中国天山乌鲁木齐河径流分割和水文化学过程

Daily samples of stream water were continuously collected for solute analysis at three sections in the headwater basin of the rmqi River from April 30 to June 8, 1997. Solute data for chemographs showed that ionic pulse occurred in stream water at G1 and DC Sections, having a weak impact on solute concentrations of BS Section. Hydrological separation using reactive dissolved silica as a tracer demonstrated that soil-restored water or subsurface water occupied approximately 39.6%, 69.9% and 77.1% of the total discharges at G1, DC and BS Sections, respectively. However, low runoff and subsurface water proportion at the glacial basin didn′t mean lower exports of some solute in stream water. High denudation rates derived from glacial comminution for pyrite, gypsum and biotite made the concentrations of K + and SO 2- 4 in stream water at G1 Section several times those at DC and BS Sections. Dissolution of pyrite might produce extra H +, while dissolution of carbonate and gypsum might largely consume H +, resulting in stream water not to be finally sensitive to acidification.     

天山北坡乌鲁木齐河年径流总量的树轮重建

基于1993年和2003年采集并研制的15个天山云杉树轮宽度年表,重建了新疆天山北坡乌鲁木齐河357年的年径流总量.影响树木生长的水文气象因子对河水流量的影响具有3～5年的滞后,基于3个树轮差值年表的重建方程可解释器测流量资料总方差的69.4％,使我们可以重建出1633 ～1989年的年径流总量.重建流量序列具有11个丰水期和11个枯水期,以及59.5年,47.6年,3.72 ～ 3.84年和3.45 ～3.50年的变化准周期,且在1639年和1709年发生过从丰水到枯水的突变,持续最长的枯水期达13年.流量重建结果可为诊断现代极端的洪旱事件提供长期的流量变化背景资料,并使我们有可能发现对水资源管理系统具有重要影响的过去持续洪旱期.     

天山乌鲁木齐河融雪和河川径流的水文化学过程

研究结果表明, 含 Ｃａ Ｃ Ｏ３矿物的溶解作用在乌鲁木齐河源区居主导地位 尽管融雪径流的 “离子脉冲”作用可以释放峰值强度达 ３～４ 倍的 Ｓ Ｏ２４ 和 Ｎ Ｏ－３ 流, 并且引起了总控断面河川径流与之相像的“离子脉冲”现象,但河川径流仍然呈现弱碱性;河源区强烈的含 Ｓ矿物的氧化溶解作用,产生大量的 Ｈ＋ ,被含 Ｃａ Ｃ Ｏ３矿物的溶解作用所缓冲, 未引起河川径流的酸化乌鲁木齐河以冰川站为界, 以上地区的水文化学过程为矿物的侵蚀－ 溶解过程,以下则发生部分矿物的沉淀,如 Ｃａ Ｃ Ｏ３的沉淀 Ｃａ Ｃ Ｏ３ 的沉淀作用一定程度上又增强了河流的酸缓冲力      

天山乌鲁木齐河上游径流极值变化分析研究

以天山乌鲁木齐河上游作为研究对象, 结合乌鲁木齐河上游近50 a的实测月均径流变化资料, 对未来的月均径流进行了预测. 基于对重现水平的95%置信区间进行估计的结果表明, 乌鲁木齐河上游重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极大值分别约为35.4 m³·s^-1、39.9 m³·s^-1、43.2 m³·s^-1和46.3 m³·s^-1;重现期为10 a、25 a、50 a和100 a的月均径流量极小值分别约为0.60 m³·s^-1、0.43 m³·s^-1、0.30 m³·s^-1和0.18 m³·s^-1. 在当前气候变化背景下, 乌鲁木齐河上游在2058年前后枯水期时可能发生断流现象. 该研究对乌鲁木齐河径流变化预测具有重要意义.     

