黄河近百年径流量变化分析与认识

黄河是中华民族的母亲河,其水资源的变化对黄河流域乃至全国的社会经济发展具有重要影响,缺水态势是黄河当前与未来的最大挑战。基于黄河干流兰州、头道拐、花园口和利津4个典型水文站1950—2017年近70 a的实测径流数据,分析了黄河干流年径流量变化特征。受气候变化和人类活动双重影响,黄河干流各水文站年径流量呈现显著的下降趋势,且下降速率呈现累积效应;20世纪60年代是百年来黄河径流量最大的时期,而90年代后径流量减少显著;4个水文站实测径流量在1985/1986年发生突变,变化期相较于基准期年径流量显著下降,且下降幅度从上游至下游递增。实测资料分析结果只反映黄河径流变化是气候变化与人类活动(含土地利用)共同影响的结果,如何区分它们的影响比例是尚待进一步研究的科学问题。美丽中国建设,黄河不可或缺。建议以促进流域水-生态-经济协同发展为目标,梳理黄河流域水-生态-经济可持续发展、水-能源-粮食之间的复杂关联,尽快提出黄河流域水资源利用、生态保护和经济协同发展方案。     

山西介休市实际蒸散发模拟及变化特征分析

为准确评价中小城市实际蒸散发(ET),采用物理机制明确的分布式时变增益水文模型(DTVGM)对介休市蒸散发进行模拟,以MOD16A2遥感产品验证分析蒸散发时空分布特征,并探讨了土地利用变化对蒸散发的影响。结果表明,DTVGM在研究区具有良好的适用性,总体模拟效果满足精度要求;介休市多年平均蒸散发量为375.4mm;年内呈现先增大后减小的单峰型分布趋势,主要集中在5～9月,蒸散发量最小和最大月值分别为14.0、71.7mm;多年平均蒸散发量具有较强的空间分异性,呈东南高西北低的变化趋势,不同季节蒸散发量的空间分布差异明显;不同土地利用类型蒸散发,林地草地耕地城乡、工矿、居民用地;同一乡镇,不同土地利用类型对蒸散发的影响有差别;同一土地利用类型在不同乡镇的蒸散发也有差异。     

组件式GIS技术构建的小流域水土保持信息系统

研究了基于组件式GIS的小流域水土保持信息系统的设计与实现；讨论了GIS在水土保持中的应用、小流域水土保持信息系统的系统架构设计、系统功能设计与数据库设计；以六道沟小流域为例，利用组件式GIS平台ArcGIS Engine构建了基于GIS的小流域水土保持信息系统。该系统充分利用了GIS强大的空间分析、直观的信息表达功能和数据存储、处理功能，并能够采集、表达和输出小流域水土保持各类数据，利用地图、文字、表格、影像等多种手段进行信息表达，并提供了与空间分析和土壤流失计算模型集成的接口。     

基于雷达测雨的降水数据同化研究

提出了基于雷达测雨数据的R-G联合法(即:雷达-雨量计联合法).雨量站的点雨量数据精度高,雷达站测的数据空间分布合理.该方法的思想是:结合两者的优点,得到面上分布合理并且精度高的降水数据.该方法对雨量站分布密度要求不高,受资料等客观条件的限制较小,也无参数选取的限制,更重要的是操作简单方便,结果符合实际降雨情形,在很多方面都优于国内外其他现有的利用雨量计资料订正雷达估测降水的方法.选择站网密度比较理想的湖北东部区域对各方法进行实际应用,通过与传统数据同化方法的对比分析研究,证明R-G联合法明显提高了降水分布形式的合理性和数据同化精度.     

