黑河流域上游径流变化及其归因分析

基于莺落峡站径流资料,结合流域内气象因子及土地利用类型的变化情况,采用Budyko假设下的张橹经验公式,定性和定量分析了不同因素对黑河流域上游径流变化的影响。结果表明:(1)1960-2015年研究区径流量显著增加,在1997年和2004年存在变点,据此将研究期划分为基准期(1960-1997年)、突变期I(1998-2004年)、突变期II(2005-2015年);(2)降水、潜在蒸散发与永久性冰川雪地面积三者的变化与径流变化在一定程度上呈现一致性;降水和永久性冰川雪地融化对径流增加产生正效应,潜在蒸散发对径流增加产生负效应;(3)突变期I时段三者变化对径流变化的贡献率分别为149%、-83%和34%;突变期II时段三者的贡献率分别为138%、-35%和-3%。     

基于VIC-3L模型的黑河上游流域径流模拟研究

为解决我国西部地区气象水文站点稀少、分布不均匀的问题,并充分表达气象要素的空间差异性,利用VIC-3L模型对黑河上游山区流域进行了模拟研究,以检验该模型在干旱区较细网格尺度上的适用性和模型参数移植以及改造的可能性。模型所需要的土壤参数和植被参数主要通过野外实测、土壤普查数据或根据有关参考文献获得。模拟结果显示,在日、月尺度上的径流模拟变化趋势与实测径流除了在时间上有大约2~3 d的滞后外,其他方面较为吻合,在丰水年日、月尺度上的径流模拟远好于同尺度上枯水年的模拟精度,说明模型在研究区具有一定的适用性,但有待于进一步改进。     

金沙江下游流域大气降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

金沙江下游流域地处干热河谷气候影响区,大气降水对该区域水文循环至关重要。分析了金沙江下游流域降水稳定同位素组成的季节变化特征及其影响因素,结合同位素示踪和HYSPLIT模型探讨了流域大气降水水汽来源。结果表明：金沙江下游流域降水δ²H和δ¹⁸O雨季偏负而旱季偏正,气温和降水量对同位素组成影响较大而高程效应不显著;流域大气降水线斜率和截距均低于全球和我国大气降水线,主要受到非平衡蒸发作用影响;流域大气降水水汽来源和昆明地区类似,雨季降水主要受到西南与南亚季风影响,旱季降水潜在来源为西风带或极地大陆气团。研究成果对金沙江下游区域水文循环具有重要指导意义。     

怒江源区那曲干流河水稳定同位素沿程变化特征

为了识别那曲流域的水循环过程,基于2016年8月,2017年1月、7月、8月、12月那曲流域采集的河水和湖水样品δ_D和δ_(18O)的测试结果,运用最小二乘法得到那曲流域夏季和冬季地表水线(surface water line,SWL)(夏季:δ_D=6.29δ_(18O)-18.01,冬季:δ_D=5.39δ_(18O)-33.54),分析了研究区河水和湖水稳定同位素时空分布特征。结果表明,河水中氢氧稳定同位素的变化具有显著的季节性差异,这可能是由河水的水源补给和蒸发作用引起的。错那湖湖水中,δ_(18O)值最大,其平均值为-9.28‰,受到不同程度蒸发分馏作用的影响,导致湖水富集重同位素。湖水对于河水中同位素和过量氘的分布具有重要的调节作用。干流河水中δ_(18O)平均值为-12.70‰,支流河水中δ_(18O)平均值为-14.88‰。以错那湖为分界点,干流河水中δ_(18O)值呈现为先增大后减小的变化趋势;过量氘(D-excess)值则呈现为先减小后增大的变化趋势。     

