甘肃省黑河干流中游地区泉水动态特征及预报

在简述区域水文地质条件的基础上,依据1986-2007年泉水流量系列观测资料,详细论述了区内下降泉、上升泉的年内和多年动态变化特征,对比分析了1967年、1984年、2006年测区各泉域泉水量和泉水总量的时空分布规律和变化特征。利用已有的潜水二维流水量数学模型,推递并建立了利用泉点周围节点水头(水位)预报泉水流量的数学模型,并对测区泉水总量未来15年的变化趋势进行了预报。结果表明,在现状节水灌溉条件下,由于出山径流量的增加和地下水开采量的减少,未来黑河干流中游地区的泉水资源基本处于稳定状态。     

黑河莺落峡站年径流长期预报模型研究

通过分析黑河莺落峡站出山径流变化规律,并将年径流系列按照频率25%及75%为界,划分成3种情况:即多水年x_i > 55.0,中水年42.1≤x_i≤55.0,小水年x_i < 42.1。计算其状态转移概率得出:年径流过程从某一状态转移至其他状态的可能性都有,但其转移概率的最大值达81.8%。由此可知,年径流的变化过程不仅有随机性,而且有很强的相依性。通过多年对站年径流预报工作的实践,经过各种方法的比较检验,认为建立前期大气环流因子与年平均流量的预报模型和建立年平均流量的时间序列组合模型,其逐年预报的精度较高,经过误差评定分析,两个模型均为甲级方案,检验预报时性能较稳定,能对莺落峡站年平均流量进行有效预报,为黑河流域调水提供技术支撑。     

新疆洪水预报预警中融雪径流模型应用进展

针对全球变化背景下极端升温、暴雪和暖湿化现象以及中国新疆地区融雪洪水灾害风险增大问题,概述了新疆不同类型洪水灾害特征,重点阐述了近年发生频率增加、致灾性强、灾害风险增大,但在新疆未引起重视的融雪洪水的研究进展,对比分析了不同类型融雪径流模型特点和研究现状。综合目前融雪径流模型已有进展和面临的挑战,提出新疆未来研究需考虑融雪径流模型的物理机制和融雪消融过程,以提高预报预警精度。回顾了融雪洪水在新疆的预报预警技术,指出构建高精度预报预警融雪洪水模型所面临的风吹雪、冻土表层雪和雪面雨等关键问题,并提出提升新疆洪水模拟、预报预警、应对突发洪水的综合能力的关键技术,为提升新疆融水洪水预报预警技术提供思路与建议。     

基于贝叶斯模型平均的全球洪水中长期预报评估研究

筛选全球5839个水文站逐日径流数据,采用超阈值采样法提取洪水发生频率及时间,将各季节最大日流量作为季节洪水量级,以优选的多个大尺度气候因子的最佳前置月份序列作为潜在预报因子,基于贝叶斯模型平均法构建全球尺度洪水中长期预报模型,并利用均方误差技术指数（MSESS）评价模型的预报效果。结果表明：全球范围内,洪水量级和频率模拟预报效果合格（0.6>MSESS>0.2）的水文站点占比分别为48%和28%;利用前置季节气候因子数据,驱动所构建的洪水中长期预报模型,有效预报了2020年鄱阳湖流域洪水量级将异常偏高。     

甘肃黑河干流中游湿地现状及保护对策

黑河干流中游湿地是张掖黑河国家级自然保护区的核心湿地,是黑河绿洲的生态屏障。近年来湿地退化问题凸显,湿地保护形势不容乐观,湿地政策和湿地保护公众参与意识还有待完善和加强。基于Landsat遥感影像,利用遥感方法对黑河干流中游的湿地信息进行提取,在此基础上针对湿地保护存在的问题提出了合理的对策和建议。     

黑河干流坡面级联系统及水土平衡分析

通过对黑河干流坡面级联系统及水土平衡的分析，指出山地、绿洲、荒漠是以水为纽带构成的一个完整的自然地理系统，绿洲沙漠化的防治要考虑到系统的相互联系，并从宏观和微观角度上考虑对系统的调控。     

塔里木河干流上游洪水演进规律分析与数值模拟

塔里木河流域的水文特性在过去几十年内发生了深刻变化,源流的年径流总体增加,而干流发生量级洪水的频次与洪峰流量也有显著增长,干流防洪压力不断增长。通过从洪水传播时间、削峰率、耗水率三个方面对塔里木河干流上游（肖夹克-英巴扎）分河段展开系统分析,揭示了干流上游洪水传播的一般规律;在此基础上构建了一维水沙演进的数学模型,模型通过2010年洪水验证后,模拟了2017年干流洪水演进过程,模拟结果精度较高,显示了该数学模型的合理性和广阔的应用前景。研究成果不但从科学上揭示了中亚代表性内陆多沙河流的洪水特性,对于塔里木河干流的防洪管理与洪水资源化利用也有重要意义。     

