干旱区山地典型流域不同景观结构的水文调节能力分析

在GIS支持下,对祁连山中段典型流域不同景观结构的水文效应进行比较分析.结果表明:以低海拔乔木林占优势的大野口河流域可对其年降水量的36.45%进行调节,雨季径流深是旱季径流深的8.43倍;以较高海拔灌丛占优势的海潮坝河流域可对其年降水量的24.96%进行调节,雨季径流深是旱季径流深的11.8倍.大野口河流域对降水的调控能力强于海潮坝河流域.在降水量不变的情况下,流域森林面积每增加1 km²,流域对降水的综合调节能力将提高0.35 t.100 m^-2(即3.5mm).     

新疆喀什噶尔河流域1990-2010年土地利用/覆被及景观格局的变化特征

采用新疆喀什噶尔河流域1990、2000和2010年的Landsat-TM影像数据和中巴资源卫星数据, 结合GIS技术, 分析了喀什噶尔河流域近20 a土地利用/覆被及景观格局动态变化特征, 并对其变化原因进行探讨. 结果显示: 在1990-2010年喀什噶尔河流域耕地、建设用地、盐碱地、水域湿地、裸土地和其他未利用地面积呈不断增加趋势, 变化幅度分别为73.92%、51.44%、24.27%、10.24%、6.47%和2.98%; 林地、草地和沙地面积减少, 变化幅度分别为-4.13%、-17.16%和-0.73%; 裸石岩砾面积近20 a基本维持不变. 利用转移矩阵可知, 流域新增耕地面积主要来自于16.46%的草地和3.36%的林地; 新增建设用地主要来自于1.46%的耕地和0.22%的草地; 新增水域湿地面积主要来自于0.18%的草地; 新增盐碱地面积主要来自于0.28%的草地. 1990-2010年的20 a里喀什噶尔河流域耕地和水域湿地分布趋于集中, 景观优势度增强, 且斑块之间的联系不断增强. 林地和草地面积减少, 景观趋于破碎化, 景观优势度降低. 喀什噶尔河流域土地利用类型及景观指数的变化受人口、经济、政策和技术的多重影响, 导致流域耕地面积增加、植被退化. 因此, 合理利用流域水土资源对流域生态环境安全十分重要.     

祖厉河流域水沙演变规律及其成因分析

应用祖厉河流域1956～2016年实测水文资料,采用水文统计法、差积曲线法、突变检验法等方法,分析了流域水沙时空分布规律及水沙关系.结果表明:祖厉河流域年降水量、年径流深从上游向下游减小;支流关川河巉口以上年输沙模数相对较小,中游会宁-郭城驿最大.4个代表站历年降水量、径流量、输沙量均呈显著减少趋势,降水量年内分配主要...     

渭河上游典型小流域水文特征差异性分析

根据渭河流域两个典型小流域的实测水文和气象资料,分析了不同气候和下垫面条件的流域水文特征及其差异性.结果表明:清源河和牛谷河流域的年平均气温呈上升趋势,降水、径流、泥沙、降水径流系数均呈减少趋势;两个流域的降水、径流和泥沙历年变化不一致,1998-2013年清源河流域降水量相对牛谷河流域减少了8.6%,1993-2013年牛谷河的径流相对减少了21.4%,2000-2013年清源河的泥沙相对减少了24.0%;两个流域的面积、河长、海拔、植被覆盖率等流域特征值相对差在-29.4%~-4.5%之间,气温、降水等气候特征值相对差在-27.4%~16.7%之间,而径流特征值相差较大,相对差在-90.2%~-84.7%之间,泥沙特征差异性更大,相对差在292%~347%之间.对气候、下垫面和人类活动对水文要素的影响进行了研究,受人类活动的影响,清源河流域1996-2013年年径流减少11.6%,牛谷河流域1993-2006年年径流减少25.9%,2007-2013年再减少10.5%,研究人类活动的调水减沙效应,对流域综合治理、生态环境建设具有一定的指导意义.同时,充分利用不同小流域实测水文气象数据,分析水文气象要素的变化规律,可以为分布式水文模型研究和中小河流洪水预警预报提供重要依据.     

