石羊河流域径流变化特征

基于石羊河流域干流及八大支流的9个水文站和35个雨量站的逐月降水和径流数据,采用小波分析和双累积曲线等方法,研究石羊河流域径流的变化特征。结果表明：(1)石羊河流域径流量总体呈减少趋势,平均每10 a减少0.37亿m³,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河的径流量减少,西大河、东大河、西营河和大靖河的径流量增加。(2)石羊河流域的9个水文站存在2～10、10～30 a的周期变化,其中杂木寺站和黄羊河水库站还存在30～60 a的长周期变化,并且9个水文站分别在24、21、21、21、43、45、22、17、21 a的时间尺度丰枯变化最明显。(3)石羊河干流和八大支流突变分别发生在1971、2014、2000、2018、1960、1959、1962、1994、1965年,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河突变后径流量下降,西大河、西营河和大靖河突变后径流量增加,东大河不具有突变性。研究结果可以为石羊河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

基于多目标分析的石羊河流域水资源优化配置研究

 在论述区域水资源可持续利用与水资源承载能力关系的前提下,运用多目标多阶段分析法,建立了石羊河流域水资源优化配置模型,并计算了2010年、2020年的水资源最佳分配量。结果表明,水资源配置常遇到许多不确定性或模糊性问题,需要不确定型或模糊模型予以解决。开发建立多层次、多用户的面向对象的交互式模拟与优化耦合模型,可以解决水资源配置的许多实际问题。     

石羊河流域极端干旱事件的时空变化特征

本文借助ArcGIS 9.2和Matlab 7.0数据软件平台,运用复值Morlet小波分析和数理统计方法对石羊河流域极端干旱事件在时空上的变化特征进行分析,结果表明:①石羊河流域的平均湿润指数自北向南逐渐增大,其湿润指数与年均降水和海拔高度具有显著正相关性(在0.01置信水平),而与年均蒸发具有显著负相关性(在0.05置信水平)。②在时间尺度上来说,极端干旱事件的频数具有19a、9a、6a、4a、15a的周期,可能是受南亚高压的准3年周期的影响;在空间尺度上来说,极端干旱事件频数与湿润指数的空间分布大体相似,略有不同是两者的最小值不同:即地表湿润指数最小值在民勤,而极端干旱事件发生频数最小值在武威。7-9月份发生极端干旱频数占年极端干旱总频数的60.62%。③年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数都呈略微上升趋势,且年极端干旱频数的线性倾向率较大,即将达到0.3/10a。通过Pettitt突变检验法对年极端干旱总频数和7-9月份极端干旱总频数进行检测,结果检验到突变点分别为2000年和1983年(在0.01置信水平)。     

石羊河流域主汛期降水日变化特征

利用石羊河流域2009-2013年主汛期(6-8月)有完整资料的32个区域气象站和5个自动气象站共37个站点逐时降水资料,运用常规的气候统计方法,采用逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度和不同持续时间降水4个指标对石羊河流域主汛期降水日变化特征进行了研究。结果表明:石羊河流域主汛期降水总量及日数的空间分布总体上与其地理位置、海拔、纬度以及影响系统密切相关,表现为自上游向下游呈递减趋势,降水强度空间分布较复杂。石羊河流域主汛期小时降水量、降水频次及降水强度呈三峰型分布,主要集中出现在20:00-23:00、01:00-09:00、14:00-20:00,其中强降水呈现双峰分布,基本都出现在20:00-23:00、14:00-20:00;石羊河流域主汛期持续1～3 h短时降水的降水量和降水次数大于持续10 h以上降水过程的降水量和降水次数,且持续1～6 h的短时降水多发于午后到傍晚,持续时间超过6 h的长持续性降水的最大降水量通常出现在夜晚-凌晨和午后-傍晚。     

基于遥感和GIS的石羊河流域生态安全评价

受气候变化、不合理的人类活动等因素的影响,近年来石羊河流域生态环境退化,水资源匮乏,人地矛盾日益尖锐,生态安全面临着严重的危机。以遥感和GIS为技术手段,根据PSR模型框架机理建立了石羊河流域生态安全评价指标体系,采用层次分析法确定了各指标的权重,然后以流域内县级行政单元为评价单元综合评价了石羊河流域生态安全状况。研究结果表明,石羊河流域生态安全状况上游好于中游,中游好于下游;流域内各县生态安全度主要集中在Ⅱ级和Ⅲ级。针对不同区域的生态安全状况,给出了不同的恢复措施和建议。     