黑河干流山区流域月径流计算模型

西北内陆河山区流域天然来水量的准确预测对于维持区域可持续发展和生态环境的保护具有重大的意义。鉴于这些山区流域地形、地貌、植被景观复杂，观测站点稀疏，建立了6种月平均流量的计算模型，效果都很好。所进行的数值试验表明，山区平均月降水量、月平均气温、平均月蒸发量和出山月平均流量相互之间存在复杂的非线性关系。降水和气温都是影响月蒸发力和平均流量的一个综合因素。气温是影响含有冰雪融水的山区流域产流的一个极为重要的因素，但降水、气温物蒸发力不足以完全综合反映产流过程，应该探讨加入新的因子。     

Topmodel模型在黑河干流出山径流模拟中的应用

概念性模型应用广泛,它由集总模式逐步发展为分布参数模式。文中介绍了一个基于土壤含水量和地形指数的概念性分布参数模型——Topmodel。该模型以小时为步长,对DEM分辨率的要求为50 m×50 m。为将模型应用到我国内陆河山区中大型流域,将模型的DEM分辨率拓宽到1 500 m×1 500 m,模拟过程也分别以日和月为步长。日径流模拟结果表明,在DEM分辨率较粗的情况下,模型有一个较长时间的土壤含水量调整期,之后模拟效果较好,尤其是枯水径流。月模型模拟效果较好,但模拟效果总体还是受DEM分辨率较粗的影响。     

塔里木河干流区土地利用/覆被变化及其生态环境效应

在GIS和遥感技术支持下,利用1973年MSS遥感影像、1983年航空遥感土地利用图、1990年TM、2000年TM和2005年CBERS遥感影像对新疆塔里木河干流区土地利用/覆被变化过程和生态环境效应进行了分析。结果表明,1973~2005年塔里木河干流区土地利用/覆被发生了显著变化,耕地、未利用地和城乡居民及建设用地面积分别增加了25.72×104hm2、17.33×104hm2和0.51×104hm2,林地、草地和湿地面积分别减少了29.10×104hm2、8.63×104hm2和5.84×104hm2。在1973~1983年、1983~1990年、1990~2000年、2000~2005年4个时段中土地利用变化呈"显著变化—缓慢变化—显著变化—急剧变化"的过程。土地利用类型转移的主要方向是林地和草地转化为耕地、耕地转化为城乡居民及建设用地、草地转化为未利用地。土地利用/覆被的变化引起了干流区水环境恶化、土壤质量改变、天然植被严重退化、土地荒漠化和盐渍化加剧、湿地面积减少和生物多样性丧失等一系列生态环境问题。     

黑河干流高崖断面径流变化及其模拟

 作为张掖市甘州区与临泽县之间的黑河干流的控制断面,高崖断面径流量变化反映了甘州区地表水、地下水、灌溉用水之间的转化特征。在定性分析黑河干流高崖断面径流组成的基础上,提出了河道渗漏和地下水溢出的简化模型,利用月引水比例刻画灌溉引水量的年内变化,以莺落峡径流量和典型观测孔水位为输入,对高崖断面的月径流量进行了模拟。模型重建的1989—2006年高崖断面月径流量NSE(Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency)系数达到0.88。所提出的方法充分考虑了河道水量适时变化条件下的河道渗漏行为以及人类活动的影响,是对高崖断面径流变化研究的一次积极探索。     

黑河干流正义峡-狼心山段河道渗漏量计算及模拟

综合考虑来水条件和渗漏容量,利用平均水面宽度与渗漏率的乘积求得单位长度渗漏量,采用水面宽度的变化表征渗漏面随水流起伏变化,建立了黑河正义峡-狼心山段河道渗漏模型,模拟了2005-2013年河段渗漏量变化;并以此建立了河道前期过水和未过水条件下正义峡流量和正义峡-狼心山段渗漏量之间的关系。结果表明：（1）强烈渗漏条件下天然河道水流演进模型对正义峡-狼心山段渗漏模拟效果较好,总体误差小于5%;（2）模型模拟的2005-2013年年均渗漏量为2.69×10⁸ m³,与以水量平衡计算的年均2.84×10⁸ m³大致相当,绝对误差为0.15×10⁸ m³,表明模型模拟的结果较好;（3）正义峡流量和正义峡-狼心山段河道渗漏量呈显著的指数关系,实际调度工作中,可利用该模型计算渗漏量并预测下游的来水过程。     

