黑河流域人类活动强度的定量评价

人类活动强度的定量评价是分析人类活动对水循环演化影响的基础,也是寻找流域生态环境退化原因的依据。针对黑河流域人类活动对水循环演化影响的特点,选择人口、耕地面积、水库总数、引水渠总长度和开采井总数等因子作为衡量人类活动强度的指标,采用指数加权法定量表达人类活动强度,据此计算的上、中、下游的人类活动强度分别为1％、87％和12％,说明中游人类活动强度最大,对水循环的影响也最大;上游人类活动强度很弱,可以认为上游水循环的演化只受自然因素的影响。而下游人类活动强度较上游大得多,说明影响下游水循环演化的因素中当地人类活动的作用不可忽视。计算的中游平原张掖地区近50年来3个阶段即20世纪50年代、60～70年代和80～90年代的人类活动强度分别为18％、28％和54％,80～90年代人类活动强度是50年代的3倍,60～70年代的2倍。人类活动强度经过50年代和60～70年代2个时段的发展和积累,到80～90年代达到最大,因此,这时段人类活动对水循环的影响也最大。研究方法对类似地区或相似问题具有借鉴作用。     

黑河流域人类活动强度的定量评价

人类活动强度的定量评价是分析人类活动对水循环演化影响的基础，也是寻找流域生态环境退化原因的依据。针对黑河流域人类活动对水循环演化影响的特点，选择人口、耕地面积、水库总数、引水渠总长度和开采井总数等因子作为衡量人类活动强度的指标，采用指数加权法定量表达人类活动强度，据此计算的上、中、下游的人类活动强度分别为 1％、87％和12％，说明中游人类活动强度最大，对水循环的影响也最大；上游人类活动强度很弱，可以认为上游水循环的演化只受自然因素的影响，而下游人类活动强度较上游大得多，说明影响下游水循环演化的因素中当地人类活动的作用不可忽视。计算的中游平原张掖地区近50年来 3个阶段即20世纪50年代、60～70年代和80～90年代的人类活动强度分别为18％、28％和54％，80～90年代人类活动强度是50年代的 3倍，60～70年代的 2倍。人类活动强度经过50年代和60～70年代 2个时段的发展和积累，到 80～90年代达到最大，因此，这时段人类活动对水循环的影响也最大。研究方法对类似地区或相似问题具有借鉴作用。     

全球变暖对新疆水循环影响分析

随着全球气候变暖,新疆地区降水量、冰川数量、径流量、地下水位等自20世纪80年代中后期以来发生了很大的变化.通过对61个国家水文、气象站点20世纪50年代到2000年的降水量、气温、冰川、径流量、湖泊水量、地下水位的变化资料分析,探讨了新疆水循环的变化趋势和原因.结果表明:新疆地区降水量增加主要是由于全球水循环速度加快引起的.通过分析新疆高山冰川的变化,试图揭示全球气候持续变暖对新疆乃至整个西北地区水资源可能造成的巨大影响.     

区域水资源系统动力学特征分析

对南水北调中线工程河南受水区水资源系统动力学特征进行了分析研究,给出了各子系统动力学特征指标和水循环之间的定性关系,揭示了各子系统的分形特征、复杂程度和演化规律.结果表明,该水资源系统具有明显的分形结构和混沌特征,为一个非线性系统,且系统演化存在一个奇异吸引子;从大气降水-地表水-浅层地下水-深层地下水水循环角度看,该系统的开放程度和受外界干扰的程度逐渐减小;从大气降水-地表水-浅层地下水的水循环角度看,该系统的复杂程度符合水资源系统的一般情况.分析成果对该区寻求改善水资源系统行为的机会和途径具有重要参考价值.     

青藏高原能量与水循环国际合作研究的进展与展望

青藏高原能量与水循环过程对我国、东亚乃至全球的天气和气候系统都有着非常重要的作用.1996年以来,在国家自然科学基金委员会、中国科学院、中国气象局等相关部门和日本政府的大力支持下,我们针对青藏高原能量和水循环过程的重要性,成功地开展了青藏高原尺度和藏北地区中尺度的"全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验研究"(GAME/Tibet)项目和"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验研究"(CAMP/Tibet)项目近10余年的连续观测,取得了以往高原试验从未有过的大量极其珍贵的综合观测资料.而且在利用试验资料分析、卫星遥感及数值模拟等手段研究青藏高原能量与水循环方面取得大量的阶段性成果.介绍了青藏高原能量与水循环的研究进展及国际合作在项目执行过程中所起到的作用,同时介绍国际合作在吸纳境外研究资源及培养青年科技人才中所起的作用.最后提出了国际合作中存在的问题,并给出了相关的建议.     

