马莲河流域泥沙演变规律及其成因分析

依据马莲河流域实测水文资料、气候和NDVI数据，分析流域泥沙演变规律及其成因。结果表明：马莲河流域泥沙分布地区差异较大，总体从上游向下游递减，最大产沙区域多年平均输沙模数达8 148 t/km²,支流合水川泥沙最少，年输沙模数为1 663 t/km²;人类活动和降水对输沙量变化的贡献率分别为93.0%、7.0%,水土保持措施等人类活动是泥沙减少的主要原因。流域内降水以及下垫面的变化，使产流产沙机制发生显著变化，分析流域泥沙演变规律及其成因，对区域水土流失治理、生态环境修复、水资源开发利用等具有重要指导作用。     

气候变化条件下叶尔羌流域水库蒸发变化分析

为了研究气候变化对水库水面蒸发的影响,以叶尔羌河流域为研究对象,选取气温、相对湿度以及风速作为主要气候影响因子,基于人工神经网络构建统计降尺度模型。对研究区在全球气候模式BCC-CSM1.1三种情景(RCP2.6,RCP4.5,RCP8.5)下2020s、2050s、2080s时段内的蒸发量进行了预测。结果表明:叶尔羌流域水库的未来蒸发量总体呈增加态势,蒸发量E_(RCP2.6)E_(RCP4.5)E_(RCP8.5);2020s时段内3种情景模式下所选取水库年平均蒸发量为1 922.4~2 337.9 mm,蒸发渗漏损失率为35.17%~36.40%。     

基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究

利用DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,建立洱海流域SWAT模型,分析了2000年和2010年不同土地利用情景对径流的影响,其结果为洱海流域土地利用变化引起径流的变化率为2.46%。以《云南省土地利用总体规划大纲(2006—2020)》为依据,结合洱海流域土地利用分布的实际情况,设置3种土地利用情景,研究不同土地利用情景对径流的影响。结果表明情景1中,66.06 km²的耕地转林地和89.16 km²的耕地转草地,模拟的年均径流值增加75.73 mm;情景2中,100.13 km²的裸地和105.74 km²的草地转为耕地,年均径流增加39.89 mm;情景3中,138.72 km²的草地和292.86 km²林地转耕地,年均径流减少20.36 mm。模拟表明在坡度15°以上,洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量;在坡度15°以下,耕地的增加会一定程度上减少径流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。     

基于演化博弈的新疆博斯腾湖流域生态补偿机制研究

流域生态补偿能有效解决资源开发利用过程中产生的外部性问题,对促进流域经济-社会-生态协同发展具有重要意义。基于演化博弈理论分析上级政府与上、下游地方政府的三方动态演化情景,以新疆博斯腾湖流域为研究对象,设定流域生态补偿机制。结果表明：上级政府对违约方征收的罚金高于流域上游生态保护成本和下游生态补偿金时,上、下游才能达到“保护”和“补偿”策略的稳定均衡状态。基于演化结果测算的博斯腾湖生态补偿金、生态保护成本分别为2.64×10⁷、2.20×10⁷元/a。采用“关键污染因子超标赔偿法”确定以COD_Mn、NH₃-N、TP三类污染物超标为评价依据的处罚标准分别为1 312.51、9 181.56、13 115.08元/t。     

RCPs情景下贵州省干旱趋势分析

为探究贵州省未来干旱变化趋势,基于CMIP5全球气候模式预估的降水月值数据,利用标准化降水指数(SPI)分析了2016—2050年RCPs情景下贵州省干旱趋势。结果表明:2016—2050年间RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下贵州省SPI指数均呈现增加趋势。除特旱外,RCP8. 5情景下轻旱、中旱、重旱发生频次高于RCP2. 6和RCP4. 5情景。2016—2030年各情景下各干旱等级发生频次较高。不同情景下各干旱等级的干旱频率空间异质性突出。各情景下贵州省干旱站次比和干旱强度均呈现下降趋势,发生全域性干旱年份较多,发生区域性干旱和局域性干旱年份较少。发生轻度干旱强度年份较多,发生中度干旱强度和重度干旱强度年份较少。RCPs情景下贵州省降水增加导致干旱风险降低。研究结果可为干旱监测和农业生产提供参考依据。     

