一种用于突发性场地污染模拟的解析模型

为了及时有效地应对各种突发性环境污染事故,有必要开发一种简单实用、适于各类型污染物的场地污染数学模型。通过污染事故发生后污染物在包气带、饱和带迁移转化的概化,建立了污染物运移的自由入渗模型以及降雨入渗模型并给出各自相应的解析解。无降雨时,考虑污染物在重力作用下随包气带向下渗透的作用,建立一维垂直入渗模型。有降雨时,考虑污染场地(包气带)中污染物迁移和转化的对流作用、扩散作用及挥发、生物降解、吸附、根系吸收等作用,建立包气带剖面二维溶质运移模型和饱和带平面二维溶质运移数学模型。建模过程中,假定降雨量的平均分布及土壤质地、水力参数以及有机物成分、种类均相同,同时假定污染物与多孔介质间的作用为线性吸附,植物根系对污染物的吸附遵循一级动力学。基于模型的解析解,实现案例的模拟计算。模拟结果表明:该模型具有适用范围广、模拟高效快捷等优点,能够较准确预测污染发生后污染物在土壤中的动向、到达饱和带的时间以及饱和带中污染物的迁移情况。     

鄂尔多斯盆地都思兔河流域白垩系含水层特征及供水前景分析

在鄂尔多斯盆地都思兔河流域供水水文地质详查的基础上,通过水文地质钻探、抽水试验、样品分析等手段,查明了流域含水层的结构、埋深以及含水层和隔水层在水平和垂直方向上的变化规律,探讨了各含水层之间的水力联系,并求取了含水层的水文地质参数;对比圈定了包乐浩晓、巴彦布拉格、好勒包勒吉3处富水区;采用地下水流数值模拟方法对上述3处富水区地下水开采量进行计算,提出了27种地下水开采方案,并经过对比得到地下水开采推荐方案。结果表明:包乐浩晓、巴彦布拉格、好勒包勒吉3处富水区主要补给为侧向径流及大气降水入渗补给,排泄方式以潜水面蒸发及向河流排泄为主;在地下水浅埋区,结合含水层单井涌水量的大小,确定采用管井开采方式、中段悬挂式非完整井结构,平均布井,井深300m,单一开采白垩系环河组的地下水,最大限度夺取潜水蒸发排泄量;根据推荐方案,上述3个富水区总开采量达到123 500m3/d,可为该地区地下水资源开发与利用提供技术保障。     

黄河万家寨水库流域降雨径流的分布式模拟及率定

应用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型,研制了黄河万家寨水库流域分布式降雨径流模拟系统,并对万家寨水库流域进行了10年（2000-2009年）径流模拟。其中,以2000-2006年为系统参数的敏感性分析期和模型率定期,以2007-2009年为模型的验证期,模拟结果显示,万家寨站点上模拟径流与实测径流过程线的相关系数达到0.97以上。在此基础上还将数值预报模式与模拟系统相耦合,对万家寨水库入库径流进行了预报和检验分析,结果较好。因此,该模拟系统能够较好地反映万家寨水库入库径流量的变化过程,具有一定的适用性,为进一步进行降雨径流预测提供了技术支撑。     

高寒河谷灌丛冠层降雨再分配特征及影响因素

通过植被冠层的降雨被分割成冠层截留、穿透雨和树干茎流3个部分,这个过程（冠层降雨再分配）是高寒河谷灌丛生态演变的关键驱动因子之一,对于认识高寒河谷灌丛的水文循环过程及水分收支规律也具有重要意义。选取青海湖流域最重要的河谷灌丛--具鳞水柏枝作为研究对象,通过野外定点观测,深入分析了冠层降雨再分配特征及影响因素\.结果显示:①穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例平均为48.40%、4.04%和47.56%,并在不同降雨量等级之间存在显著差异;②冠层降雨再分配各组成要素（穿透雨、树干茎流、冠层截留）与降雨特征参数存在高度相关性,伴随降雨量和降雨历时的增加,穿透雨量、树干茎流量、冠层截留量占同期降雨量的比例均逐渐趋于稳定,极限稳定值分别介于60.45%～61.07%、6.45%～7.42%、33.11%～34.17%;③产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为1.10 mm和1.87 mm,表明2 mm以下的降雨对土壤水分的补给基本没有贡献。因此,高寒河谷灌丛冠层降雨再分配与其他林木类型存在明显差异,需要深入研究其内在机制及水分利用规律。     

中国能源消费碳排放强度及其影响因素的空间计量

碳排放所引起的全球气候变化对人类经济社会发展带来了严峻的挑战。中国政府承诺到2020 年GDP碳排放强度较2005 年降低40%~45%,这一目标的实现有赖于全国层面社会经济和产业结构的实质性转型,更有赖于省区层面节能减排的具体行动。基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 提供的方法,本文估算了全国30 个省区1997-2010 年碳排放强度,采用空间自相关分析方法和空间面板计量模型,探讨了中国省级尺度碳排放强度的时空格局特征及其主要影响因素,旨在为政府制定差异化节能减排的政策和发展低碳经济提供科学依据。研究结果表明:① 1997-2010 年,中国能能源消费CO₂排放总量从4.16 Gt 增加到11.29Gt,年均增长率为7.15%,而同期GDP年均增长率达11.72%,碳排放强度总体上呈逐年下降的态势;② 1997-2010 年,碳排放强度的Moran's I 指数呈波动型增长,说明中国能源消费碳排放强度在省区尺度上具有明显的空间集聚特征,且集聚程度有不断增强的态势,同时,碳排放强度高值集聚区和低值集聚区表现出一定程度的路径依赖或空间锁定;③ 空间面板计量模型分析结果表明,能源强度、能源结构、产业结构和城市化率对中国能源消费碳排放强度时空格局演变具有重要影响;④ 提高能源利用效率,优化能源结构和产业结构,走低碳城市化道路,以及实行节能减排省区联动策略是推动中国实现节能减排目标的重要途径。     

