西南喀斯特山区三水转化与水资源过程及合理利用

中国西南喀斯特山区由于地质背景和地貌结构的特殊性,致使三水转化与水资源形成过程不同于非喀斯特山区。文章探讨该区三水转化机理、水资源补给方式和形成过程,得出喀斯特流域对于相同或相似降雨过程的响应,不同的流域结构决定了补给方式、三水转化、径流调蓄和输移特征。提出喀斯特山区水资源合理利用模式应按照因地制宜、因土制宜、因水制宜及因需制宜原则,采用以小微型为主的水资源开发利用模式,实施分散拦蓄、分散供水,以化整为零方式解决喀斯特山区的整体性干旱缺水。     

黄河流域河型转化现象初探

黄河以其高含沙水流以及下游河道的高沉积速率而著称于世。迄今的研究, 主要针对黄河中下游流域的 侵蚀、水文泥沙和河床演变方面的研究, 而对黄河流域主支流发生河型转化的现象关注不够。在黄河的不同河段, 河型的变化频繁, 类型多样, 现象复杂, 是研究者不可回避的科学问题。本文选取黄河上游第一弯的玛曲河段、黄河 上游末段托克托附近河段及黄河下游高村上下河段来研究河型转化的形式及影响因素。玛曲河段沿流向发生网状 河型→弯曲河型→辫状河型的转化现象, 该系列转化呈现出由极稳定河型向极不稳定河型的转化, 这与世界上通 常可以观察到的沿流向不稳定河型向稳定河型转化的情况完全相反。这主要受到地壳的抬升、上下峡谷卡口、水动 力特征、边界沉积物特征及植被的区域分布等因素的控制。托克托附近沿流向发生了弯曲河型→顺直河型转化的 现象, 这是较稳定河型向极稳定河型的转化, 主要受到边界沉积物、水动力等因素的控制。高村上下河段沿流向发 生的辫状河型→弯曲河型转化的现象, 是由极不稳定河型向较稳定河型转化的现象, 河道边界沉积物及水动力是 其主要控制因素, 人工大堤只是限制了河道摆动的最大幅度, 对河型的性质影响不大, 但其上游河段修筑的水库导 致下泻的水流在辫状河段的侵蚀能力增强而使其边界沉积物粗化, 并将泥质物大量沉积在弯曲河段, 客观上促进 了河型的转化。     

黄河流域多尺度水系统结构变化特征

大河流域的水系统是支撑社会-生态系统的基础,理解水系统的结构变化是深入揭示区域系统演化的关键。基于自然-社会水系统视角,从黄河全流域和二级水资源分区尺度,利用1998—2018年降水、蒸发、径流、社会经济耗水等水系统变量,通过Mann-Kendall趋势检验和线性回归分析方法,分析了水系统要素的变化趋势及结构演变特征。结果表明：在全流域尺度,降水、蒸发分别以4.25 mm·a^-1、4.09 mm·a^-1的速率上升,但蒸发在空间上的变化更显著;径流量呈现先减少再上升后急剧下降的趋势,且与降水量显著正相关。社会系统耗水量呈现增速减缓的特征,农业灌溉占耗水结构的比例以0.50%的速率逐年下降;城镇公共、居民生活和生态环境耗水比例分别以0.07%、0.29%、0.11%的速率上升。在二级水资源分区尺度,各水系统分异特征明显,兰州至头道拐段及花园口以下区域水系统所支撑社会经济发展的功能已经出现了超载。各水系统要素间具有不同程度的协同演变趋势,在湿润区域,蒸发相较于降水具有明显的滞后现象,但在干旱区域两者变化趋势基本一致。黄河流域水系统要素在时空上均存在明显的异质性,未来人口和经济的进一步发展可能会使区域的水资源压力加剧。     

黄河流域煤炭富集区煤炭水足迹演变及驱动效应研究

煤炭与水资源相互影响和制约,如何评价煤炭耗水的演变趋势及其影响机制对煤炭和水资源进行协同管理具有重要意义。基于国际标准的煤炭水足迹测算模型,分析2000—2017年黄河流域煤炭富集区——晋陕蒙煤炭水足迹的时空演变趋势,构建煤炭水足迹压力指数评价区域煤炭和水资源的匹配关系,并运用LMDI模型定量分析煤炭水足迹的驱动效应。结论如下：① 煤炭水足迹总量在研究期内呈增长趋势,主要以原煤和火力发电水足迹为主,山西和内蒙古煤炭水足迹最高,陕西最低。② 研究区整体煤炭水足迹压力指数逐渐增大,由煤–水关系缓和型逐渐演变为煤–水关系制约型,从空间分异来看,山西最大,研究期内均属于煤–水紧张型,陕西次之,内蒙古最小,均由煤–水关系缓和型演变为煤–水关系制约型。③ 影响煤炭水足迹的主要驱动因素是经济效应和技术效应,前者对煤炭水足迹的影响逐渐增强,后者对煤炭水足迹压力的影响先增强后减弱,各驱动效应空间分异明显。研究结果可为煤炭富集区煤炭和水资源可持续利用提供决策参考,为黄河流域生态保护和高质量发展的资源管理提供决策支持。     

