河川枯水径流与极值形成机理研究

主要论述了河川枯水径流与极值的基本特征——枯水流量、枯水发生时间等,重点分析研究了枯水径流与极值形成的机理,即影响枯水径流极值形成机理的地带性因素——气候、植被等,以及枯水径流产生机理的非地带性因素——地质(包括水文地质)、地形地貌和人为因素。通过综合分析认为:不同地带的降水量对枯水径流产生重要的影响;土壤、植被是影响河川枯水径流不可低估的因素;地形对枯水极值有较大的影响;不同地质岩性,因透水性能等的差异,对枯水量及其变化都有不同程度的作用。     

基于GIS和RS的喀斯特流域SCS产流模型应用

参数λ是SCS产流模型的一个重要参数,模型研究者将标准值λ=0.2作为模型的参数值。但模型参数没有考虑地貌类型对产流的影响,喀斯特地区不同地貌类型下地表坡度、土层厚度、地层岩性、基岩裂隙的发育程度等方面均存在很大差别,而这些因素都直接影响着流域的产流机制。在考虑地貌类型对喀斯特流域产流影响的基础上,通过率定不同地貌类型下的λ值对SCS模型进行改进。以GIS和RS技术作为获取流域地貌类型、土壤类型和土地利用方式等空间信息的主要手段,运用实测降雨径流资料对参数λ进行率定。由于喀斯特地区很少存在具有单一地貌的流域,仅靠实测数据很难确定各地貌类型的λ值,本文尝试通过对地貌结构与λ值关系的分析确定适合喀斯特流域的参数λ,从而建立起喀斯特流域SCS产流模型。模型在贵州平湖流域的应用结果表明,建立的喀斯特流域SCS产流模型的模拟精度较SCS产流模型有了很大提高,说明建立的喀斯特流域SCS产流模型比较合理,可以应用于喀斯特典型流域。     

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。     

近50年怒江流域中上游枯季径流变化及其对气候变化的响应

利用长序列观测记录,分析怒江流域中上游1960~2009年枯季气温和降水的变化规律,探讨近50 a来该流域中上游枯季径流变化特征及其对气候变化的响应规律。结果表明：怒江流域中上游冬季和春季气温均有上升趋势; 怒江流域中上游春季和冬季降水量均有增加的趋势;怒江干流道街坝站冬季和春季平均流量都有显著的增加趋势;无论是年最小1、7、30及90 d流量等枯季极值流量,还是75%,90%,95%等不同保证率枯水径流特征值,1990 s和2000 s均远高于其他年代,说明20世纪90年代以来怒江流域枯水径流有较为明显的增长。     

侯马盆地冲积扇及其流域地貌发育规律

根据从DEM数据中提取的侯马盆地冲积扇及其流域的多项地貌指标,分析了各地貌指标的空间分布规律,并通过地貌指标的空间分布曲线与山前地形高程曲线形态的对比以及地貌指标相关性分析来揭示冲积扇及其流域地貌的发育规律。结果表明,在侯马盆地相对隆起部位的冲积扇及其流域的地貌指标与在盆地凹陷部位的冲积扇及其流域的地貌指标有较大差异;流域地貌指标的空间分布受到盆地边界断层构造活动性的影响;冲积扇的发育主要受到流域规模、山前构造活动以及盆地基准面等多种因素共同的影响;流域内岩性的差异不是造成研究区域内冲积扇地貌差异的主要因素。     

基于河链结构和LUCC的分布式流域水文模型及径流响应

为了定量评估土地利用/覆被变化的水文水资源效应,并考虑流域水文效应的空间差异,提出考虑土地利用/覆被变化的分布式流域水文模型。该模型基于Shreve河链概念对流域河网进行单元划分,基于中国科学院土地资源分类系统的一级类型,将流域划分为6种不同土地利用及覆被变化类型;在每一类土地利用及覆被变化面积上,分别考虑蒸发和下渗的差异,并利用蓄满-超渗耦合产流模型计算该面积上的地表径流量和地面以下径流量;利用地貌汇流模型和线性水库模型将每类面积上的地表径流量和地面以下径流量演算至流域出口断面,从而得到流域的水文过程。模型参数包括流域地貌特征参数、产流参数和汇流参数,前者可以根据地理信息系统技术和遥感技术获得,而后者则需要根据流域的水文资料通过最优化方法求得。利用大理河流域1981—1990年的逐日降雨、蒸发及流量资料对该模型进行了参数率定和检验,率定期1981—1987年的水量平衡系数为0.993,年径流深合格率为100.0%;检验期1988—1990年的水量平衡系数为1.230,径流深合格率为66.667%,计算结果表明该模型在大理河流域具有良好的适应性。并以2000年大理河流域的土地利用/覆被状况为基准,计算得到流域的基准径流深为30.36 mm,并对大理河流域未来土地利用情况进行情景分析,为充分发挥小流域(或单元)水土保持措施带来的各种效益提供参考依据。     

