寒区滨河湿地生态系统碳通量特征及影响因素

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量特征及其影响因素研究是湿地碳循环研究重点关注的问题之一。基于金河湾湿地涡度相关观测系统的实测试验数据,系统分析了寒区滨河湿地生态系统净碳交换日际和季节两种尺度的动态变化机制,总结了碳源、碳汇变化规律,并探讨了气象要素对净碳交换量和湿地总生态系统生产力的影响。结果表明,金河湾湿地生态系统净碳交换在日尺度上呈"U"型分布,午时左右达到最高值;季节尺度上,自9月中旬至次年4月初表现为碳源,其余时间表现为碳汇,持续时间约5个月,总固碳量约631.62g/m2;相较于其他湿地生态系统,寒区湿地由于气温低、湿度大,净碳交换量和总生态系统生产力相对较小。     

基于ET的水资源与水环境综合规划研究（I）-理论

本文总结了水资源规划的六个模式，全面综述了水资源规划发展思路，深入阐述了基于ET的水资源与水环境综合规划理论内涵和五大调控机制，提出了综合规划的四个原则、五大目标、决策思路和技术路线，系统建立起基于ET的区域水资源与水环境综合规划研究框架。     

耕作对黄土丘陵沟壑区浅沟侵蚀的影响试验

浅沟侵蚀是黄土丘陵沟壑区重要的侵蚀类型,耕作是黄土高原浅沟侵蚀发生和发展的重要影响因素。浅沟水流的水动力学参数研究是建立浅沟侵蚀物理模型或概念模型的基础。在黄土丘陵沟壑区延安市燕儿沟小流域的坡地上,通过野外放水冲刷试验,初步研究了耕作对浅沟水流水动力学参数变化特征的影响。结果表明:耕作使浅沟水流能量转化耗散规律发生变化,从而使各个水力学参数沿程及不同放水流量时的变化规律发生改变;在未耕作坡面上浅沟水流含沙量随时间的变化关系、弗劳德数随时间的变化关系均呈显著的线性相关;在耕作坡面上浅沟水流含沙量随时间的变化关系、弗劳德数随时间的变化关系呈极显著的对数相关;耕作后的第一场侵蚀性降雨产生的浅沟侵蚀量为全年侵蚀量的25%左右。     

腾发覆盖垃圾填埋场渗沥水控制试验及活性区域模型模拟

通过试验研究了不同腾发覆盖层水均衡过程和渗沥控制效果.结果表明:植物在覆盖层水均衡动态中起重要作用,植物的覆盖比例增加将提高覆盖层土壤水消耗速度,覆盖土层厚度60 cm时,植物生长和无植物生长情况下覆盖层实际储水能力分别为97.2 mm和62.8 mm;无植物覆盖情况下的渗沥水量为植物覆盖情况的2.1倍.相比连续性模型,活性区域模型(ARM)更为准确地模拟了覆盖层水均衡过程和渗沥水量,试验和数值模拟结果显示:植物腾发能够更为有效地调节覆盖层水分动态,达到控制渗沥的目的.     

抚河流域气象干旱向水文干旱传播的影响机制研究

气象干旱是水文干旱发生的前兆,探究影响气象干旱向水文干旱传播的主要因素对建立有效的基于气象干旱的水文干旱监测预警具有重要意义。以抚河流域为例,采用标准化降水指数和标准化径流指数分别评估气象干旱和水文干旱,并构建基于流域分布式二元水循环模型的干旱传播评估方法,采用多因素综合影响贡献量分解法量化气候变化和人类活动对干旱传播变化的贡献。结果表明：建立的抚河流域分布式二元水循环模型模拟流域出口断面流量的纳什效率系数大于0.85,相对误差在5%之内;气象干旱向水文干旱传播关系变化的时间是1980s—1990s。相对于1956—1990年,1991—2019年气象干旱向水文干旱的传播率降低了8.3%;在气象干旱向水文干旱传播的影响中,气候变化的减缓作用占主导地位,贡献量为-9.9%;其次是人类活动的加剧作用,贡献量为1.6%;降水作为干旱的主要致灾因子,变化期增加了144.3 mm,这对于减弱气象干旱向水文干旱传播的敏感性起到主要作用。     

