黄河源区多年冻土活动层土壤水文过程季节变异分析

为从整体上认识多年冻土活动层土壤水文过程季节变异特性,以黄河源区巴颜喀拉山北坡冻土剖面为例,结合大气降水、冻土土壤水分、冻土层上水的野外观测,采用HYDRUS-1D软件冻融模块进行模拟分析,分析冻融作用对活动层土壤水文过程的影响,研究结果表明:(1)冻土层上水位与土壤水热之间存在着相互影响、相互作用的关系,依据活动层土壤温度变化,基于冻融过程,多年冻土活动层土壤水分与冻土层上水位可划分为冻结稳定、快速融化、融化稳定和快速冻结4个阶段。(2)降雨入渗是坡面尺度下活动层土壤水文过程的主要驱动力,活动层冻融锋面是主要限制性因素,受冻融过程影响,冻结期降雨减少,土壤冻结,土壤储水能力下降,土壤水分下渗停止,坡面侧向流动减弱,土壤水分和冻土层上水位处于下降趋势;融化期降雨增多,土壤融化,土壤储水能力上升,土壤水分下渗强烈,坡面侧向流动增强,土壤水分和冻土层上水位处于上升趋势。(3)受坡面地形影响,上坡活动层厚度大于下坡,上坡冻融锋面变化较下坡平缓,上坡土壤水分和冻土层上水位的变化幅度相对下坡较为平缓,而上坡土壤水分相对下坡含量较低,下坡冻土层上水位相对稳定。     

长江源区典型流域冻土温湿度变化特征及其影响因素分析

利用长江源区典型流域观测数据,对冻土温度和湿度进行分析,结果表明土壤温湿度随埋深表现出不同的变化特征.浅层土温对气温响应快,时间上有明显昼夜变化,空间上向下传导有一定的滞后效应,垂向传导速率为3～4h/10cm;深层土温与气温相关性较弱.气温对土壤湿度的影响主要在于土温变化影响冻土冻融过程,在冻融期土壤湿度变化迅速.降...     

长江源区降水特征及变化趋势分析

利用长江源区6个代表站1956—2000年的降水量资料，分析了长江源区降水量的变化特征、空间分布及在近45年中的变化趋势。     

长江源区典型高寒沼泽草甸地表能量平衡特征及其影响因素

广泛分布的草地是长江源区水源涵养的重要生态系统之一。在气候变暖的背景下,高寒草地生态系统的空间分布格局发生了深刻的变化,高寒沼泽草甸显著退化,正面临着逐步消失的风险,并且目前对于高寒沼泽草甸能量平衡过程及其演化过程的观测不足,难以支撑进一步的机理研究。通过开展高寒沼泽草甸地区的能量平衡观测研究,深入理解高寒沼泽草甸能量平衡和水量平衡过程特征并分析影响因素和驱动力,能够为沼泽草甸的保护和修复提供数据基础和理论支撑。本研究基于长江源区布曲冬克玛底河流域典型高寒沼泽草甸2020年涡动相关设备测量所获取的连续、高质量的能量平衡观测数据,探究了当地能量平衡特征及其影响因素。研究发现：冬克玛底流域的气候特征呈现夏秋季温润、冬春季冷干的季节特征,下垫面土壤存在长时间的饱和状态以及明显的冻融循环过程。独特的气候及下垫面条件使高寒沼泽草甸具有独特的能量平衡特征,表现在净辐射主要被感热和潜热所消耗,分别达到全年的46.1%和55.6%,仅有1.7%转化为土壤热通量。净辐射在夏秋季主要转化为潜热,冬春季主要转化为感热,潜热通量相较于其他高寒草甸类型占比更大且更集中在夏秋季,高寒沼泽草甸年总潜热占比可达有效辐...     

长江源多年冻土区河流溶解性有机碳的时空动态和同位素特征

溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多,青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源,以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素,以位于青藏高原长江源区内8个流域(直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1～5)为研究区,通过对河流DOC观测、采样和分析,DOC输出通量计算,结合河流中δ¹³C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据,分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明：长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低,平均浓度在1.91～3.69 mg·L^-1之间,年内不同季节间变化率较小,上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期,随径流量的增加而显著增加,而冬、春两季输出较少,DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92,与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t,完全融化期...     

长江源及其周边地区蒸发量特征及变化趋势研究

通过对长江源及其周边地区沱沱河等10处气象、水文站自建站至2000年蒸发量资料的分析，揭示了长江源及其周边地区蒸发量的特征值及蒸发年内年际变化规律，分析了该地区蒸发量的变化趋势。     

长江源沱沱河区45a来的气候变化特征

利用1959—2003年长江源区沱沱河气象站气温、降水、积雪等地面观测资料,对年代际的气候变化特征及其影响进行了分析.结果表明:该区域45 a来夏季增温比较明显.20世纪90年代四季平均气温、平均最高和平均最低气温比最冷的80(或60)年代偏高0.6~1.2℃;降水量(含积雪量)冬季呈增加的趋势,夏季呈减少的趋势,秋、春季降水量增加而积雪量减少;年大风日数80—90年代较60—70年代偏多.80年代是夏季温度升高、降水减少、大风日数增多的暖干气候背景,90年代以来继续加剧,并逐步扩展到春、秋季节,使得该区域的草场退化、冰川和冻土消融加快、湿地资源减少、生态环境恶化.     