潮河上游降水-径流关系演变及人类活动的影响分析

以潮河密云水库上游流域为研究对象, 利用双累积曲线将1961~2005 年期间年降水- 径 流关系演变划分为三个阶段: 1961~1978, 1979~1993, 1994~2005。第二和第三阶段相对第一阶段 而言, 平均年径流有较大幅度的减少, 年径流对降水的响应程度在减弱。与此相对应, 进入1980 年代后, 流域内的人类活动强度在增加, 主要表现为小水库、塘坝等水利设施的大规模建成并投 入使用, 以及农垦和造林等土地利用活动导致耕地和林地面积的增加。人类活动使得流域总蒸发 和入渗增加, 从而改变水量平衡, 径流对降水的响应变得迟缓, 减少流域总径流; 不同降水年型降 水- 径流的关系表现出很大差异, 人类活动对枯水年份年径流的影响相对较大。     

上游不同开发情景对阿克苏河径流变化影响分析

萨雷扎兹河发源于吉尔吉斯斯坦(以下称吉国),入境水量约占阿克苏河水量的44.3%,对确保阿克苏地区经济社会的可持续发展具有重要的现实意义。近年来,吉国计划在萨雷扎兹河(阿克苏河上游)进行水资源开发,将会影响处于下游的我国境内阿克苏河流域的水资源量。基于阿克苏河流域的径流数据,定量分析了萨雷扎兹河的径流变化特征和不同开发情景对阿克苏河下游径流的影响。结果表明:在1958—2015年,萨雷扎兹河年径流整体呈显著上升趋势;径流的年内分配差异较大,主要集中在7、8月;春、冬两季径流呈显著增长趋势,夏、秋两季呈微弱增长趋势;从年代际变化看,除1958—1959年为偏枯水时段,1990—1999年为偏丰水时段外,剩下的时间段均为平水时段。吉国跨流域调水工程建设将对阿克苏河径流产生重大影响。从季节尺度分析,跨流域调水工程建设将导致阿克苏河下游径流呈减少状态,其中夏季敏感性最高;从年尺度分析,跨流域调水工程建设将导致阿克苏河下游径流呈减少状态,而且随着调水量的增多,阿克苏河下游径流不断减少。研究结果可以为我国政府在处理吉国跨流域调水工程建设对阿克苏河径流产生影响的问题上提供一定的参考。     

汾河水库以上流域径流变化与洪水频率分析

根据1970—2004年的实测水文资料,采用水文学及统计方法分析了汾河水库控制流域的径流量变化及其原因,同时还计算了不同重现期的控制站的洪峰设计值。结果表明,入库控制站静乐和上静游站丰、平和枯水水平年不同步,在20世纪70和80年代发生丰水和平水年份比较多,在90年代后枯水年份比较多,多干旱年份。水库控制流域洪水主要集中在7月、8月,同时极端洪涝和干旱事件出现的频次增多。以静乐站为代表分析降水对径流变化的结果表明,高强度降水在量级和次数上存在波动变化的态势,年径流的时序变化主要是受年降水量的变化影响。     

北方半干旱快速城镇化流域径流变化的驱动因素分析

通过社会经济发展对于流域水文过程产生的影响,分析城镇化流域的径流变化对于水资源管理保护和促进社会经济发展具有重要的作用。利用乌兰木伦河流域1997-2015年的水文气象、土地利用和社会经济等数据,以降水-径流双累积曲线、改进的Mann-Kendall检验和主成分分析等方法从不同时间尺度分析了流域径流、城镇化、气候和社会经济的变化趋势,揭示了气候、社会经济快速发展和城镇化过程对于流域径流的影响,发现了研究区年、季尺度下径流变化的主要驱动因素,并建立与不同时间尺度径流的映射函数关系。结果表明：在鄂尔多斯市快速城镇化影响下,研究区径流深呈现下降趋势,在2005年出现拐点变化; 2005年之后的平均径流深小于之前的平均径流深;降水、蒸发、气温等气候因素没有显著变化趋势,但城镇化面积、GDP和人口明显增加,城镇化为2005年后研究区径流减少的主要驱动因素;城镇化对于枯水季径流的影响更为显著。     

