近40年来珠江流域降水量的时空演变特征

为阐明珠江流域降水量的时空演变特征,利用中国气象局1961～2000年80个观测站的逐月降水资料,采用克里格插值法(Kriging)对珠江流域各月降水量进行插值,并用Mann-Kendall法分析降水序列的变化趋势及其突变分量。结果表明：①40年来,流域总降水量呈微弱的增加趋势,增加率为5．5mm/10a,且具有明显的11年主周期振荡,但不存在突变现象：在空间上表现为东半部以增加为主,西南部以减少为主。②从降水变化趋势的季节来看,春、夏、冬三季降水都呈不显著增加趋势,而秋季降水则呈不显著下降趋势。③汛期(4～9月)降水量呈不显著减少趋势,主汛期(5～7月)与非汛期(10～翌年3月)则呈不显著增加趋势。④从月降水量变化来看,1、2、3、7四个月份是增加明显的月份,其余各月都呈不显著减少趋势。这种变化加剧了降水年内分布的不平衡,即枯水期8～12月份降水更少,而雨水较多的7月降水增加较多,增加了流域洪涝和干旱灾害发生的几率。     

珠江流域水资源量及用水量近期变化分析

根据珠江流域近几年水资源公报提供的数据，对流域水资源量和用水量变化特点进行了分析研究，得出了初步的分析成果，为流域水资源的合理开发利用和优化配置提供参考依据。20世纪90年代珠江流域水旱灾害频繁，先后发生了1994年6月和1998年6月流域大洪水，1998年和2000年部分地区出现春旱和秋旱。同时，90年代又是流域经济发展较快的时期，尤其珠江三角洲沿海地区经济快速增长，用水量出现明显的增长，近几年用水量趋于相对稳定。     

变化环境下珠江流域洪水频率变化特征、成因及影响(1951-2010年)

气候变化和人类活动导致珠江流域水文变化,变化前后洪水频率分布显著不同.运用滑动秩和(Mann-Whitney U test)结合Brown-Forsythe、滑动T、有序聚类和Mann-Kendall检验法,并用累积距平曲线法获取年最大流量序列详细信息,综合确定样本最佳变化节点,并对水文变化成因做了系统分析.在此基础上,对整体序列、变化前后序列用线性矩法推求广义极值分布参数以及不同重现期设计流量.结果表明:(1)西江大部以及北江流域最佳变化节点在1991年左右;东江流域最佳变化节点与该流域内3大控制性水库建成时间基本吻合;(2)变化后,西江、北江年最大流量持续增加,洪峰强度增大,尤其是西江干流年最大流量显著增加;东江流域年最大流量显著减小,洪峰强度降低;(3)变化后,西江与北江洪水风险增加,尤其是下游珠三角地区本身受人类活动显著影响,加之西江与北江持续增加的洪水强度,珠三角地区发生洪水的强度及频次加剧,而东江洪水风险减小.此研究对于珠江流域在变化环境下的洪水风险评估与防洪抗灾具有重要意义.     

基于Copula函数的珠江流域河川径流丰枯遭遇

面对珠江水量统一调度的新要求,采用Copula函数对珠江流域内3个控制性水文站的径流量进行研究,分析其丰枯遭遇概率。结果显示：1）三大水系两两间丰枯同步的概率大于丰枯异步的概率（汛期西江和东江除外）,其中北江与东江径流量一致性较好,丰枯同步的概率最大,其中全年丰枯同步的概率高达69.88%,汛期丰枯同步的概率为63.36%;西江与东江丰枯同步的概率最小,汛期只有47.88%;西北江丰枯同步的概率居中,全年、汛期和非汛期丰枯同步的概率分别为55.10%、56.02%和50.12%。2）三大水系三维联合分布研究表明,三大水系丰枯同步的概率在全年、汛期和非汛期均较大,依次为40.16%、38.11%和36.49%,其中同丰和同枯的概率远大于同平的概率。3）利用三大水文站的联合分布,可获得各水文站不同径流量遭遇的概率,以及特定概率下各水文站径流量的可能组合,可对珠江水量统一调度提供参考。     

珠江流域的化学侵蚀

是流域化学侵蚀过程的主要输出物质。在珠江的马口站、河口站两个断面进行了一个完整水文年(包括4个水文季节)的采样,用容量法对78组样品进行了含量分析。结果表明,珠江径流的含量在一个水文年中发生约36%的变化,汛期含量大于枯水期含量。径流含量与悬浮物含量之间存在相同的变化趋势。在同一水文季节,西江马口站断面径流含量较为均一,而北江河口站断面各采样点的含量相差较大。西江和北江流域侵蚀通量分别为1103×103mol/km2·a和1289×103mol/km2·a。影响珠江流域侵蚀通量的主要因素是流域内碳酸盐岩的出露面积和径流深度过度的土地开垦和酸雨等现代环境问题也是造成流域化学侵蚀强度增加的主要原因。     