基于地表水循环遥感观测的黑河流域水平衡分析

流域内水循环各环节的水量及其时空分布是不断变化的,掌握流域水循环与水平衡状况是进行流域水资源合理开发利用的重要基础。以2000—2019年黑河流域水文显著变化期为研究时段,综合应用TRMM与GPM卫星观测的降水量、遥感估算的蒸散发量等数据并结合气象站点、水文站点等观测数据,对流域降水、蒸散发与径流等水循环要素的水平衡进行了分析。结果表明:祁连山区是主要产流区,向中游年均下泄水量约为45.11×108 m3。其中,消耗于中游的年均量约为29.92×108 m3,约占66%;补充下游的年均量约为15.19×108 m3,约占34%。民乐—张掖盆地是黑河中游水资源消耗的主要区域,年均消耗的上游来水和当地降水量达43.97×108 m3,约占中游消耗量的75%;中游农田蒸散发年均消耗水量约20.3×108 m3,占总消耗量的35%;上游区降水量增加是黑河干流出山口径流量增加的主因,对径流量增加的贡献率为96%,导致年均径流增加0.35×108 m3,潜在蒸散发对径流增加几乎没有贡献。根据目前黑河干流上游径流量变化与中游水资源消耗现状,如果未来水文周期变化导致上游径流减少,中下游用水矛盾凸显的风险较大。地表水循环遥感观测可作为流域水平衡分析的方法之一,分析流域地表水水资源的空间分布状况、揭示水资源变化趋势与原因,支撑水资源合理配置,陆面实际蒸散发是水平衡分析不确定性的主要来源,准确估测不同类型下垫面实际蒸散发量是提升分析可靠性的关键。基于互补相关的陆面实际蒸散发估算方法相对简单,但其中用于计算湿环境蒸散发量的Priestley-Taylor公式中乘性经验系数受地形影响空间变异很大,区域上采用统一数值会对结果造成不可忽视的影响。     

基于RS和GIS的黑河流域景观格局变化研究

以黑河流域为研究区域,选择2000、2005、2010年的Landsat TM/ETM+影像、ASTER GDEM为数据基础,结合遥感技术、地理信息系统、数理统计和景观生态学方法,对黑河流域生态景观格局特征及十年变化进行分析。从生态景观格局变化来看,2000-2010年黑河流域生态系统景观格局空间分布得到整合,景观破碎化程度降低、景观格局走向完整,景观形状简单且变化较小。三个研究时期内,黑河流域上中游多林地、草地,下游多农田和城镇;流域大部分生态景观类型在斑块数、面积及空间格局上都发生了不同程度的变化,但林地始终是其景观基质,属于绝对优势景观;湿地景观类型在研究期的前五年整合强度较大;农田是唯一一个面积减少的景观类型,也是面积变化最大的景观类型,在这十年间农田转化为了林地、城镇、湿地和裸地,且对林地贡献率最高、城镇次之;城镇景观格局逐步趋于完整。     

黑河流域山前绿洲水量转化模拟研究

利用数字高程数据、遥感解译成果、地下水和水文气象资料,建立了一个基于GIS网格的黑河中游山前绿洲地区分布式水文模型.模拟结果表明,黑河流域中游山前绿洲地带的降水几乎完全消耗于蒸散发,且大约70%的山区地表径流补给也消耗于蒸散发.蒸散发以中游森林为最多,草本植被蒸散发同植被覆盖度呈正比.天然植被覆盖度同降水量的多少呈正比,在当地气候条件下,降水是天然荒漠植被类型和分布的控制因子.     

青藏高原中部高寒草甸蒸散发特征及其影响因素

蒸散发作为水量平衡和能量平衡的重要组成部分,其变化对于农业、生态和水文具有重要的影响。全球变暖导致青藏高原上冻土活动层加厚,改变大气和土壤的水热交换过程,为明确唐古拉多年冻土区的蒸散发在全球变暖大背景下的变化趋势,依托中国科学院冰冻圈国家重点实验室唐古拉站,利用小型称重式蒸渗仪的观测数据分析了2007-2013年蒸散发的变化特征及其影响因素。结果表明：2007-2013年草地生长季实际蒸散发总量呈现递增的趋势;在草地生长季内,草地生长中期的总蒸散量最大,生长初期的总蒸散量最小,但是日蒸散量则是在生长初期最大,生长后期最小;无降水日,草地的蒸散发主要受到净辐射和气温的影响,降雨日的蒸散发则主要受到净辐射和风速的影响。     