基于氢氧同位素的平原湖荡地表水与地下水转化研究

地表水与地下水间的相互转化以及量化地下水补给量是湖泊水循环研究的重要内容。本文采集了元荡湖区域湖水、地下水样品,测试了其氢氧稳定同位素组成和水化学组成,运用Piper三线图分析其水化学类型、通过钻孔实测的地下水埋深绘制元荡湖区域旱季(2022年12月)和雨季(2023年6月)的地下水水位等值线图,结合电导率(EC)和溶解性总固体(TDS)定性分析地表水-地下水之间的转化关系,利用同位素水量平衡方程、线性端元混合模型定量评价了湖水、地下水、河水和降水之间的转化量。结果表明,研究区湖水和地下水的水化学类型均为HCO₃^-·SO₄^2-·Ca²⁺·Na⁺·Mg²⁺,旱季和雨季湖水均受到地下水的补给,拟合得到的湖水旱季、雨季氢氧稳定同位素线性回归方程表明雨季斜率较小,蒸发更为强烈。湖水主要由河水、地下水和降水补给,其三者在旱季的补给比例分别为59%、26%和15%,在雨季的补给比例分别为23%、39%和38%。本文成果为元荡湖区域以及太湖流域的综合治理提供了科学依据。     

高寒干旱区降水氢氧稳定同位素组成及其水汽来源：以昆仑山北坡格尔木河流域为例

降水来源是高寒干旱区水文循环研究中的重要内容。本研究以格尔木河流域山区段纳赤台水文站为研究点,收集2019年6—10月的51个降水事件样品,开展了降水氢氧(H-O)稳定同位素组成及其水汽来源研究。结果表明:(1)降水δ~(18)O与δ~2H值变化显著,气温是其变化的主控因素;(2)降水经历了多次蒸发-凝结过程,其同位素值大多落在全球降水线上方;(3)山区降水线方程为δ~2H=7.4×δ~(18)O+13.2,可视为流域降水线方程,为流域水循环研究提供可靠的参考。氘盈余分析揭示了西风环流及局地水汽循环是流域山区降水的主要贡献者。HYSPLIT模拟进一步表明流域山区高空水汽由西风环流携带而来而低空水汽还与内陆水体蒸发有关。该成果有助于深入理解高寒山区水汽循环理论,可为当地水资源管理决策提供科学依据。     

黑河流域上游山区基流量分割及其变化

基于黑河上游莺落峡站1954年-2011年径流资料,采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割;在此基础上,借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数(BFI)在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明,数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征;研究区夏季基流量最大,其次是春季和秋季,冬季基流量最小;BFI最小值出现在夏季,冬季BFI最大;基流量和径流量的年际变化趋势大体一致,均呈缓慢增长趋势,但基流变化相对缓和,且比较平稳;基流量序列在1979年存在显著变点,变点后基流量较变点前增加16%;多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大,BFI基本维持在0.27左右。     

基于InVEST模型的大凌河上游区产水功能分析

为探讨大凌河上游区产水功能的定量评估及空间表达,利用InVEST模型计算大凌河上游汇水区产水量,结合ArcGIS平台分析流域产水量空间分布格局及相关性,探讨在不同驱动因子下产水量高低情况。研究结果表明:①2015年大凌河上游汇水区平均产水量为36.72 mm,产水总量为3.41亿m~3/a;②研究区产水量Moran’s I值为0.939,产水量呈现明显空间相关性,朝阳县西部及喀喇沁左翼蒙古族自治县东北部子流域处于Low-Low聚类区,建昌东部子流域为High-High聚类区,流域内无Low-High聚类区与High-Low聚类区;③不同土地利用类型下,林地、草地以及城市与工矿用地产水能力强,水域、未利用地及耕地产水能力弱;④不同土壤质地的平均产水能力依次为棕壤>中性石质土>钙质粗骨土>粗骨土>淋溶褐土>褐土>潮褐土>积钙红黏土>石灰性褐土>潮土>潮棕壤;⑤产水量与降水量显著正相关,与实际蒸散量、潜在蒸散量显著负相关。InVEST模型适用于评估大凌河产水功能研究,不同因素下产水功能差异显著。     

洮河干流水质特性分析

为分析洮河的水质特性,在干流选取了11个监测站点,利用SPSS Statistics分析软件对所测数据进行了相关性分析,结果表明:洮河干流的水环境污染问题较为严重,各类指标均处于地表水环境质量V类标准,个别河段甚至超出了标准限值,尤其是岷县下游河段,因此有必要对洮河的水环境污染进行综合整治。     

