年的水资源的基本供需平衡。但是如果遭遇95%来水频率的特枯年份,北京仍然将会面临较为严重的水资源短缺问题。     

乌兰布和沙漠灌溉农田深层渗漏特征与水量平衡

中国干旱区分布着大面积的灌溉农田,改造沙漠(包括戈壁)为灌溉农田仍为治沙的重要途径,深层渗漏是地表水温过程及优化灌溉制度的重要参数。针对乌兰布和沙漠熟化的灌溉农田,保留50 cm的耕作层熟化土壤,分别客换50~150 cm砂土、壤土和黏土,配置成为3种土壤类型样地,实时监测了当地农民对农田的实际灌溉量与灌水量、土壤含水率及深层渗漏量。结果表明:(1)2017年4月17日的单次灌水量118.64 mm后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层出现渗漏的时间分别为灌溉后的13、72、257 h。(2)单次灌水量118.64 mm的15 d后,砂土、壤土、黏土样地150 cm深层渗漏量分别为110.87、12.2、0.8 mm。(3)2017年生长季内(4月1日至10月30日)5次灌溉水总量为641.53 mm时,渗漏水总量为砂土449.60 mm、壤土270.60 mm;土壤的蓄水量变化为砂土-48.79 mm、壤土-35.32 mm。(4)砂土、壤土和黏土的渗漏水量差异是影响灌溉水量和频率的重要因素。     

水量统一调度以来黄河内蒙古河段耗水量分析

黄河水量统一调度始于1999年3月,本次对1999-2011年黄河内蒙古河段引水和退水的年内、年际变化以及引排比关系进行了分析;利用遥感图片,核查了黄河干流石嘴山—头道拐河段的引退水口门;分别采用引退水法和水量平衡法计算了黄河内蒙古河段的引黄耗水量。结果表明:该研究时段内蒙古河套灌区退水量与引水量的比值平均为0.16,呈现逐年增大的趋势,引退水关系比较好,存在"大引大排"现象;引退水法年平均耗水量为75.44亿m3,年际变化相对比较平缓;水量平衡法年平均耗水量为56.72亿m3,年际变化非常明显;两种方法耗水量差别明显的原因之一是颁证引退水口门与实际引退水口门数量不相同。     

贵州省兴仁县近50年气候特征及其变迁分析

局地气候资料的整理分析,是对更大范围内某一地区的气候研究提供参考的依据之一。贵州省兴仁是国家基准气候站,观测资料较长,对贵州西南片区有较好的代表性。通过对兴仁50年完整的气象资料整理分析,得出该地温度、降水、风、相对湿度、云量、雾日、光照等气象要素的基本特征,并以此特征作出该地的气候类型评定;同时根据该地近50年冷暖趋势、干湿趋势的变化,分析总结出其近代的气候变迁。     

紫色土集水区氮素收支状况与平衡分析

通过 1999- 2 0 0 0年间定位观测和模拟实验 ,研究了紫色土丘陵集水区生态系统氮素养分的收入与支出参数及系统氮素平衡。结果表明 ,本区农田氮素略有盈余 ,平均为 4 2kg hm2 ,其中氮肥施用量较大 ,平均达到 35 8kg hm2 ;而林地在系统氮素循环和平衡中发挥了重要作用 ,是系统氮素从亏缺转变为盈余驱动因素之一 ;系统中有机厩肥和化肥是主要的氮素来源 ,但损失严重 ,利用率不高 ,应注意由此引起的对大气和水体的农业非点源污染问题。     

近50 a渭河流域洪水成因分析及防治对策

 通过对近50 a渭河流域洪水的年际变化、月际变化和潼关高程变化的综合分析得出，造成该流域洪水灾害的原因有降水量年内分配不均和年际变化大，滩面淤积加重，支流河口淤塞以及河势、流态的恶化等。针对这些原因，根据渭河流域洪水灾害的特点，提出了相应的防治措施，即降低下游高程，减少河道的淤积，增大河道泄洪能力；利用水库进行调水调沙，引进客水冲刷渭河下游；防洪工程要除险加固，提高防洪标准与抗洪能力；恢复林草植被，遏止水土流失，从源头上控制泥沙入河等。     

近50a来科尔沁地区沙漠化土地的动态监测结果与分析

在明确了沙漠化土地的程度分级及其指标、监测方法的基础上,对科尔沁地区近50 a来的沙漠化土地进行了遥感动态监测和分析。结果表明:科尔沁地区20世纪50年代未至70年代中期,是沙漠化土地扩展速度最快的一个时期,总面积增加了9 084 km²。从70年代中期到80年代后期,沙漠化土地继续呈快速增长之势,增加了9 624 km²;进入90年代,沙漠化过程呈现出逆转的趋势,沙漠化土地总面积由1987年的61 008 km²,减少到2000年的50 142 km²,减少了10 866 km²。就近50 a来沙漠化土地变化的整体而言,经历了发展-再发展-逆转的过程。到2000年,科尔沁地区的沙漠化态势依然是严峻的。但从整个发展过程来看,沙漠化已呈现逆转的趋势。整个区域的生态环境在改善,环境容量在提高,继续发展下去,有望进入良性循环以保障生态环境与社会经济的可持续发展。     

