黑河下游土壤和地下水盐分特征分析

根据405个土壤样品和101个水样,分析了黑河下游土壤盐分分布规律以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系.结果表明:额济纳三角洲地区的土壤具有质地粗、含盐量高、盐分表聚性强的特征,该地区呈现盐碱化和沙漠化严重、可利用土地资源骤减、生态环境恶化的状况.在所有剖面上盐分的分布呈现漏斗型分布,土壤中盐分随地形变化较为复杂,但与地下水化学变化相一致.地下水矿化度普遍比较高,大多数地区的矿化度在800~3000 mg·L^-1之间变化;水化学类型主要有HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄-Na(Ca)、HCO₃·Cl-Na(Ca)SO₄·Cl-Na和SO₄·Cl-Na(Ca-Mg).地下水矿化度的高低与补给源的距离远近密切相关,在河岸附近的矿化度变化幅度较小;在远离河道地区,随离岸距离的增减而升降,体现了矿化度的高低主要依赖于上游补给水量变化.     

石羊河流域冰冻圈融水对出山径流的贡献及影响

气候变暖背景下,随着冰冻圈的持续萎缩,冰冻圈融水已成为寒区径流的重要组成部分和寒区水文过程的关键影响因子。以石羊河流域为研究区,2013年7月~2014年6月在系统采集大气降水、河水、泉水、井水、水库水、渠系水、冻土活动层地下水和冰雪融水样品基础上,应用稳定同位素示踪技术,定量评估了石羊河流域冰雪融水和冻土活动层地下水对出山径流的贡献量,结果表明：流域内大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水充分混合后以地下水的形式补给径流,大气降水、冻土活动层地下水和冰雪融水对出山径流的补给率分别为77%、20%和3%。依据多年冻土下界将山区分为冰雪冻土带和植被带,分析证实冰雪冻土带输出水量贡献了出山径流的82%,而植被带贡献了18%。流域出山口径流的补给带为海拔3300m以上,中游浅层地下水的补给带为海拔3700m以上。冰雪融水和冻土活动层地下水对7条支流出山径流的贡献率因自然地理状况而明显差异,东大河、西营河和金塔河降水对出山径流的贡献率分别为72%、78%和87%,相应的冻土活动层地下水贡献率为21%、17%和12%,冰雪融水为7%、5%和1%。降水对西大河、黄羊河、古浪河和大靖河出山径流贡献率分别为84%、91%、76%和73%,冻土活动层地下水对出山径流的贡献率依次为16%、9%、24%和27%。研究确认冻土活动层地下水已成为内陆河流域径流的重要组成部分,未来亟须进一步加强冻土活动层地下水水文机制的研究。

     

黑河下游额济纳绿洲生态需水关键期及需水量

黑河流域中生态最为脆弱、植被退化最为严重而对全流域生态治理目标的实现极为关键的地区在下游额济纳绿洲。黑河分水方案主要控制年总量,由来水过程确定分水时机,采用“全线闭口、集中下泄” 的分水方式,这容易导致分水与下游绿洲需水的时间错位。要实现黑河分水对下游天然绿洲的作用和意义,不仅要充分保证分水量,更要选择适宜的分水时间,如果分水错过了下游绿洲生态需水的关键期,将会直接影响绿洲植被的正常生长。要维持黑河下游额济纳绿洲健康、稳定和持续发展,确定生态需水的关键期是首当其冲的问题。本文通过对黑河下游额济纳绿洲地下水位时空动态变化过程、天然植被耗水过程和绿洲生态过程及水文过程的关系研究,确定了黑河下游额济纳绿洲生态需水的关键期。建议在生态关键期保障输送必需的水量,合理调节水库出水量与河道径流量,保障4月和8月关键期的需水量,其中4月至少要保证0.80亿m3的输水量,8月至少要保证1.08亿m3的输水量,确保下游绿洲植被的生理需水,同时考虑到前期缺水和随后的月份水量消耗,尽可能增加关键月的配水量。     

禹城沙地水分动态规律及其影响因子

通过对禹城沙河地沙土土壤水分动态监测,分析其土壤水分剖面变化,得出本沙地土壤水分动态变化规律:依据降水、植被、地下水和土壤将土壤水分垂直剖面划分为表层0-10m或0-20cm干沙层,20-40cm土壤水分变化剧烈层,40-80cm土壤水分活跃层,80-120cm以下土壤水分深部稳定层;沙地土壤水分随季节变化划分为,春季水分变化较微──弱失水阶段,夏季水分剧烈变化──降水补给阶段,秋季水分变化缓慢——失水阶段,冬季水分变化较微弱──调整阶段。     

荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应

以2012年4—9月树干液流速率与环境因子的实测数据,分析了荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应。结果表明:不同月份胡杨树干液流速率对不同环境因子的时滞不同;4—9月,胡杨树干液流速率峰值时间比太阳辐射峰值时间晚约1h,比空气温度峰值时间早约1h,比水汽压差峰值时间早约2h,比空气相对湿度谷值时间早约2h;对影响胡杨树干液流速率的环境因子进行了主成分分析,发现胡杨树干液流速率与1h以前的第1主成分、第2主成分相关性最高,相关系数分别为0.864、0.875;对错位前后胡杨树干液流速率与环境因子进行多元线性回归分析发现,在胡杨树干液流的数值模拟中,考虑液流相对于环境因子的时滞效应可以提高模型的拟合精度。     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。     

西北地区泥石流沟形态因素的非线性分析——以兰州市为例

以兰州市区96条主要的泥石流沟为例,利用分形理论的统计自相似性对泥石流沟数的累计分布随沟谷形态要素沟道比降、汇水面积和沟道长度的变化进行了分析;并与不同流域形态要素的分维进行了比较,探讨了分维不同的原因。兰州市区泥石流沟三个形态要素均具有统计意义上的自相似性,其中以汇水面积显示出分维最小(0.46),沟道长度次之(0.71),沟道比降最大(1.09)。分维的大小描述了作为系统的沟谷及其泥石流的形成的空间结构,即分形结构,同时也反映了不同形态要素对系统所起作用的差异,分维越小,所起作用越显著。其结果对西北干旱半干旱地区石流灾害的进一步研究与防治提供了新的思路。     

沙漠区调水工程施工道路的设计与施工

石羊河下游地区近年来由于河水注入量的持续减少,使得依赖河水补给的地下水相应减少,造成区域性地下水位的下降,从而出现了一系列的生态环境问题。石羊河流域下游的民勤绿洲面临严重的生态危机,如何抢救和保护民勤绿洲,引起了社会各界的广泛关注。为了恢复和重建受损的生态系统,实施了下游调水工程——甘肃省景泰川电力提灌二期向民勤调水工程,该工程是国内第一个长距离穿越沙漠的跨流域调水工程,线路经过腾格里沙漠流动沙丘区,无水无路,施工条件非常艰苦;经过试验研究,提出了以当地材料为主的沙漠区施工道路的设计与施工方案。工程施工和运行实践表明,该方案施工简便,费省效宏。     

1959-2014年古浪河流域降水变化特征及突变分析

利用1959-2014年间古浪河流域的实测地面降水资料,采用多种技术方法相结合,开展了古浪河流域56年降水变化研究工作。结果表明,该流域年降水量总体呈上升趋势,其中上、下游年降水量的变化速率分别为0. 13 mm·(10a)~(-1)和0. 03 mm·(10a)~(-1),年降水量的增加主要源自于月最小降水量增加的贡献;上游及下游地区春季和夏季降水相似,均表现为缓慢增加趋势,而上游地区秋季和冬季降水增加幅度明显高于下游的古浪盆地。年降水量存在5年、11年和27年左右的震荡期,以11年尺度为主周期,流域内降水周期变化季节差异显著。上游和下游降水季节周期变化趋势相似,但与上游相比,下游不同季节主周期能量较大,且呈现出显著的周期变化。对降水的突变分析表明,上游地区在1975年附近发生突变,而下游突变点发生在2005年左右,进一步证实了高海拔地区比低海拔地区对降水的反应更加敏感。     

基于BMA多模型组合的疏勒河径流预测研究

准确可靠的径流预测对于水资源的科学管理与规划具有重要意义,特别是在水资源紧缺的干旱半干旱地区,径流预测对流域内水资源高效利用与水利工程经济运行具有重要现实意义。针对径流预测通常采用单一方法进行建模与预测,难以利用各预测模型优势的问题,本文利用极限学习机（ELM）模型、支持向量机（SVM）模型、多元自适应回归样条（MARS）等机器学习方法建立了疏勒河上游未来1~7日的径流预测模型。在此基础上,运用贝叶斯模型平均（BMA）方法对ELM、SVM、MARS模型的预测结果进行组合,构建了径流组合预测模型,以获取更可靠的预测结果,并采用蒙特卡洛抽样方法获取BMA的95%置信区间,对预测结果进行了不确定性分析。结果表明：ELM、SVM、MARS模型以及BMA组合模型均适用于干旱半干旱地区的中长期日径流预测;BMA的预测精度较单一模型更高,能够提供更准确的预测值;BMA的95%置信区间对实测值覆盖率高,同时能够提供较好的确定性预测和概率预测结果。表明BMA在资料有限的条件下,表现出较单一模型更高的预测性能,可以成为干旱半干旱地区中长期日径流预测的有效方法。