长江源区新构造运动特征分析

基于笔者在长江源区野外调查所取得的大量实际资料,结合前人研究成果,运用构造解析法,分析了长江源区新构造运动的特征,认为长江源区第四纪以来的构造运动十分强烈,新构造运动除以整体性、差异性和阶段性隆升的垂直运动外,还表现出以地壳缩短-推覆褶皱和断裂-块体走向滑动为主的水平运动,运动过程既表现出继承性复活,又有一定的改造性和新生性,新构造运动塑造了长江源区的地貌-水系格局。     

基于水化学特征的长江源区生态水文学研究进展

气候变暖背景下,冰雪、冻土剧烈消融引起的寒区径流成分改变对流域径流演变规律及水循环机制产生了深刻影响。对长江源区各水体水化学特征及其生态水文学研究进行归纳总结,主要进展包括：长江源区的大气降水的水汽来源主要受西风环流和季风环流的控制。冰雪融水的水化学特征受到消融强度、消融持续时间和新雪融水的影响,同时在冰雪融水、积雪以及冰川融水之间可能存在化学离子的交换。冻土层上水受到降水、冰雪融水、地下冰融水等的混合补给,造成水化学特征变化的随机波动。海拔在4 500 m的地区是冻土层上水水化学特征对研究区离子控制源较为敏感的区域。随着海拔高度的增加,降雨直接补给对河水中化学离子的稀释作用逐渐减弱,同时,海拔从4 500 m到5 000 m的降水对河水中离子浓度的稀释效果最大,而在海拔5 000 m以上河水主要受冰雪融水的补给,降水和消融期的变化对河水水化学的影响很小。研究结果为更系统地认知寒区下垫面变化所引起的水文效应提供科学依据,为流域水资源的合理开发利用提供决策依据。     

长江源区大气氮湿沉降时空变化特征

长江源区作为亚洲第一长河的发源地,探究其氮沉降特征,对于保护我国水源地安全具有十分重要的意义.本文在野外采样、数理分析的基础上,利用氮源分析及后向轨迹模型判断氮沉降的环境意义.结果表明:(1)2016年4月-2018年7月,NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺-N的平均浓度分别为1.01 mg/L、2.45 mg/L、1.30 mg/L;NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺-N的平均沉降量分别为0.02 kg/hm²、0.09 kg/hm²、0.30 kg/hm².曲麻莱氮浓度占源区比重最高,沱沱河次之,直门达最小,且春、夏季氮沉降量高于秋、冬季.(2)氮沉降浓度与降水量之间呈对数函数关系,沉降量与降水量之间呈正向幂函数关系;NO₂     

黑河源区高山草甸的冻土及水文过程初步研究

介绍了黑河源区野牛沟流域在试验点尺度和山坡尺度上所开展的冻土水文过程初步结果.冻土水文观测场建于最大冻结深度约为3.0 m的季节冻土区,近50 a来,该区降水量变化不大,器测蒸发量(Φ20)和风速呈明显的降低趋势,而气温和地表温度则分别上升约1.0℃和1.7℃.研究区季节冻土冻结上限和下限深度均与地表温度呈二次多项式关系,这表明地表温度与冻结或融化区地温变化之间有一个滞后过程.在地表融化季节,季节冻土存在两层现象.当融化深度接近最大冻结深度时,存在向上和向下的双向融化现象,但自下而上融化速率较慢.2005年9月-2006年9月,具有较高代表性的3个山坡径流场均没有观测到产流量,结合蒸散发观测和野外调查,发现夏季高山草甸具有明显的地表径流拦蓄和水源涵养作用.COUP模型能够较好的连续演算试验场生长季节高山草甸-季节冻土-大气-维水热传输和耦合过程,但因其土壤完全冻结临界温度阀值设置偏高,影响了非生长季节的计算精度.     

长江源区径流年内分配时程变化规律分析

在气候变化和人类活动的影响下,河川径流的年内分配特征也发生变化,直接影响人类开发利用和生态环境建设.根据长江源区1956-2000年河流月径流资料,分析了年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期、变化幅度等特性.结果表明:长江源径流年内分配特征在1960年前后与1988年前后径流年内分配较为相近,1970—1976年与1993年以后径流年内分配较为相近.沱沱河站径流年内分配的不均匀性、集中度以及相对变化幅度都高于直门达站.     

