“蒸发悖论”在黑河流域的探讨

利用黑河流域12个气象站点1960-2010年的气象资料,运用FAO Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,采用旋转经验正交函数、Mann-Kendall检验等方法系统分析了过去51 a间潜在蒸散量及气温的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在黑河流域的规律进行分析.结果表明:根据潜在蒸散量的旋转经验正交函数分区结果,黑河流域可以划分为4个子区."蒸发悖论"仅于1960-1993年存在于黑河流域河西走廊区(Ⅱ区、Ⅲ区);其它各区无"蒸发悖论".1994-2010年由于潜在蒸散量的显著上升,河西走廊区"蒸发悖论"消失.1993年是黑河流域潜在蒸散量变化趋势的一个转折点,1994-2010年黑河流域的潜在蒸散量表现为统计显著的上升趋势.风速的变化是影响黑河流域河西走廊区"蒸发悖论"出现和消失的重要因素.     

“蒸发悖论”在中国的规律分析

利用全国353个气象站1956-2005年的气象资料,系统分析了过去50年间蒸发皿蒸发量、气温及降水的变化趋势,重点对"蒸发悖论"在中国的规律进行分析,并研究了蒸发皿蒸发量与降水的长期变化趋势的关系。研究结果表明:(1)过去50年间,全国范围内气温增加显著、蒸发皿蒸发量呈下降趋势,总体上存在"蒸发悖论";(2)"蒸发悖论"具有空间上和时间上的不一致,表现在:随着气温增加,东北地区蒸发皿蒸发量呈上升趋势,20世纪80年代中期以后全国范围蒸发皿蒸发量呈上升趋势;(3)过去50年间,降水量变化趋势不明显,降水量与蒸发皿蒸发量变化趋势在空间分布上大体呈逆向关系。     

基于弹性系数法的径流对气候变化与人类活动响应研究

基于永定河流域内1957~2010年降雨、蒸发和径流数据,采用Mann-Kendall趋势检验法结合距平序列变化情况分析蒸发能力、降雨和径流的变化趋势;运用Mann-Kendall突变检验法、Hurst系数法分析流域径流序列的突变年及对应的突变程度;在此基础上以径流突变年为界划分基准期和变化期,采用弹性系数法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响,并简要分析其原因。结果表明:流域蒸发能力呈现上升趋势,降雨和径流呈现递减趋势;径流序列突变点发生在1984年,突变程度属中度变异;永定河流域由气候变化引起的径流变化率为28%,而由于人类活动引起的径流变化率为72%,可见人类活动是影响永定河流域径流变化的主要驱动因素。     

环境变化对黄河中游汾河径流情势的影响研究

20世纪70年代后我国许多河流的径流量呈下降的趋势.在这些趋势变化中,如何区分人类活动及气候变化的影响是当前流域水文研究的热点和难点.提出了区分人类活动和气候变化影响的分析思路以及定量计算方法.介绍了SIMHYD概念性降水径流模型,并应用黄河中游汾河流域"天然"时期的水文、气象资料率定了模型参数,通过水文模拟还原了人类活动影响期间的天然径流量,进而分析了汾河流域径流情势的变化原因.结果表明:SIMHYD降水径流模型对汾河流域天然月径流过程具有良好的模拟效果;就1970-1999年的平均状况而言,气候因素和人类活动对径流的影响量分别占径流减少总量的35.9%和4.1%,人类活动是汾河流域径流减少的主要因素.     

