气候变化与人类活动对水文影响的研究进展

气候变化与人类活动对水文过程产生了重大影响,估计和区分二者的影响是水科学研究中的热点问题。针对气候变化和人类活动(土地利用/覆盖变化)两个驱动因素,分别综述了气候变化、人类活动和两者综合对水文影响的研究进展;介绍了未来的气候情景和人类活动情景;阐述了区分气候变化和人类活动对水文要素过去和未来影响的研究方法,并总结了方法中常用的分布式水文模型。提出当前研究中存在气候和人类活动情景重复交叉、缺乏两者对水文极值事件的影响研究等问题。     

人类活动的水文效应及研究方法

一、人类活动的水文效应人类活动对水文情势的影响,从其影响途径可分为直接与间接两大类。直接影响是指人类活动使水文要素的量、质和时空分布直接发生变化,如修建水库、跨流域调水、农作物灌溉、城镇供水及污废水处理等,都直接使水资源系统不断发生变化;间接影响则指人类经济活动通过改变下垫面状况及局地气候,     

人类活动对水文干旱形成与发展的影响研究进展

在高强度人类活动对地球系统产生全方位深刻影响下,干旱灾害已经不再是严格意义上的自然灾害,而成为自然-人为复合灾害。人类活动通过改变大气成分(主要通过温室气体排放)引起全球或区域性水循环过程的变化,导致气象干旱时空特性变化,从而间接影响到水文干旱的形成发展;通过改变河流蓄存状态与水力联系(主要通过蓄、引、提、调水工程)以及用水特性变化,改变河流与地下水系统调蓄功能与产汇流过程,从而直接影响到气象干旱向水文干旱的传递过程以及水文干旱的发展过程。考虑自然和社会水循环之间复杂的相互作用过程,揭示人类活动对干旱形成与发展的影响是干旱研究的重要发展方向。     

人类活动对珠江流域主要水文要素的影响

水文特性及规律是流域治理、开发、保护及管理的依据和基础,水文特性既有成因上特有的规律,又受人类活动和气候变化等影响。针对人类活动对珠江流域主要水文要素的影响进行定量和定性分析,研究了人类活动对珠江流域径流量、洪水量级、水位流量关系以及泥沙的影响,给出了人类活动对珠江流域主要水文要素的影响结论,为下一步流域治理规划、水文计算及工程设计等提供技术参考。     

气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估

中亚地区是我国天气的上游区,生态环境异常脆弱,必须要保证该地区生态环境和资源安全,水资源安全首当其冲.研究和评估气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响,具有重要的战略意义.近百年来中亚地区气候有暖湿化趋势,气温增温持续时间较长且增温幅度较大,近50a增暖更加明显(0.47℃·(10a)^-1),其中冬季增温最快,预估未来会延续变暖的态势;同时20世纪80年代之后降水量持续波动上升.气候变化对该地区水资源的时空分布及湖泊变迁造成了重大影响,人类活动加剧了水资源短缺,近50a来锡尔河和阿姆河入咸海径流量均呈减少的趋势,20世纪70年代之后拦水蓄水水库等水利工程的建设,加上灌溉用水的增加,导致两河入咸海水量骤减;而1987年之后两河入咸海水量回升,主要是气温回暖、降水增多,加速了常年积雪和冰川融化,使得进入河道的径流量增加.同时,湖泊水位下降,面积收缩,水质恶化.中亚水资源问题主要是跨国水资源分配和水环境恶化问题,要做好水资源评估和用水规划工作,建立覆盖全区域的水资源环境监测网络.中亚国家需要共同参与制定一套完整的、综合考虑人口、社会经济、生态环境等因素的水资源管理政治立法决策体系,构建中亚各国人水和谐、互利共存的水资源新秩序,以水资源可持续利用来支持经济与社会的可持续发展.     

人类活动对浅层地下水文参数的影响

本文通过实测资料的分析计算,初步探讨人类活动对土壤给水度、潜水蒸发与降雨入渗补给等浅层地下水水文参数,以及最终集中反映在对浅层地下水资源量的影响。指出考虑人类活动影响的重要性,并强调应按开采的条件,通过科学实验进行地下水水文参数研究。     

人类活动影响剧烈背景下的海河流域水文修订成果研究

海河流域水资源开发利用率高,近几十年来未发生较大洪水,水资源开发利用、水土保持、城镇化建设等人类活动对海河流域产汇流特性持续产生明显影响,为七大流域中人类活动影响较大的流域之一。分析了海河流域下垫面变化趋势及对产汇流影响,研究了水文成果修订方法,提出了水文修订成果。在此基础上,总结了海河流域水文修订成果存在的问题,并提出下一步工作建议。     