黄河流域水资源演化模式分析

应用EMD-Hilbert变换方法分析花园口以上降水和天然径流近50年的资料系列。结果表明：黄河流域降水演化模式可由4个内在模函数以及一个单调递减的趋势项表示,而天然径流的演化则由3个基本模态和一个单调递减的趋势组成。黄河流域降水和天然径流的演化模式存在一定的相关关系,但两者之间并非一一对应的关系。从时间上看,不论是内在模函数还是趋势项,相对于降水,天然径流都表现出滞后的特点,一定程度上反映了下垫面调蓄作用对径流演化过程的影响。此外,从降水和天然径流内在模函数的周期可以推测黄河流域的水资源演化可能与大气低频振荡有关。     

黄河流域NDVI时空变化及其与降水/径流关系

NDVI是表征区域植被覆盖的重要指标。本文把黄河流域划分为 16个区域 ,利用Pathfinder (探路者 )的AVHRR NDVI资料 ,得到各区域 1982～ 1998年NDVI统计序列 ,详细分析了各区域NDVI时空变化特征。研究表明 ,17年来黄河流域各分区年平均NDVI都呈增加趋势 ,说明植被覆盖增加 ,生态环境好转 ,但是 8月份龙羊峡以上和兰河干流区间NDVI则有所下降 ,生态环境有局部恶化趋势。最后研究各区域NDVI与降水、径流和径流系数的年内、年际相关关系 ,结果表明 :从年内变化看 ,黄河流域各区域NDVI变化与降水、径流变化呈明显的正相关 ;从年际变化看 ,黄河流域各区域NDVI波动趋势与降水具有一定的相关性 ,但与径流、径流系数变化的关系相对复杂 ,不具有明显的相关性     

黄河流域旱涝年夏季蒸发计算及其变化

根据我国北方的热量平衡观测资料,地立了计算感热—潜热比的经验模式,用于计算黄河流域旱涝年(1972、1975、1986、1988年)及一般年(1971、1974、1985、1987年)夏季陆面蒸发,并分析其变化特点以及与旱涝的关系。     

黄河流域甘肃段县域“三生”功能空间时空格局及影响因素识别

通过构建“三生”功能综合评价指标体系,集成运用熵权法、层次分析法和地理探测器等方法,结合GIS空间分析,对2006—2018年黄河流域甘肃段57个县域“三生”功能进行综合评估,揭示其时空演化和分异特征,并定量识别其影响因素。结果表明：黄河流域甘肃段县域“三生”功能指数总体呈增强趋势,但空间差异较为显著,总体上沿黄河干流“玛曲-靖远”轴线较高而两侧相对较低;“三生”功能具有明显的空间正相关性,其中,生态功能集聚特征最为显著;“三生”功能均随时间变化,正相关类型集聚明显,呈“组团”式分布,负相关类型集聚性低,呈“零星”状的规律;城乡一体化水平是影响研究区“三生”功能空间分异的主导因素,且要素交互作用增强了“三生”功能的空间分异。     

黄河流域生态系统服务权衡协同关系时空异质性

探究流域生态系统服务的权衡协同关系及其尺度效应对合理制定生态环境政策和有效配置环境资源具有至关重要的意义。以黄河流域为研究对象,采用1990、1995、2000、2005、2010、2018年6期数据,采用InVEST和CASA模型评估产水量、碳储量、土壤保持量、生境质量和净初级生产力（NPP）5项生态系统服务,采用Spearman相关性分析黄河流域及其二级流域各项生态系统服务间的权衡关系。结果表明：全流域尺度上产水量与碳储量、生境质量呈权衡关系,其余各项服务间呈协同关系;产水量与碳储量、产水量与生境质量、碳储量与土壤保持量、碳储量与生境质量、碳储量与NPP、土壤保持量与生境质量之间的关系8个二级流域与黄河流域全域均保持一致。产水量与土壤保持量、产水量与NPP、土壤保持量与NPP以及生境质量与NPP的关系在二级流域间出现了差异。各生态系统服务整体表现出了明显的二级流域差异且显示地域规律性。多尺度评估生态系统服务间的权衡协同关系,可为制定黄河流域发展和生态保护双赢政策提供可靠参考。     

甘肃省黄河流域科技创新与产业发展时空格局及协同发展模式

在中国实行创新驱动发展战略和黄河流域高质量发展的背景下,推动科技创新和产业结构优化对于甘肃省黄河流域可持续发展具有重要意义.选取2009-2019年甘肃省黄河流域9个地级市州作为研究对象,首先建立科技创新与产业发展的评价指标体系并测算两系统的评价指数值,然后运用耦合度与耦合协调度模型判别区域科技创新与产业的协同发展模式...     