基于流量监测的西藏东南部然乌湖水量平衡季节变化及其补给过程分析

青藏高原分布着亚洲大陆最大的湖泊群,其湖泊变化对气候变化响应敏感。基于遥感数据的湖泊面积变化不足以反映外流湖对气候变化的响应,需借助湖泊水量平衡过程分析来进一步研究各补给要素的变化。本文利用2015年4月-11月然乌湖水文气象监测数据,通过建立流量—水位关系,依据连续的水位数据重建了观测期内然乌湖主要径流的水文过程线,并结合SRM模型分析了然乌湖的水量平衡过程及季节变化。结果表明,观测期内然乌湖入湖水量约为18.49×10⁸ m³,其中冰川融水约为10.06×10⁸ m³,冰川融水占然乌湖补给的54%以上,湖面降水、湖面蒸发对湖泊水量平衡过程影响微弱。流域降水对湖泊的补给具有明显的季节特征。春季受西风南支扰动影响,然乌湖地区降水量大,降水是春季然乌湖的主要补给源。夏季和早秋由于气温升高,冰川消融量大,冰川融水是湖泊补给的主控因素。在未来气候变暖的条件下,冰川融水将会在湖泊补给中占据更大比例,并可能使得流域内的冰湖水量增加,产生潜在灾害风险。     

近50年来人类活动对博斯腾湖水位影响的量化研究

博斯腾湖是新疆最大的湖泊,也是中国最大的内陆淡水湖,其巨大的环境、生态和经济价值一向为人们所关注。近50年来,博斯腾湖水位发生了很大变化,1958~1987年水位持续下降,1988~2002年水位又转为持续上升,目前处于50年来的最高水位。针对其水位变化,利用近50年来的实测数据分析了人类活动对水位变化的影响,定量还原了天然状况下博斯腾湖的水位。研究结果表明,自1958年以来人类活动对博斯腾湖水位变化的影响经历了弱→强→弱的变化过程,其中20世纪70~80年代人类活动对水位变化影响最为显著,90年代以后影响强度有所减弱。     

博斯腾湖与伊塞克湖水位变化特征及预测对比

根据1961—2012年湖泊水位观测资料,采用时间序列线性趋势分析与小波分析法,对比研究了博斯腾湖与伊塞克湖近50多年来水位变化特征,并对湖泊未来水位变化趋势进行预测。结果显示:(1)1961—2012年,博斯腾湖和伊塞克湖年水位总体呈显著的下降趋势。20世纪80年代中期之前,两湖水位变化趋势基本一致,都平稳下降;90年代后,博斯腾湖水位变化波动比伊塞克湖更为频繁,经历了迅速上升和下降的阶段,而伊塞克湖年水位较为稳定。(2)水位小波分析结果表明,博斯腾湖和伊塞克湖年水位变化分别存在18a和22a的主周期,从水位未来变化趋势预测结果来看,博斯腾湖水位将来一段时间继续下降,伊塞克湖水位则继续上升。     

基于主成分分析法的博斯腾湖水位变化驱动力研究*

利用1958~2010年博斯腾湖流域水文、气象与社会经济资料,采用相关分析法与主成分分析法,分析了博斯腾湖水位动态变化情况及其驱动机理。结果表明,1)博斯腾湖水位从1958年的1 048.0 m下降至2010年的1 045.75 m,净下降2.25 m。水位变化经历了波动式下降(1958~1987年)→急剧上升(1988~2002年)→急剧下降(2003~2010年)的变化过程;2)博斯腾湖水位变化主要是由入湖流量、降水与气温波动等自然因素和耕地面积与人口的增加等人为因素共同作用的结果,特别是入湖流量变化是湖面水位升降的主要影响因子。研究结果能为干早区湖泊水资源的合理利用和生态环境的保护提供科学依据。     

1987年后博斯腾湖水位的还原分析

新疆巴音郭楞蒙古自治州境内的博斯腾湖近年来水位达到了有史记载以来的最高值。通过还原计算得出以下结论文：(1)天然状态下博斯腾湖水位通常在1047．5～1048．5m之间变化,除非特大年径流量(50～100年一遇)水位难以超过1049．00m。(2)博斯腾湖死库容水位为1047．20m。(3)2002年博斯腾湖水位超过1049m完全是人为造成的。(4)现在孔雀河径流量年际变化、年内变化都大于天然状态下。     

博斯腾湖向塔里木河生态输水效果及风险

为了挽救濒临毁灭的塔里木河下游生态环境,中国政府2000~2003年实施5次向塔里木河下游生态应急输水,结束塔里木河下游300 km河道近30年的断流历史。文章基于大量数据资料,简单介绍塔里木河断流过程;再分析近期博斯腾湖向塔里木河下游输水效果;最后从博斯腾湖来水水文特性分析、博斯腾湖调节计算和输水风险分析等方面,阐述博斯腾湖向塔里木河下游输水的风险及控制措施。     

