流域生态水文模型研究进展

流域生态水文模型是全球变化下流域生态水文响应研究的重要工具,通过定量刻画植被与水文过程的相互作用及全球变化对流域生态水文过程演变的影响机制,为流域水资源管理和生态恢复提供科学支撑,是生态水文研究的前沿和热点.基于植被与水文过程相互作用规律,流域生态水文模型一方面要充分描述植被与水文过程相互作用和互为反馈机制,另一方面要...     

祁连山林草复合流域灌木林水文生态功能研究

对祁连山林草复合流域5种主要灌木林的水文生态功能进行了研究。结果表明：（1）5种灌木林林冠平均截留率的大小范围为6.98%～22.45%;（2）5种灌木枯落物的最大持水率均为自身重量的1.6～4.0倍,枯落物最大持水量和有效持水量分别为23.83～134.95 t/hm2和17.25～83.62 t/hm²;（3）土壤的最大持水量及有效持水量都随土壤深度的增加而不断下降,与土壤的总孔隙度和非毛管孔隙度的变化规律相一致;土壤的最大持水量和有效持水量分别为3 090.96～4 460.82 t/hm²和680.68～1 328.82 t/hm²;（4）各灌木林地土壤表层的稳渗率变化范围为8.88～141.67 mm/min,前30 min累计入渗量的变化幅度为338.25～4 718.34 mm;（5）5种灌木林地总蓄水量大小经综合评价依次为：吉拉柳灌丛>鲜黄小檗灌丛>箭叶锦鸡儿灌丛>金露梅灌丛>甘青锦鸡儿灌丛。     

流域生态水文过程与功能研究进展

 探讨流域生态系统与水文过程耦合关系及水文机理是当今水科学的前沿问题。通过阐述流域生态水文过程与生态水文功能的国内外研究进展,同位素技术在生态水文研究方面的应用进展。提出了应用同位素技术、水化学方法与景观格局分析法相结合来研究流域不同景观带水文过程及生态水文功能,来探讨不同生态系统与水文过程的耦合关系及水文机理,开展流域地下水-土壤-植被作用层水文过程研究。最后展望了今后的研究趋势和重点研究工作,指出了未来的发展方向。     

数字流域及其在流域综合管理中的应用

流域的治理需要从系统的角度出发 ,综合考虑流域的自然、经济和社会子系统 ,实行综合管理。本文从新近发展起来的数字地球的概念出发 ,建立了数字流域的基本模式 ,初步探讨了数字流域的数据采集、处理、集成、显示及其在流域综合管理中的应用。     

辽宁双台子河口湿地生态水文模拟与调控

在全球气候变化和人类活动影响下,辽宁省双台子河口湿地出现生态用水不足,水环境恶化,土壤盐渍化和海水倒灌等问题,导致湿地明显退化.为解决湿地生态用水供需矛盾,从流域生态水文学角度出发,运用所构建的生态水文耦合模型,对1981～2005年双台予河口湿地集水区生态水文演变规律进行模拟,结果表明:25年间湿地集水区各生态水文要...     

流域生物地球化学循环与水文耦合过程及其调控机制

流域生态系统的水文和生物地球化学循环通过水文通量的物理作用紧密耦合,其时空尺度的物质和能量耦合为流域生物地球化学过程的物质平衡和能量流动提供重要基础。通过研究流域尺度生物地球化学循环—水文耦合过程,将更加深刻揭示水循环驱动下陆地—水生生态系统碳氮循环与人类活动及气候系统的生物学、物理学和化学过程的耦合机制。本文综合阐述了流域生态系统的时间、空间以及时间—空间尺度的生物地球化学循环与水文耦合特征,揭示营养元素循环在时间—空间尺度上的耦合特征,通过大气、陆地、河流、河口和海洋系统形成了一个连续体并由水、气体和气溶胶通量进行物理连接;分析流域营养物质的生物地球化学循环与水文耦合过程随着时空尺度在大气—陆地界面、陆地—河流界面以及河口—海洋界面的耦合变异性;最后通过流域生态化学计量特征及水陆交错带对营养物质输出的调控分析耦合过程的生物学调控机制,以提高对流域景观水平的生态水文、生物地球化学和生态动力学的理解。     