黄河流域未来极端气候事件变化趋势评估

极端气候事件会对陆地生态系统服务功能以及人类社会生活造成严重影响。针对GFDL、FGOALS和CCSM4这3种CMIP5气候模式，对RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5未来情景下的黄河流域极端气候时空变化特征进行研究。结果表明：RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5情景下流域日最高气温的上升速率分别为0.052、0.170、0.470℃/10 a,日最低气温的上升速率分别为0.029、0.170、0.460℃/10 a。日最高气温和日最低气温的空间分布规律呈现出一致性，从黄河上游河源区向中下游呈上升趋势。未来情景下黄河流域整体年降水量呈弱增加趋势，到21世纪后期，高温室气体排放情景下年降水量的增幅变大。     

基于新型综合干旱指数的珠江流域未来干旱变化特征研究

综合干旱指数构建及评估未来综合干旱特征变化具有重要的理论价值和现实意义。本文基于Copula函数,联合降水及VIC模型模拟的蒸散发、径流和土壤水等水文气象要素,构建了一种能综合表征气象-水文-农业干旱特征的新型综合干旱指数(CSDI),并以珠江流域为例进行应用,分析了未来气候变化情景下研究区综合干旱的变化特征。结果表明:(1)CSDI指数综合考虑了与干旱发生、演变密切相关的水文气象要素,能很好地监测到干旱的发生、发展过程,可综合从气象、水文与农业等角度刻画干旱特征。(2)RCP2.6情景下,流域下游综合干旱严重性降低且历时减少,而RCP4.5和RCP8.5情景下,全流域则均增加,严重性和历时分别至少平均增加14.8%和11.5%。(3)RCP2.6情景下,流域上下游超阈联合重现期100年的同频设计严重性和历时值均大幅降低,而RCP4.5、RCP8.5情景下,流域大部分地区则均呈升高。本研究可为研究区防旱抗旱提供新的参考。     

直面挑战 紧抓机遇 助力新阶段南四湖水利事业高质量发展

<正>1南四湖流域基本情况1.1南四湖流域自然概况南四湖承接苏鲁豫皖4省8市34个县(区)53条河流来水，流域面积31180km²，总容积60.22亿m³，总兴利库容12.87亿m³，多年平均径流量29.6亿m³，多年平均地表水可利用量为12.73亿m³，具有调节洪水、蓄水灌溉、水产养殖、航运交通、改善生态环境等多重功能。     

退耕还林前后北洛河上游流域土壤侵蚀时空变化分析

为揭示退耕还林前后北洛河上游流域土壤侵蚀时空变化特征,采用通用土壤流失方程RUSLE,结合GIS和RS技术,分析了北洛河上游流域退耕还林前后1981—2010年(分为1981—1990年、1991—2000年和2001—2010年3个时段,编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)土壤侵蚀时空变化特征。结果表明：(1)北洛河上游流域土壤侵蚀模数在空间上呈现西北高、东南低的分异特征,1981—2010年在降雨侵蚀力呈现波动上升趋势的情况下,平均土壤侵蚀模数呈持续下降趋势,尤其退耕还林(草)工程实施以后土壤侵蚀模数显著下降,时段Ⅰ、时段Ⅱ、时段Ⅲ流域平均土壤侵蚀模数分别为8 612.62、8 078.91、3 060.71 t/(km²·a);(2)实施退耕还林(草)工程以后,流域内耕地面积锐减,林草地面积显著增加、植被覆盖度大幅提升,主要土地利用类型土壤侵蚀模数遵循耕地>草地>林地的规律,即土壤侵蚀模数随着植被覆盖度的提高呈现下降趋势;(3)3个时段土壤侵蚀随地形的分布特征具有一致性,1 350～1 550 m是北洛河上游流域土壤侵蚀分布的主要高程带,其侵蚀量约占流域侵蚀总...     

基于MIKE FLOOD耦合模型的洪水淹没风险分析:以北京市某科学城为例

为科学制定城市空间发展及相关规划,对城市暴雨洪水进行精细化模拟,以北京市某科学城为例,利用MIKE FLOOD平台,基于基础地理、河道断面、闸坝工程、暴雨洪水、防洪规划及调度等数据构建了河道一维、研究区二维的大尺度、高精度耦合模型,模拟范围包括山区120 km²、平原区267 km²。根据设计洪水和2021年潮白河生态补水实测数据进行了模型参数率定和验证,准确模拟了现状和规划情景下的河道洪水漫溢及洪水淹没情况。结果表明：模拟水位与率定及验证水位差均不大于0.20 m,纳什系数接近于1,均方根误差较小。模型对包含山区和平原区的大区域范围及精细化河道断面和网格尺度模拟结果较好,适用于科学城洪水淹没风险分析。现状条件下,科学城内仅沙河牤牛河基本满足20 a一遇防洪标准,20 a、50 a和100 a一遇洪水条件下科学城淹没面积分别为0.45 km²、0.76 km²和3.06 km²,淹没主要集中在沙河中游部分河段以及沙河、雁栖河下游入河口处两岸。规划条件下,科学城内河道基本满足防洪...     