气候变化背景下冰川积雪融水对博斯腾湖水位变化的影响

依据近50年来博斯腾湖流域开都河大山口水文站径流数据和8个气象台站的气温、降水、积雪融水资料,并借助相邻流域天山1号冰川物质平衡资料,对气候变化背景下冰川和积雪融水对开都河径流量及博湖水位的贡献率进行了诊断分析。通过多元线性拟合法和偏相关分析法研究表明,1号冰川物质平衡与大山口水文站年径流量具有显著反相关关系,相关系数-0.28,但开都河年径流量变化并不能完全由冰川融水解释,降水和积雪融水的影响也非常重要,它们与大山口年径流的偏相关系数分别为0.57和0.40,超过99.9%和99%置信度水平。气温、降水、积雪融水拟合年径流与观测年径流的相关系数达0.63,超过99.9%置信度水平。各季节分析表明,春、秋季的降水和气温对径流具有显著影响,偏相关系数分别为0.52和0.37;夏季主要是冰川和积雪融水对径流的影响,其中积雪融水与径流的偏相关系数达0.51。夏季是一年中径流最大的季节,其变化主导着年径流量的变化,因此冰雪融水作为博斯腾湖的入湖水源,对博斯腾湖水位变化的影响不容忽视。     

博斯腾湖向塔里木河输水风险分析方法

为了拯救塔里木河下游生态环境，塔里木河流域管理局根据博斯腾湖从1999年到2003年处于丰水期，湖泊处于高水位的有利时机，从2000年5月到2003年6月实施5次向塔里木河下游生态应急输水，结束塔里木河下游300多km河道近30年的断流历史。现在的问题是“博斯腾湖向塔里木河生态输水能否持续?”，“保证可持续输水的风险有多大?”本文以解决此问题为实例，介绍一般水库调节计算和水库特征水位确定方法；主要探讨水库(湖泊)向下游输水可持续性风险分析问题，提出的方法称为“水库输水可持续性风险计算时历试算法”，简称为“试算法”(T＆E方法)；并将此方法应用于实例中，计算博斯腾湖向塔里木河下游输水的可持续风险。     

博斯腾湖滨柽柳(Tamarix ramosissina)生长对湖水位的敏感性

基于博斯腾湖1955—2012年湖水位变化资料,利用树木年轮法分析了博斯腾湖年和月水位变化与湖滨柽柳(Tamarix ramosissina)年轮生长关系,利用敏感度指数得出博斯腾湖滨柽柳年轮生长的敏感水位范围。结果表明:(1)1955—2012年博斯腾湖年平均水位经历了3个明显变化阶段,即1955—1987年下降至最低,1987—2002年上升至最高。受向下游生态输水影响,2002—2012年博斯腾湖水位快速下降。输水对博斯腾湖月平均水位和季节性水位变化有影响。(2)博斯腾湖滨柽柳年轮指数与当年的湖水位变化和前1年的湖水位变化均显著相关(p0.05)。柽柳年轮指数与前1年10月至当年4月各个月份的湖水位表现出显著相关(p0.05)。柽柳年轮指数与前1年冬季湖水位相关显著(p0.05),与当年春季3—4月月平均湖水位相关性显著,与当年夏季和秋季湖水位的相关性不显著。(3)博斯腾湖滨柽柳年轮生长对月湖水位变化响应比较敏感。当湖水位在1045.3m时,柽柳年轮指数灵敏度指数(Sk)存在最低值;当湖水位在1 046.3m时,Sk出现最高值。     

新疆焉耆盆地和博斯腾湖盐量收支平衡的年变化

博斯腾湖曾是中国内陆区的最大淡水湖。近几十年来,由于水土开发活动及气候因素的影响,导致湖水咸化加剧,已演化成为微咸湖,水盐收支失衡是博斯腾湖咸化的原因。以矿化度观测资料为基础,分析了河、湖、渠和地下水的矿化度年变化;利用1976-1999年间的逐年的水量资料,分别对盆地及湖区的盐量收支进行了估算。结果表明,焉耆盆地及博斯腾湖的盐量主要收支均有较大的年变化。带入盆地的盐量95%来源于河流,平均值为99.6±21.0(104t/a),其年变化取决于气候因素导致的河流水量变化;湖区的盐量主要来源为开都河和农田排水,对应的年际变幅分别为17×104～80×104t/a、28×104～79×104t/a;盆地及湖区排出的盐量年变化较大,主要受人为调控的支配。     

博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中重金属离子的去除效果

2019年4~10月,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,测定该人工湿地的进水口、出水口采样点水体中的重金属离子含量,利用进水口和出水口水体中Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Ni、As和Cd离子含量,计算人工湿地对这些水体中重金属离子的去除率。研究结果表明,博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中Fe离子、Mn离子、Cu离子、Zn离子、Ni离子、Cr离子、As离子和Cd离子的去除率分别为84.63%、57.24%、52.82%、47.44%、44.74%、42.42%、41.94%和33.33%;夏季人工湿地对水体中重金属离子的去除率大于春季和秋季。