丹江口水库水面蒸发变化特征及影响因素

基于Penman方法和水库水域面积估算丹江口水库2000—2020年的蒸发损失变化,采用气象要素去趋势方法定量解析不同气象要素（温度、净辐射、相对湿度和平均风速）对蒸发趋势的贡献。研究结果表明:研究期内库区的气温、净辐射和风速均呈显著（p<0.05）上升的趋势,相对湿度呈不显著（p>0.05）下降趋势,水域面积呈显著（p<0.05）增加趋势（特别是2015年后）;水库多年平均蒸发损失量为2.6亿m3/a,占规划年调水量（95亿m3/a）的2.7%;水库年蒸发损失量呈显著（p<0.05）增加趋势,趋势值为0.034亿m3/a;在4个气象要素中,净辐射变化对水库年蒸发趋势的贡献度最大（72.0%）,其次为温度（23.6%）、相对湿度（2.7%）和风速（1.7%）。研究结果可为南水北调中线工程水资源的管理和规划提供参考。     

三峡大坝修建后荆江河段的悬沙浓度分布特性

三峡大坝修建后,荆江河段的床沙和悬沙均粗化,而且近底区域(<10%水深)经常出现悬沙浓度远大于垂线均值的情况(即"拖尾"现象)。经典Rouse公式不能很好地描述具有"拖尾"现象的悬移质含沙量的垂向分布特性。对于在荆江河段模拟实测悬沙浓度并进一步计算断面输沙量,目前缺乏一个可靠的评价。本文根据沙市和监利两站在三峡大坝修建前后的实测悬沙浓度资料,深入分析了Rouse公式和韩其为不平衡输沙公式在荆江河段应用存在的问题。结果显示,垂线平均悬沙粒径大于0.1mm和具有"拖尾"现象的悬沙浓度分布是三峡大坝修建后出现的悬沙浓度分布新特性。悬沙变粗和不平衡输沙的影响导致Rouse公式不再适合用其模拟浓度。此外,这两类悬沙浓度曲线的近底含沙占垂线单宽输沙率的比例均较大,佐证了近底观测的必要性。     

基于动力网络的分布式运动波汇流模型

在传统的运动波汇流模型基础上,建立了基于动力网络的分布式运动波汇流模型。该模型将分布式水文模型中的产流单元与河网组合建立成无尺度网络模型,汇流计算分成节点汇流与网络汇流两阶段完成,根据积水面积的不同分成坡面汇流与河道汇流。应用结果表明：所建模型的汇流汁算更加接近流域的实际汇流过程,理论更合理,并充分利用了DEM所提供的地形地貌信息,模拟效果较好。     

黄河上游十大孔兑冲积扇泥沙运动和沉积环境研究

泥沙的颗粒大小影响着泥沙的输移和淤积过程,而沉积物粒径组成反映了沉积环境的水动力条件。通过从十大孔兑下游冲积扇9个钻孔和1个沉积物剖面采集沉积物样品并进行粒级组成分析,采用矩法公式计算粒径参数,结合粒度参数散点图及C-M图解,分析搬运动力和沉积环境。研究结果表明:钻孔中所采集的样品主要沉积于河流环境。平均粒径主要分布在4. 32Φ以下;分选主要在较差和差之间;偏度值均大于0;大部分样点的峰度值均大于4. 5,样品粒度分布集中。除了哈什拉孔兑以外,十大孔兑下游淤积的泥沙搬运方式主要以滚动为主,滚动组分和悬浮组分相混合,孔兑之间的泥沙搬运方式不存在明显的空间差异。     

北京市用水结构演变及归因分析

用水结构的分析和预测是水资源管理和规划的前提和基础。以北京市为例,分析了1988-2016年北京市用水结构的演变特征,揭示了导致用水结构变化的驱动因素,讨论了未来北京市用水结构可能出现的变化及其对水资源供给的影响。结果表明,近30年来北京市总用水量先升后降,而后缓慢增加,农业用水和工业用水持续减少,而生活用水和环境用水则持续增加。农作物播种面积的减少和工业节水分别是导致农业用水和工业用水减少的主要原因,生活用水的增加主要是由于人口的增长和人们用水方式的变化,而环境用水的增加和园林绿化面积的增长关系密切。预计未来北京的农业用水仍将持续减少,而工业用水的变化取决于产业结构调整的力度。生活用水仍将缓慢增长,这将是未来北京市水资源安全供给面临的最大压力。