1957-2017年泾河流域降雨量及降雨侵蚀力时空变化分析

泾河流域受土壤侵蚀的影响,水土流失较为严重,为对流域水土流失风险评估和防治等提供参考依据,根据1957-2017年泾河流域5个气象站点的日降水资料,运用ArcGIS空间插值、小波分析、R/S分析等方法,分析了该时段降雨量及降雨侵蚀力时空变化规律。结果表明:泾河流域及各气象站点的降雨量与降雨侵蚀力均呈显著正相关关系;泾河流域降雨量与降雨侵蚀力年内分布不均,主要集中在夏季,分别占全年的67.80%和52.86%;泾河流域年均降雨量和降雨侵蚀力分别为496.83 mm和1 481.24 (MJ·mm)/(hm~2·h),年际总体呈波动上升趋势且未来降雨侵蚀力将延续增加趋势,两者均在1996和2009年出现突变点且第一主周期分别为27和17 a;泾河流域降雨量和降雨侵蚀力在空间上均呈从西北到东南递增的趋势。     

清江来水对葛洲坝水电站调度策略影响研究

葛洲坝水电站调度难点主要在于下游水位变化的不确定性,下游水位极易受到清江来水的顶托影响。为探索清江来水的顶托作用对葛洲坝水电站调度策略的影响,利用实测水文数据统计分析清江来水对宜昌水文站的顶托影响量,并据此分析水电站的损失出力。结果表明：清江来水对宜昌站的顶托作用随着清江来水的增大而增大、随着宜昌站流量的增大而减小,电站损失出力随着清江来水的增大而增大、随着出库流量的增大而先增大后减小,当出库流量为满发流量时达到最大损失出力值。研究成果可为葛洲坝电站调度策略提供参考,实际调度还需要结合三峡水库联合调度,优化水位控制,综合制定调度决策。     

滦河上游植被指数NDVI及EVI对SPEI的响应差异

在全球气候变化和人类活动的双重影响下,干旱呈广发、频发态势,使植被生长受到限制,进而影响生态系统结构,威胁区域生态安全。以滦河上游为研究区,基于2000-2019年归一化植被指数NDVI和增强型植被指数EVI,并结合标准化降水蒸散指数SPEI,分析滦河上游气象干旱和植被生长状况的变化趋势及空间分布特征,探讨植被变化对多时间尺度SPEI指数的响应差异。结果表明：近20年滦河上游SPEI呈波动式增大趋势,年尺度SPEI增大速率为0.040 1/a;干旱面积总体减少,减少速率为-1.430 4％/a;NDVI和EVI空间分布特征和变化趋势大体一致,植被覆盖度呈东南高西北低的特征,NDVI和EVI增大速率分别达0.027/a和0.026/a;大部分区域SPEI与植被指数呈正相关,其中NDVI对SPEI-3的响应最强,EVI对SPEI-6的响应最强,总体上EVI与SPEI的相关性强于NDVI;草地对气象干旱最敏感,农田次之,林地最弱。     

黄河干流白银市水川段水面线计算方法对比分析

为克服能量方程逐段试算方法在河道水面线计算上存在的不足与局限,本文以黄河干流白银市水川段为例,采用二维水动力数值计算模型,对4种洪水频率工况下黄河干流白银市段的水面线高程进行计算,并将二维数值计算结果与能量方程计算结果进行复核和评价。经计算可知两种计算方法在计算结果上存在偏差,能量方程在河道水面线计算上是一种近似成果,而二维数值计算能够更加真实反映河道的实际情况,因此在水面线计算时推荐二维数值计算方法。     

基于东汶河城区段生态修复工程的湿地设计探讨

本文以东汶河城区段生态修复工程为例,结合城市河道治理对该地区的湿地水生态修复工程进行了设计,采用雨污分流、河底清淤,软质河底、地形泡、滚水堰以及河心岛的构建方法,达到了控制水位、控制流速、促进微生物和植物生长的目的,改善了湿地水质较差的问题,完善了湿地生物系统,丰富了食物链层级,解决了湿地生态系统的良性循环问题。可为类似生态修复工程提供参考。     