珠江流域降水周期特征分析

运用小波分析方法,研究了珠江流域全年、汛期(4～9月)和非汛期(10～翌年3月)三种降水序列时间周期演变特征,结果表明:(1)珠江流域不同区域降水周期不一,大体可分成三个片区,周期尺度分别为6～8a、12～14a和20～21a;(2)珠江流域全年与汛期降水周期以年际变化为主,且两者降水周期分布一致;非汛期降水周期以年代际变化为主,与全年及汛期的降水周期差异较大。     

THE CHARACTERISTICS OF SPATIAL DISTRIBUTION AND TYPES OF APRIL-SEPTEMBER RAINFALL IN THE PEARL RIVER BASIN

With rainfall data of 51 stations in April-September in the Pearl River basin during 1954-2003, we have applied the Principal Component Analysis method to research the spatial distribution characteristics of April-September rainfall. The results reveal the following. In the Pearl River basin, there is different precipitation varying from 600 mm to 1900 mm in April-September and precipitation decreases gradually from southeast to northwest. The standard deviation distribution decreases gradually from east to west on the whole. The rainfall distribution of the Pearl River basin has five main types Type Ⅰthere is flood (drought) in the whole region, Type Ⅱ there is flood (drought) in the north and drought (flood) in the south, Type Ⅲ there is flood (drought) in the east and drought (flood) in the west, Type Ⅳ there id flood (drought) in the central part and drought (flood) in the east and west, and Type Ⅴ there is flood (drought) in center and drought (flood) in north and south. The types of the flood (drought) in the whole region and flood (drought) in the north and drought (flood) in the south appear much more than the others,being 64% of the total. From the 10-year moving average, it is seen that rainfall between April and September in the Pearl River basin region is mainly dry in 1983-1992, and mainly dry in the east and wet in the west in 1967-1971 and wet in the east and dry in the west in 1979.     

基于农户个体行为的珠江流域氮、磷营养盐控制政策情景分析

为揭示农户个体行为与流域农业非点源营养盐产生和控制政策之间的逻辑关系,以珠江流域为研究对象,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建流域营养盐污染控制政策的情景分析方法,基于农户在化肥税和农药税组合型政策下的生产行为设计了基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景4种具有代表性的情景方案,并在各种情景下定量描述流域营养盐对农业政策的响应和评估流域营养盐控制的优选政策方案.结果显示:从农业投入和产出的角度看,2030年低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的化肥施用量相对基准情景分别减少了24.0%、39.8%和50.2%,农药使用量分别减少了27.6%、32.8%和37.4%,农作物产量分别减少了10.0%、16.3%和21.2%,畜禽养殖量分别增加了5.9%、7.5%和14.0%;2030年,基准情景、低化肥税情景、中化肥税情景和高化肥税情景的总氮入河量分别达到94.5、85.1、78.5和75.3万t,总磷入河量分别达到14.0、12.8、12.0和11.6万t;化肥税和农药税的组合型政策能够有效减少营养盐污染量,然而,中化肥税情景和高化肥税情景比低化肥税情景的边际效果小、经济成本高、农作物产出低和畜禽污染高,故低化肥税情景被认为是控制珠江流域营养盐污染的最优方案.     

珠江流域氮、磷营养盐入河量估算及预测

针对日益严重的流域营养盐污染问题,以珠江流域为例,采用系统动力学模型与多主体农户和农村环境管理模型耦合构建反映农户生产决策实际污染过程的流域氮、磷营养盐排放仿真系统,模拟2000—2030年不同污染源的营养盐产生、排放和进入河流的污染过程,分析其污染特征、影响因素和演变趋势.结果表明:在基准情境下,珠江流域总氮(TN)入河量从2000年的5.79×10~5t增加到2030年9.45×10~5t,在2027年达到峰值(9.53×10~5t);总磷(TP)入河量逐年递增,年均增长率为2.0%,从2000年的7.9×10~4t增加到2030年1.4×10~5t.在TN入河量中,种植业贡献最多,其次是城镇污水、养殖业和农村污水,2000—2030年期间年均贡献率相应为43.5%、32.5%、19.2%和4.9%.在TP入河量中,2000—2030年种植业、养殖业、城镇污水和农村污水的年均贡献比例分别为35.6%、28.8%、21.5%和14.1%;2000—2010年,养殖业为第一污染源,其次是种植业、城镇污水和农村污水;2011年种植业的贡献比例(31.6%)开始超过养殖业(30.8%)成为首要污染.研究显示,流域营养盐排放仿真系统可为营养盐控制提供技术支持和理论依据.