引黄灌区节水灌溉分区与节水途径初探

依据气候、地形、地貌、土壤、植被、地质等自然地理条件的基本一致性、水资源条件基本相似、水资源利用水平大体相当、农业自然条件和作物布局基本一致、经济发展水平大致相当和照顾行政界限、流域边界等固有分区等 6个基本原则 ,将黄河流域引黄灌区节水灌溉分为河源至兰州、兰州至河口、河口至龙门、龙门至花园口、花园口至河口等5个大区 ,并对各分区的基本特点和节水灌溉的发展方向和主要途径作了深入的分析.     

黄河流域农业生产现状及其结构调整

2003年黄河流域耕地面积占全国的12.4%，粮食总产占全国的7.7%，棉花总产占全国的3.4%，苹果总产占全国的40.6%。尽管粮棉产量占全国的比重不大，然而，黄河流域的农业仍是我国重要的生态屏障，是国家生态安全和区域食品安全的保证。本流域农业生产中存在的问题主要为生产水平低、农业结构单一、社会需求与资源环境之间的矛盾突出等。根据农业生产的现状与存在问题、结构调整的原则和比较优势分析，该流域农业结构调整的关键是强化特色农业的发展，即大力发展特色种植业、草食畜牧业、优质果业和特色生物医药产业。据预测，由于特色农业的发展，2000～2020年本流域农林牧渔业总产值年增长率将为3.9%，农业产值所占比重将下降11.0个百分点，牧业产值所占比重将上升12.1个百分点。     

塔里木河流域水资源研究进展

塔里木河是我国最大的内陆河,也是南疆各族人民的母亲河,对其水资源研究的脉络梳理有助于指导当前和未来一段历史时期的水资源研究方向,为水资源合理优化配置提供理论依据,促进南疆经济发展与社会稳定。针对塔里木河流域水资源问题的研究从时间脉络上大致可划分为三个阶段。20世纪50年代之前,主要是中国的历史典籍、自然地理图志和近代国外探险家的探险历程,如实记录了塔里木河的水系变迁和自然风貌,间接反映了流域水资源受到自然-人类活动影响的缓慢变化;20世纪50年代-90年代,随着南疆大规模开发,水资源研究逐渐聚焦于水资源的合理配置与有效管理,其主要针对的是近几十年来人类活动加剧造成的流域内水资源短缺、生态恶化、水资源管理混乱等一系列相关问题;21世纪以来,由于气候变化和人类活动影响造成的塔里木河水文过程变化、水资源承载力及供需矛盾、地下水资源利用与保护等逐渐成为塔里木河水资源研究的新热点。本文在系统梳理三个阶段的研究成果后,进一步提出了未来塔里木河流域水资源研究应的重点关注方向,包括生态调度、水权配置与生态补偿、跨流域调水等。     

流域开发与土地管理模式——兼谈伊犁河流域土地开发与产业定位

通过对美国西部市场经济条件下的土地开发过程、前苏联计划经济条件下的土地开发模式、新中国成立初期计划经济体制下新疆生产建设兵团规模化的土地垦荒以及"十五"期间市场经济体制下的克拉玛依现代化综合农业开发模式的对比和利弊分析,总结了在过去一个世纪人类规模化土地开发的成功经验与教训,并结合对伊犁河流域资源环境特点的分析,就伊犁河流域水土资源开发相关的政策导向、管理体制、产业定位和发展方向等问题提出了见解。     