从石羊河流域沙漠化土地分布看区域协调发展

石羊河流域沙漠化状况的遥感监测和野外调查表明:(1)2000年石羊河流域中、下游沙漠化土地总面积7711.91km²,沙漠化类型主要表现为耕地沙漠化、草地沙漠化和沙丘活化、流沙入侵,其中下游以沙丘活化和流沙入侵为主,中游以耕地沙漠化为主;(2)下游民勤地区已经发展到了沙漠化过程中的顶级状态,中游地区沙漠化土地则多处于正在发展的过程中。通过对研究区沙漠化土地分布状况的分析,初步得出结论:由区域经济发展不平衡而导致的区域间不合理的资源分配是下游地区沙漠化的根本原因,而中游地区的环境退化又是下游地区沙漠化的必然结果。     

基于GIS的石羊河流域可持续发展能力评估

以石羊河流域为研究区,参考国内外有关可持续发展的评估研究,提出干旱内陆地区可持续发展评估指标体系。在GIS技术的支持下,对评价体系中各指标进行100 m×100 m尺度下的网格化表达,运用基于栅格数据的空间分析、层次分析和组合赋权法实现对研究区可持续发展能力的空间表达。以凉州区和金川区为中心的地区目前处于可持续发展水平;以永昌县、民勤绿洲和天祝县北部为中心的区域处于较可持续发展及以下水平;古浪县、天祝东部、民勤北部荒漠区和肃南大部分地区属于不可持续发展和严重不可持续发展水平。石羊河流域可持续发展状态尚处在威胁可持续发展和不可持续发展区间,流域经济社会发展仍以资源环境破坏为代价,属粗放式发展。     

石羊河流域近50年最高最低气温变化分析

选取石羊河流域具有代表性的气象站近50 a的年、月最高最低气温观测数据,对春季、夏季、秋季、冬季及年最高最低气温序列进行直线拟合,分析了年和季节的变化规律,并对最高最低气温时间序列进行了小波分析和突变分析,分析了时间序列变化的周期性和突变性。结果表明:近50 a来石羊河流域最高气温和最低气温在所有的季节都是增高的,最低气温的增温趋势明显高于最高气温,且冬季最高最低气温增温最强,年的最低气温和最高气温的增温趋势和变化幅度明显,升温率分别为0.53℃/10 a和0.199℃/10 a;最高气温以25 a,20 a周期为主周期,最低气温具有一致性,年和季节都以25 a周期为显著,春季和冬季的最高最低气温主周期都是25 a,夏季的最高最低气温主周期都是20 a;年最高气温没有检测到显著的突变性,而年最低气温在1984年发生了突变,春季和冬季的最高气温分别在2003年和1986年发生突变,春季和夏季的最低气温都在2001年发生突变,秋季最高气温、最低气温和冬季最低气温的突变都发生在20世纪90年代初。     

基于GIS技术的石羊河流域地下水资源时空格局分析

以地下水取水许可数据为主,结合社会-经济等相关要素,在石羊河流域建立地下水取水许可GIS空间数据库,并对其进行分析、统计、查询和图表输出,辅助流域的取水许可管理程序,服务于流域的水资源综合管理。通过这一过程,对石羊河流域在水资源管理中存在的问题进行分析、研究,并提出了相应的管理对策,目的在于使水资源管理政策更为科学合理,具有一定的现实意义。     

基于生态系统服务价值变化的生态经济协调发展研究——以石羊河流域为例

以1987年、2000年和2010年石羊河流域遥感影像数据为基础,对生态系统单位面积服务价值当量因子进行修正,结合生态经济协调度(EEH)评估模型对石羊河流域生态服务价值和经济发展与生态环境的协调发展水平进行了评估。结果表明:(1)研究区生态系统服务价值呈下降趋势,其损失主要集中在2000—2010年间;(2)生态系统服务价值增长的县(区)分布在流域中上游,降低的县(区)中,民勤县的损失量和下降幅度最大;(3)研究区的EEH值为-0.0174,生态经济发展总体上已处于低度冲突水平,在空间上,低度协调的县(区)主要分布在流域的上游和中游,而低度冲突的县(区)主要分布在流域的中下游;(4)各县(区)在协调发展水平上呈现出低度冲突—低度冲突、低度协调—低度协调、低度冲突—低度协调、低度协调—低度冲突、低度协调—中度冲突5种形式。     