陆地水循环过程的综合集成与模拟

在气候变化与人类活动的影响下,陆地水循环过程发生了明显改变,并导致了一系列资源环境问题。深入认识陆地水循环过程的变化机理,发展陆地水循环过程综合集成模拟技术,预估未来陆地水循环的变化趋势,是当前水循环研究面临的重要任务。主要关注人类活动影响下的大尺度(大河流域或大陆尺度)陆地表层系统水循环模拟,梳理了近年来陆地水循环过程综合集成与模拟相关的研究进展,指出当前大尺度陆地表层系统水循环模拟模型的主要问题是对自然过程与人类活动过程间相互作用描述不足,以及人类活动参数化方案的不完善。因此,完善人类活动参数化方案,构建陆地水循环过程的综合集成模型,是模拟研究的重要发展方向之一。同时,考虑多要素过程的综合集成模型有助于解释气候变化与人类用水活动影响水循环变化的关键机制,为探索变化环境下陆地水循环变化成因及其效应提供理论与实践基础,其结果将为区域水资源配置及应对全球变化的战略决策提供科学依据。     

国内外农业水资源评价现状与发展趋势

正如对所有事物的认识都需要一个过程一样,人们对水资源的认识也经历了一个较长的过程。早期仅把多年平均地表径流量作为流域或区域的水资源,但随着社会、生产的发展和科学技术的进步,尤其是70年代以来,开发利用地下水在工农业生产中所占的比重日益加大,开始促使人们把地表径流和参与水循环的地下水量一起看作区域水资源。这种观点一直延续到80年代末。     

基于压力-状态-响应模型的扎龙湿地健康水循环评价研究

在剖析湿地健康水循环概念内涵的基础上,建立了湿地健康水循环压力-状态-响应概念模型,并运用此模型构建湿地健康水循环评价的指标体系。该指标体系探索了压力与湿地健康水循环变化之间的关系,并提出了相应的改善措施,有利于湿地管理工作的顺利开展。湿地健康水循环评价模型采用模糊模式识别模型,各指标权重利用层次分析法确定。根据评价指标的选择原则,选取9个评价指标,提出了5级评价标准,对扎龙湿地8年的湿地水循环状况进行了评价,明确各年的健康状况及限制因子。评价结果与实际进行对比分析,证明评价结果是正确的。     

塔里木河流域社会经济系统水循环分析

水循环包括自然水循环和社会经济系统水循环2个方面。虚拟水概念的提出为社会经济系统水循环的研究提供了新的方法和手段。以社会经济系统水循环的理论为基础,运用投入产出分析方法定量描述了塔里木河流域社会经济系统水循环路径,分析制约塔里木河流域可持续发展过程中水资源管理的关键问题。结果表明:(1)塔里木河流域虚拟水输出的主要部门是农业、石油天然气和食品工业。其中农业用水占用水总量的98%以上,其绝大部分转移到食品工业和纺织工业中,而食品工业又将从农业部门转移来的水部分输出外地。山东省是塔里木河流域最大的虚拟水输出地,水资源输出格局主要体现在东部沿海地区。(2)塔里木河流域虚拟水输入的主要部门是冶金工业。最后,针对塔里木河流域产业间和地区间社会经济系统水循环中产生的问题,提出塔里木河流域农业用水及工业用水的调控途径及策略。     

全球水循环研究进展

以国际组织围绕全球变化问题执行的一系列与水循环相关的研究计划为背景,总结了近40年来陆地-大气间水循环研究的重要成果,并探讨了在全球气候变化的背景下,水循环需要进一步研究的突出问题。     

地下水循环演化模式及研究方法综述

本文针对国内地下水循环演化的研究方法和手段进行了对比和分析.国内多侧重于地下水水循环的机理研究,采用了多种方法和手段,研究不同水文地质单元内的地下水循环演化特征,其中包括基础地质条件、水文地质条件、同位素及水化学条件的变化等.基于国外的模型,我国对部分模型进行了改进,使得水循环演化模型的刻画更符合我国的国情.     

什么是同位素水文学

同位素水文学是利用同位素技术研究水文学问题的学科. 自然界的水循环,包括在气候变化和人类活动影响下变化的水循环,是本学科的主要研究对象.广义的水循环还包括水的地质循环,也是本学科研究对象.为简单起见,我们把自然界的水归纳为三个基本端元,即:大气降水、海水和岩浆水.其它的水都可以归结为它们的之间的次一级的过渡形式.水循环...     

岩溶关键带水循环过程研究进展

岩溶关键带处于岩石、水、土壤、大气、生物五圈交汇地带。正确认识岩溶关键带的结构、功能及其水文循环过程是当前地球关键带与岩溶水科学研究的关键问题。剖析了岩溶关键带水循环过程与演变规律、水循环过程在岩溶关键带中的作用,探寻变化环境下岩溶关键带水循环过程演变的规律与驱动机制,总结不足与问题,提出未来研究的总体趋势和方向:岩溶关键带形成与演化和水循环过程相互作用机制;岩溶关键带水循环驱动的物质转化与能量迁移过程及其耦合;水循环过程在不同时空尺度上对全球变化与人类活动干扰的响应;多种观测与模拟手段的综合应用。     

中天山及其北麓的降水变化及其原因分析

利用中天山地带85.0°～90.0°E,42.5°～45.0°N范围内17个气象站1961-2000年的降水、气温观测数据及美国NCEP/NCAR1950-2000年再分析月平均资料进行计算和分析,结果表明:这一区域近年来降水呈现上升趋势,且冬、夏季相对显著,山区降水增幅大于山前平原地带.年代际变化表现为60-70年代降水量减少,80-90年代逐步增加.大气可降水量多年也表现为增加趋势.近50a来该地区上空的水汽输送状况显示,年平均大气水汽输入为9217.8×10⁸m³,输出水汽8625.7×10⁸m³,净收支为592.0×10⁸m³,且水汽收支主要取决于夏半年的水汽输入量,境外全年输入的水汽只有6.4%转化为降水.从50-90年代水汽净收支总体上呈减少趋势,只在90年代有略微增长.结合该地区的河流径流增加、冰川物质平衡一直处于亏损状态,说明中天山北麓近年来降水量增加的主要原因是由于该地区内部的水循环量增加和水循环速率提高.     

