黑河流域中游灌区含水层系统异质性对地表热通量和温度的影响模拟

渗透系数是描述地下含水层系统空间异质性的重要参数,直接影响地下水位和浅层土壤水分分布,并最终间接影响地表辐射收支及地气间能量转换.基于三维物理过程的地下水—陆面过程耦合模型ParFlow-CLM,在黑河流域中游灌区开展数值模拟实验,分析4种渗透系数情景下地下水位埋深、地表热通量和温度的差异.结果表明,忽略水平方向异质性会降低地表热通量的模拟精度,同时设置水平和垂直方向异质性并考虑包气带—饱水带三维水力特征可提高地表温度的模拟精度;充分考虑土壤和含水层系统异质性能提高分层(尤其是0.2～0.5 m深度土层)土壤温度的模拟精度;土壤和含水层系统异质性对地表热通量和温度的控制作用受到下垫面、地形等环境因素的显著影响,尤其在裸地区域,地表感热通量和温度的模拟结果差异较大.研究结果可为干旱—半干旱地区高时空分辨率水文集成模型的构建提供科学依据.     

基于InVEST模型的黑河流域上游水源涵养量

黑河流域上游生态系统具有重要的水源涵养功能,对维系流域生态平衡有着重要的意义。基于InVEST模型估算了黑河流域上游水源涵养量,分析了水源涵养量的时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明：2001—2015年黑河流域上游草地、林地、灌丛面积分别增加了1 665.00、381.75、162.75 km²,而荒漠和农田分别减少了2 165.25、20.50 km²;2001—2015年黑河流域上游水源涵养量年均值为228.64 mm,在空间上呈现东南高、西北低的分布特征,高值区位于祁连山一带,肃南裕固族自治县北部条带状为上游水源涵养量的低值区;从变化趋势来看,研究区水源涵养量以7.60 mm·a^-1的速率减少;近15年来,研究区潜在蒸散、降水量分别呈现增加和减少趋势,速率分别为1.45、-0.67 mm·a^-1,水源涵养与潜在蒸散以负相关为主,而与降水量正相关,降水量主要影响上游的中东部、北部的祁连山高寒地区,而潜在蒸散主要制约西北部的水源涵养量。     

黑河下游水土理化性质变化及生态环境意义

对黑河下游不同类型沙漠化土地土壤的盐分进行了调查和分析. 结果表明: 潜在沙漠化土地土壤水化学类型为Cl--SO2--4-Na -Mg2 离子型土,正在发展的沙漠化土地为SO2--4-Cl--Mg2 -Na 离子型土, 强烈发展的沙漠化土地为HCO--3-Cl--Ca2 -Na 离子型土, 严重沙漠化土地为Cl--SO2--4-Mg2 -Na 离子型土. 不同土壤中全N、全P、全K、 PH值和有机质含量差异较小, 而速效N、速效P和速效K养分含量差异较大;主成分分析显示, 全N、全P、 有机质和速效N含量总贡献累计达76.24%. 黑河下游地区随着上中游水量的减少, 在强蒸发作用下, 地表水与浅层地下水的矿化度显著升高. 水文过程的改变, 使维系绿洲的水资源由平衡到失衡, 在水环境的恶化过程中, 周期性积盐作用, 使绿洲内的非盐渍化土壤向轻盐土发展、 轻盐土向重盐土方向发展, 盐碱化土地不断扩展导致土地沙漠化程度增加. 上述各过程共同构成绿洲沙漠化复杂的地表动力学过程.     

农民用水户协会运转绩效的综合评价与影响因素分析——以黑河中游张掖市甘州区为例

农民用水户协会作为农业用水社会化管理的主要实施载体已在国内外众多流域中得以推广. 选择用水矛盾突出的黑河中游张掖市甘州区农民用水户协会为研究对象, 运用统计学手段综合评价用水户协会的运转绩效, 构建绩效与其影响因素间的模型进行回归分析. 结果显示:甘州区除试点、示范协会以外的农民用水户协会的绩效普遍不显著;政府对用水户协会的资金、 物质支撑具有显著提高协会绩效的作用;协会自身可以通过保障弱势用水户的用水权益、吸纳教育程度较高的用水户参与管理来提高绩效. 进一步的研究认为,用水户的经济状况差异对水费、水价变化较为敏感的假设并不成立;农村传统的"人多力量大"宗族观念对协会的运转绩效仍有负面影响但作用不大的新发现.     

黑河实施分水后中游灌区地下水资源量的变化分析

黑河中游地下水是农业灌溉的重要水源之一,而黑河分水通过对地表水的影响,进而影响地下水资源.根据中游地下水观测数据,运用Kriging空间插值法,对分水前的20世纪90年代和分水后的2004-2005年间的地下水位和储量变化进行对比分析.结果表明:中游甘州区、临泽县和高台县地下水位不同程度上都在下降,其范围在1.3～2.7 m,地下水可开采储量也随之减少,估算减少总量约为8.23×108m3.究其原因,一方面是由于分水使得地表水转化为地下水的数量减少,占总减少量的45%;另一方面,河水供给的减少促使中游地区在农业灌溉中转而大量开采地下水所致.目前中游地区调整产业结构,减少农业用水是分水后保持当地各种环境稳定的重要措施.     