黑河流域水-生态-经济发展耦合模型及应用

以系统动力学模型为依据,根据黑河流域生态系统、生产系统和生活系统相互作用形成的水-生态-经济协调发展耦合关系式,建立了黑河流域水-生态-经济协调发展耦合模型;通过动态模拟和综合调试,从众多实验方案中选择生成水-生态保护型发展方案 (WEP)、水-经济高效型发展方案 (WEH)、水-生态-经济协调型发展方案 (WEE) 3种有效方案。认为WEE方案耗水量介于WEP和WEH之间,经济效益和生态环境效益都比较显著,同时兼顾了黑河流域的经济发展目标和生态环境保护目标,虽然单纯从经济发展或生态保护角度分析,不是最好的方案,但从流域可持续发展和建设流域生态经济带的角度分析,却是一个最优化的方案。进而对WEE方案对应的水-生态-经济协调发展趋势做了分析。认为未来30年流域需水总量总体呈缓慢增加趋势,流域用水结构逐步呈合理化方向演变,流域上、中、下游需水总量和结构的动态变化趋势不尽一致,农业用地结构、粮-经-草种植结构和产业结构都不同程度地朝着合理化方向发展,单方水产值及经济效益总体呈显著增加趋势。     

黑河中游湿地生态旅游资源开发模式研究——以张掖市为例

生态旅游已成为当今世界旅游发展的主要趋势,也成为湿地生态系统保护与湿地资源开发的有效方式。黑河中游湿地资源丰富,是西北干旱区重要的湿地分布区之一,开展湿地生态旅游资源条件十分优越。以黑河中游湿地即张掖市为研究对象,对其生态旅游资源条件进行评价;结合生态安全理论,以保护性开发为基础,提出功能分区、生态旅游产品导向和社区共管模式结合的湿地生态旅游开发模式;最后,提出黑河中游湿地生态旅游可持续开发的举措,以期达到保护湿地生态环境,合理开发湿地生态旅游资源,实现黑河中游湿地旅游资源可持续发展的目的。     

实施分水方案后对黑河下游地下水影响的分析

由于黑河中上游的水土资源近年来的大规模开发利用,加之缺乏有效的水资源管理,使得下游河道来水量逐年减少,进而产生了一系列严重的生态问题,为了遏制这种恶化,以及加以恢复和重建下游的生态环境,自2000年7月开始在黑河下游实施国家分水方案。本文根据近五年来的黑河分水资料以及对分水前后地下水监测区的地下水位观测资料进行分析,探讨了分水过程及分水量在各年的变化,以及分水前后地下水位的时空变化,同时依据前人的一些研究结果,探讨了分水前后地下水位与生态环境之间的关系,尤其是地下水位与植被生长之间的关系。进而为下游分水以及生态环境建设提供科学依据。     

应用环境同位素方法研究黑河源区水文循环特征

维持黑河流域中、下游绿洲生态和社会经济发展的水资源主要形成于祁连山区。该文在野外采样的基础上,通过测试分析不同地段、不同水体中的环境同位素(δD、δ^18O和^3H)和水化学组成特征,利用同位素混合模型,识别黑河源区地表水和地下水的来源、组成和径流过程,揭示源区的水文循环特征,在此基础上探讨源区水文循环模式。结果表明：1)黑河源区存在两类地下径流系统：局部径流系统接受局地降水和冰雪融水入渗补给,就近向河流排泄,水循环交替积极,据同位素估算结果,降水补给占76％,冰雪融水补给占24％;区域径流系统接受中高山带的降水和冰雪融水补给(补给高程大于3600m),在出山口附近的断裂带以泉的形式排泄,水循环交替缓慢。2)山区地表水由大气降水、冰雪融水和地下水组成,出山河水的构成为：降水占69％～72％,冰雪融水占23％～24％,深部地下水占5％～7％。     

Relationship between sand-dust weather and water dynamics of desert areas in the middle reaches of Heihe River

Sand-dust weather has become an international social-environmental issue of common concern, and constitutes a serious threat to human lives and economic development. In order to explore the responses of natural desert sand and dust to the dynamics of water in desertification, we extracted long-term monitoring data related to precipitation, soil water, groundwater, and sand-dust weather. These data originated from the test stations for desertification control in desert areas of the middle reaches of the Heihe River. We used an algorithm of characteristic parameters, correlations, and multiple regression analysis to establish a regression model for the duration of sand-dust weather. The response characteristics of the natural desert sand and dust and changes of the water inter-annual and annual variance were also examined. Our results showed: (1) From 2006 to 2014 the frequency, duration, and volatility trends of sand-dust weather obviously increased, but the change amplitudes of precipitation, soil water, and groundwater level grew smaller. (2) In the vegetative growth seasons from March to November, the annual variance rates of the soil moisture content in each of four studied layers of soil samples were similar, and the changes in the frequency and duration of sand-dust weather were similar. (3) Our new regression equation for the duration of sand-dust weather passed the R test, F test, and t test. By this regression model we could predict the duration of sand-dust weather with an accuracy of 42.9%. This study can thus provide technological support and reference data for water resource management and research regarding sand-dust weather mechanisms.