国内外城市化水文效应研究综述

城市化等人类活动导致的土地利用方式的改变是城市生态学研究的重要内容之一,而由于城市化进程造成的城市水文效应是其重要的研究方向。本文通过介绍城市化的内涵以及城市化水文效应国内外的最新研究进展,归纳了城市化导致的城市水文效应的主要研究方向和内容,具体包括城市化对径流、蒸散发等各种水文要素及其水质的影响,并针对目前城市化水文效应的研究方法—流域对比实验法、水文特征参数法和流域水文模型法进行了总结,最后指出了当前城市化水文效应研究中存在的问题和不足,对未来的研究趋势进行了展望。     

喀斯特流域分布式水文模型及植被生态水文效应

根据喀斯特流域多孔介质与裂隙水流特征,建立了达西流、裂隙渗流与槽蓄汇流演算相结合的混合汇流演算模式,实现了对分布式水文-植被-土壤模型(DHSVM)的改进。利用贵州普定喀斯特生态水文试验站陈旗小流域观测资料,对模型计算的流量过程及植被截流、蒸散发及土壤含水率时空分布进行验证。结果表明,模型能较好地模拟喀斯特流域陡涨、陡落的流量过程。同时,模型能模拟出土壤含水率、实际蒸散发与降雨、下垫面岩溶裂隙、植被覆盖的响应关系,对分析中国南方喀斯特地区下垫面变化条件下的生态水文效应具有重要意义。     

城市水文效应规划对策的探讨

造成洪涝灾害、水质污染等问题的原因是城市建设行为对水文循环过程的干扰,当超过水文循环自我调节能力的极限后,知识水文生态功能退化。从研究城市水文效应入手,分析城市建设对水文循环过程的扰动行为,主要包括隔断降雨入渗下垫面、打破水文地景格局、破坏水文系统自我调节能力等几个方面。对城市化水文循环扰动作用进行分析,在城市规划中引进水文循环健康这一概念,通过多学科进行交叉融合,形成城市化过程中规划水文效应的有效方法。研究过程中得出,以城市作为孤立点展开对策研究,不仅忽了水文效应的外部成本,而且割裂了河流的汇水边界。     

近40年黄河中游径流情势变化分析

20世纪60年代以来，黄河中游地区一系列大规模人类生产活动如引水灌溉、水土保持等，使得黄河中下游的径流情势在过去的几十年里经历了较大的变化，造成流域水土流失、生态恶化和经济损失严重。本文以黄河中游的岔巴沟流域为例，研究了1959～2000年黄河中游地区人类活动对径流情势的影响。结果表明：流域径流在1978年受到水土保持活动的显著干扰，年径流量减少了30％以上，且径流年际、年内变化均有所减小。此外，流域径流情势随淤地坝有起有落的发展过程出现了一系列相应的变化。     

土壤斥水性及其生态水文效应研究进展

土壤斥水性是指水分不能或很难湿润土壤颗粒表面的物理现象。土壤斥水性是一个全球性现象,可以出现在各种气候背景、土壤类型和植被覆盖条件下,并且影响到地表水文过程的诸多重要环节,因此受到广泛关注。有关土壤斥水性的研究是表面科学、生物学、土壤学以及物理学等学科交叉的前沿研究领域,已成为国际生态水文学研究的重要核心科学问题。复杂...     

森林水文生态效应若干争论问题讨论

对国内外若干森林水文生态效应的部分争论焦点问题进行了阐述,指出容量饱和与平衡变化是导致不同森林水文生态效应存在的根本原因.截留量可以用林冠截留率或林冠饱和度计算.对森林水文生态效应的研究方法进行了探讨,指出某些研究结论相反的原因可能是由于实验方法的问题.必须结合水文循环过程的机理,加强森林生水文生态效应机制的研究,要建立不同空间尺度的分布式水文模型,从而准确的回答流域或区域的森林生态水文效应.     

不同岩溶环境系统的水文和生态效应研究

本文选择3个不同类型的岩溶生态系统作为研究对象.从植被发育状况、群落特征、水化学特征对系统的响应、表层岩溶带功能、系统生态效应及水文效应进行了对比研究.结果显示,植被群落特征较好地反映了生态环境系统遭受破坏的程度及所处的演化阶段;因表层带本身结构的差异,使其具有不同的功能,特别是表现在对系统小气候和表层岩溶带水资源的调节方面;水化学对系统的响应过程,反映了不同系统中物质运移特征的差异.     