人类活动影响下的大同市浅层地下水环境演化

在系统分析、整理研究区20多年来地下水水位和水质资料的基础上，研究了人类强烈活动影响下的水水位、水质的时空演化规律；分析了大同市在人类活动影响下的地下水环境演化规律；认为日益增强的人类活动是影响城市地下水资源短缺和水质恶化的重要因素；探讨了大同市水文地球化学的分带性，即把研究区分为地下水补给区（未受影响带）、地下水径流区（工业活动影响带）以及地下水排泄区（农业活动影响带）。这些研究可为大同市地下水政策的制定和实施提供科学的理论依据。     

水文要素等值线图的自动绘制方法

降雨量、地下水位等水文要素常常需要用等值线图来直观地反应。介绍了反距离加权插值算法和三角网格的等值线追踪方法，并用面向对象的C 编程语言封装为TContour类。应用结果表明，TContour类的插值和追踪方法快速高效，算法描述简洁且易于维护升级，可广泛应用于水文要素等值线图的计算机自动绘制，同时大大方便了软件系统的系统集成。     

乌力吉木仁河水文要素时间尺度变异分析

由于气候变化和人类活动的影响,水文要素的分布形式和参数可能在统计意义上产生了变异。为了揭示水文要素在时间尺度上的变异关系,将乌力吉木仁河梅林庙测站1956~2000年的逐月径流资料,按照不同的时间尺度划分为季度、汛/非汛期和年径流序列,利用水文变异诊断系统分别对其进行变异诊断,并查阅相关文献得出剧烈的人类活动是导致变异的主要原因。通过归纳不同时间尺度的变异诊断结果得出,对于按照季度尺度划分的径流序列,不同月份径流量占年径流量的比例是影响季度变异的主要因素,在变异程度方面,第一季度的变异程度最大,而第三季度的变异程度则最小;对于汛/非汛期尺度划分的径流序列,其变异则受所包含月份的综合影响,且月径流量比例系数越大,其影响程度也越大;对于年径流序列,其变异则主要受到第三季度或汛期径流的影响。     

强亲铁元素高温地球化学与天体化学及研究进展

强亲铁元素(HSE)包括铂族元素(PGE):Os、Ir、Ru、Rh、Pt、Pd)及Re、Au,它们对金属与硫化物相具有强烈的亲和性,这种独特性质使其成为高温地球化学与天体化学研究中的优秀示踪剂。此外,强亲铁元素内含两种长半衰期(¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os,t_1/2=41.6 Ga;¹⁹⁰Pt-¹⁸⁶Os,t_1/2=469 Ga)和一种短半衰期(¹⁰⁷Pd-¹⁰⁷Ag,t_1/2=6.5 Ma)放射性同位素衰变体系,可以用作地球与天体演化的时钟。在地幔部分熔融或分离结晶期间,PPGE(Rh、Pd、Pt)与Re、Au倾向于进入熔体相,IPGE(Os、Ir、Ru)则更多保留在残余固相。因此,通过地幔包体、地幔构造岩、镁铁质与超镁铁质火山岩的HSE丰度与Os同位素可约束地幔组成和相应的岩浆过程,以及制约地球早期演化过程。随着分析技术的改进,HSE与Re-Pt-Os同位素在行星增生与分异、核幔相互作用、壳幔分异、洋陆转换、克拉通形成与破坏、岩石圈俯冲再循环以及Ni-Cu-PGE矿床成因等方面均显示了巨大的应用潜力。     

我国水文站网建设与发展

水文站网是水文工作的重要基础,本文介绍了水文测站和水文站网的基本概念,对我国不同时期的水文站网的建设发展历程进行了回顾,结合经济社会发展的需求对水文站网的现状和问题进行了评价,对水文站网的发展进行了展望。     

全国水文预报技术竞赛参赛流域水文模型分析

对全国首次水文预报技术竞赛中参赛的10个流域水文模型的结构及模拟技术,分别从各个主要环节进行分类与综述;并根据技术竞赛检验结果所揭示的现象,就参赛水文模型的模拟及应用进行了分析与讨论。     

湿地水空间效应

地球水资源短缺问题日益严重,直接影响自然与经济社会可持续发展.陆地健康水循环和水资源的再生是基于合理的水调节空间.湿地是不可替代的水调节空间,因湿地特殊的水理性质和特有的生物地球化学作用,使湿地具有显著的调蓄地表径流和水体净化功能.人类活动大量破坏湿地,使湿地水空间效应明显下降,极大地削弱了湿地水调节功能.就流域生态、生产、生活用水的协调与保证而言,其合理的湿地配置是解决这一问题的重要基础之一.     