漳河流域近60年径流变化分析

近年来,漳河流域径流量显著减少,严重影响流域内水资源的开发与利用。采用多种数理统计方法,分析了径流量的演变特征。结果表明:漳河流域年径流量呈显著性减少趋势,其中下游减少的趋势更加显著;20世纪80年代以前年径流量高于多年平均值,80年代以后低于多年平均值,且不同年代变幅较大;漳河流域实测径流量在20世纪70年代中后期出现变异点,变异点之后年径流量比变异点之前明显偏小。径流量系列存在6~7a的准周期。     

海河流域近50年水文要素变化分析

海河流域水文要素的变化受气候变化和人类活动的共同影响.采用Mann-Kendall检验方法和滑动t检验方法对海河流域近50年水文要素的变化趋势及变异年份进行了分析和讨论.结果表明海河流域整体呈现暖干气候倾向.气温存在显著升高趋势,蒸发皿蒸发量平原区大多存在显著下降趋势,降水量全流域整体呈现不显著减少趋势.气温增温变点大致出现在1988～1992年左右.蒸发皿蒸发量和降水量变化趋势为先减少后增加.减少变点一般出现在70年代末80年代初,增加变点分别出现在1992年左右和1987～1989年左右.经济发展和城市化进程较早的北京气温和蒸发皿蒸发量的变点较为提前.     

雅鲁藏布江流域地-气系统的水平衡

利用NCEP/NCAR1980-1989年10年逐日00UTC、12UTC再分析资料及青藏高原降水、径流资料,研究了青藏高原雅鲁藏布江流域的水平衡特征,估算了雅鲁藏布江流域的蒸发、土壤和地下水含量。结果表明:雅鲁藏布江流域夏季是水汽辐合区,降水大于蒸发;秋末到次年春季是水汽通量辐散区,蒸发大于降水。降水主要集中在6～9月。径流的年际变化趋势同降水相近,径流主要是由降水补给的,径流峰值滞后降水峰值一个月。雅鲁藏布江流域土壤及地下含水量从1～6月逐渐减少,7月以后开始增加,10月是土壤及地下水最丰富的时段。20世纪80年代中期和后期降水、蒸发、径流等呈增长趋势,这同ENSO事件有关。     

大凌河流域上游水资源变化趋势及成因研究

R/S和Mann-Kendall都是用来研究径流和降雨变化的常用方法,R/S方法可以揭示序列的水文特征和变异点,但不能说明研究对象未来的变化趋势;Mann-Kendall可以检验水文序列趋势和变化的程度,但不能预测水文时间序列未来的趋势特征。针对R/S和Mann-Kendall法在水文变化趋势分析中的优点和不足,提出了二者相结合的水文变化趋势特征分析,并将其应用于大凌河流域上游的水资源变化趋势分析中。研究表明,R/S和Mann-Kendall综合分析法较好地揭示了降水和径流的变异点,也揭示出降水变化趋势不明显,径流呈现较为显著的下降趋势。本文对径流和降水不对称的相应关系及其成因进行了分析,得出流域内大量的水利工程截留和人类活动取用水成为径流显著下降的主要驱动因素。     

径流的趋势分析和概率预测

对永定河流域的官厅水库和汾河流域的汾河水库1950年以来水库入流的趋势变化进行了研究,并对引起这一变化的气象因子和人类活动影响因素作了分析。研究结果表明,降水的多年波动在一段时期可能出现的趋势变化以及流域内农业、林业和城市用水的逐年增长是影响径流趋势变化的主要因素。根据历史资料和今后人类活动的可能情况,对未来水平年的径流变化进行了概率预测。     

流沙河流域汛期降水特征及趋势分析

根据流沙河流域3个雨量站1994~2011年汛期的实测月降水资料,采用线性倾向估计、5年滑动平均及Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了流沙河流域近20 a的汛期降水特征及变化趋势。结果表明:流沙河流域内汛期降水量各月分布不均匀,降水主要集中在7~8月,7、8月份降水量呈上升趋势,其他各月呈下降趋势,但汛期降水量总体呈下降趋势,趋势不显著。     

基于水循环模拟的潮白河流域蓝水绿水资源变化趋势分析

潮白河流域是北京市的重要供水来源,分析变化环境下流域内水资源的变化规律,对于维持生态系统稳定、保障经济社会发展具有重要意义。结合SWAT模型模拟了潮白河流域的水文循环过程,分析了流域内1960～2008年的蓝水绿水资源变化情况并对未来的变化趋势进行了预测。结果表明:潮白河流域的蓝水流与绿水流在研究期内都呈显著减少趋势,绿水储量呈增加趋势但不显著,它们的变化倾向率分别为-19.33mm·10a~(-1)、-6.92 mm·10a~(-1)与0.70 mm·10a~(-1)。未来趋势预测的结果表明这一变化趋势还将持续。     