An environmental flow method applied in small and medium-sized mountainous rivers

In small and medium-sized mountainous rivers, there are usually hydropower stations in upper reaches as well as widened and heightened river sections in downstream reaches that are close to settlements. The environmental flow (EF) ensures river connectivity and the survival of aquatic organisms. The Tennant and wetted perimeter methods were used to calculate the minimum EF, and the R2CROSS criteria were used to evaluate the rationality of hydraulic parameters. The result shows that downstream areas with large cross-sections may suffer from shallow water depths, insufficient wetted perimeters, and poor overall connectivity of the water bodies, even under the standard EF discharges. A novel method was proposed to ensure EF and sustain suitable hydraulic conditions. The minimum EF calculated by the Tennant method is adopted as the design flow, and a small trapezoidal trough channel is excavated on the wide riverbed of an artificial river section. The width and depth of the small channel are calculated with Manning's equation. As a study case, this method was applied in the Fenglingang River in Zhejiang Province of China. A trapezoidal groove with a depth of 0.74 m and a bottom width of 0.52 m was excavated in the center of Fenglingang River to sustain EF and maintain river connectivity. This small channel not only prevents the river from cutoff, but also enables the water depth and wetted perimeter to meet the demand of aquatic organisms.     

大凌河流域典型水生植物微生物群落吸附特征试验分析

本文采用高通测序方法对大凌河流域五刺金鱼藻、格菱、狐尾藻、水蓼及芦苇5种水生植物不同季节的微生物群落进行试验分析,分析表明:藻类密度在沉水植物表层要高于浮叶植物表层,微生物群落在浮叶植物根部的结构与其表面存在明显差异。各水生植物的优势生物群落依次为变形菌、梭菌、柔膜菌、鞭脂杆菌、杆菌、疣微菌门,且各微生物群落在季节丰度上存在明显差异性。由此可见,水环境对生物群落的影响要高于植物类型。研究成果可为大凌河流域生态修复工程提供重要理论依据。     

河套盆地晚更新世以来黄河改道对高砷地下水分布的控制机制

针对河套盆地开展了历时多年的水文地质环境地质调查,利用采集的298组浅层地下水样品以及收集并甄选的382个水文地质钻孔记录分析发现:河套盆地内95%的高砷地下水(As质量浓度10μg/L)集中在黄河决口、改道形成的古河道影响带及黄河决口扇裙带。其中,盆地南部首次发现了较为集中的高砷地下水,其分布范围与黄河北岸的晚更新世以来黄河决口、改道形成的4个大型决口扇,在空间上有着良好的对应关系。黄河古河道带及决口扇裙带表现为较强的还原环境及蒸发浓缩作用以及较弱的地表水补给强度。受pH值、含铁氧化物的还原性溶解等因素影响,决口扇裙带浅层地下水中砷的含量略低于平原中部黄河古河道带。结果表明:黄河古河道带及决口扇裙带特定的沉积环境控制着地下水的水文地球化学过程,进而对高砷地下水的分布具有决定性的作用。     

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。     

华北中部平原地表水入渗试验 ——以南宫溹泸河为例

华北平原中部地区含水砂层颗粒细且薄,对地下水储蓄和地表水入渗不利。选择河道带进行地表水入渗试验,以获取最大地下储蓄空间,为该区水资源合理利用提供良策。试验区选在南宫溹泸河,人工引水1.5个月,获取大量监测数据,据此对地下水位和水量的变化特征、入渗量和地下水库调蓄能力进行研究,结果表明：干涸河道引水入渗,入渗比例可达80.54%;溹泸河上下游2个断面Ⅰ-Ⅰ′和Ⅱ-Ⅱ′河道垂向渗透速度为10.81 m/d和10.72 m/d;水平扩散速度为1.69 m/h和2.38 m/h。由于Ⅰ-Ⅰ′断面垂向渗透速度大于Ⅱ-Ⅱ′断面,而水平扩散速度小于Ⅱ-Ⅱ′断面,所以Ⅰ-Ⅰ′断面形成的水丘相比Ⅱ-Ⅱ′断面较为明显,且不易消散。计算结果显示,试验区调蓄库容为1.87亿m3。