查干湖保护区气象要素演变规律及可预报性分析

了解查干湖的气象演变规律对湖区保护具有十分重要的意义。选取乾安站为代表站,采用多尺度变化趋势分析、Mann-Kendall检验及加权的马尔可夫模型等方法,从线性变化趋势、突变点检测及气象要素可预报性等角度,分析了查干湖自然保护区1957~2011年共55年系列年平均气温、年降水量及年蒸发量等气象要素的统计特征和演变规律。结果表明,查干湖自然保护区年平均气温和年蒸发量系列具有较强的状态持续性,其基于统计方法具有较好的可预报性,而年降水量随机性较强,近年来查干湖呈现出干旱化的趋势,这将加剧区域水资源和生态环境的严峻形势。     

气候变化对黄河源区径流过程的影响

本文应用WEPL模型分析了气温和降水变化对黄河源区年、月径流过程的影响。采用唐乃亥水文站1956～2000年的径流观测系列，对 WEP-L模型进行了率定和验证。在模型验证效果较好的墓础上，设定了气温和降水变化的8个情景方案(对历史观测气象数据资料假定气温变化±1、±2℃，降水量变化±10％、±20％)，进行了模拟和对比分析。结果表明，年径流量和年内各月径流量对气温变化的响应情况不同。气温增高会引起年径流量减少，每年5～10月径流由于蒸发增大而有较明显的减少，但每年11月至次年4月径流受积雪融雪及冻土入渗     

面向大尺度区域分布式水文模型的子流域划分方法改进

子流域划分是构建流域/区域分布式水文模型的基础工作,关系到流域/区域水文模拟和预报精度的好坏。在针对大尺度区域进行子流域划分时,目前普遍使用基于地表径流漫流模型,通过单一集水面积阈值进行河网提取和子流域划分的方法在准确描述研究区的空间范围、确定流域出水口、提取内流区河网等方面存在一定不足。为此,作者对传统子流域划分方法进行改进,面向大尺度区域分布式水文建模提出一套基于流域出水口自动识别和多阈值虚拟河网融合技术的子流域划分方法,该方法包括4大部分,即流域出水口的识别,大、小集水面积阈值的确定,多阈值虚拟河网融合,子流域划分与编码。应用该方法对全国范围内进行了水系提取和子流域划分,共划分子流域25 174个,子流域平均面积381 km2,最大面积5 512 km2,最小面积4 km2,模拟范围与全国水系实际范围的吻合程度达到99.92%。进一步地,将研究结果与全国实测水系和现行流域区划成果进行对比分析,验证了该方法的适用性。该方法高效快速,在准确刻画大尺度区域范围的同时大幅降低了子流域个数,兼顾了模型模拟效率,较好地解决了传统子流域划分方法在大尺度区域分布式水文建模中面临的难题。相关研究可为大尺度区域分布式水文模型构建提供基础支撑,有助于更好地为大面积区尤其是国家宏观层面的水文水资源管理服务。     

白洋淀流域气象要素和人类取用水变化过程分析

白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊,但是近年来频繁出现干淀问题,正确分析其主要原因为制定白洋淀入淀水量保障措施具有至关重要的意义。采用Mann-kendall方法对白洋淀历史降水、气温及农业、工业生活用水量的变化过程进行分析。结果显示,流域内山区与平原区降雨量均呈现减小趋势,且山区的降水衰减程度大于平原区降水;流域内1980年以后气温呈现增加趋势;用水方面,除农业用地表水在20世纪90年代后呈减少趋势,其他用水均为持续显著增加趋势,其中农业用地下水占据所有用水比例较大。上述结果表明,降水不断减少、气温持续升高以及人类活动强度的逐步加大是造成白洋淀入淀水量减少的主要原因。     

太行山区蓝水绿水沿垂直带演变规律及其归因分析

以太行山区(华北平原水源地,分属黄河流域和海河流域)为研究对象,建立了分布式水文模型WEP-L(Water and Energy transfer Processes in Large river basins),模拟了1980-2000年间山区的水循环过程,总结了蓝水(径流性水资源)和绿水的年际及随高程的变化规律。在此基础上,定量区分了研究区气候波动和土地利用/覆盖变化对蓝水与绿水变化的贡献。研究结果表明:(1)太行山两侧的蓝绿水变化具有明显的差异;海河片区蓝水呈增长趋势,绿水呈下降趋势;黄河片区蓝水呈减少趋势,绿水呈增长趋势。(2)太行山区蓝水资源量变化的主导因素是气候波动。(3)土地利用/覆盖的改变是太行山区绿水变化的决定性因素。植被增多可增加绿水资源的利用,但同时将明显减少对经济社会发展非常重要的蓝水资源量。因此,山区国土资源开发与空间优化须重点考虑蓝水和绿水的合理调控。     