黄河流域水循环演变若干问题的研究

从若干方面的研究结果揭示了黄河流域水循环发生的巨大变化.水循环是水资源科学评价与合理开发利用的基本依据.水循环主要要素的变化取决于气候条件的变化与人类活动的影响.对前者宜采用适应性对策,在研究气候变化的基础上,分析水循环变动的规律并预测其趋势,制定相应的适应性措施;对于后者则应加强水资源开发利用的科学管理,以维持流域天然水资源的可更新(可再生)性.     

河西内陆河流域的水循环分析

通过对我国西北内陆区水循环分析,剖析了河西内陆河流域的水循环特点,即在山区形成水资源、在平原散失水资源和在人工绿洲区产生二元结构;揭示了流域内的水资源以水循环为纽带,相互转化并互相联系;并对山区消耗水量,走廊、盆地、人工绿洲建设引起的地表水与地下水转化的变化和消耗水量的增加,以及内陆河下游水分亏缺问题作了分析评价;并提出了要传递流域水循环整体概念、评价山区与平原绿洲之间的局地水循环、实现在西部开发中实施内陆河流域综合治理的良性循环等问题的讨论。     

1948-2009年塔里木盆地空中水汽输送时空分布特征

利用1948-2009年美国NCEP/NCAR的逐月再分析资料(2.5°×2.5°),分析了塔里木地区大气中不同层次水平和垂直方向的水汽输入、输出和收支情况及其变化趋势.结果表明:1)塔里木盆地上空水平方向为水汽汇,且纬向贡献大于经向,垂直方向水汽主要由下层向中上层输送;2)水汽的水平和垂直净收支均具有季节性变化,且夏季辐合为主,冬季辐散为主;3)水汽的水平和垂直输送都表现为较一致的年际变化,且均在1970年代中后期出现了较明显的年代际突变;4)在1978年到2003年全球变暖明显的时段内,水平方向水汽净输入量呈减少趋势,垂直方向呈增加趋势.可以认为,在气候变化背景下,全球变暖加速了水循环,但同时改变了纬向的热力差异,导致塔里木盆地局地水循环的加速,以及经向水汽净输入量的减少.     

人类用水活动对大尺度陆地水循环的影响

随着人口增长和经济社会快速发展,人类活动已成为陆地水循环变化的重要驱动因子,人类用水活动对陆地水循环的影响越来越受到人们的关注。回顾近年来人类用水活动对大尺度陆地水循环影响方面的研究进展;阐述灌溉、生活和工业用水、水库调节以及地下水利用等典型人类用水活动影响大尺度陆地水循环的过程与机制,并在此基础上探讨了陆面水文模型中人类用水活动参数化方案及其存在的问题。目前,陆面水文模型对人类用水活动的考虑依然不足,使得应用模型模拟陆地水循环和评估变化环境下水资源安全面临挑战。展望未来,深入认识人类用水活动与水系统的影响与反馈,开发考虑人—水系统协同演化的水系统综合评估模型,预估水安全形势的演变趋势,将成为陆地水循环和水资源研究的长期重要任务。     

大陆水循环系统演化及其环境意义

通过大陆水循环构成及其特征分析,阐明了水文循环与地质循环的机制,剖析了大陆水循环与人类活动之间的关系,分析了国内外研究现状和趋势,明确了水文循环和地质循环的主要研究内容.在此基础上,提出了关于中国大陆水循环演化研究的一些认识和值得关注的科学问题.     

江西禾丰盆地水循环野外科学观测基地建设进展

水循环观测基地是指对区域大气降水、蒸发蒸腾、河川径流、断面流量、地下水补径排等要素开展系统性连续观测,是水资源调查监测和水资源管理的重要科学依据。中国水循环观测基地经历了3个发展阶段,取得了丰硕成果,但仍存在观测基地空间布局不合理、部分区域代表性丧失、设备老化落后等问题。为适应新时期地表水地下水一体化水资源调查,在长江流域选取江西省赣州市禾丰盆地作为典型小流域,建设水循环观测基地。在此背景下,介绍了禾丰盆地水循环野外科学观测基地建设进展。此外,基于当地地质环境条件构建了禾丰盆地水循环监测网络,并综合使用遥感综合解译、大气降水监测、地表河流监测、地下水动态监测井、地下水环境分层监测井等技术手段进行定量观测,根据野外监测数据对地表水地下水循环转换进行了初步分析。