基于高程分段的黄河源区NDVI和水热条件空间分布格局

以黄河源区植被为研究对象,应用MODIS13Q1遥感数据、DEM数据、气象数据以及土地利用类型图,采用基于高程分段的研究方法对研究区NDVI(归一化植被指数)与水热条件空间分布特征进行深入探究。根据NDVI随高程分布特征,将研究区划分为高程段Ⅰ(3 400m),高程段Ⅱ(3 400～4 200m)和高程段Ⅲ(4 200m)。在各高程段内分析植被分布格局、NDVI与水热条件分布特征、NDVI与水热因子响应关系。结果表明:黄河源区内主要植被类型为草地,其面积占源区总面积75%,林地面积占比为7%,农田面积仅占1%。高程段Ⅰ内主要植被类型为农田和草地,高程段Ⅱ内主要植被类型为林地和草地,高程段Ⅲ内基本只有草地。3种不同类型植被NDVI平均值大小为林地草地农田。气温表现为梯度递减的空间分布格局,降水量呈现从东南向西北递减的趋势。高程段Ⅰ属干旱区域,高程段Ⅱ属湿热区域,高程段Ⅲ属干冷区域。3个高程段内水热组合条件最好的是高程段Ⅱ,高程段Ⅲ水热条件较差。植被NDVI在不同高程段内受水热因子的驱动作用不同。高程段Ⅰ和高程段Ⅲ内降水量较低,NDVI主要驱动因子是降水量,高程段Ⅱ的降水量丰沛,影响NDVI的主要因子是气温。     

基于小波分析的断面污染负荷演变 规律研究初探 ——以松花江哈尔滨段为例

采用Morlet小波函数对松花江哈尔滨水源地站1999 } 2008年逐月断面污染物负荷量变化过程进行小波分析,以多时间尺度揭示10年间污染物负荷量年际变化关系。结果表明,1年、2年、5 年时间尺度呈现强周期交替规律,3年、4年呈现弱周期交替规律。污染物负荷量年内变化与地表径流过程基本相符;受2005年松花江污染突发事件影响,该序列存在突变点。     

基于GPU加速的分布式水文模型并行计算性能

针对具有物理机制的分布式水文模型对大流域、长序列模拟计算时间长、模拟速度慢的问题,引入基于GPU的并行计算技术,实现分布式水文模型WEP-L（water and energy transfer processes in large river basins）产流过程的并行化。选择鄱阳湖流域为实验区,采用计算能力为8.6的NVIDIA RTX A4000对算法性能进行测试。研究表明：提出的基于GPU的分布式水文模型并行算法具有良好的加速效果,当线程总数越接近划分的子流域个数（计算任务量）时,并行性能越好,在实验流域WEP-L模型子流域单元为8712个时,加速比最大达到2.5左右;随着计算任务量的增加,加速比逐渐增大,当实验流域WEP-L模型子流域单元增加到24897个时,加速比能达到3.5,表明GPU并行算法在大尺度流域分布式水文模型计算中具有良好的发展潜力。     

流域产输沙模型中考虑泥沙来源的动态粒径计算方法

为准确反映泥沙粒径分布特征在不同时间尺度上的变化过程,提高流域产输沙模型的模拟精度,以黄河干流玛曲水文站以上区域为研究对象,根据不同季节的泥沙来源不同这一特点,采用坡面、谷沟、河道各来源的泥沙量作为权重,基于WEP-SED分布式流域产输沙模型对流域产输沙过程中的综合泥沙中值粒径进行加权平均计算,并对采用泥沙固定粒径计算方法和不同来源的泥沙动态粒径计算方法的模型模拟的玛曲水文站输沙率进行比较。结果表明：与采用泥沙固定粒径计算方法相比,采用泥沙动态粒径计算方法可有效提高模型模拟精度,其NSE值从0.601提升至0.706;采用泥沙动态粒径计算方法模拟的泥沙中值粒径呈现汛期小、非汛期大的动态变化规律,其年内分布规律与实测资料一致。     

基于分布式水文模型的水功能区设计流量研究

通过建立流域分布式水文模型,并实现对于枯水期流量的有效模拟,结合水功能区设计流量核算规则,提出了基于分布式水文模型的水功能区设计流量计算方法。应用该方法对松花江流域内300个水功能区的设计流量进行了计算,并考虑取用水、下垫面和调水工程等因素的影响,对流域在2020年和2030年水循环情景下水功能区设计流量的变化情况进行了计算和分析。计算结果表明,在未来情景下流域内水功能区设计流量整体呈下降趋势。以松花江干流上设计流量下降幅度较大的扶余站和哈尔滨站所在的水功能区为重点研究对象,提出为上游丰满水库设置230m3/s最小下泄流量的优化解决方案以对干流径流过程进行调控。