中国水-土-人口资源多元时空匹配格局及其对粮食生产与安全的影响研究

水、土地和人口是粮食生产的三大基本资源要素,但国内外现有研究仅针对单要素或水土资源要素耦合的时空格局分析,还没有关于多要素间时空匹配等方面的报导.除了资源要素禀赋之外,其多元时空匹配格局亦可能对粮食生产具有重要影响.忽略这一因素则可能导致所制定的农业发展政策产生偏差并危及国家粮食安全.鉴于此,首次提出水-土-人口资源多...     

土壤-植物-大气系统水热传输的研究

近代对水分循环的研究,倾向于将土壤-植物-大气视为物理上的连续体,称之为SPAC系统。本文应用土壤水动力学、微气象学和能量平衡原理,建立了作物生育期SPAC系统的水热迁移和转化模型,并采用全隐式有限差分法进行离散,通过自动调节计算步长和反复迭代等方法设计了数值模拟程序,对冬小麦返青至成熟期的水热状况进行了模拟,结果表明,模型真实地反映了作物生长过程中土壤的水热状况和蒸散发动态过程,可用于田间墒情预报,并制定适宜的灌溉定额。     

杨凌示范区水源地信息调查及管理对策

水资源是杨凌示范区发展的保障和制约因素,对杨凌示范区水源地综合情况进行了调查和分析。最后,对污染控制、水源地建设等方面提出了建议和对策。     

流量过程对平滩流量的影响

在分析年平滩流量与来水来沙关系的研究中多关注当年或多年水量、沙量、水沙系数等总量特征参数,部分研究中增加考虑了洪峰峰值等特征参数,而针对流量过程对年平滩流量影响的研究较少。通过花园口断面1954-2000年实测流量过程及大量实测断面资料,采用流量历时曲线法来描述流量过程,采用改进的WOL方法估算实时平滩水位,进而估算年/实时平滩流量,分析流量历时曲线特征参数与年/实时平滩特征之间的关系。分析认为,在流量峰型扁平时,断面的年/实时平滩水深基本不变,断面形态变化不大;当流量峰型尖瘦时,断面的年/实时平滩水深变化较大,断面形态变化较大。分析认为,影响年平滩流量的水沙特征参数除水量、沙量、水沙系数等表征总量特性的参数外,还应该适当考虑流量过程的影响,即流量过程峰型相对尖瘦时年/实时平滩流量均变化较大。     

不同填料对阶梯式人工湿地降解农业废水的影响

针对人工湿地填料对农业废水污染物降解效果不稳定的问题,采用阶梯式人工湿地方法对农业废水进行降解,选择钢渣、石灰石、麦饭石、竹炭粒4种常见填料用于阶梯式人工湿地,研究了它们对农业废水中主要污染物的降解能力。试验结果表明:当污水停留时间(HRT)为7 d时,对污水中COD、浊度、TP、TN和NH3—N的降解率,钢渣分别为79.7%、88.7%、83.5%、74.4%和81.2%,石灰石分别为73.6%、70.7%、55.2%、50.1%和56.9%,麦饭石分别为81.3%、89.7%、78.6%、79.2%和81.5%,竹炭粒分别为67.6%、88.5%、68.3%、69.2%和73.2%,出水水质基本达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)的一级A标准的要求。     

