近40年丹江口库区潜在蒸散量变化特征及影响因素

全球气候变化背景下,丹江口库区潜在蒸散量变化特征对于南水北调中线水源区水循环研究及水资源评估具有重要意义。应用Penman-Monteith蒸散模型估算潜在蒸散量,分析近40年丹江口库区潜在蒸散量和干燥度指数时间变化规律,研究结果表明:(1)丹江口库区年降水量呈波动减少趋势,年均值839.9mm,其中年降水量、雨季和旱季降水量分别以14.3mm/(10a)、4.5mm/(10a)和9.0mm/(10a)的速率减少;(2)丹江口库区年蒸散量呈波动增加趋势,年均值860.0 mm,其中年蒸散量、雨季和旱季蒸散量分别以12.2 mm/(10a)、10.2 mm/(10a)和2.9mm/(10a)的速率增加;(3)丹江口库区干燥度指数呈波动增加趋势,年均值1.07,其中年干燥度指数、雨季和旱季干燥度指数分别以0.02/(10a)、0.07/(10a)和0.31/(10a)的速率增加;(4)潜在蒸散量与干燥度指数和相对湿度呈显著负相关性,与平均风速和日照时数呈显著正相关性,与温度相关性不显著。近40年来,由于降水量减少和蒸散量增加,丹江口库区气候有向干旱化演变的趋势。     

老灌河流域径流对降水响应关系

文章根据老灌河流域1970-2017年近50 a降水、径流资料,从年际、年内、年代变化三方面分析降水、径流的变化规律及二者的响应关系。结果表明:降水的年际变化比较稳定,径流量年际变化比较剧烈,1970-2017年降水量与径流量呈波动变化,但总体上呈减少趋势,老灌河流域降水量主要集中在5-9月,占年降水总量的72.67%;老灌河流域近50 a的径流和降水相关系数R为7.19×10-1,两者相关性比较高。     

巴音河流域德令哈市气象站近60年来降水变化特征分析

基于1956-2013年德令哈气象站逐月降水资料,借助标准化降水指数(SPI)表征干旱,运用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检测、滑动t突变检验、Morlet小波变换、R/S分析等方法,分析近60年来其降水及干旱特征。结果表明:20世纪80年代之前处于降水偏少期,20世纪80年代至今处于降水偏多期,且呈现出上升趋势,冬季降水变化相对平稳,秋季降水波动较大;近60年来,年及各季节降水量呈显著上升趋势,年降水量上升率为21.16 mm/(10a),夏季降水量上升趋势明显,上升率为12.35 mm/(10a);年及各季降水量存在显著的3~9年的短周期和18~28 a的长周期变化;降水距平和SPI显著相关,干旱呈减弱趋势,干旱变化的周期为5 a和18 a。巴音河流域降水量的变化具有持续性,未来降水将保持增多趋势,干旱呈减弱趋势。     

基于互补相关的乌江流域实际蒸散量分布式模拟

为了提高气候变化下估算乌江流域陆面实际蒸散量的精度,利用乌江流域气象和水文数据,在蒸散互补原理基础上建立用常规气象资料估算流域实际蒸散量的模型。模拟结果显示:该模型能将乌江流域多年平均实际蒸散量的相对误差控制在5%以内;在充分考虑地形起伏等下垫面不均匀的条件下,将估算模型中各分量的分布式模拟结果与估算模型耦合,实现了乌江流域实际蒸散量的分布式模拟;该模型更加精细地表现了流域实际蒸散量的空间变化情况,发现其在空间分布上呈显著的西高东低的分布趋势;在时间变化上,1961-2010年间乌江流域实际蒸散量在总体上表现为下降趋势,降幅为5.08 mm/(10 a),但是2000年以后实际蒸散量有较为明显的上升趋势;日照时数及相对湿度的上升是造成实际蒸散量产生以上变化的主要原因。研究结果可为水资源评价、农业气候区划制定等提供参考。     