中老缅交界地区橡胶种植的时空格局及其地形因素分析

橡胶林地是东南亚地区主要的土地利用类型,动态监测橡胶种植并分析其时空变化规律,对于区域土地资源开发、生态环境保护以及维护边境安全稳定具有重要意义。本文基于遥感技术实地研究了中老缅交界地区1980-2010 年的橡胶林地分布格局及其时空变化规律,定量分析了橡胶林地的分布特征及其地形因素的影响与限制。结果表明:(1) 2010 年中老缅交界地区橡胶林地面积为60.14 万hm²,占土地面积的8.17%,是研究区最大的土地利用类型。就林地结构来看,橡胶成林(≥10 年) 与橡胶幼林(<10 年) 之比大体是5:7,近10 年来橡胶林地扩展迅速。(2) 1980-2010 年中老缅交界地区橡胶林地已由最初的7.05 万hm²增加到60.14 万hm²,扩展近9 倍,橡胶林地扩张显著。橡胶林地已呈现由集中至分散、由边境向国外,“以景洪为中心、北上南进、西拓东扩”的空间分布格局与地域扩展特征。(3) 中老缅交界地区橡胶种植受地形因素制约,橡胶林地4/5 以上集中在600~1000 m适宜区间,很少超过1200 m;近2/3 集中分布在8°~25°的坡地,极少或很少分布在超过35°的急陡坡;主要分布在南坡和东坡,北坡和西坡相对较少,橡胶种植强度也呈现相同规律。(4) 橡胶林地国别对比分析表明,中国境内橡胶林地在向高海拔、陡坡地扩展,老缅境内具有较大地形适宜空间,有利于橡胶种植的跨境发展。(5) 中老缅交界地区的橡胶种植必将由中国向老挝和缅甸跨境发展,老挝和缅甸境内,特别是近中国边境地区的橡胶林地持续扩张已是不可避免。     

中国台风强度等级与可能灾害损失标准研究

台风灾害给中国沿海地区造成了严重损失,进行台风风险评估将为台风灾害有效规避提供科学依据,探讨台风强度等级和灾害损失之间的关系是台风风险定量评估的基础。利用1954-2008年间登陆中国东南沿海的174场成灾台风路径数据和对应的灾情记录数据,对台风强度等级和承灾体(农作物、人口、房屋和社会经济)的8项指标的损失数量关系进行分析,并对台风强度等级与各项损失率指标之间的关系进行拟合,得出各项灾损指标的损失率曲线。基于台风强度等级划分标准和损失率曲线,建立了适合于我国的四个强度等级的台风灾害损失标准划分方案:微度、轻度、中度和重度,对应的损失率用承灾体的社会经济指标来表征。研究表明:当台风强度等级达到第4等级时,灾害造成的损失率均有较大幅度的增加。本文构建的台风灾害损失标准可为进一步定量评估承灾体脆弱性及损失风险提供依据和参考。     

1951—2009年东亚副热带夏季风北边缘位置的地域特征

利用1951—2009年中国662个气象台站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了东亚副热带夏季风北边缘地理位置的年际、年代际变化以及夏季风影响北边缘的时间演变特征。结果表明:基于过程透雨量定义的夏季风北边缘能很好地反映边缘带降水特点,东亚副热带夏季风北边缘带大致呈东北-西南走向,在110°E处,北边缘带南界大致位于36°N,北界大致位于41°N。边缘带宽度与其南界纬度具有很好的负相关,且有逐年变宽的趋势。边缘带存在显著的准3年和9年的周期特征。夏季风平均在6月28日开始影响北边缘带,9月21日南撤离开北边缘带。110°E是夏季风边缘带中南风分量最大的经度,与偏南年相比,偏北年夏季风影响边缘带时间开始早,结束迟。     

东北地区城市群组的格局、过程及城市流强度

根据城市群、城市组群及城市群组的内涵指出中国东北地区目前存在辽中南、吉林中部、哈大齐三个城市群组。按照其形成发展过程和现状特征,辽中南已经发育成为成熟的城市群,而吉林中部和哈大齐尚处于城市群发育的中间阶段,即城市组群阶段,从而在东北地区形成了"一群二组"的空间结构框架。通过对东北地区城市群组外向功能量和城市流强度的计算发现,群组内部尚未出现主要外向服务部门区位熵均大于1的城市,与国内发达城市群的发展水平相距较远。未来发展应该围绕城市群组的组织结构、网络化发展模式、职能分工与功能互补、发展关系协调等方面进一步调控和优化。     

近48年青藏高原强降水量的时空分布特征

基于青海和西藏地区48个气象台站近48 a(1961~2008年)的逐日降水资料,分析青藏高原冬、夏半年强降水量的时空演变特征。结果表明:青藏高原强降水量与总降水量的空间分布相似,夏半年为由东南向西北递减,冬半年则由唐古拉山脉东段的高原腹地向四周递减;夏(冬)半年强降水量存在准3、准6 a(7~8 a)的年际振荡以及准9~10 a(15 a)的年代际振荡;夏半年高原北(南)部强降水量以增加(减少)趋势为主,强降水量呈现出微弱的减少趋势,而冬半年高原大多数地区均呈现出明显的增加趋势,在1976年发生突变现象。