分布式水文模型SWAT模型在新疆叶尔羌河流域的适用性研究

为定量分析SWAT模型在新疆叶尔羌流域径流模拟的适用性,以叶尔羌河卡群水文站以上集水区域为研究流域,基于卡群水文站2000-2012年水文数据,运用SWAT模型模拟了研究流域的径流量,并设定2种气候变化情景模式,定量分析不同气候变化情景模式对叶尔羌流域径流量的影响。研究结果表明:SWAT模型在叶尔羌河流域具有较好的适用性,模拟的径流深相对误差小于8%,确定性系数均达到0.75以上;在降水不变化的前提下,气温升高2℃,流域径流量增加6.28%;在气温不变前提下,降水量增加5%,流域径流量增加9.50%。研究成果对于新疆叶尔羌河流域水文模拟及预测提供参考价值。     

玛纳斯河流域山前平原区蒸散发时空异质性分析

玛纳斯河流域气候干燥、蒸发强烈,准确估算蒸散发量对地下水资源评价及生态环境保护具有重要指导意义。以往蒸散发研究空间分辨率较低,已不能满足各水文地质分区景观格局演变引起的蒸散发细部变化研究,针对以往不足,文章基于SEBAL模型利用Landsat系列影像估算了近30年来玛纳斯河流域山前平原区蒸散发,并进一步探讨不同水文地质分区蒸散发时空分布特征及影响因素。结果表明,蒸散量空间分布按照水文地质分区呈现明显带状性,各水文地质分区日蒸散总量表现为戈壁带<荒漠带<绿洲带,时间尺度上全区蒸散总量呈上升趋势,且增大幅度逐渐变缓,各分区呈现绿洲带蒸散总量递增、戈壁带及荒漠带蒸散总量先减小后增大,各分区蒸散总量变化趋势是由各分区主地物类型蒸散量变化控制;通过对影响因素的分析可知日蒸散发量随气温的升高而升高,各地物日均蒸散发量与全区平均气温变化趋势一致;归一化植被指数与日蒸散发量在戈壁带与绿洲带呈现较好的正相关关系;地下水位埋深与日蒸散发量在绿洲带呈负相关,当地下水位埋深大于5. 5 m时,日蒸散发量趋于稳定。     

Assessment of LULC and climate change on the hydrology of Ashti Catchment,India using VIC model

The assessment of land use land cover (LULC) and climate change over the hydrology of a catchment has become inevitable and is an essential aspect to understand the water resources-related problems within the catchment. For large catchments, mesoscale models such as variable infiltration capacity (VIC) model are required for appropriate hydrological assessment. In this study, Ashti Catchment (sub-catchment of Godavari Basin in India) is considered as a case study to evaluate the impacts of LULC changes and rainfall trends on the hydrological variables using VIC model. The land cover data and rainfall trends for 40 years (1971–2010) were used as driving input parameters to simulate the hydrological changes over the Ashti Catchment and the results are compared with observed runoff. The good agreement between observed and simulated streamflows emphasises that the VIC model is able to evaluate the hydrological changes within the major catchment, satisfactorily. Further, the study shows that evapotranspiration is predominantly governed by the vegetation classes. Evapotranspiration is higher for the forest cover as compared to the evapotranspiration for shrubland/grassland, as the trees with deeper roots draws the soil moisture from the deeper soil layers. The results show that the spatial extent of change in rainfall trends is small as compared to the total catchment. The hydrological response of the catchment shows that small changes in monsoon rainfall predominantly contribute to runoff, which results in higher changes in runoff as the potential evapotranspiration within the catchments is achieved. The study also emphasises that the hydrological implications of climate change are not very significant on the Ashti Catchment, during the last 40 years (1971–2010).     