气候变化与人类活动对渭河源区近30年径流量影响研究

利用渭河源区渭源水文站和气象站1981—2010年气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对水文气象要素变化趋势进行检验,利用双累积曲线以及累积距平曲线找出年径流量突变年份,运用定量分析法计算气候变化与人类活动对径流量变异的贡献程度。结果显示:渭河源区年均降水量与年径流量均呈减少趋势,年均气温与年蒸发量呈显著上升趋势;渭河源区年均气温、年均降水量、年蒸发量、年径流量均发生显著性突变;年均降水量与年径流量相关性最高,降水量是影响渭河源区年径流量衰减主要气象因素;气候变化与人类活动对径流量变化的贡献率分别为23.2%和76.8%。人类活动是渭河源区流域径流量变异的关键驱动因素,对径流量变化的影响远大于气候变化影响程度。     

汾河流域生态环境治理修复与保护管理信息系统建设

针对汾河流域存在的生态问题,探讨了基于GIS技术的汾河流域生态环境治理修复与保护管理信息系统使用的开发平台、技术路线、数据库结构和实现的功能。在详细分析了用户的需求后,结合山西省政府实施"汾河流域生态环境治理修复与保护工程"中的要求,以ArcGIS为开发平台,VB与ArcObjects组件相结合,研制了实用的汾河流域生态环境治理修复与保护管理信息系统。该系统可实现汾河流域的规划管理及水利、环保、林业、国土、农牧等专题数据的统计、查询、分析,同时可提供相应的图文资料。     

气候变化情景下北江流域骤发干旱特征变化预测

以北江流域为研究对象,利用VIC(Variable Infiltration Capacity)模型与CMIP5全球气候模式耦合构建了流域水循环模型,基于模型输出的蒸发和潜在蒸发数据,构建基于SESR指数的骤发干旱（简称骤旱）识别方法,评估2021—2050年三种排放情景下（RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5）骤旱特征（频次、历时、强度）相对于基准期（1971—2000）的变化及不确定性。结果表明,在RCP情景下：（1）流域呈持续增暖趋势,且排放情景越高升温幅度越大,降水、蒸发和潜在蒸发呈总体呈减小趋势,但潜在蒸发减小幅度小于蒸发;（2）骤旱频次在流域西部（东部）减少（增加）,且增幅随排放情景上升而增大（<80%）,流域东北部和南部预计会遭遇强度更高、历时更长的骤旱过程;（3）不同骤旱特征预测的不确定性差异较大,且均呈现出较强的空间异质性。     

甘南高原区大峪沟流域水文要素特性分析

以大峪沟流域为研究对象,利用多坝水文站水文要素监测资料,采用趋势分析、距平分析和MannKendall检验等方法,对水文要素进行了时空变化分析,结果表明:大峪沟流域水文要素年内分配不均匀;年降水量和年径流量变化呈减小趋势,减小倾向率为1.127 6 mm/a、0.027 6亿m~3/a,年蒸发量变化呈增大趋势,增加倾向率为1.601 mm/a,降水量、蒸发量的变化趋势不显著,径流量的变化趋势显著;不同年代段降水量的变化较为平稳,处于正常水平,径流量变化幅度不大,蒸发量变化相对平稳;降水量、径流量、蒸发量在序列内均发生突变,该流域径流量的减少、蒸发量的增加与降水量减少有密切关系。     

基于多变量M-K检验的北江流域降水趋势分析

降水是北江流域水资源的主要来源,因此研究北江流域降水趋势有利于水资源合理规划和实现可持续利用,但目前的趋势分析主要以单变量趋势检验为主,对多变量的趋势分析研究较少。基于此,分别采用单变量和多变量M-K检验趋势分析方法,针对北江流域6个代表性气象站点1959~2009年逐日降水资料,以各站的年降水量、年降水天数和年最大降水量三个变量为主要研究对象,分析得到北江流域的降水变化整体趋势。结果表明,仁化站、韶关站、乐昌站、连州站和广宁站的变化趋势不显著,清远站的变化趋势显著。在整体趋势分析方面,多变量趋势分析方法可同时考虑降水的多重属性特点,从而可更好分析流域降水整体趋势。     