基于地形特征的流域水文相似性

流域地形控制着地表径流的路径和累积水量的空间分布。地形指数ln(a/tanβ)反映了径流在流域中任一点的累积趋势以及重力使径流顺坡移动的趋势,流域地形可以用地形指数的空间分布来表示。地形指数可用作水文相似性指数,即具有相同地形指数的点对降雨具有相同的水文响应。TOPMODEL利用地形指数频率分布计算流域径流过程,可以认为:具有相同地形指数频率分布的流域具有水文相似性。分析认为长江流域上游的沿渡河流域与香溪河流域具有水文相似性,利用香溪河流域率定的模型参数计算的沿渡河流域径流过程,与实测过程拟合较好     

延河流域景观格局与生态水文过程分析

延河流域作为典型的黄土高原丘陵沟壑区,水土流失是最主要的生态环境问题,其生态环境治理能为整个黄土高原生态恢复重建提供典型范例,因此评价延河流域景观格局变化对水文过程的影响,对流域景观格局与水文过程的研究具有重要的科学价值和现实意义。本文通过利用SWAT模型模拟的延河流域的41个子流域的水文响应单元,建立延河流域的“源—汇”水文响应单元景观格局指数,通过计算不同地形条件下水文响应单元随着坡度变化的面积累积百分比,构建了新的“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 综合景观指数”。并与SWAT水文模型所模拟获得的子流域径流量、产沙量进行相关性分析,评价“地形—水文响应单元 (Slope-HRU) 景观指数”对水文过程的表征能力和适用性。结果表明：在子流域尺度上Slope-HRU景观指数和产沙状况存在明显的区域分异规律,而且R值空间变异情况基本上与产沙量的空间变化规律相反,即R值呈现由南向北,由东向西递增,而产沙量由南向北,由东向西递减。R值与年产沙量在数值上呈显著相关关系,相关系数为-0.60;再将Slope-HRU景观指数与所选取的7个常用景观格局指数相结合,构成新的综合景观指数,发现它们与子流域的产沙量耦合关系明确,均显著负相关,相关系数绝对值范围为0.43~0.63。     

黑河流域水资源的统一管理与承载能力的提高

黑河流域中、下游水资源利用矛盾十分尖锐，利益调整也极为复杂，1999年成立了黑河流域管理局，为实现以流域为单元，进行统一规划、统一调度、统一管理，建立权威、高效、协调的流域管理体制创造了条件，并在2000年和2001年实施“全线闭口、集中下泄”全流域水资源定量分配。实践证明只要掌握山区水资源动态、实施退耕还林还草与退水、从农业节水开发流域水资源潜力，完全可以取得成功。尽管在实施国务院批准的跨省区的分水方案时，还存在诸多困难，但只要加紧采取“保护上游、整治中游、拯救下游”的综合治理、强化全流域水资源统一管理、加快流域全面节水步伐、加大科技投入等四方面措施，就能突破流域水资源瓶颈障碍，力求不增加流域消耗水量，而达到经济增长，并使流域生态系统逐步走向良性循环。     

石羊河流域生态危机的综合治理探讨

综合治理石羊河流域生态危机的思路是:①用一定生活水平下的人均耕地面积阈值和最佳防护效益森林覆盖率理论,确定的耕地面积和配套的防护林体系。②用生物群落类、湿地类及流域经济社会类3大用水阈值组成的生态用水阈值进行水资源配置或调控。调控过程中紧紧抓住人口的环境容量这个关键,用人口环境容量调控和耦合生产及经济规模基础上,通过调控流域内可利用水资源承载力各分量的方式,对水资源配置进行优化,达到遏制生态危机,促进生态和经济可持续发展的目的。     

近50 a来黑河流域水资源问题与流域集成管理

 基于黑河流域器测水文等资料,分析了近50 a来黑河流域水资源形成区——上游山区水资源变化的历史背景和趋势、平原绿洲-荒漠耗水区3个循环带水资源时空变化及区域耗水特征,以及水资源管理政策变化下的流域中下游水环境问题和社会经济系统水循环过程中的水问题,探讨了解决内陆河流域水问题的水资源集成管理和区域可持续发展对策。     