乌鲁木齐河流域的水资源及其转化模型

根据我国西北干旱内陆流域水资源形成、转化规律和水资源利用实际情况,利用乌鲁木齐河流域较为丰富的地表水和地下水资料,并结合流域水文地质条件,研制了乌鲁木齐河流域水资源转化模拟和计算模型。模拟和计算结果表明,乌鲁木齐河流域现状实际引水量和净用水量,已经大大超过现有水利条件下的最大可能引水量和净用水量,其中净用水量甚至超过了流域的水资源总量,水资源开发利用明显过度。在现有情况下,再采用提高渠系利用率方法增加可用水量,效果甚微,只能通过节水途径,提高水的利用率,去建立新的水资源供需平衡。     

1959-2017年天山乌鲁木齐河源1号冰川流域径流及其组分变化

冰川是气候变化的指示器,气候变化对冰川及其径流的影响研究是目前国内外关注的热点和前沿领域之一,目前的研究以模拟为主,实测资料十分有限且不确定性很大。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称“1号冰川”）流域为例,基于中国科学院天山冰川观测试验站1959-2017年观测数据,研究了中国西部典型小型冰川流域径流及其组分长期变化以及对气候变化的响应,为冰川径流长期变化过程的认识提供重要参考。结果表明,1号冰川流域径流主要由冰川径流和非冰川区降水径流组成,分别占70%和30%。其中冰川径流又可分为冰川区降水径流和冰川融水径流,分别占44%和26%。59年间,冰川径流整体呈上升趋势,在1992年之后出现了一个阶梯式的上升,与气温升高和降水的增加有关,1997-2007年达到高峰,2008年以后出现波动下降趋势,其原因除了与该时段的降水有所减少有关之外,冰川面积减小的影响也不可忽视。另外,还利用实测径流和冰川物质平衡值,通过水量平衡模型,检验了模型使用的冰川区和非冰川区径流系数。     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

MODIS在水文水资源中的应用与展望

MODIS是新一代遥感技术,其遥测数据与其他单独的遥感平台(如NOAA和Land Sat)所获得的数据相比,具有免费、较高时间分辨率(0.5d)、空间分辨率(250m)和光谱分辨率(波谱范围0.4～14μm,36个光谱通道)等优势和特点.详细介绍了国内外的研究现状,着重对MODIS在洪水过程和洪灾范围实时动态监测、冰川和积雪、降水、植被、土壤水分、蒸发、水文模型、水质等方面的应用和研究进展进行了评述,指出MODIS在水文水资源中具有广阔的应用前景.     

天山高山区与郊区降水中颗粒物特征的比较

以天山乌鲁木齐河流域为例,运用参数比较法、相关分析法,对降水中粉尘颗粒物特征在高山区和郊区随时间变化特征及其差异进行研究.结果表明,降水中颗粒物的浓度、粒径分布及化学要素组成在两个取样点都具有明显的季节变化.颗粒浓度表现为冬-春季节升高而夏-秋季节降低,与降水量成反向变化,反映了降水受中亚沙尘活动的影响明显.颗粒在冬-...     

天山乌鲁木齐河源末次冰期冰川沉积光释光测年

乌鲁木齐河源地区是中国冰川遗迹保存最丰富、地貌最典型的区域之一,是根据冰川遗迹重建第四纪冰川历史的理想地区。大量的研究工作以及技术测年结果也使其成为试验冰川沉积光释光（optically stimulated luminescence,OSL）测年可行性的理想地点。共采集了6个冰碛及上覆黄土样品用于光释光测年。提取38~63 μm的石英颗粒,运用SAR-SGC法测试等效剂量。各种检验表明测试程序是适用的。通过地貌地层关系、重复样品、已有年代的对比等方法,检验该地冰川沉积OSL测年的可行性。结果表明,OSL年代结果与地貌地层新老关系非常吻合,与已有的其他测年技术的年代结果也具可比性,表明这些样品的OSL信号在沉积之前晒退较好,OSL年代是可信的。冰川观测站侧碛垄的OSL年代为14.8±1.2 ka;9号冰川支谷口附近冰碛的OSL年代为13.5±1.1 ka和17.2±1.3 ka;上望峰冰碛的OSL年代为20.1±1.6 ka。综合OSL年代结果与此前其他测年结果,这几套冰碛垄形成于深海氧同位素MIS 2阶段应该是比较统一的认识。上望峰冰碛上覆黄土的OSL年代（10.5±0.8 ka）也印证了该结论。OSL年代指示上望峰冰碛对应于末次冰期最盛期,冰川观测站和9号冰川支谷谷口冰碛对应于晚冰期。下望峰冰碛的OSL年代为36.3±2.8 ka,对应于MIS 3阶段。下望峰冰碛的形成时代,仍有待更多沉积学以及测年工作进一步确定。     

