环境变化背景下海河流域水文特征演变规律

在气候变化和人类活动等要素的影响下,海河流域的水文特征发生了显著的变化。利用Mann-Kendall趋势检验方法诊断了1951~2010年海河流域环境变化背景下的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量的演变规律。结果表明,1951~2010年海河流域的年平均气温呈现出显著的上升趋势,而年降水量呈现出显著的减少趋势;1980~2010年海河流域内的植被覆盖率明显提高,且从北到南增幅越来越大;流域内的地表水资源耗水量总体上呈现出先增加后稳定略减的变化特征;在环境要素变化的影响下,海河流域内的河川径流量、入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的减少趋势;滦河、海河北系和海河南系的入海水量、水资源总量和地表水资源量都呈现出显著的下降趋势,而徒骇马颊河的变化趋势不明显。     

CRU高分辨率格点降水资料在海河流域的适用性

利用海河流域及其子流域漳河流域的实测站点资料,采用皮尔逊相关系数、均方根误差、平均绝对误差以及相对偏差作为评价指标,对CRU(climate research unit)数据降水产品的月尺度降水数据在海河与漳河流域的适用性进行评估分析,结果表明：CRU数据在海河子流域漳河流域的适用性好于整个海河流域,各项评价结果均达到预期期望;突变性与周期性规律检验结果与以往基于实测数据分析结果相符;从相关系数角度来看,应用于2个流域的CRU数据在1990年之前整体表现良好,但在1990年后海河流域的相关系数显著下降。综上CRU数据可应用于海河流域与漳河流域的气候变化背景下水文过程模拟与分析,但应用于海河流域实测站点数据的还原时,应充分考虑其年际表现不一的问题。     

澜沧江-湄公河流域可分配水量计算与水利益共享

与传统的水量分配相比,基于水利益共享的跨境水资源分配理念,由于其更能体现公平合理原则和流域可持续发展要求,自提出以来受到了广泛关注,但由于跨境流域的水利益计算和分配机制等问题非常复杂,为此开展了专项研究。结果如下:①针对跨境流域的可分配水量以及水利益计算等核心问题,以澜沧江-湄公河流域为例,阐释了澜湄流域可分配水量的计算过程,指出以往将流域多年平均径流量(入海口流量)作为流域可分配水量的误差之处;②针对跨境流域全流域水利益难以计算的问题,从流域的水资源开发利用或保护活动对水利益的影响角度,通过水利益的变化来度量全流域水利益和水利益分配,创新性地解决了跨境流域水利益计算的难题,并初步提出了基于水利益共享的水资源分配原则。研究成果将有利于推动基于跨境流域水利益共享理念的水资源分配模式的实施,实现跨境流域各国水利益共享,共同应对气候变化风险、保护河流健康和促进全流域水资源可持续开发利用,以澜湄水资源合作助推"一带一路"倡议。     

气候变化下海河流域未来水资源演变趋势

气候变化将对水资源产生重要影响,评估气候变化对水资源的影响可为区域可持续发展提供重要依据。海河流域是我国水资源供需矛盾最为突出的地区之一。本研究的目标是评估气候变化对海河流域未来2021—2050年水资源的可能影响。基于IPCC AR5的7个全球气候模式在3种排放情景(RCP2.6、RCP4.5及RCP8.5)下的资料驱动可变下渗容量模型,模拟了海河流域未来水资源的变化情势。结果表明:可变下渗容量模型在海河流域具有较好的适应性,率定期和检验期的水量相对误差Er都控制在±5%以内,各站月径流过程的Nash-Sutcliffe模型效率系数NSE达到0.70以上,日径流过程的NSE达到0.60以上;与1961—1990年基准期相比,未来2021—2050年海河流域水资源将呈现略微增加的趋势,其中流域北部水资源的增加趋势更为明显,滦河及冀东沿海和海河北系的增幅分别为1.52%~10.40%和2.72%~10.62%,徒骇马颊河水系在不同情景下预估的水资源各有增减,预估结果的不确定性较大。未来海河流域水资源短缺的问题尚不能得到根本性改变,仍需通过加强水资源综合管理来应对。     