基于标准化降水蒸散指数的长江流域旱涝情势演变

基于长江流域133个气象站1970-2012年实测逐月降水量和月平均气温资料,计算不同时间尺度上的标准化降水蒸散指数序列,研究近几十年来长江流域旱涝情势的时空演变特征。结果表明,1970-2012年长江流域整体干旱形势不严重,但是干旱化的趋势比较明显。与长江上游地区相比,长江中下游区域的干旱趋势表现得更加突出,特别是长时间尺度上的干旱趋势非常明显。针对典型极端气象事件分析发现,标准化降水蒸散指数能够反映出不同时间尺度上长江流域发生的旱涝事件,表明该指数对于准确评估长江流域的旱涝程度和分布范围具有很好的指示性意义。     

Spatio-temporal Changes and Frequency Analysis of Drought in the Wei River Basin,China

This study has investigated the spatio-temporal changes of droughts from 1961 to 2005 in the Wei River Basin. The Standardized Precipitation Index (SPI) was employed to describe the droughts. The trends of SPI value at all the meteorological stations were calculated by using the modified Mann-Kendall (MMK) trend test method, indicating that the western basin has a significantly wet trend, whilst the eastern basin including the Guanzhong Plain has a trend towards drought . Since the historical droughts records were too short to fully investigate drought properties in this basin, a practical nonparametric method was proposed to calculate the joint probability distribution of drought properties, which overcomes the shortcomings of the univariate and parametric frequency analysis. The frequency analysis of drought in the Wei River Basin indicates that the Guanzhong Plain and the surrounding areas of Huanxian meteorological station have a high drought risks, whilst the western and northern basin except the surrounding areas of Huanxian station has a relatively low drought risk.     

东江流域汛期旱涝急转的时空演变特征

基于东江流域32个雨量站1956-2009年的月降雨量资料,通过定义长周期降雨旱涝急转指数LDFAI(Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index)和短周期的降雨旱涝急转指数SDFAI(Short-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index),分析了东江流域汛期长周期和短周期降雨旱涝急转现象的趋势变化和时空分布特征,结果表明:①高LDFAI和高SDFAI对应着降雨的旱转涝,低LDFAI和低SDFAI对应着降雨的涝转旱,SDFAI在反映旱转涝优于LDFAI。②长周期降雨旱涝急转主要以全涝为主,短周期降雨旱涝急转发生频率最高的是全旱,其次是旱转涝和涝转旱,4-5月的全涝发生的频率高于其他短周期的频率。③前汛期-后汛期、6-7月东江中上游地区和5-6月东江流域全部区域涝转旱的趋势减小,并且旱转涝的趋势增加,东江下游和东江三角洲地区有涝转旱的趋势;4-5月、7-8月和8-9月中上游地区有旱转涝的趋势,东江下游和东江珠三角地区有涝转旱的趋势,而且越往上游地区,旱涝急转趋势变化越明显,此研究结果对于东江流域水资源管理具有重要指导意义。     

2022年长江流域极端干旱事件及其影响与对策

2022年7月以来,长江流域遭遇从1961年有完整气象观测记录以来最严重的特大干旱事件,引起社会广泛关注。本文基于长系列历史资料,统计分析了长江流域历史典型干旱及其致灾情况;剖析了2022年长江干旱发生的成因及特点;提出了科学抗旱减灾和综合施策的思考。分析表明：长江流域干旱发生成因受全球气候等多因素影响,尤其大气环流异常,夏季梅雨期过短,入陆台风少,副热带高压长时间大范围控制等,导致了流域大范围降雨量和径流量显著减少;长江干旱具有周期性特点,其中严重及极端旱灾中下游发生概率高于上游;2022年干旱显著特点是极端高温地区和范围具有实测记录以来第一,夏秋连旱问题十分突出。但是由于流域抗旱能力提高显著,严重干旱至今尚未引起严重旱灾。未来抗旱减灾的重点是,科学认识干旱的自然属性和成因;在进一步完善流域和区域水网及水利工程建设基础上,着力提高抗旱能力的基础建设,要加强以减轻重大干旱风险为主要目标的预警预报和调度等非工程措施,建立流域水旱减灾风险管理体系和适应性管理系统。     

人类活动影响的辽宁省大凌河流域水文干旱演变特征

为了揭示人类活动干扰对不同时空尺度水文干旱的影响,本文以辽西北大凌河流域为例,利用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型重建天然状态下的历史水文序列,基于多时间尺度的标准化径流指数(SSI),对比评估天然状态和人类活动影响下的流域水文干旱演变特征.结果表明,人类活动干扰是流域径流序...     