长江上游不同水沙来源区产沙量变化对宜昌-汉口河段泥沙冲淤量的影响

长江上游流域的水沙特性表现出显著的地域分异,体现出水沙异源的特点,可以划分为两个多沙区和一个少沙清水区,即金沙江下游多沙区和嘉陵江多沙区,其余地区构成少沙清水区。以有关水文站的年系列资料为基础,研究了上游不同来源区产沙量变化对宜昌-汉口河段泥沙淤积速率的影响。研究表明,宜昌-汉口^#河段冲淤量与嘉陵江产沙区产沙量的变化有很好的同步关系。宜昌-汉口^#河段冲淤量与金沙江下游产沙区产沙量的变化,在20世纪80年代末以前有较好的同步关系,此后则不具有同步关系。这意味着,自从20世纪80年代以来,嘉陵江产沙区产沙量的变化对宜昌-汉口^#河段冲淤量的变化起着主要的控制作用,金沙江下游江产沙区产沙量的变化对宜昌-汉口^#河段冲淤量变化的控制作用较小。这一事实表明,对金沙江下游的治理亟待加强。以宜昌-汉口^#河段冲淤量Sdep,Y-H作为因变量,北碚站的年输量Qs,北碚、屏山站的年输沙量Qs,屏山、宜昌站年最大流量Qmax,宜昌以及3口分沙比Rw,div为影响变量,运用1955-1997年间的资料建立了多元回归方程,在此基础上对各个影响变量的变化对河段冲淤量的变化的贡献率进行了估算。结果表明,Qs,屏山、Qs,北碚、Qmax,宜昌以及Rw,div的贡献率分别为18．75％,42．06％,36．53％,2．64％。由此可见,嘉陵江重点产沙区产沙量变化对宜昌-汉口^#河段冲淤量变化的贡献率要大于金沙江下游重点产沙区。研究还得到,使宜昌-汉口^#河段不淤的两个重点产沙区的年产沙量之和的临界值为2．1亿t/a。     

具有空间分布的超渗产流模型

基于下渗在流域上分布不均的现象和霍顿下渗公式,提出了具有空间分布的超渗产流模型。经检验,该模型对半干旱半湿润地区小流域短历时降雨产流的计算效果良好;由于其模型参数的物理意义清晰,可通过试验来确定,因此有较强的适用性。     

基于人机联合优化的SWAT模型参数率定方法研究

参数率定是水文模拟的重要环节,也是分布式模型研究中的难点问题。寻求一种收敛速度快、精度较高的参数率定方法,对提高模拟精度具有重要的意义。LGCPSO算法是一种可以更加有效地搜索全局最优解的优化方法,但使用过程中无法考虑参数的物理意义,参数取值可能不符合流域实际情况。本研究以西营河为例,采用人工试错法与LGCPSO算法联合率定SWAT模型参数,模拟流域的月径流过程和日径流过程。结果表明:人机联合优化方法和SCEUA算法计算得到效率系数Ens、相关系数R2和相对误差Re的结果接近,率定结果较稳定;采用人机联合优化方法率定参数后,月径流模拟过程的Ens和R2可达到0.8以上,日径流模拟过程的Ens和R2达到0.6以上,且模拟结果能较好地反映径流的实际变化趋势。因此,这种人机联合优化的率定方法具有一定的推广价值。     

适宜表征农业干旱的气象干旱指标——以湖南省为例

以最新的全国土壤水再分析产品为参考,通过最大相关性分析确定最适宜表征湖南省农业干旱的标准化降水蒸散发指数(SPEI)时间尺度,进而分析湖南省1960-2014年农业干旱的时空演变特征。结果表明:全省尺度最适宜表征农业干旱的SPEI时间尺度为SPEI-6;基于SPEI-6表征的全省农业干旱在1960-2014年呈不显著减小趋势,中度及以上干旱的发生频率为14.4%,重度及以上干旱的发生频率为4.9%;在季节分布上,中度及以上农业干旱在冬季发生频率最高,其次为秋季;重度及以上农业干旱亦在冬季发生频率最高,其次为春季;在年代际变化上,农业干旱的发生频率在20世纪60年代最高,而后持续降低,90年代达到最低值,21世纪初又快速升高。     

华南强降水地区洪水频率分布参数估计方法及应用

针对华南强降雨地区洪水灾害问题,考虑到灾害防治及设计洪水工程需求,以曹江流域为例,在分析流域洪水特性基础上,采用P-Ⅲ型分布和广义极值分布两种概率分布方法,并对洪水分布函数的不同参数估计方法进行对比。结果表明,广义极值分布参数估计法极大似然估计法估算结果更符合实际情况,为曹江流域及相同特性中小流域设计洪水制定提供参考依据。