1960—2010年中国主要流域径流量减小原因探讨分析

针对1960—2010年径流量显著减少的中国主要流域,包括松花江、辽河、海河、黄河和汉江等,选择其上游地区受人类直接取用水影响较少的山区小流域,分析径流变化及其原因.采用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡方程,估计了流域年径流量变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,并对各流域径流变化进行了归因分析.结果表明,在气候较为湿润的地区,径流对气候和下垫面变化均不敏感;在气候较为干燥的地区,径流对气候和下垫面变化都更为敏感,且区域差异性明显.潜在蒸散发的变化对径流减少的影响微弱,降水减少和下垫面变化是径流减少的主导因素,其中人类活动导致的下垫面变化对径流减少的影响尤为显著.对比两个阶段的径流变化归因分析结果,近10年间流域下垫面变化对年径流量的影响程度较前20年有显著增加.通过分析近30年的归一化植被指数(NDVI)数据发现,植被覆盖改善是下垫面变化的重要原因,说明中国水土保持工程发挥了显著生态效益的同时也导致了流域径流减小.     

中国西北山地景观要素对河川径流的影响作用分析

以祁连山北坡为典型研究区,分析了20条河流所在流域的水文、气象数据以及植被、冰川等山地景观要素的特征数据,采用流域对比分析的方法,研究了山地植被景观及冰川覆盖对河川径流的影响.结果表明:森林、草地及冰川是祁连山区影响河川径流量的主要景观要素.森林有"减少"径流的作用,而草地、冰川有"增加"径流的作用,并且随着森林、草地...     

红壤丘陵区地表水资源动态与合理调蓄利用研究

以红壤丘陵景观中相对独立且整体性强的集水区为基本单元,重点研究了集水区内降水、蒸散、水量蓄存等地表水资源的年变化。结果表明,降水资源在集水区内的陆面拦截蒸散、塘堰蓄存、排出集水区三者中的分布比例约为7:2:1,在水土保持型坡地的植被拦截、土壤渗流、地表径流三者中的分布比例约为3:5:2;每公顷1m土体中的土壤贮水量,在丰水季节,水土保持型坡地要比非水保坡地高出864.0～1067.0m3,少水季节则高出647.0～855.0m3。研究结果还表明,以集水区为单元的农业灌溉用水量,一般为年降水量的12%左右,蓄存此水量的塘堰面积应占集水区土地总面积的11%左右,对于塘堰面积已占土地总面积10%左右的红壤丘陵区而言,抗御季节性干旱依靠扩大塘堰蓄水已不现实,其主要途径应是充分发挥水库工程和"土壤水库"的巨大抗旱潜力。     

不同林草系统对集水区水量平衡的影响研究

应用SWAT99.2模型(Soil and Water Assessment Tool),系统地研究了红壤丘岗集水区4种林草系统(自然草被、阔叶林、混交林和针叶林)的地表径流、根层渗漏、蒸发蒸腾、土壤蓄水量的时空特点,并用实测的地表径流对模型进行校正和验证,月地表径流的Nash-Sutcliffe模拟效率系数达到0.74,模拟值和观测值的决定系数达0.90。结果表明,降水的年内分配不均造成了径流、渗漏、土壤蓄水量月份之间的差异,年际间气象条件(特别是降水)的差异性导致了水量平衡支出项的年际差异,其中径流量和渗漏量受降水的影响最大,蒸发蒸腾量次之,土壤蓄水量的年变化量受降水的影响最小;林地能有效地减少区域的地表径流量,其中以阔叶林和混交林的效果最好;林地入渗性能大于草地;蒸发蒸腾量是林地水量平衡支出中最大的一项,且3种林地的蒸发蒸腾量均大于草地。水量平衡的预测结果显示,土地利用方式是区域短期水量平衡的主要影响因子。     