黑河生态水量调度实践

2000年开始实施的黑河水量统一调度有效增加了输往黑河下游的水量,改善了下游的生态环境状况,但仅确保正义峡下泄总水量和确保输水到东居延海,未考虑水量分配过程与下游生态需水过程的吻合,未论证东居延海应保持的适宜水量,进入下游的水资源未实现生态效益最大化。通过对中游农作物用水规律、下游植被的生态需水规律、维持东居延海适宜水量等的研究,提出春季集中调度、适时洪水调度、秋季3个月连调的生态水量调度模式,并采取加强水调督查、用水管理等措施进行黑河生态水量调度,使进入下游的水量明显增加、河道断流天数逐年减少、生态环境恶化的趋势得到遏制、东居延海湖区周边生态环境得到显著改善。     

黑河干流水量分配方案的适应性评价

通过分析黑河干流水量分配方案实施以来的成效和问题,按照科学性、代表性、特殊性、可行性原则选取相关指标,结合黑河流域水量分配主要影响因子分析,构建了由分水方案实施效果、水文情势、管理手段与工程、方案技术特点4个一级指标及27个二级指标组成的黑河干流水量分配方案适应性评价指标体系,在利用层次分析法确定评价指标权重值的基础上对黑河水量分配方案的适应性进行评价,结果表明黑河干流水量分配方案的适应性评价总分数为60.5分,适应性较好。     

挠力河流域水体氢氧同位素与水化学特征

通过野外考察取样和室内试验分析,应用氢氧同位素和水化学方法分析了挠力河流域地表水和地下水氢氧同位素特征和地表水与地下水的相互作用关系。结果表明:降水是地表水和地下水的补给源;湿地地表水氢氧同位素最富集;沿松花江、七星河和挠力河流向,氢氧同位素有富集的趋势;多通道井的氢氧同位素数据表明,地表水和地下水水力联系较强;挠力河流域地表水的水化学类型主要为HCO_3-Ca-Na,深层地下水水化学类型主要为HCO_3-Ca,在人类活动的影响下,浅层地下水水化学类型主要由HCO_3-Na-Mg-Ca演化为HCO_3-Mg-Ca-Cl(SO_4)。采用端元法计算得知,松花江在江川农场和山河村受到浅层地下水的补给,地下水的补给比例分别为7.6%和31.2%。     

黑河流域水资源调配研究

黑河流域目前面临水资源、经济和生态三方面问题,进行水资源调配研究是实现流域可持续发展的根本出路.流域水资源调配层次化结构体系以"模拟-配置-评价-调度"为基本环节,实现流域水资源的基础模拟、宏观规划与日常调度,以及各环节之间的耦合和嵌套,进而通过流域水资源调配管理信息系统的构建,为黑河流域水资源的规划配置和管理调度提供了较为全面的技术支持.目前多项研究成果已经应用于黑河流域水量调度和张掖市节水型社会建设等实践.     

稳定同位素方法在湖泊水量平衡研究中的应用

介绍了稳定同位素质量平衡方法,根据青海湖各水体的实测稳定同位素值和相关的水文气象资料,利用稳定同位素方法计算的青海湖多年平均蒸发量和地下水入湖水量分别为40.9亿、6.40亿m3,与实测值40.5亿、6.03亿m3相比十分接近,结果表明利用稳定同位素方法估算湖泊水量各收支项的方法是可行的。     

黑河干流中游水量分配研究

研究黑河干流中游水量分配,可为流域取水许可和总量控制管理提供技术支撑。以有效性、公平性、可持续性为原则,筛选水量分配指标;采用层次分析和模糊决策理论相结合的模式建立水量分配模型,对黑河干流中游的甘州、临泽、高台在不同来水保证率情况下的耗水量进行了分配。在多年平均情况下,甘州、临泽、高台分配的耗水量分别为3.46亿、1.58亿、1.26亿m3,分水结果与现状用水较吻合,获得了较为满意的结果。     

黑河流域水资源现状及其开发利用

分析黑河流域水资源数量、组成、分布、特征以及开发利用现状,认为开发利用中存在着引水口门、平原水库过多,渠系布局、工程配套差,地下水开发利用程度低,部分地区用水方式粗放,蒸发渗漏损失大,浪费严重,干流缺乏控制性骨干调节工程等主要问题,加剧了流域生态环境的恶化.指出只有科学配置和高效利用黑河流域水资源,才能促进当地经济、社会、环境协调发展.