水文干旱与气象干旱临界转变条件的判定及响应关系

水文干旱与气象干旱的响应关系对于建立健全干旱监测预报系统具有重要意义。基于区域水文干旱指数(SHI)与标准化降水指数(SPI),结合游程理论和非线性关系模型分析喀什河流域水文干旱与气象干旱的特征、响应关系及驱动因素。结果表明:水文干旱的年平均干旱历时和干旱烈度大于气象干旱,且随着SPI和SHI时间尺度的增加,识别出的干旱历时和干旱烈度也有所增加。基于三参数(log 3 P1)对数函数(Logarithm)模型可以更好地表征两者的响应关系。在3个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 10个月且干旱的烈度至少为0. 83时,将诱发水文干旱;在6个月尺度下,气象干旱历时至少为1. 60个月且干旱的烈度至少为0. 91时,易发生水文干旱。     

黄河主要产沙区近年降水变化的空间格局

采集整理了1966—2014年黄河潼关以上主要产沙区604个雨量站的逐年逐日降水,并基于GIS制作了1966—2014年不同时期的年降水量和日降水大于10、25、50、100 mm的年降水总量空间分布图,进而分析了该区不同雨强量级的年降水总量和大暴雨发生频次等降水因子的变化。研究认为,该区日降水大于50 mm的降水总量占年降水量的比例为2.3%~7.8%,其产洪产沙量占年水沙量的比例分别为20%和44%;在潼关来沙较天然时期减少约88%的2005—2014年,河龙间大部、泾河上中游和汾河上游等日降水大于10、25、50 mm的年降水总量总体偏丰;2010—2014年,日降水大于25 mm和50 mm的年降水总量偏丰程度更高,其偏丰程度大于5%的面积占研究区总面积的比例分别为76.9%和69.6%;近年降水偏枯区主要分布在祖厉河和渭河上游西北部。2012—2013年几乎是1966年以来研究区降水最丰的时段。2001年以来,河龙间大部和泾河上中游地区大暴雨发生频次偏高,其它区偏低。     

黄河流域干旱时空演变的空间格局研究

干旱因子是突变性和连续性并存的复杂地理要素(即空间异质性和相似性并存),理清其空间分布格局,对于深入认识流域水资源演变规律具有重要意义。本文以黄河流域为例,采用标准化降水指数(SPI)分析流域干旱时空演变规律,基于此,运用游程理论方法从标准化降水指数中识别出干旱发生次数、历时和烈度三种属性变量,并分析季尺度干旱因子的空间分布规律;最后,利用全局和局部Moran’s I指数探究了不同特征变量的全局和局部空间自相关性,确立了流域季尺度干旱因子的空间聚集(离散)位置及其空间分布格局。结果表明:(1)黄河流域四季干旱化程度加剧,下游干旱化程度高于上游,随着季节的变化,同一响应单元存在由湿转干再转湿的变化规律;(2)不同季节,流域旱情空间分布格局差异明显,春季西安及周边区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);夏季黄河源区旱情严重(历时长、烈度大);秋季黄河下游三门峡、孟津和运城区域存在区域性干旱现象(干旱次数少、历时长、烈度大);冬季宁蒙河段旱情严重,而兰州断面干旱历时和干旱烈度呈现"低高异常"的空间分布格局,旱情可能会加剧。掌握旱情空间分布类型,重点布控"高高聚集"格局区域,可以有效提高旱灾决策的准确度。     

长江上游气温、降水和干旱的变化趋势研究

基于长江上游1962~2012年的85个气象观测站的实测数据,统计分析了该区域气温和降水的变化趋势,并结合SPEI(standardized precipitation evapotranspiration index)指数评价分析了干旱的变化趋势。研究结果表明:长江上游年平均气温呈现上升的趋势,增温率为0.195℃/10a,秋、冬平均气温呈现明显的上升趋势;多年平均气温最高的地区集中在长江上游的南部和东部,西北部最低;多年平均年降水量变化趋势不显著,降水季节性变化差异比较大,春季和冬季的降水量呈现上升的趋势;多年平均年降水主要集中在东部地区,西北部最低。SPEI指数的分析结果显示,长江上游区域干旱状况整体呈现加剧的趋势,干旱次数和干旱程度均加剧,长江上游东部地区干旱趋势最为严重,西北部地区呈现变湿趋势。