澜沧江－湄公河流域水资源利用现状与需求分析

为了摸清澜沧江-湄公河流域各国对水资源开发利用和需求情况,首先概述了澜沧江-湄公河流域水资源分布情况和流域内各国开发利用现状,其次基于各国的实际经济发展情况,分析了各国的用水需求。分析表明:在水资源开发利用方面,各国主要在航运、水电、灌溉、渔业养殖等方面对水资源进行开发利用,但受水资源分配不均和各国开发技术水平差异的影响,整体开发水平不高。在水资源需求方面,各国对澜沧江-湄公河流域水资源依赖程度差异较大,依赖程度最大的是柬埔寨,其次是越南、泰国、老挝、缅甸,中国依赖程度最小。受人类活动和气候变化的影响,未来各国对澜沧江-湄公河流域水资源需求将会更加多元化和复杂化,在水资源安全保障方面还需继续加强合作和积极应对。     

气象因子在海河流域蒸发悖论中的作用机理

蒸发是水文循环的重要环节。利用Mann-Kendall趋势检验方法检测了海河流域1961-2006年蒸发皿蒸发量的演变趋势。结果表明:海河流域蒸发皿蒸发量呈现出显著的下降趋势。利用相关分析、偏相关分析和主成分分析方法,研究了蒸发皿蒸发量与平均气温、相对湿度、平均风速和日照时数4种气象因子之间的关系。基于这4种气象因子,建立了模拟蒸发皿蒸发量的经验公式(E-THWS公式),并利用这一公式的微分形式揭示了这4种气象因子在海河流域"蒸发悖论"中的作用。结果表明:平均气温和相对湿度对海河流域蒸发皿蒸发量的增加作用要小于平均风速和日照时数的减少作用;平均风速的下降是蒸发皿蒸发量下降的主要原因。     

清流河流域水文气象要素历史演变特征

利用清流河流域1961-2012年的降水、气温、蒸发和径流量资料,采用数理统计方法系统诊断了不同尺度水文气象要素的历史演变特征。结果表明,近50年,清流河流域夏季气温呈非显著升高趋势,年与其它季节气温呈显著性升高趋势,在2007年之后,年和季节气温均存在下降的态势。年降水量和夏、冬季降水量呈增加趋势,春、秋季节降水量呈非显著性减少趋势。年水面蒸发量和除春季之外的季节水面蒸发量呈减少趋势,在清流河流域蒸发悖论现象突出。径流量的演变趋势与降水的演变特征总体一致,年和季节径流量均呈增加趋势,其中冬季径流量增加趋势显著;年和季节降水径流量之间的相关系数均在0.65以上,降水是径流量变化的主要驱动要素,因此,未来气候变化特别是降水变化对水资源的影响应引起足够的重视。     

基于试验流域的季风区洪水特性及其水文模拟

根据我国安徽省5个试验流域的实测资料,分析了各流域场次洪水的特性,并利用TOPMODEL模型对各流域进行次洪模拟,进一步探讨该模型在我国东部季风区洪水预报方面的适用性。结果表明:安徽省各试验流域场次洪水的降雨量-径流深散点均呈现较好的正相关性,降雨量随着海拔的升高而增大,山区的径流系数大于平原丘陵区;面积最小的瓦屋刘流域对暴雨的响应最为敏感,孙村流域场次洪水的洪峰模数差异最小、起涨时间最长,黄山流域场次洪水的历时最久;随着海拔的升高,流域地形指数的平均值逐渐增大,同时各流域面积占比最大所对应的地形指数逐渐减小;地形指数标准差越大的流域,土地利用类型也越丰富;TOPMODEL模型总体上可以较好地模拟安徽省各试验流域场次洪水过程,且对大流量的捕捉效果优于小流量,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

水泥中水溶性Cr(Ⅵ)含量影响因素研究

通过对浙江省及其周边省份水泥产品及相关原料中水溶性Cr(Ⅵ)及铬含量的调查分析,研究了影响水泥中水溶性Cr(Ⅵ)含量的主要因素及在水泥生产过程中水溶性Cr(Ⅵ)的转化迁移规律,为解决我国水泥中水溶性Cr(Ⅵ)含量偏高的问题提供了理论依据。     

黄河源区水文气象要素演变特征及响应关系

黄河源区作为黄河的水塔,其水量的丰枯变化对黄河流域水资源开发利用至关重要。采用M-K秩次相关检验和有序聚类法分析了1961—2013年来黄河源区气温、降水和径流的演变特征,分阶段研究了降水-径流响应关系。结果表明:1961—2013年间,黄河源区气温显著升高,降水增加趋势微弱,实测径流整体呈微弱下降趋势;实测径流序列在1989年发生突变,由于兴建了生态保护工程,将实测径流系列划分为1961—1989年、1990—2000年和2000—2013年3个阶段,不同阶段的降水-径流相关性较好,阶段性差异明显,2000年以后的点群位置明显靠下,表明其他非降水因素对河川径流量的变化具有重要影响。