天然实验流域降雨径流现象发生的悖论

作为滁州水文实验系统一部分的1号天然实验流域,面积7897m2,以安山岩为基底,上覆平均厚度2.46m的第四系沉积物。实测了包括地面径流和地面下径流的各种降雨径流响应,后者包括来自非饱和带的壤中流和饱和带的地下水径流。表明这些径流成分有着复杂的组合类型,主要是以地面径流为主的SR型和以地面下径流为主的SSR型,以及中间的和演化的类型。SR型实例中的地面径流量可占总径流的65%,而SSR实例中的地面下径流量可有90%。主要降水的7月,地面下贡献占54.5%,其中地下水径流即占33%。大部分地面径流与降水的18O组成有不小的差异,比较了同时进行测验的3个实验流域,在1400min的降水径流过程中,降水的平均δ18O为-1.210%,而同期地面径流的平均δ18O,2号水文山流域(512m2)为-1.132%,1号南大洼天然流域为-1.065%,3号只有薄层风化碎屑的牵牛花流域(4573m2)为-0.801%。这质疑了现行同位素流量过程线划分方法8个假定中的两个:地面径流的同位素组成不同于降水,天然流域尤其如此;各种水源在汇集过程中的同位素分馏影响并非都可忽略不计。实验流域因降水而产生径流,但所产生的径流却有着非本次降水的组分,这一降水径流悖论发生于各个实验流域。SR型和SSR型总的非本次降水组分分别达16%和64%。     

Impact of Rainfall Variability on River Hydrology: A Case Study of Southern Western Ghats,India

The Western Ghats plays a pivotal role in determining the hydrological and hydroclimatic regime of Peninsular India. The mountainous catchments of the Ghats are the primary contributors of flow in the rivers that sustains the life and agricultural productivity in the area. Although many studies have been conducted in the past decades to understand long term trends in the meteorological and hydrological variables of major river basins, not much attention have been made to unfold the relationship existing among rainfall and river hydrology of natural drainages on either side of the Western Ghats which host one of the unique biodiversity hotspots across the world. Therefore, an attempt has been made in this paper to examine the short term (last three decades) changes in the rainfall pattern and its influence on the hydrological characteristics of some of the important rivers draining the southern Western Ghats as a case study. The short term, annual and seasonal trends in the rainfall, and its variability and discharge were analyzed using Mann-Kendall test and Sen’s estimator of slope. The study showed a decreasing trend in rainfall in the southwest monsoon while a reverse trend is noticed in northeast monsoon. Correspondingly, the discharge of the west and east flowing rivers also showed a declining trend in the southwest monsoon season. The runoff coefficient also followed the trends in the discharge. The runoff coefficient of the Periyar river showed a decreasing trend, whereas the Cauvery river exhibited an increasing trend. A high-resolution analysis of rainfall data revealed that the number of moderate rainfall events showed a decreasing trend throughout the southern Western Ghats, whereas the high intensity rainfall events showed an opposite trend. The decline in groundwater level in the areas which recorded an increase in high intensity rainfall events and decrease in moderate rainfall events showed that the groundwater recharge process is significantly affected by changes in the rainfall pattern of the area.     

沟床起动型泥石流预报研究

贵州省望谟县2011年6月6日暴发了特大山洪泥石流,其中暴雨中心所在的打易镇多处暴发泥石流。短历时强降雨激发了沟床起动类型的泥石流。本文通过对贵州望谟河流域群发泥石流的调查,得出该流域的66条沟中,22条沟无沟床起动类型泥石流暴发,25条沟暴发沟床起动类型泥石流,还有19条沟无法确定是否有沟床起动类型泥石流暴发。在前期工作基础上,提出了地质条件和降水条件因子的改进方法;并在前期工作的3大条件（地形条件、地质条件和降水条件）之间的关系基础上,由贵州望谟群发泥石流数据得出改进沟床起动类型泥石流的临界值,提出了泥石流的预报模型。本文模型在我国西南地区的泥石流验证中非常成功,为泥石流的预报提供了一个新方法。预报模型中的地形因子和地质因子还可以判断泥石流流域的暴发频率,为正确地判断泥石流流域的特征打下了基础。预报模型也可以估算泥石流的暴发规模,为定量地预测泥石流危害范围提供了依据。     

内陆河流域森林生态系统生态水文过程研究

面对国家重大需求及生态水文学发展方向,指出内陆河流域森林生态系统生态水文过程研究的重要性。综述干旱区森林生态系统生态水文过程研究进展,同时总结该领域研究的不足,特别提出要加强森林生态系统融雪径流、壤中流和蒸散发的研究,旨在理解干旱区内陆河上游森林植被水源涵养功能,回答林业生态重大科学问题,同时以期推动内陆河流域森林生态...