滹沱河流域植被覆盖时空演变及其与 SPEI 的相关关系

选择2001-2015年MODIS NDVI(250m)及14个气象站点气温、降水数据,通过计算标准化降水蒸散指数(SPEI),探究滹沱河流域近15年植被覆盖时空演变特征,分别从月、季节、年等尺度探究植被覆盖与SPEI的相关关系。结果显示:(1)近15年滹沱河流域归一化植被指数(NDVI)呈显著增加趋势,增速为0.024/(10a)。(2)植被恢复以明显改善为主,覆盖范围占整个流域面积的51.58%,主要分布于流域中、上游。(3)滹沱河流域SPEI总体上呈波动上升趋势,干旱程度有所降低,流域中游变湿趋势最显著。(4)6月、7月是干旱条件对植被覆盖影响最显著的月份,其中,6月气温对NDVI的影响大于降水,而7月降水对NDVI的影响大于气温;夏季干旱程度对植被覆盖度的影响最为明显;NDVI年际变化与SPEI具有显著正相关关系,干旱对植被生长状态有较大影响。     

近20年西南地区地表蒸散与干旱时空变化特征

利用西南5省161个气象站1996~2015年的气温、水汽压数据资料,以及MODIS产品数据,基于改进的混合型线性双源遥感蒸散模型拟合西南地区的地表蒸散状况,并定义蒸散干旱指数(EDI)分析该区干旱时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近20 a来实际蒸散呈现明显的增加趋势,春、夏两季蒸散量较大,占全年总量的62.3%;春季由东南向西北递减,广西南部以及云南南部实际蒸散量较大;夏季呈现由东向西递减的趋势,由广西、贵州、重庆向云南和四川递减;秋季与冬季则呈现由南向北递减的规律。(2)潜在蒸散也呈现增加趋势,季节上存在一致性,春、夏两季蒸散量占全年总量的60.6%,空间上相比实际蒸散而言,变化存在一定规律,潜在蒸散量春季、秋季以及冬季呈现明显的由南向北递减的趋势,具有纬向分异规律,而夏季则表现为由东向西递减的经向分异规律。(3)年际间的EDI呈现波动趋势,且近20 a来明显下降,但各年EDI均值都大于0.5,说明整体干旱化程度相对严重。     

渭河流域气候要素演变特性分析

以渭河流域21个气象站1960-2010年的年降水、年潜在蒸散及年均气温为研究对象,通过气候倾向率法、Mann-Kendall法、累积距平法和小波分析法对各气候要素的演变特性进行了分析。结果表明:151 a来该流域年降水以1.55 mm/a线性趋势减少,年潜在蒸散以0.37 mm/a线性趋势增加,年均气温变化幅度不大,且3种气候要素的变化趋势均不显著;2年降水分布东多西少,南多北少,呈现出由东南向西北逐渐减少的趋势;年潜在蒸散在东西向呈现出南北带状相间分布的规律;年均气温分布东高西低,南高北低,呈现出由东南向西北逐渐降低的趋势;3年降水突变点为1972、1976和1985年;年潜在蒸散突变点为1962、1968和1974年;年均气温突变点为1977年;4年降水、年潜在蒸散及年均气温序列均有17 a和28 a周期。     

白洋淀流域降水特性分析

选取白洋淀流域6个雨量站1959年-2009年日降水量资料,并以此为基础运用滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明:在流域内,年降水量呈下降趋势且主要由年降水日数显著下降引起;年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势;不同量级降水频率波动较小,但呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化;暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势,降水潜力下降;年降水量存在4类尺度的周期变化规律,其中16a变化为主周期。     

白洋淀流域降水特性分析

选取白洋淀流域6个雨量站1959年-2009年日降水量资料,并以此为基础运用滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次检验法及小波分析法对该流域降水特性演变规律进行了分析。结果表明:在流域内,年降水量呈下降趋势且主要由年降水日数显著下降引起;年内各月降水量的不均匀程度呈减小趋势;不同量级降水频率波动较小,但呈现小强度降水比例增加、较大强度降水比例减少的结构变化;暴雨雨量和暴雨强度有较明显的下降趋势,降水潜力下降;年降水量存在4类尺度的周期变化规律,其中16a变化为主周期。     