Drainage basin object-based method for regional-scale landform classification: a case study of loess area in China

Landform classification is one of the most important procedures in recognizing and dividing earth surface landforms. However, topographical homogeneity and differences in regional-scale landforms are often ignored by traditional pixel- and object-based landform classification methods based on digital elevation models (DEMs). In this work, a drainage basin object-based method for classifying regional-scale landforms is proposed. Drainage basins with least critical areas are first delineated from DEMs. Then, terrain derivatives of mean elevation, mean slope, drainage density, drainage depth, and terrain texture are employed to characterize the morphology of the drainage basins. Finally, a decision tree based on the topographical characteristics of the drainage basins is constructed and employed to determine the landform classification law. The experiment is validated in the landform classification of regional-scale loess areas in China. Results show that clear boundaries exist in different landforms at the regional scale. Landform type in a specific region shows significant topographical homogeneity under its specific regional geomorphological process. Classification accuracies are 87.3 and 86.3% for the field investigation and model validation, respectively. Spatial patterns of classified landforms and their proximity to sediment sources and other factors can be regarded as indicators of the evolutionary process of loess landform formation.     

A quantitative morphometric comparison of cockpit and doline karst landforms

This study presented a quantitative comparison of cockpit and doline karst by examining the numbers and characteristics of typical types of landform entities that are developed in Guilin（Guangxi, China）, La Alianza（PR, USA）, Avalton（KY, USA）, and Oolitic（IN, USA）. Five types of landform entities were defined： isolated hill（IH）, clustered hills（CHs）, isolated sinkhole（IS）, clustered sinkholes（CSs）, and clustered hills with sinkholes（CHSs）. An algorithm was developed to automatically identify these types of landform entities by examining the contour lines on topographic maps of two cockpit karst areas（Guilin and La Alianza） and two doline karst areas（Oolitic and Avalton）. Within each specific study area, the CHSs is the least developed type yet with a larger size and higher relief. The IH and IS entities are smaller in size, lower in relief, and outnumber their clustered counterparts. The total numbers of these types of entities are quite different in cockpit and doline karst areas. Doline karst is characterized by more negative（IS and CSs） than positive（IH and IHs） landforms and vice versa for cockpit karst. For example, the Guilin study area has 1192 positive landform entities in total, which occupy 9.81% of the total study area. It has only 622 negative landform entities occupying only 3.91% of the total study area. By contrast, the doline karst in Oolitic has 130 negative while only 10 positive landform entities. The positive and negative landforms in Oolitic occupy 12.68% and 2.61% of the total study area, respectively. Furthermore, average relief and slope of the landform entities are much higher and steeper in the cockpit karst than the doline karst areas. For instance, the average slope of CHs in Alvaton is 3.90 degrees while it is 19.78 degrees in La Alianza. The average relief of CSs is 4.07 m and 34.29 m in Oolitic and Guilin respectively. Such a difference within a specific area or between the cockpit and doline karst may reveal different controls on     

峰丛和洼地喀斯特地形定量对比(英文)

This study presented a quantitative comparison of cockpit and doline karst by examining the numbers and characteristics of typical types of landform entities that are developed in Guilin(Guangxi, China), La Alianza(PR, USA), Avalton(KY, USA), and Oolitic(IN, USA). Five types of landform entities were defined: isolated hill(IH), clustered hills(CHs), isolated sinkhole(IS), clustered sinkholes(CSs), and clustered hills with sinkholes(CHSs). An algorithm was developed to automatically identify these types of landform entities by examining the contour lines on topographic maps of two cockpit karst areas(Guilin and La Alianza) and two doline karst areas(Oolitic and Avalton). Within each specific study area, the CHSs is the least developed type yet with a larger size and higher relief. The IH and IS entities are smaller in size, lower in relief, and outnumber their clustered counterparts. The total numbers of these types of entities are quite different in cockpit and doline karst areas. Doline karst is characterized by more negative(IS and CSs) than positive(IH and IHs) landforms and vice versa for cockpit karst. For example, the Guilin study area has 1192 positive landform entities in total, which occupy 9.81% of the total study area. It has only 622 negative landform entities occupying only 3.91% of the total study area. By contrast, the doline karst in Oolitic has 130 negative while only 10 positive landform entities. The positive and negative landforms in Oolitic occupy 12.68% and 2.61% of the total study area, respectively. Furthermore, average relief and slope of the landform entities are much higher and steeper in the cockpit karst than the doline karst areas. For instance, the average slope of CHs in Alvaton is 3.90 degrees while it is 19.78 degrees in La Alianza. The average relief of CSs is 4.07 m and 34.29 m in Oolitic and Guilin respectively. Such a difference within a specific area or between the cockpit and doline karst may reveal different controls on the development of karst landscape.     