1960-2005年南四湖流域气候变化趋势及其突变分析

利用1960-2005年南四湖流域22个气象台站逐月气温、降水量、 20 cm蒸发皿蒸发量资料, 分析了该流域近46 a来的气候变化趋势及其突变情况. 结果表明: 南四湖流域春季、冬季及年平均气温呈显著的上升趋势;四季及年降水量变化趋势不显著;四季及年蒸发皿蒸发量均呈显著的下降趋势, 且夏、春两季降幅大于秋、冬两季. 年平均气温在1985年发生了增温突变, 年降水量没有发生突变;年蒸发皿蒸发量在1969年和1985年发生年际突变. 利用单个环境因子的变化来解释蒸发皿蒸发量变化会产生偏颇.     

1956—2008年鄱阳湖流域水沙输移趋势及成因分析

利用鄱阳湖流域代表性水文站1956—2008年实测年径流量及年输沙量资料序列,采用Mann-Kendall秩相关检验法,研究鄱阳湖流域水沙量年际变化趋势和可能发生突变的时间,并从流域降雨、用水、水库拦沙、水土流失及其治理等方面分析了鄱阳湖流域水沙变化的主要影响因素。研究结果表明:鄱阳湖地区来水量和出湖水量有小幅增大趋势;鄱阳湖流域来沙量呈异常显著减小趋势,发生突变的年份为1998—1999年;实测出湖沙量从2002年开始呈明显的减少趋势。通过对有关影响因素的研究,发现鄱阳湖流域气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖出入湖径流量的减少影响显著;水库滞沙是鄱阳湖入湖沙量减少的主要原因;出湖沙量变化主要受上游水库群的影响,还有近年湖区采砂的影响。     

基于水文模型与机器学习集合模拟的水沙变异归因定量识别——以黄河中游窟野河流域为例

黄河水沙变化是当前流域水文与江河治理领域研究的前沿和热点问题。以黄土高原窟野河流域为典型研究对象,利用VIC水文模型和8种基于机器学习算法的输沙量模型,耦合构建流域水沙集合模拟技术,定量识别流域水沙演变特征与变异成因。结果表明:① 1960—2014年窟野河流域年气温和降水分别呈显著增加和不显著减少趋势,径流和输沙量都呈显著减少趋势,1980和1999年是流域产水产沙特性发生改变的重要转折点;②模拟月径流和输沙量的Nash-Sutcliffe效率系数和相关系数分别超过了0.6和0.7,适用于该流域水沙过程模拟;③与天然期1960—1979年相比,1980—2014年气候变化和人类活动对径流减少的贡献分别为24%~39%和61%~76%,对输沙量减少的贡献分别为15%~36%和64%~85%;④人类活动是窟野河流域水沙减少的主要原因,且随时间推移呈增大趋势。相关成果为流域水沙变异归因定量识别提供了新的技术方法,对促进黄河流域水资源开发利用和水沙治理具有重要的支撑作用。     

文山州土壤养分空间分布与变化规律

采用GPS定位技术,对文山州基本烟田进行大规模的土壤取样,研究了区域植烟土壤养分状况的总体特征、空间变异特征,并采用普通插值法绘制了土壤养分空间分布图。结果表明:随海拔的升高,土壤pH值呈显著下降的趋势,土壤有机质和碱解氮含量呈极显著增加趋势,而土壤有效磷含量呈先增加后下降的趋势。全州土壤有机质和碱解氮含量整体呈由北向南、由东向西有增加的趋势,土壤有效钾含量整体上呈由中部向北部及南部增加的趋势,土壤pH值和有效磷空间变化趋势不显著。