1970-2013年大西安地区降水时空变化特征分析

大西安地区降水资源空间差异较大,为深入了解大西安不同区域降水时空分布特征,利用大西安地区14个气象站1970-2013年的逐月降水观测资料,采用滑动平均法、Mann-Kendall检验法、小波分析法以及克里金插值法,对大西安5个区域降水量的时空变化特征进行了分析.结果表明:大西安地区年均降水量为576.65 mm,整体呈下降趋势,下降率为-10.04 mm/(10 a),东部较西部下降显著,北部较南部下降显著;年内降水量分配不均,降水主要集中在7-9月份,占全年降水总量的50.84％,春、秋季降水量呈下降趋势,夏季降水量呈上升趋势;研究区年降水量变化的第1主周期为28 a;全区多年降水量呈现出少—多—少—多的波动趋势,突变年份为1980年和1991年;年代际降水量呈现出增加—减少—增加的趋势;年降水量空间分布不均,呈现自东南向西北逐渐减少的趋势.上述研究成果可为大西安地区降水资源的合理利用提供参考.     

陕西省潜在蒸散发的敏感性及变化成因分析

潜在蒸散发(ET_0)是准确估计作物需水量和合理制定农田管理制度的重要参考依据,分析其对气象要素的敏感性对评估区域陆地水资源利用效率具有重要意义。根据陕西省1955-2015年的20个气象站的逐日实测气象数据,利用Penman-Monteith方程计算逐日ET_0,应用敏感性公式计算ET_0对最高气温、最低气温、相对湿度、平均风速、日照时数等5个关键气候要素的敏感系数,探究敏感系数的时空分布规律及变化趋势;并结合气象要素的多年变化定量分析的变化ET_0成因。结果表明:(1)ET_0对气象要素的敏感系数年内变化幅度依次为:相对湿度日照时数最低气温风速最高气温。(2)陕西省年均ET_0对气象要素的敏感程度均在"中"等级以上,相对湿度最为敏感;年际敏感系数显著增减变化趋势南北差异大,且空间分布特征表现不一。(3)ET_0与关键气候要素之间呈现的复杂非线性关系,使各气象站ET_0变化的主导气象要素也不尽相同,存在明显空间差异。     

心墙坝浸润线简化计算方法

通过理论分析和数值计算,在考虑坝体与防渗墙的相对渗透系数关系的基础上,提出了估算心墙坝坝体浸润线的一种简化计算方法,给出了浸润线位置的拟合公式。以白鸭山水库大坝为例,将该简化方法与有限元法的计算结果进行对比,表明该简化方法合理、可行。这一简化计算方法可大大减少中小型水库大坝在进行除险加固方案比选时的计算工作量。     

渭河流域降水时空变化与干旱特征分析

以渭河流域14个典型气象站降水资料为基础,应用Mann-Kendall趋势检验法、频率分析法、差积曲线法以及游程分析法对研究区的降水变化规律及少水概率特征进行了研究。结果显示:40多年来渭河流域降水量呈明显减少趋势,以春、秋两季最为明显,这增加了区域发生干旱的可能性;流域降水过程呈丰枯交替的周期性现象,连丰或连枯较易发生,且存在干旱与洪涝并发现象;连枯年的概率比连丰年概率大,且少水期常持续2~3a,引发的干旱强度较大;1991年以后渭河流域干旱事件的频率、强度和烈度均有增加趋势,未来渭河流域的农业发展与水安全将面临更大的威胁,必须予以高度关注。     