典型喀斯特地貌空间配置的洪水资源化机理——以贵州省为例

洪水资源化是解决喀斯特地区水资源严重缺乏的有效途径。文章在贵州省喀斯特地区选取40个流域作为研究样区,利用面向对象技术的监督分类型方法,提取典型喀斯特地貌类型;分析流域样区特征,利用系统聚类法,将其划分为6种流域类型,即是：喀斯特低中山型（Ⅰ）、峰丛谷地型（Ⅱ）、混合型（Ⅲ）、峰林盆地（溶原）型（Ⅳ）、峰丛洼地型（Ⅴ）和峰林地貌型（Ⅵ）;利用相关分析方法,分析不同地貌空间配置对洪水径流特征的影响,探索地貌空间配置对洪水的分配与承载规律,从流域结构角度研究地貌空间配置对洪水资源化的实现。研究表明：1）洪水径流模数、径流系数及其C_v值曲线呈现“双峰型”分布,且分别在峰丛谷地型流域（Ⅱ）和峰丛洼地型流域（Ⅴ）达极大值;2）不同流域类型实现洪水资源利用总量,从大到小排序为：Ⅴ（6.22×10⁸ m³）>Ⅰ（2.88×10⁸ m³）>Ⅵ（1.49×10⁸ m³）>Ⅱ（1.34×10⁸ m³）>Ⅳ（1.25×10⁸ m³）>Ⅲ（0.55×10⁸ m³）;3）除峰丛谷地型（Ⅱ）和混合型（Ⅲ）流域外,所有流域类型的地下洪水资源总量大于地表洪水资源总量。喀斯特流域的洪水资源化,深受喀斯特地表的起伏及其流域侵蚀基准面和溶蚀基准面的控制。     

中国地貌区划新论

地貌区划是研究自然环境空间分异的基础,在区域地貌研究中具有十分重要的地位.本文分析总结了国内外地貌区划的相关研究成果,系统探讨了地貌区划的具体步骤与方法、地貌区划的原则、各级地貌区划的依据和标准,提出地貌类型组合和地貌成因类型的基本异同是各级地貌区划的依据.本文以中国1:400 万地貌图等新资料为基础,应用GIS 方法,结合中国三大地貌阶梯及其内部地貌格局的特点,通过分析我国各地基本地貌类型组合的差异及其形成原因,将中国地貌区划分为东部低山平原大区、东南低中山地大区、中北中山高原大区、西北高中山盆地大区、西南亚高山地大区和青藏高原大区6 个地貌大区,并分别简要论述了各大区的地貌特征.各大区内部又据次级基本地貌类型和地貌成因类型及其组合差异进一步分区,全国共划分了38个地貌区.     

施秉喀斯特地貌世界遗产价值研究

对施秉喀斯特演化环境、地貌类型及分布、地貌演化史、石灰岩与白云岩地貌差异等特征进行研究,试图提炼施秉喀斯特的世界遗产地貌价值。研究表明：施秉喀斯特具有热带―亚热带地区独特的喀斯特地貌演化环境;展示了热带―亚热带地区独特而典型的白云岩峰丛峡谷喀斯特地貌景观,从分水岭至峡谷区呈现了峰林洼地―峰林谷地―峰丛谷地―峰丛峡谷喀斯特地貌逆向回春演替规律,是白云岩峡谷喀斯特地貌形态及地貌演化的模式地;记录了古生代以来3次较大的碰撞运动,即早古生代的加里东运动,晚古生代的海西造山运动,及中、新生代以来的印支运动、燕山运动和喜马拉雅山运动。燕山运动是本区最强烈的造山运动,产生了区内众多褶皱和断裂构造,奠定了施秉地区的地貌构造轮廓。喜马拉雅山运动,尤其是第二、三幕运动,全面塑造了施秉喀斯特峡谷地貌;施秉白云岩喀斯特地貌展现出与石灰岩封闭型地貌不同的以开放型地貌为主的特征,在中国南方喀斯特系列自然遗产中有重要地位,具备地貌世界遗产价值。     