Impacts of Human Water Use on the Large-scale Terrestrial Water Cycle

Along with the increase of population and extraordinary economic and social development, human appropriation of freshwater supply increases rapidly. Anthropogenic activities have become an important driving factor of the large-scale terrestrial water cycle. The hydrological effects of human water use have attracted growing attention. In this paper, we briefly reviewed the recent studies addressing the anthropogenic disturbance of the large-scale terrestrial water cycle. The review focused on the direct alteration of the water cycle for human needs, with special coverage for the primary aspects of human water use such as irrigation, domestic and industrial water use, reservoir regulation and groundwater mining. The state-of-the-art parameterization schemes of human water use for macroscale land surface hydrological modeling were introduced and the limitations of the schemes were discussed. Considering the impacts of human water use on the terrestrial water cycle is currently a challenge for macroscale land surface hydrological modeling, which hinders the use of the models in assessing water resources under changing environment. Further studies are needed to understand the interactions between human and water systems, to develop integrated assessment model of coupled human-water systems, and to assess regional and global water security.     

内陆河流域山区水文与生态研究

以河西走廊黑河干流山区流域为例,从山区水文循环、水文与生态系统以及径流形成和预测等方面讨论山区流域水文和生态相互作用研究的有关问题。山区降水的空间和时间分布规律和固态、液态降水组成变化主要受制于海拔和地形的影响,而不同海拔和地形条件下的下垫面不同土地覆被和复杂的空间异质性则主要影响蒸散发量。对内陆河山区流域的水文小循环的研究,有助于进一步研究和认识内陆河流域上、中、下游水文和生态系统的相互联系问题。至今,对山区水文过程与生态系统的相互作用问题的研究还非常薄弱,需要研究山区森林草地生态系统在山区水文循环中的作用以及在维持和保护山区生态和环境中的作用和意义。内陆河流域山区水文过程复杂而综合性强,须加强对山区径流形成机理的多学科交叉研究,不断改善出山径流对气候变化和人类活动响应过程的模拟和预测水平。     

人类活动对大气臭氧层的影响

近些年来,南极地区、北极上空和其他中纬度地区都出现了不同程度的臭氧层耗损现象,人类活动引起的大气臭氧损耗日益得到大家的关注。从飞机排放氮氧化物对大气臭氧的影响,以及臭氧对人类排放的氮氧化物和氯化物潜在的非线性响应等方面简述人类活动对大气臭氧层的影响。     

黄河水沙变化趋势及成因分析

自2000年以来,黄河中上游河道非汛期出现变清趋势,黄河呈现"枯水枯沙"的新水沙特征。本文依据黄河干、支流24个主要水文控制站1950-2016年实测水沙资料,采用数理统计法和趋势分析法,分析了60多年来黄河干、支流水沙变化趋势及其影响因素。结果表明:(1) 1950-2016年黄河干、支流各站年均径流量、年均输沙量和年均含沙量随时间总体呈减小趋势,其中2000-2016年(Ⅲ时段)各站年均输沙量和年均含沙量降幅最大。(2) 1950-2016年黄河中游流域干、支流各站年均中数粒径随时间呈减小趋势,黄河水沙状况枯丰期差异显著,但随时间呈减弱趋势。(3)黄河水沙变化是自然因素和人类活动综合作用的结果,近年来黄河中游河道变清是泥沙锐减造成的,其中水保措施、水库工程、河道采砂及流域调水调沙引水引沙是主因,且人类活动影响的比重逐渐增大。     

Geochemistry of Major Elements in a Pristine Boreal River System; Hydrological Compartments and Flow Paths

Once or twice weekly, water sampling was undertaken for a two and a half year period in the Kalix River, northern Sweden. Soil water, groundwater, water in tributaries and mire water were also sampled at several occasions. Samples were filtered and analysed for major dissolved elements and TOC. Although only 5 of the bedrock in the Kalix River drainage basin is situated in the Caledonian mountains (mostly schist, with some outcrops of dolomite and limestone), the chemical composition of the river, at the river mouth, is clearly influenced by water from the mountain areas. High dissolved Ca/Mg ratios in June and July indicate a large influence of water from the mountain areas during summer. The dissolved Si/Mg ratio increases when water from the woodland (bedrock consisting of Precambrian granitoids) predominates during snowmelt in May, but the ratio is low during summer when water from the mountains is increased. However, the low Si concentrations in the mountain areas are probably not primarily the result of the different rocks but more a reflection of the less intense weathering of silicate minerals in the mountains. High Si/Mg ratios are closely related to high TOC. All the major dissolved elements, except TOC, are diluted by snowmelt in May. However, the dilution varies for different elements. Based on the interpretations of major element ratios the melt water discharge in May reflects two major compartments in the woodland; peatland areas and the upper section of the soil. During summer and autumn storm events in the woodland most of the storm water originated from peatland. High K/Mg ratios in the river in May are related to water discharge from the upper section of the till. Low S/Mg ratios in the river indicate an influence of mire water from the woodland both during melt water discharge in May and during increased water discharge in autumn. The Ca/Mg ratios in tributaries in the woodland are consistently lower during melt water discharge compared with values in August. The lower Ca/Mg ratio in May probably reflects water that has been in contact with the B-horizon in the till during spring flood. Data show that the TOC discharged during spring flood originates from two major compartments in the landscape, the upper soil profile and peatland. Storm discharge of TOC during the rest of the year originates mostly from peatland.