浅谈南水北调工程招标投标监管

分析南水北调工程特点和招标投标体制、程序,对南水北调工程招标投标监管经验进行了提炼总结,提出了建议,可为大型工程项目招标的监管工作提供借鉴和启发。     

湿地水文连通研究综述

变化环境下湿地水文连通性显著下降,导致湿地面积萎缩和生态水文功能退化乃至流域水环境恶化与水旱灾害风险增大。在定义湿地水文连通性内涵和特征的基础上,系统总结了湿地水文连通的研究历程,可分为萌芽起步阶段(1980-2009年)和研究探索阶段(2010年至今);重点阐述了湿地水文连通的研究热点及进展,主要包括湿地水文连通性的定量评估方法、湿地水文连通功能、湿地水文连通在湿地保护修复和流域水管理中的应用;最后,针对当前湿地水文连通研究存在的问题和薄弱环节,结合新时期湿地保护修复和河湖水系连通等国家重大需求,提出了未来亟需加强研究的重点方向。     

考虑水文情势变化的黄柏河流域纳污能力

水体的纳污能力是指在满足水功能区水环境质量达标的基础上,水体最大允许的纳污量,其精确核定对水资源合理开发利用与有效保护具有重要的现实意义。水利工程、人类活动等使河流原有水文情势发生了不同程度的改变,水文情势变化影响下的纳污能力精确核定现已逐渐成为当前亟待研究和解决的问题。以长江流域的黄柏河为例,选取汇入支流、水库和调(引)水工程3个主要影响因素分析了对河道水文情势及其对纳污能力的影响,根据水文情势的差异性变化提出了相应的纳污参数确定方法,并基于一维水质数学模型计算得出黄柏河流域水体的纳污能力,最后以典型区段黄柏河东支保护区为例与传统法的纳污能力结果进行了对比分析。结果表明考虑水文情势变化的纳污能力研究中所提出的纳污参数确定方法在一定程度上有助于水域纳污能力的准确核定。研究结果可以为区域有效保护水资源,防治水污染,改善水环境提供一定的技术参考。     

非一致性条件下水文设计值估计方法探讨

非一致性水文频率分析中,为了刻画未来环境变化对水文极值分布函数的影响,常假定分布函数中的分布参数随时间或其它因子变化,这就导致了某一量级洪水在未来发生的可能性每年均不同,是随时间变化的,使得现行水文频率分析框架中熟于理解的重现期/设计值概念难于应用。为此,提出"等可靠度"概念,即假定在工程的设计使用寿命期内,非一致条件下的频率分析结果与平稳条件下的成果应具有相同的水文设计可靠度,由此可以继续采用现行水文频率分析框架中的重现期与可靠度的概念探讨非一致条件下频率分析中设计值的估计问题,并建立了一致/非一致性条件下计算方法的联系,保证了非一致性条件下水文设计成果与现行工程采用的成果之间的衔接与协调。     

基于Choudhury-Yang公式的泾河流域蒸散发归因分析

1999年以来黄土高原实施了大规模的植树造林工程,但该工程是否加剧了区域水资源压力引发了社会的广泛讨论。为科学解析黄土高原水循环演变过程,基于Choudhury-Yang公式计算了黄土高原泾河流域2000-2014年蒸散发变化,并定量区分了气候因子和下垫面因子对流域蒸散发变化的贡献。研究结果表明:退耕还林工程实施以来,泾河流域实际蒸散发呈下降趋势,年均降幅为-2.28mm;降水是该流域蒸散发变化的主导因子,其平均贡献率达到76.8%,远大于潜在蒸散发(40.8%)和下垫面变化(-17.5%)的影响。基于Choudhury-Yang公式的蒸散发归因识别方法,对定量区分气候和下垫面变化对流域蒸散发的影响具有重要的科学意义。     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

水锤泵空气罐气体热力学过程的系统辨识

通过对一种自主原创的新型水锤泵的模型实验,研究了空气罐的热力学过程及液位特性对水锤泵性能的影响,提出了分析空气罐气体热力学过程的系统辨识方法,并通过对实测数据的系统辨识,得到了影响气体热力学过程的关键参数—多变指数k的变化规律。研究结果表明:空气罐气体热力学过程的多变指数介于等温过程(k=1.0)与绝热过程(k=1.4)之间,一般小于1.2,并且随着扬程的增加而减小。输水阀关闭过程中,空气罐内的水向泵体回流,使得扬水量减小,因此,改善输水阀的启闭特性,减小回流量,可提升水锤泵的性能。