江苏省水文特征

江苏省水文特征马蕴芬（江苏省水文水资源勘测局）１自然地理概况江苏省位于我国东部，介于北纬３０°４６′～３５°０７′，东经１１６°２２′～１２１°５５′之间，东临黄海，南与上海、浙江相连，西接安徽，北以山东为邻，总面积１０．２１万ｋｍ２。地面高程大多在...     

祁连山区森林景观格局对水文生态效应的影响

在地理信息系统ArcGIS环境下,结合1987-2001年的水文资料,用Spatial Analyst、Hydrologic Modeling等扩展模块,对祁连山中段北坡大野口河流域和海潮坝河流域的景观格局与水文特征进行比较分析,结果表明:大野口河流域的景观组分以低海拔的草地和乔木林占优势,草地所占面积最大,整个景观较为破碎;海潮坝河流域的景观组分以高海拔的裸地和灌丛占优势,裸地所占面积最大,景观破碎化程度相对较低。大野口河流域的蒸散发占降水量的61%,流域径流系数为0.39;而海潮坝河流域的蒸散发占降水量的41%,流域径流系数为0.59。研究表明,导致两流域生态水文效应相差较大的主要原因是两流域不同的景观格局。     

贡嘎山高山水文观测试验系统

介绍了贡嗄山高山水文观测试验系统。该系统建在四川省定县海螺沟海拔３０００ｍ的森林区,共包括４个天然溪沟水文站,１个地下水位观测井,１个森林径流试验场和１个综合气象观测站。观测项目有降水、气温、温度、蒸发、日照、林区径流、冰川径流、地下水位、林下降水、树干流、苔藓持水以及人工径流场出流等水文要素。主要观测数据采用自动记录方式或计算机数据采集。该系统结构和功能完全按照高山自然地理和水文特性来设计,可为     

内陆河流域生态-水文本体的构建方法及应用

大于10×10⁴ km²的大尺度流域建模面临诸多挑战, 在过程理解、数学表达、尺度转化、生态与水文过程的耦合机制等方面尚存在瓶颈. 基于本体的建模方法, 依据本体表示的多级过程, 将已有模型拆分成组件, 用户根据需求添加组件得到定制模型, 通过语义重组与技术创新, 为大尺度流域模型集成提供新的思路. 以黑河流域生态水文研究为范例, 在解释生态水文本体内涵、分析现有本体构建方法的基础上, 提出“基于知识的生态-水文本体构建方法”, 通过荒漠生态系统生态-水文本体的构建, 证明了该方法的有效性与可行性.     

北方寒冷地区城市哈尔滨人口城市化与土地城市化协调关系研究

以哈尔滨市为研究范围,构建了人口城市化、土地城市化指标体系,运用熵值法计算各指标的权重,结合协调发展模型,分别研究了哈尔滨市1997-2014年期间人口城市化的内部协调性、土地城市化的内部协调性以及人口城市化和土地城市化的协调度及协调发展水平,并对人口城市化、土地城市化与协调发展水平进行了研究。结果表明：哈尔滨市的人口城市化内部协调性和土地城市化内部协调性都表现出前期加速,后期平稳的状态,在20世纪90年代,人口城市化内部协调性和土地城市化内部协调性都迅速提高,进入21世纪以后,协调度均保持在0.9左右,波动较小,内部协调度较高;综合人口城市化和土地城市化的协调度和相对发展度来看,除1999-2000年处于高级协调外,在研究期的其余时段哈尔滨市人口城市化和土地城市化基本处于初级协调状态,人口城市化与土地城市化的非同步性,是制约两者协调发展的关键因素,其中人口城市化对协调发展水平的影响更大。     

高度城镇化背景下水系演变及其响应

针对长江三角洲地区高度城镇化对水系剧烈影响的事实,以该区太湖平原苏州市为例,选取河网密度、水面率、分形维数和支流发育系数作为水系变化指标,运用GIS分析近50年来河网的时空变化规律,在此基础上,研究水系变化对于城镇化及降水变化的定量响应,分析高度城镇化下水系的发展趋势。结果表明:①近50年来研究区水系呈衰减趋势,河网密度、水面率、分形维数和支流发育系数分别下降5.6%、19%、1.2%和3%;区内水系禀赋差异大。②近50年来水系衰减的主要影响因素为城镇化,气候变化对其影响相对较弱;在水系变化中,城镇化的贡献率在67%以上。③随着城镇化率增加,研究区河网密度、分形维数、支流发育系数呈现先增长后衰减的"倒U型"曲线特征;苏州的高度城镇化与其水系表现出"先松弛,后紧密"的关系,二者的发展目前处于曲线右侧;未来将过渡到"高水平适应阶段"。本研究的结果丰富了城镇化与水系发展关系研究,可为其他地区水系系统的健康、绿色发展和保护提供参考。     