三岔河流域水文特征与化学风化碳汇效应

在喀斯特地区的流域产汇流过程中,由于富含碳酸的水体对可溶岩的溶蚀作用,导致河流断面输出大量溶解无机碳(DIC),反映了流域化学风化消耗大气CO2的强度,与流域水文过程密切相关。为了正确估算流域水文过程中化学径流及其碳汇效应,解析水文特征对流域地表过程中碳的生物地球化学行为的影响规律,以喀斯特地貌广布的三岔河流域三个水文站断面为例,研究了河源区河流水文特征与碳汇效应。结果表明:处于亚热带湿热环境下的喀斯特流域在观测水文年内,碳汇强度远大于非喀斯特的花岗岩流域且具有显著的季节变化,绝大部分的碳汇发生在高温多雨的6-11月。相关分析表明,流域碳汇强度与流域气温、降水和径流量呈显著的正相关关系;流域碳汇强度与河流总溶解固体物(TDS)浓度、DIC浓度呈显著的负相关关系。丰水期径流对河流TDS和DIC有明显的稀释效应。流域碳汇强度主要决定于河流TDS和DIC输出载荷而非河流TDS和DIC的浓度,与流域水文特征密切相关。     

Spatial patterns of hydrology, geomorphology, and vegetation on the floodplain of the Amazon river in Brazil from a remote sensing perspective

The spatial heterogeneity of hydrology and vegetation during high-water periods in geomorphically distinct reaches of the Amazon River in Brazil was determined based on semivariance statistics. The spatial statistics were derived from three classified Landsat Thematic Mapper images representing upstream to downstream geomorphic characteristics. In the upstream river reach, scroll-bar topography on the floodplain tends to channelize floodwater into floodplain drainage channels, thus reducing the diversity of water types by reducing opportunities for mixing of flooding river water with locally derived floodplain water. The highest diversity of vegetation types is along floodplain drainage channels, while the rest of the floodplain has a more homogeneous cover. In the middle reach of the river the diversity of wetland classes as measured by semivariance is higher than both upstream and downstream, perhaps because of exposure to more water types and landforms. The diversity of water types is high, because flooding river water flows onto the floodplain as diffuse, non-channelized overbank flow, as well as through drainage channels. The non-channelized overbank flow readily mixes with locally derived floodplain water. Floodplain landforms available for colonization by vegetation include scroll bars, swales, lake shores, lake deltas, and floodplain drainage channels. In the downstream reach where the floodplain is wide, relatively flat, and covered with huge lakes, the floodplain supports a moderately heterogeneous mix of vegetation communities. Where landforms are similar, the spatial distribution of the vegetation is similar to that of the middle reach of the river. In the downstream reach flooded forest comprised only 37% of the wetland vegetation. In contrast, in both the upstream and middle reaches, over 70% of the wetland vegetation was flooded forest. Agricultural clearing of the floodplain is more. common in downstream reaches and may account for the smaller percent of floodplain forest cover.     

典型岩溶流域不同地貌类型景观结构分析——以云南小江流域为例

利用2003年小江流域的TM影像，结合实地调查，再根据流域地质分布和地貌发育情况，将流域地貌类型划分为岩溶地貌和非岩溶地貌两个一级类型景观，在此基础上，根据地貌发育程度结合高程情况，将岩溶区又划分为6个岩溶景观，非岩溶地貌分为两个二级类型景观。应用景观生态学原理，并通过Fragstats 3．3软件在流域尺度上计算了一些相关指标。结果表明：岩溶区的景观生态特征总体上体现了其生态环境的特殊性和脆弱性，地表水资源溃乏，土层薄、土壤资源零星分布且易流失，造成未利用地面积大，石漠化现象严重，土地利用程度低的特点。非岩溶区景观生态由于耕地和林地占绝对优势，石漠化面积少，香农多样性指数和均匀度低，景观的异质性较低，结构较为简单。     

贵州高原北部河流阶地发育与喀斯特地貌演化

贵州高原北部发育平缓丘丛和深切峰丛2种喀斯特地貌组合,保存于喀斯特山间盆地的河流阶地对区域地貌演化具有指示意义.本文根据阶地发育特征和光释光(OSL)测年,分析阶地形成的时代和动力,结合区域地质背景,探讨构造抬升和河流侵蚀对黔北喀斯特地貌演化的驱动作用.结果显示,绥阳盆地T1阶地时代18.8?8.2 ka,T2时代14...