基于生态需水的黄河中游水平衡分析

为推动黄河流域生态保护及高质量发展,解决地表水资源供需矛盾,亟需开展水平衡分析,建立水平衡模型,为水资源合理分配提供参考依据。作为黄河的重要支流,沁河流域位于黄河中游末端,由于近年来上游调水政策的施行以及流域内生活、生产用水的增加,用水矛盾突出,出现了河道断流、入黄水量偏枯等问题。为保障河流生态环境健康,优化引沁入汾跨流域提水工程实施后的流域水资源供需平衡,以2021年为现状年,在“自然-人工”二元水循环研究理论的指导下,运用水平衡分析理论与方法,以河道内生态需水为保障基础,对沁河流域水资源需求、供水能力与供需平衡进行了分析与讨论。结果表明：（1）沁河流域水资源供给和需求在空间分布上具有分异性,上游山西省境内各河段河道内均能够保障适宜的生态需水量,下游河南省境内,仅可满足最小生态需水量;（2）沁河流域可供给水资源总量为10.04×108 m3,河道外生产、生活及生态用水总量为8.89×108 m3,剩余河道内水量仅为1.15×108 m3,仅可满足河流最小生态需水;（3）推算至2030年,流域内工业生产及生活取用地表水量将达到6.98×108 m3,河道外用水总量将达到9.81×108 m3,剩余水量无法满足最小生态需水。建议采用降低工业用水量、提高农田灌溉用水利用率、推广使用高效节水技术,进一步增强水资源的有效利用,改善流域生态环境。研究结果可为合理规划沁河流域水资源调度提供参考,也可为黄河中游水平衡分析提供范例。     

嘉陵江水资源的开发与防灾工程

笔者首先从地学角度阐明长江流域的特大洪水泛滥在人类出现之前即已有之。所以,单靠维系原有自然状态尚不足以防止川中及长江中下游洪灾;在上游设置具有足够调洪能力的水利工程也是必要的和紧迫的措施。根据四川盆地及其周围的水资源状况、工程地质条件和对环境工程地质问题的预测,笔者认为,在盆地北部边缘山区的嘉陵江(主要是涪江和渠江)上游修建拦蓄工程,不但可消除川中旱洪灾害,同时将大大地减轻长江中下游的洪灾威胁。为此,对涪江和渠江流域的规划选点工作进行复查或补充勘查将是当务之急。     

乌鲁木齐河流域不同水体中的氧稳定同位素

采用乌鲁木齐河流域历年采集的降水、表层粒雪、冰川融水和河川径流等水样资料,分析了取样期间不同水样中氧稳定同位素的变化,揭示了降水中氧稳定同位素变化存在着明显的温度效应,而温度效应又与海拔高度有关;表层粒雪和冰川融水中氧稳定同位素则无明显的高度效应;冰川融水中的氧稳定同位素比率小于河川径流中的氧稳定同位素比率。评估了不同影响因子对水循环过程中稳定同位素变化的影响及相互作用,为稳定同位素技术在水循环研究中的应用提供了实例。     

分形理论在水文水资源中的应用

较系统地论述了分形理论在水文水资源中的应用.主要包括:水系河网结构和流域地形地貌及其演变,河床表面形态,降水时空分布,洪水时空变化,径流过程和土壤水下渗等.概括了当前在应用中的特点:活跃思想和方法创新,同时指出值得注意的问题:在大量资料基础上进行深入分析和充分论证.     

区域水资源承载力的研究进展及其理论探析

在总结区域水资源承载力研究历史和现状的基础上,定义了水资源承载力的概念,并阐述了水资源承载力的内涵与特性。在分析区域水资源承载力影响因子之后,研究了区域水资源承载力的理论研究层次,对水资源承载力的理论体系的建立作了较为深入的探析。