人类活动影响下的干旱区河流地貌演变——以塔里木河为例

全球范围内干旱区河流正日益受到高强度人类活动的扰动,但较少研究报道这种扰动对河流地貌过程的影响。采用历史文献、水文数据和遥感影像相结合的方式,详细分析了人类活动影响下中国最大内陆河塔里木河（简称塔河）的河流地貌变化过程。结果表明:塔河流域人类活动的规模和强度日趋上升,对河流水沙过程和地貌形态等影响显著。近50年来,塔河干流低流量过程发生频率呈显著上升趋势,而中、高流量过程则呈降低趋势,河道径流和输沙量减少显著。塔河干流上游现为游荡河道,冲淤变化剧烈且总体处于淤积抬升状态, 但河道平均河宽呈减小趋势,可能是因为塔河两岸冲积平原的开垦和河岸加固。塔河中游弯曲河道蜿蜒系数在近几十年呈缓慢上升趋势,但明显低于废弃古河道。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

城市三维地质建模及其在城镇化建设中的应用

城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的建设发展离不开地质工作的支撑。城市三维地质建模是三维信息技术在城市地质领域的一个典型应用,可大大提升城市地质调查成果的表达方式,提高城市地质资源环境的评价预测能力,对中国正在大力实施的城镇化建设具有重要支撑作用。对城市三维地质模型进行了分类,分析了城市三维地质模型的特点;研究了城市三维地质模型的构建,并对城市三维地质结构模型的构建进行了详细阐述;以北京市为例,给出了城市三维地质建模服务城市规划、地铁隧道选线施工、新城建设、重点工程选址、资源开发等方面的应用实例。     

城市化对降水影响的研究综述

通过长期研究,关于城市化会对局地降水产生一定影响已成为共识,但由于不同地区降水形成、分布机制的复杂性以及气象观测资料、数值天气模式的局限性,目前国际上对于城市化影响降水的物理机制及驱动因素仍存在不同认识,关于不同条件下城市化对降水影响的具体规律也具有争议。在阐述城市化对降水影响的主要物理机制的基础上,从站点资料解析和综合遥感资料解析两方面归纳和比较了近年城市化对降水影响的主要资料检测事实,总结了关于城市化单一因素和综合因素对降水影响的数值模拟试验的主要结论,最后从城市综合气象观测试验、城市化降水效应的系统检测、城市化降水效应的精细化模拟、城市化降水效应的区域影响、城市化降水效应的适应与调控5个方面,论述了存在的主要问题及发展方向,为深化对城市化降水效应的科学认识以及应对其不利影响提供了参考。     

辽宁省气温变化趋势中的城市化影响研究

利用1961 - 2017年逐日平均、 最低、 最高气温资料、 DMSP/OLS卫星夜晚灯光数据, 定量分析了城市化对辽宁省平均气温和极端气温指数趋势变化的影响。研究表明： 辽宁省气温呈显著增加趋势, 城市站增温速率明显快于乡村站; 平均最低气温增温率最快, 平均气温次之, 平均最高气温相对较慢; 四季增温速率依次为： 冬季>春季>秋季>夏季; 最低气温的城市化影响贡献率最大, 平均气温次之, 最高气温相对较小; 城市站最低气温的明显升高和最高气温增幅较小, 必将导致日较差明显减小和日较差城市化影响贡献率的增大。城市化加剧了辽宁省极端低温事件的显著减少和极端高温事件的明显增加, 城市化对极端气温事件影响显著。与冷事件有关的极端气温指数的城市化影响均为负值, 与暖事件有关的均为正值; 相对指数的城市化影响贡献率较大, 持续时间指数次之, 除气温日较差以外的绝对指数相对较小。基于最低气温的极端气温指数比基于最高气温的极端气温指数受城市化影响更显著, 其原因可能是城市热岛强度的非对称性以及城市站和乡村站气溶胶浓度之间的差异, 导致最高气温的增加没有最低气温的增加显著。