现代水文水资源学科体系及研究前沿和热点问题

在对国内外水问题进行科学识别的基础上,分析了水循环的"自然-人工"二元演变模式,明晰了水循环及伴生水化学、水生态和水沙过程的相互关系,初步阐述了现代水文水资源学科体系的构成。在对国际水文水资源研究发展趋势及热点和前沿问题进行阐释的基础上,结合中国水文水资源研究现状及水问题解决的实践需求,论述了中国水文水资源研究的学科体系的构成,并分析其重大研究方向。在变化环境和高强度人类活动影响下,水循环在驱动力、结构及参数等方面已呈现出显著"自然-人工"二元特征。现代水文水资源研究正由传统"还原细化"研究向综合交叉方向发展,并由传统基于单个水文环节的研究过渡到基于二元水循环过程的研究上来,原型观测与数学模拟的结合已成为其关键研究手段。中国水文水资源研究需要进一步强化水循环及伴生过程演变机理识别与定量模拟方面的基础研究,完善水资源评价、配置、调度、水权分配、水价定价理论和技术等方面的应用基础研究,服务于节水型社会建设、水环境保护与水生态修复、水资源综合管理、防灾减灾与应急管理、民生水利及现代水利建设与管理等实践需求。     

气候变化对黄河内蒙古段凌汛期的影响

基于黄河内蒙古段1961-2009年气象与水文观测资料,选取黄河内蒙古段上游磴口站和下游托克托县作为研究对象,利用数理统计等方法,分析凌汛最危险地段上下游气候变化与凌汛期的关系。得出:①黄河内蒙古段的凌汛灾害是黄河上游的河道气温比下段高以及地形比降小等,形成黄河内蒙古段下游先封河、上游先开河的局面,导致磴口到托克托县段成为凌险最严重的地段。②随着气候变暖,近50 a黄河内蒙古段开河期提早、封河期推后,凌汛期缩短。尤其在1987年气温发生突变之后,开河期提早和推后趋势更为明显。同时气温突变之后,凌汛期平均温度变异系数增大,封、开河期冷暖变化剧烈,致使封开河期的波动性增大。③影响黄河内蒙古河段开、封河的关键因素是日平均气温小于-5 ℃的积温、日平均气温小于-5 ℃持续时间和封、开河期温度以及封、开河期流量大小等。极端温度事件如寒冷日数、冷夜指数和冷日指数的减少,以及暖夜指数和暖日指数的显著增加也是影响黄河内蒙古段凌汛期缩短的原因之一。     

近30年来中国西部河谷型城市水体污染变化趋势与机制

主要利用统计资料研究了中国西部河谷型城市近20~30年来水环境污染的变化趋势和水环境污染的发展阶段。在此基础上,从单位工业增加值排放强度、污染物的排放与治理、治理能力等角度总结了我国西部河谷型城市水环境污染的机制。     

地统计法在粒径趋势分析中的应用:以北部湾东部为例(英文)

There are 71 surface sediment samples collected from the eastern Beibu Gulf. The moment parameters (i.e. mean size, sorting and skewness) were obtained after applying grain size analysis. The geostatistical analysis was then applied to study the spatial autocorrelation for these parameters; while range, a parameter in the semivariogram that meters the scale of spatial autocorrelation, was estimated. The results indicated that the range for sorting coefficient was physically meaningful. The trend vectors calculated from grain size trend analysis model were consistent with the annual ocean circulation patterns and sediment transport rates according to previous studies. Therefore the range derived from the semivariogram of mean size can be used as the characteristic distance in the grain size trend analysis, which may remove the bias caused by the traditional way of basing on experiences or testing methods to get the characteristic distance. Hence the results from geostatistical analysis can also offer useful information for the determination of sediment sampling density in the future field work.     

Analyses of spring mean circulations for major and minor dust storm years in China–Mongolia area