Changes in water quality and runoff in the Upper Oder River Basin

The aim of the study is the analysis of runoff and water quality changes in the Upper Oder River Basin above the Krapkowice gauging station (catchment area A = 10 720.6  km²).The issue of water quality is of particular importance to Poland, which has comparatively poor water resources compared with many countries of the European Union (EU). What is more, large pollutant loads in the upper course of the Oder pose huge problems for water consumers and users in its middle and lower course (including Germany) and pollute the Baltic Sea.Changes in 7 indices of water pollution, including BOD₅ and COD (synthetic indices), sulphates, chlorides and suspended matter (mineral substances) and nitrates and phosphates (biogenic substances), were investigated for 8 monitoring sites. The study spans the period before and after political transformation in Poland and the Czech Republic, which significantly altered the economies of these countries. In addition, the patterns of runoff changes were analysed at 3 gauging stations: Chałupki, Krzyżanowice and Miedonia, which were also water quality monitoring points. The analysis encompassed 2 periods: 1970–2000 and 1991–2000.The results demonstrated that poor water quality in the Oder improved significantly during the 1990s, as the result of closure of many industries and plants, improvement of sewage treatment and noticeable increases in runoff causing greater dilution of pollutants.As the EU Water Framework Directive is implemented, better water and sewage management can be expected that will contribute to further improvement of water quality in the Oder. However, problems that remain to be solved are the issues of saline mine waters and surface washings and the long-term accumulation of many hazardous substances in bottom sediments in rivers and reservoirs.     

黄河流域旅游经济的时空分异与R/S分析

以黄河流域为主要案例区,采用标准差、基尼系数、变差系数、区位商等指标,分析了1996~2010年黄河流域旅游经济时空分异的发展演化过程,运用分形理论中的R/S分析方法,预测了黄河流域未来旅游经济差距的发展趋势。结果显示：黄河流域旅游经济的绝对差距是逐年增大,相对差异呈现先减小后增大的趋势;各省发展差异明显。如果在原有条件下继续发展,未来黄河流域旅游经济的差距将继续增大。最后为缩小黄河流域旅游经济差距,促进流域旅游经济持续快速发展提出了对策建议。     

基于SWAT模型的渭河流域干旱时空分布

以渭河流域为例,从流域水文循环的角度出发,在SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型和Palmer干旱指数(Palmer Drought Severity Index)原理的基础上提出了干旱分析模型SWAT-PDSI,对渭河流域干旱的时空演变规律和发生频率进行了分析。研究结果表明:1经率定和验证的SWAT模型能够较好地模拟渭河流域的水文变化过程;2利用SWAT-PDSI对典型干旱事件(1995年干旱)的评估结果显示,该模型能较好地反映渭河流域干旱的时空差异和变化规律;3渭河流域、渭河干流和泾河流域均表现为变干的趋势,而北洛河流域表现为变湿的趋势,但均未通过95%的置信水平检验;4渭河流域多数子流域的SWAT-PDSI多年平均值处于-1~1,说明该流域多数地区处于正常状态;5渭河流域北部的北洛河流域和泾河流域的上游地区易发生干旱,发生中等以上、严重以上和极端干旱事件的频率最高。     

Remote sensing monitoring on regional crop water productivity in the Haihe River Basin

Crop water productivity （CWP） agricultural development in water scarcity is one of the important indicators for sustainable area. There is serious conflict between water sup- ply and requirement in the Haihe River Basin. CWP of winter wheat and summer maize from 2003 to 2007 in the Haihe River Basin is estimated based on large-scale evapotranspiration （ET） and crop yield obtained by remote sensing technology. Spatial and temporal distribution of CWP of winter wheat and summer maize is investigated in this study. Results show that CWP of winter wheat in most parts of the study area varies from 1.02 kg/m3 to 1.53 kg/m3, and CWP of summer maize varies from 1.31 kg/m3 to 2.03 kg/m3. Multi-year averaged CWP of winter wheat and summer maize in the study area is about 1.19 kg/m3 and 1.59 kg/m3. CWP results show certain promotion potential to alleviate the water shortage in the Haihe River Basin. Correlation analysis of CWP, crop yield and ET shows that there is great potential for crop yield promotion without the growth in irrigation water. Large-scale CWP estimated by remote sensing technology in this study shows spatial distribution features, which could be used to real-time agricultural water resource management combined with crop yield and ET.     

黄河流域降水格局及影响因素北大核心CSCD

黄河流域位于干旱、半干旱与半湿润过渡地带,是中国重要的经济地带和生态屏障,研究流域降水时空格局及其对多驱动因素的响应具有重要意义。本文分析了近70年降水的时空格局规律、多尺度特征以及降水对不同气象要素与环流因子的响应。结果表明:黄河流域降水量呈下降趋势,降水变率为-0.88 mm/10a,而上游地区呈增加趋势。流域降水存在显著的年周期尺度;年际周期尺度为主导模态,集合经验模态分解(EEMD)的累积方差贡献率为94.85%。偏小波相干性(PWC)分析表明蒸散量为降水多尺度特征的主导气象因素,气象因素主要调制降水的季节性与年周期,环流因子主导降水的年际和年代际周期;不同类型因素的耦合可以增强对降水在所有周期尺度的解释能力。