石羊河流域地下水地球化学特征演化的计算机模拟研究

通过对石羊河流域地下水化学特征的计算机模拟研究表明：武威盆地的部分地区及红崖山水库是白云石和方解石的溶解区,民勤盆地则是白云石和方解石的沉淀区,蒸发浓缩作用是控制这一过程的主要因素。影响武威盆地地下水化学特征的诸因素中降雨起主导作用,而民勤盆地蒸发浓缩起主导作用。SO4^2-／HC03^—比值的上升标志着研究区地下水化学类型由重碳酸盐型向硫酸盐型转化,水质正在不断恶化。     

基于GIS的石羊河流域森林生态效益估算与空间分布特征研究

利用GIS技术和数据空间化方法,通过Kriging插值获得石羊河流域平均降水量栅格图层,并以石羊河流域森林类型栅格数据为基础,结合相关统计资料,运用ArcGIS栅格计算功能及聚类方法生成石羊河流域森林涵养水源、保持水土、固碳制氧等生态效益分布图,在此基础上综合各个栅格图层,得到全流域森林生态效益量分布图,直观地反映研究...     

石羊河流域生态系统服务功能经济价值评估

分析和评估石羊河流域生态系统服务功能经济价值,培育和提升核心生态系统服务功能,为石羊河流域综合治理、确保生态安全提供理论依据。根据石羊河流域1999年和2006年土地利用情况,运用中国生态系统服务价值当量因子表,对该区域生态系统服务功能经济价值进行评估。1999年和2006年石羊河流域生态系统服务功能经济价值分别为1.1531×1010元和1.5650×1010元。2006年草地和森林生态系统对总价值的贡献率较高,分别为39.82%和25.96%;各项服务功能中土壤形成与保护功能经济价值最高。流域上游山区的水源涵养、气候调节和生物多样性保护等功能受到不同程度的破坏。     

GIS、RS支持下的石羊河流域景观利用优化研究

选择干旱内陆河石羊河流域为研究区,分析该流域过去20 a间在生态环境自然演替和人类活动干涉下的景观格局特征。从整体上看,研究区各景观类型的利用向非均匀化方向发展,说明区域内各景观类型间的比例差异进一步增加,这种变化在一定程度上反映了人类活动对景观整体的影响。依据累积耗费距离理论,采用最小累积阻力表面(MARS)和耗费表面(MCR)模型,借助表面扩散技术,研究了该流域景观结构紧密性和生态功能空间差异,进而构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分来加强生态网络的空间联系,最后提出景观利用优化方案。     

石羊河流域海拔、植被覆盖与景观类型空间关系研究

 以Landsat/TM为数据源,在桌面GIS支持下解译出研究区各景观类型,根据植被的生长周期,结合植被指数[WTBX]NDVI[WTBZ]作为研究因子,采用目前较为流行的主成分变换法（PCA）,结合景观类型图和数字高程模型(DEM),参考相关地理基础图件,对石羊河流域海拔和植被覆盖进行分级分类。运用叠置分析法研究了不同海拔高度和不同植被覆盖下[WTBX]NDVI[WTBZ]变化情况;同时分析了各景观类型与海拔和植被覆盖三者之间的空间关系。结果表明：研究区各景观类型大体依海拔呈垂直性分布,各自然要素组成垂直分异性特征亦较为明显。植被覆盖、景观类型与海拔之间呈垂直型分布规律,低海拔区景观类型单一,主要为荒漠系统,且与植被覆盖关系密切,相关度也最高;高海拔区景观类型较为复杂并交错分布,与植被覆盖关系不大,拟合效果不理想。此次研究目的在于对石羊河流域景观格局特征和格局优化研究提供参考思路,对流域生态规划和治理提供依据,对干旱内陆河流域植被及生态环境变化研究具有深远意义。     

石羊河流域天然植被生态需水量估算及预测

运用ARCGIS9.0对2008年石羊河流域遥感影像土地利用覆盖图统计分析,得出各种天然植被的覆盖状况,利用潜水蒸发法对研究区内各县区的天然植被生态需水量进行了估算,并根据石羊河重点治理规划对未来的天然植被生态需水量进行了预测分析。结果表明,石羊河流域现状天然植被最低生态需水量为1.9536亿m3,最高生态需水量为6.3425亿m3,其中,永昌县的天然植被生态需水量为0.6855～2.5141亿m3,凉州区天然植被生态需水量为0.4693～1.3135亿m3,古浪县天然植被生态需水量为0.4152～1.2391亿m3,民勤县天然植被生态需水量为0.3743～1.2435亿m3,金川区的天然植被生态需水量为0.0093～0.0323亿m3;2015年石羊河流域天然植被生态需水量预测为2.1495～6.9811亿m3;2020年石羊河流域天然植被生态需水量预测为2.3644～7.6792亿m3。     