To better understand the dust storm (hereafter DS) inducing circulation in the China–Mongolia (CM) DS activity area, the spring mean circulation features and differences on lower levels in three subregions of the CM DS area for the major- and minor-DS years have, as a whole (not partly), been analyzed, utilizing the National Centers for Environmental Prediction and the National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalyzed gridded data, the observed DS frequency data in the CM area, and the composite analysis method. The main conclusions are as follows: (1) Judging from the differences in the DS-inducing systems, dust origins, paths of invading cold air, and main DS-strike areas, the whole CM DS area is roughly divided into the three subregions: the East-, Middle- and West-CM subregions (in this paper, referred to as E-, M-, and W-CM). (2) In major DSs during spring over the E-CM, the middle- and lower-level troughs or cyclones over the Japan Sea and northeastern China (NEC) dominate. The invading cold air along the northeastern (NE) or north by east (NE) path often causes the DS in the E-CM region. But nearly the opposite is true in minor DS during spring in E-CM. (3) In the major DS during spring over the M-CM region, the Mongolian troughs or cyclones are the main DS-inducing systems. The strong invading cold air along the northwestern (NW)- or north by west (Nw) path causes the DSs in the M-CM region. (4) In the major DSs during spring over the W-CM region, the South Xinjiang heat lows prevail, the intruding cold air has a western path, and creates the DSs in South Xinjiang. (5) In the past 50 years, the DSs over the M-CM region have had the most severe impact on the preceding three subregions of the CM DS area. Overall, DS activities over all of three regions of the CM area decreased in the past (particularly, over M- and W-CM regions since the mid-1980s. But there existed a short and sudden increasing in E-CM in the years 2000–2002. (6) It is circulation changes and desertification evolutions that cause the yearly and decadal changes of DS in CM area, especially the former. With the backdrop of global warming in the future, perhaps the decreased DS activities over M- and W-CM will persist for some time again, and special attention should be paid to ones over E-CM or to the individual DS events over M- and W-CM.     

增暖背景下中国东北地区极端降水事件的演变特征

利用中国东北地区93站1959~2002年逐日降水资料,研究该区极端降水事件时空演变特征,结果表明:东北地区极端降水事件阈值由东南沿海向西北内陆逐渐减小,6~9月是极端降水事件集中出现月份;1985~2002年是极端降水事件偏多,且为一突变现象;东北地区短时间内连续发生极端降水事件概率较大,其中1~5天时间间隔极端降水事件占23.7%;80年代中期后东北地区增暖背景下,极端降水事件和有1~5天时间间隔的极端降水事件明显增加,特别是松花江下游和牡丹江流域及西辽河上游地区,频次和强度存在增加或增强趋势。     

渤海湾西岸风暴潮:叠加地质因素的新探讨

通过对渤海湾西岸1895年以来11次风暴潮高水位的厘定,证实并确定了50年、100年、200年直至10000年一遇的风暴潮高水位值。定量评估了风增水与波浪对风暴潮高水位的贡献。进一步从地学角度讨论了21世纪10年间隔的海面上升量、地面下沉与围海造陆共同作用、海面上升引发的净增水效应及河口增水效应。根据上述各类参数,预测了至2050年的10年间隔、50~10000年不同重现期的极端水位,并讨论了地面下沉对风暴潮测量准确性的影响。认为当前的防潮堤(海垱)高度可抵御50~100年一遇的风暴潮的侵袭,但据所讨论的综合因素的影响,建议2020年防潮堤的高度应达到+4.8m,2030年达到+5.1m(85高程)。     

澜沧江流域(云南段)水资源开发利用现状及趋势分析

澜沧江是一条国际河流,其中云南段自然资源丰富,水文、地理及气候特征独特。目前该流域水资源开发利用程度较低,仅有少量的灌溉面积,干流也仅建成了一个径流式水电站。作为我国西南地区的重要水电能源基地,流域的进一步开发将集中于水电、航运和农业灌溉。其开发方式具有立体开发、电力先行和国际合作开发等特点。     

岩溶塌陷研究现状及趋势分析

为全面掌握当前国际岩溶塌陷研究动态,促进岩溶塌陷综合防治水平提升,重点从成因机制、识别评价和监测预警三个方面总结了当前国内外岩溶塌陷研究现状,以此为基础,综合运用文献和项目数据对国内外岩溶塌陷研究趋势进行了分析。结果显示:人类工程活动与岩溶环境相互作用关系是当前国际岩溶塌陷研究的热点;成因机理定量化、隐患识别快速化、监测预警精细化和风险防控时效化将是未来的重点攻关方向。      

祁连山区气候变化的区域差异特征及突变分析

利用8个气象站的气温和降水资料,运用一元回归分析法和5年趋势滑动,进行了气候变化的趋势分析,结果表明:祁连山区在20世纪80年代中后期气温持续升高,90年代以后明显变暖,其中秋、冬季升温幅度较大;60年代降水量最少,之后逐渐增多,80年代达到最多,90年代又减少,2000年以来又明显增多;气温变化在空间上表现为南北差异,以黑河干流为界,中东部升温幅度从南到北呈增大趋势,而中西部从南到北呈减小趋势;降水变化的空间差异也明显,东部表现为东西差异,降水量增加幅度从东到西呈减小趋势,而中、西部表现为南北差异,降水量增加幅度从南到北呈减小趋势。在此基础上,利用滑动T检验法、Cramer法、Mann-Kendall法进行气候突变分析,结果表明:祁连山区气温突变比降水突变明显,不同方法检验的结果比较一致;春、夏季气温在1997年发生突变,而秋、冬季在1985年左右发生突变。