对话王浩院士:寻根施策缺水流域水“渴”望

<正>1948年,作家丁玲完成以农村土改为主题的长篇小说《太阳照在桑干河上》,以河北省涿鹿县城东的温泉屯为原型,她创造了一个"暖水屯"。在丁玲笔下,桑干河是土地的滋养者、革命的见证者。但当时的她不会想到,仅仅半个世纪后,丰饶的桑干河就头也不回地走向干涸,如同海河流域的不少河流。村民说曾经的"太阳照在桑干     

基于DEM分析的引汉济渭工程受水区调蓄节点选址研究

就引汉济渭工程而言,由于关中受水区地势平坦,很难找到单一的大容量洼地修建调蓄工程,因此,需要采用分散式调蓄工程布置方案。本文在数字高程地形(DEM)数据分析的基础上,结合土地利用情况、下垫面条件以及调蓄节点与用水单元的空间关系,在受水区范围内优选了调蓄条件较好的地点25处,总共调蓄容量为1.37亿m3,可满足一般平水年份引汉济渭工程受水区的年调蓄容量要求。     

永定河三家店以上流域径流减少归因分析

20世纪70年代以来,永定河流域径流特征发生了巨大变化,下游常年处于断流状态。根据1956—1991年及2006—2018年永定河三家店以上流域各站的气象与水文数据,利用M-K检验和小波分析方法分析了永定河流域的气象要素及径流变化趋势,利用双累积曲线和基于Budyko假设的弹性系数法进行了径流减少归因分析。结果表明:①1956—2018年间永定河流域的降雨无明显增加或减少趋势,气温有显著上升趋势,蒸发能力略有下降,径流减少非常明显,达到99.9%置信水平。②永定河流域大部分站点的降雨和径流变化存在大概11或23 a的波动周期。③永定河10个水文站的降雨-径流双累积曲线均发生了2~4次较为明显的偏移,在20世纪的60年代中期、70年代初期、80年中期和90年代初期都发生了偏向径流的偏移,这表明在降雨量水平未发生明显变化的情况下,径流减少了。④永定河流域是强人类活动区域,弹性系数绝对值依次为:降水>下垫面参数>蒸发能力,人类活动对径流减少的平均贡献率约为95%。     

空气阻力影响下的分层土壤非稳定降雨入渗产流模型

降雨或灌溉期内,土壤内的空气很难及时全部排出。禁锢在土壤中的空气产生的压力阻碍了土壤水分入渗。针对空气阻力对土壤入渗过程的影响,对Green-Ampt模型进行了改进,提出了非稳定降雨条件下考虑空气阻力作用的分层土壤降雨入渗产流模型(MGAM)。模型中,引入了饱和度系数(Sa)量化入渗水分剖面滞留空气影响下的实际导水系数和实际含水量,引入进水值(hwb)和进气值(hab)量化湿润锋处实际负压水头,并提出由土壤物理性质估算饱和度系数(Sa)、进水值(hwb)和进气值(hab)的参数化方案。为了验证模型适用性,采用MGAM模型模拟分析了室内开展的空气限制条件下的分层土壤非稳定降雨一维入渗产流试验观测成果,包括土壤水分分布特征、土壤累计入渗量和径流强度,并将模型模拟值与试验观测值,以及传统不考虑空气阻力TGAM模型(Traditional Green-Ampt Model)模拟值进行了对比分析,结果表明MGAM模型模拟的土壤累计入渗量、土壤含水量和径流强度均与实测结果吻合良好,而TGAM模型模拟土壤累计入渗量、土壤含水量均大于实测值,而径流强度小于实测值。     

区域水-能源资源的空间分布特征及匹配格局分析

以我国大陆地区的30个省(自治区、直辖市)为例,选取其2005~2014年的水资源和能源资源数据,利用重心和标准差椭圆空间统计方法及洛伦茨曲线和基尼系数计算方法,量化分析区域水—能源资源的空间分布特征及匹配格局。结果表明,现状年(2014年)下,水与能源的重心均远离区域几何中心,空间分布均极不均衡;从标准差椭圆看,水资源主要分布区域在我国东南部,面积约249.26×104km2,大致呈东-西走向,能源主要分布区域在我国中北部,面积约113.84×104km2,显著呈东北-西南走向;水与能源间的基尼系数高达0.863,呈极度不匹配的空间格局。2005~2014年,水资源重心由北向南移动,主体走向偏东-西,主要分布区域趋于聚集,空间分布不均衡程度增加;能源资源重心由南向北移动,主体走向偏东北-西南,主要分布区域微弱扩散,南北方能源资源丰度间的差距变大;水与能源在空间上的聚集和分布的差异性增加,不匹配程度在波动中缓慢上升。