基于生态水文过程的塔里木河下游 植被生态需水量研究

根据2005年塔里木河下游8个断面25眼地下水位观测井和25个植物样地野外采集的数据,运用DPS统计软件计算植被物种多样性指数,进而对地下水、土壤水与植被的关系进行了分析,结果表明地下水位、土壤含水量与植被多样性之间都有极强的相关性,在此基础上确定出塔里木河下游潜水蒸发的极限埋深是5 m。并采用阿维里扬诺夫公式和群克水均衡场公式对塔里木河下游天然植被的月潜水蒸发量进行计算,将两者计算结果加以算术平均得到塔里木河下游不同埋深对应的潜水蒸发量;采用两种方法对植被面积进行分类,在此分类基础上计算生态需水量,将两个结果再次平均,得到天然植被全年最低需水量约为3.2×10⁸ m³。通过对月生态需水量的分析发现4月到9月的生态需水量占全年的81%,尤其是5、6、7三个月占全年总需水量的47%,是生态需水的主要时期。     

新疆流域水资源分配模拟系统设计

通过对有关项目研究成果的分析，总结了新疆流域水资源分配模拟系统设计的基本原理与方法。其中对模拟模型的建立、模拟系统的结构与各子模块的功能及寻求合理分水方案的方法进行了详细分析与说明。     

石羊河流域水资源利用与经济发展系统分析

对石羊河流域1995—2005年水资源利用与经济发展指标进行相关性分析及通径分析,结果表明,农业生产对水资源的压力巨大,必须建立科学合理的水资源利用机制和上中下游协调发展模式,通过生活、工业、农业和生态环境等各用水部门之间协调,使整个区域的水资源得到合理充分的利用,从而达到最大供水效益。研究表明,在经济可持续发展的情况下,人口的增长使得发展林业对水资源的压力巨大,为显著减轻经济和社会发展对水资源的压力,应优先大力发展第三产业,其次发展第二产业、畜牧业和林业。科学分配各产业、各部门的供需水量,实现流域或区域的社会、经济和生态环境的协调发展。     

水系统综合管理与模拟工具(WIM)的设计与开发

大规模的人类活动已经将不同流域连接为一个整体系统,针对跨流域复杂水问题的研究,从科研和管理的角度,迫切需要发展集多源数据集成、水循环过程模拟和决策支撑为一体的水系统综合管理与模拟平台。本文面向国家需求,采用面向对象设计方法,基于GIS平台创建了具有自主知识产权的WIM(Water system Integrated Modeling and Management Tool)系统。WIM是一个基于模块化结构的水系统综合管理与模拟工具,实现了水循环多源数据集成和多过程耦合模拟,具有数据动态加载、模型在线耦合和模块按需定制等功能。WIM提出为复杂水问题的研究,跨流域调水对陆地水循环影响与水安全分析提供了支撑,促进了中国在水循环综合模拟与系统集成等方面的科技发展。     

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。     

库车河流域水资源利用研究

库车河流域是库车县工矿企业的集中地，是阿克苏地区和库车县今后一个时期开发、治理的重点地区。随着库车河流域开发程度的迅速增大，进一步提高该流域水资源及其循环转化关系的研究程度，及时发现水资源开发利用过程中存在的问题迫在眉睫。文章在广泛收集有关水文、水利现状资料和实际调查数据的基础上，论述了库车河流域的水资源特征，并在分析水资源开发利用中存在问题的基础上，对水资源供需平衡进行了评价。     

流域尺度土壤水研究进展

占全球粮食产量60%的旱作农业完全依赖土壤水,我国土壤水通量占降水总量的67.2%,传统水资源管理经常忽略土壤水。自李沃维奇首次使用“土壤水资源”的术语和Falkenmark提出“绿水”概念以来,土壤水的重要作用逐渐受到重视。本文介绍了土壤水研究理念和方法的演进,综述了土壤水尺度转换方法,讨论了流域尺度土壤水研究进展;指出目前国内在流域尺度的土壤水研究还局限于小流域尺度评价土壤水分时空分异和建立简单的预测模型,有必要发展较大的流域尺度的基于遥感和GIS的分布式水文模型;流域尺度土壤水评价和预测是流域水平衡和水循环的重要组成部分,也是流域水资源综合管理的主要内容。     

黑河流域水资源开发对额济纳绿洲的影响及对策

位于黑河下游的额济纳绿洲, 是我国北方的一道天然屏障, 更是黑河中上游的重要绿色生态屏障。近年来黑河流域水资源的开发已严重影响到额济纳绿洲的可持续发展, 生态环境急剧恶化, 经济增长缓慢, 社会发展停滞不前。作者通过分析黑河流域水资源利用现状及对额济纳绿洲生态环境、社会、经济发展的影响, 提出合理分配水资源, 严禁开荒, 退耕还林(草), 调整产业结构, 开展节水农业等可持续发展对策。