气候变化对石羊河、大凌河流域灌溉玉米生产的影响

全球气候变化及其影响越来越受到广泛关注,生态环境已相对恶化的地区未来将可能更加脆弱.选取生态环境已十分脆弱的石羊河和大凌河流域,采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟分析了基准气候(BS,1961-1990年)和A2、B2两种气候变化情景下2011-2100年2个流域灌溉玉米生产的变化,以了解未...     

基于标准化流量指数(SDI)的石羊河流域水文干旱特征

利用石羊河流域8个水文站1961－2017年逐月实测流量数据和4个气象站点的气象观测资料,采用标准化流量指数（SDI）、游程理论来获得干旱事件的特征指标,分析了石羊河流域水文干旱演变特征,并采用与降水量、最高气温、最低气温、平均气温、蒸发量的相关性来分析石羊河流域SDI的影响因素。结果表明：1961—2017年石羊河流域干旱历时、干旱烈度和干旱强度的变化不是很一致,流域水文干旱历时20世纪70年代最长,80年代最短;干旱烈度全流域90年代最强,烈度最弱出现在80年代;干旱强度全流域60年代最强,80年代强度最弱;石羊河流域及流域中、西部年SDI变化总体上表现为在波动中呈增加趋势,西部增加幅度最大,中部增加幅度很小,流域东部年SDI在波动中呈减小趋势;石羊河全流域及流域东、中和西部年及四季干旱发生频次总体都是中旱和重旱频次最多,四季水文干旱发生频率最高的是春季,冬季干旱发生频率最低;从流域不同地段看,水文干旱发生的频率流域东部最高;构建的SDI 临界值识别出的主要水文干旱事件和实际干旱事件基本一致,干旱等级也较一致,说明使用SDI能够较好地监测到石羊河流域干旱年份及干旱等级;石羊河流域年SDI值与最高气温、平均气温和蒸发量呈负相关,与降水量和平均气温呈正相关。     

石羊河流域近50 a来日照时数的时空变化特征分析

 基于石羊河流域5个气象站点1959—2008年的日照时数资料,采用气候倾向率分析、Kriging空间插值、Mann-Kendall检验、小波分析等方法对石羊河流域日照时数的变化特征进行了分析。结果表明,近50 a来,石羊河流域年日照时数呈显著增加趋势,其变化倾向率为33.9 h/10a;四季日照时数均呈增加趋势,春季增加最显著,对年日照时数的贡献率最大,冬季次之。石羊河流域日照时数空间差异显著,表现为年日照时数自南向北递增。突变分析表明,1987年为日照时数的突变年。Morlet小波分析表明,石羊河流域年日照时数存在8 a的显著周期。     

基于CASA模型的植被第一性生产力人为影响定量研究——以石羊河流域为例

人类活动是影响植被净第一性生产力（Net Primary Productivity,NPP）变化的主要因子之一,定量计算NPP人为影响值具有重要意义。以石羊河流域为研究区,采用改进CASA模型计算理论NPP和实际NPP,并求得NPP人为影响值,分析了该流域NPP人为影响值的分布和变化规律。结果表明：（1）2001-2014年石羊河流域年均实际NPP为261.70 gC·m^-2·a^-1,总量为10.62 TgC·a^-1,NPP呈略微上升趋势。（2）人类活动对NPP的正向和负向影响都非常强烈,影响值介于-644.15~740.31 gC·m^-2·a^-1之间。在人为作用下,正向影响总量年均为1.93 TgC·a^-1,负向影响总量年均为3.16 TgC·a^-1,整体表现为明显负影响,表明该流域植被在人为作用下一直处于退化状态。（3）研究期间人为作用变化显著,人为正负影响绝对值之和呈减小趋势（年均减少速率为26 592 gC·m^-2·a^-1）,说明人类活动有所减缓;同时人为正负影响值代数和也呈减小趋势（年均减少速率为82 856 gC·m^-2·a^-1）,说明人类对植被的负影响效应正在减弱,表明治理初见成效。（4）研究期间人为负向影响减弱区面积占流域面积的41.04%,主要分布在下游荒漠区,说明下游植被NPP有所增加,生态环境有所改善。