穿黄工程上游线隧洞盾构机正式掘进

2008年3月15日,穿黄工程参建各方齐聚上游线隧洞施工现场,各施工面通过对讲机不断向主操控室报告各个系统调试完成的信息。9点整,随着现场指挥人员一声令下,盾构机操作人员启动按钮,穿黄工程上游线隧洞盾构机正式掘进。     

黑河流域遥感物候产品验证与分析

植被物候遥感产品对全球变化响应、农业生产管理、生态学的应用等多领域研究具有重要意义。但现有植被物候遥感产品还有较多问题,主要包括一方面使用不同参数的时间序列数据以及不同提取算法导致的产品结果差异较大,另一方面在地面验证中地面观测数据与遥感反演数据的物理含义不一致导致的验证方法的系统性误差。本文以黑河流域为研究区,对比验证基于EVI(Enhanced Vegetation Index)时间序列数据提取的MLCD(MODIS global land cover dynamics product)植被遥感物候产品和基于LAI(Leaf Area Index)时间序列数据提取的UMPM(product by universal multi-life-cycle phenology monitoring method)植被遥感物候产品的有效性及精度等。同时,通过验证分析进一步评估基于EVI和LAI时间序列提取的物候特征的差异及特点,探讨由于地面观测植被物候与遥感提取植被物候的物理意义的不一致问题导致的直接验证结果偏差。结果表明:UMPM产品有效性整体高于MLCD产品,但在以草地和灌木为主的稀疏植被区,由于LAI取值精度的原因,UMPM产品存在较多缺失数据,且时空稳定性较低;基于玉米地面观测数据表明,EVI对植被开始生长的信号比LAI更加敏感,更适合提取生长起点,但植被指数易饱和,峰值起点普遍提前,基于LAI提取的峰值起点更加合理。由于地面观测的物候期在后期更加关注果实生长,遥感观测仅关注叶片的生长,遥感定义的峰值终点和生长终点与玉米的乳熟期和成熟期差异较大。     

金沙江上游某大型古堆积体群地质成因分析

金沙江上游地质条件复杂,大型古堆积体群普遍发育,严重影响该区的水利水电开发建设。合理的解释古堆积体群的地质成因问题是进行水电建设工作的基础。本文以金沙江上游某水电站古堆积群现场工程为依托,通过工程地质分区、岩体结构特征分析和地质现象分析3个步骤,逐步还原了堆积体群的形成过程。最终结论如下: (1)以古堆积体群整体形貌特征为基础,结合岩性、结构等基本特性,将古堆积体群划分为4个区域; (2)根据古堆积群Ⅱ区的形貌特征假设Ⅱ区物质来自河对岸,继而采用结构特征分析证明了这一假设,结果表明: Ⅱ区物质与河对岸物质结构具有较好的一一对应关系,同时物质结构具有明显的分选性,为典型的泥石流产物; (3)结合区域风化程度、S型转弯、冲积扇、高位静水沉积等地质现象分析,还原了该古堆积体群的形成过程,即: Ⅰ区风化程度较严重,年代明显早于其他各区。Ⅲ区、Ⅳ区之间应为古河道,Ⅰ区的形成造成了河流的S形改道,但并未造成真正意义上的堵江。真正的堵江事件发生在Ⅱ区形成后。Ⅱ区泥石流物质与Ⅲ区、Ⅳ区物质一起形成了一个天然土石坝,形成了真正意义上的堵江,产生了高位沉积现象。此时江水一部分从古河道流出,一部分从Ⅱ区泥石流物质区向下渗流,最终Ⅱ区物质被掏蚀冲垮,形成了今河道。     

2001-2010年石羊河流域上游TRMM降水资料的降尺度研究

在地形比较复杂的石羊河流域上游,基于2001-2010年TRMM3B43降水数据和1 km空间分辨率DEM数据,采用回归方程+残差法的插值方法,对石羊河流域上游10年平均TRMM3B43和2001、2007年两个典型干、湿年份的TRMM3B43数据分别进行降尺度操作,将空间分辨率由原来的0.25°×0.25°提高为1 km×1 km。利用研究区34个雨量站的观测数据作为"真实值",对2001-2010年的TRMM3B43和降尺度结果进行精度检验,结果表明:TRMM3B43降水数据整体上具有一定的可信度,但比地面站点观测的降水量偏小;TRMM3B43经过降尺度之后,数据在空间分辨率和精度方面都有一定程度的提高,其中10年平均TRMM3B43降尺度结果的精度要高于2001年(干旱),而2001年的降尺度结果精度又高于2007年(湿润);就单个雨量站而言,位于西部高海拔区域的站点的降尺度结果精度较高,而位于东部低海拔区域的站点的降尺度结果精度较低。     

岷江上游水系对龙门山断裂带右旋走滑作用的响应

汶川8.0级特大地震是岷江上游流域最新一次区域构造活动,在此次地震中,岷江河道因北川-映秀断裂北西盘的右旋走滑作用而被水平错动0.8±0.2 m,岷江河道南西方向的河流阶地也被同步位错0.6±0.1 m。切过龙门山主干断裂的岷江上游干、支流水系因若干次历史地震驱动的走滑作用而发生同步弯曲。根据水系水平扭错量和岷江干、支流初始形成时间计算可知,穿越岷江支流河道的汶川-茂县断裂右旋走滑速率为1～1.4 mm/a,切过岷江干流河道的北川-映秀断裂和彭县-灌县断裂右旋滑动速率分别为0.94 mm/a和0.71 mm/a。计算结果表明,龙门山各主干断裂右旋走滑作用有自北西向南东减弱的趋势。