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明:近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率>20%的径流量均显著减少,而>550 m³·s^-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.     

长江源区不同植被覆盖下产流产沙效应初步研究

在长江源区北麓河支流左冒西孔曲流域建立了不同植被覆盖下的天然径流观测场,观测天然降水和人工模拟降水在相同坡度不同植被覆盖下降水的产流产沙效应.结果表明:在典型高寒草甸草地30°坡面上,相同降水条件下,30%覆盖度的场地的地表径流产出量明显大于覆盖度92%和68%两个场地,同时产沙量也显著高于两个高盖度场地的,平均单次降水形成的泥沙量是后两种情形的2~4倍,由此造成地表侵蚀量平均为后两种情形的3~10倍;但在相同降水条件下,92%高盖度场地产生的径流量比68%盖度场地产生的径流量大,产沙量刚好相反.不同降水形态对于下垫面产流产沙过程也具有明显影响,无论下垫面状况如何,在几种降水形态中,降雪融水的产流量最大,产沙量最小.人工模拟的结果表明,对于覆盖度<68%的中、强度退化草地,次降水量在3.5 mm时,就形成了较为明显的径流和产沙效应.当次降雨量达到7.2 mm,降雨持续时间30 min,覆盖度为30%、68%和92%的25 m²场地分别形成2885 mL、2450 mL和1030 mL的径流量;覆盖度<30%的退化草地泥沙含量明显高于高覆盖度的,相同降水形成的平均泥沙含明显高于高覆盖度的, 相同降水形成的平均泥沙含量高达2~7倍.     

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.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪层中NO_3~-的演化过程

根据2004年11月至2005年10月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的雪坑样品研究发现,雪层中NO3-平均浓度存在季节性变化特征,湿季（4~10月）的NO3-浓度明显低于干季（11月至次年3月）。特别是在春季,在雪层上部出现的浓度峰,经过夏季淋溶改造,稀释并合并为稳定的浓度峰;雪层中各浓度峰普遍处于向下迁移的过程...     

典型寒区流域水文过程模拟及分析

西北高山区寒区流域在全球变化背景下,河川径流发生了明显的变化,定量分析和评估径流变化对制定西部水资源可持续利用有着重要的意义.在VIC模型（含有冻土计算方案）的框架基础上,成功了耦合能量-物质平衡方案,改善了其在寒区冰川流域的水文过程模拟的效果.选择新疆阿克苏河流域作为研究区,验证表明改进后的模型取得比较理想的模拟结果...     

长江黄河源区覆被变化下降水的产流产沙效应研究

在长江和黄河源区的左冒西孔曲和纳通河、垮热洼尔玛河流域的不同植被覆盖下建立了天然径流观测场,利用观测天然降水和人工模拟降水,初步研究了江河源区不同植被覆盖下降水的产流产沙效应。结果表明,长江黄河源区的3个小流域内,在典型高寒草甸草地30°坡面上,退化较为严重的30%覆盖度以下的场地内,地表径流产出量明显大于覆盖度较好的95%、92%和68%场地,同时产沙量显著高于这3个场地,其平均单次降水形成的泥沙量是这三种盖度的2~4倍,由此造成地表侵蚀量平均为这3种盖度的3~10倍。通过对几次典型的降水形态的分析,在长江黄河源区高寒草甸草地的坡面上,不但降水量影响着产流产沙量,降水形态也影响着产流产沙量,降雨仍是引起水土流失的主要降水形态,在降水量相同的条件下,降雪可比降雨和雨加雪增加产流量2.1~3.5倍,可比降雨减少泥沙侵蚀45.4%~80.3%。人工模拟结果表明:对于覆盖度为5%和30%的强度退化草地,次降水量在3.5 mm时,就形成了较为明显的径流和产沙效应,当次降雨量达到7 mm,降雨持续时间15 min,5 m2场地内就会形成1 400 mL以上的径流量;在地表土壤含水量(FDR测0~5 cm平均含水量为36.7%)较高的情况下,次降雨量达4mm,降雨强度超过0.4 mm/min,在5 m2场地内历时5 min就能形成1 060 mL的地表径流,每100 mL径流中含泥沙高达1.6 g。这一试验结果在长江黄河源区3个不同的河源小流域是一致的。     

三峡工程大江截流水文科技工作综述

长江三峡工程大江截流的水文泥沙实时信息与预报成果是大江截流优化设计、科学研究,安全度汛,施工组织和调度决策的重要依据。长江水利委员会水文局根据与中国长江三峡开发总公司鉴定的合同,在总结葛洲坝等工程截流经验的基础上,创造性地应用当今世界上可靠、先进的技术,创建了三峡大江截流水文泥沙监测系统和龙口水文预报模型,及时提供了各项水文信息预报成果,技术资料齐全,成果可靠,圆满地完成了合同所确定的各项任务,为