流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识

利用1956~2011年的流域气温、降水量、径流量及有关文献所载蒸发量、水库修建、用水量、水土保持等资料，探讨气候变化和人类活动对长江径流量的影响。结果表明：（1）流域气温明显上升，且上升速率大于全球平均上升速率;（2）流域平均降水量下降了约1%，年降水量与年均气温之间无显著相关性;（3）年径流量随降水量频繁振荡，最大和最小值之比达19;（4）太阳净辐射量和风速下降导致流域自然蒸发作用减弱，而水库修建、耗水增多和水土保持等人类活动则使蒸发作用加强。两方面的影响相互削弱；入海年径流量下降1%;（5）流域内分区间存在差异，北域（岷江、嘉陵江和汉江）人类活动的影响居主导地位，径流量下降约15%；中域（金沙江以下干流两翼“未测区”）则以气候变化的影响占优，径流量上升约9%；西域（金沙江流域）径流量减少4%；南域（乌江、洞庭湖和鄱阳湖流域）径流量上升2%。推断今后几十年气候要素仍将主导径流量的年际波动，而南水北调、新建水库、耗水增多和水土保持加强将可能使径流量再下降约10%     

流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识(1956～2011)

利用1956~2011年的流域气温、降水量、径流量及有关文献所载蒸发量、水库修建、用水量、水土保持等资料,探讨气候变化和人类活动对长江径流量的影响。结果表明:(1)流域气温明显上升,且上升速率大于全球平均上升速率;(2)流域平均降水量下降了约1%,年降水量与年均气温之间无显著相关性;(3)年径流量随降水量频繁振荡,最大和最小值之比达1.9;(4)太阳净辐射量和风速下降导致流域自然蒸发作用减弱,而水库修建、耗水增多和水土保持等人类活动则使蒸发作用加强。两方面的影响相互削弱;入海年径流量下降1%;(5)流域内分区间存在差异,北域(岷江、嘉陵江和汉江)人类活动的影响居主导地位,径流量下降约15%;中域(金沙江以下干流两翼"未测区")则以气候变化的影响占优,径流量上升约9%;西域(金沙江流域)径流量减少4%;南域(乌江、洞庭湖和鄱阳湖流域)径流量上升2%。推断今后几十年气候要素仍将主导径流量的年际波动,而南水北调、新建水库、耗水增多和水土保持加强将可能使径流量再下降约10%。     

鄱阳湖流域千年旱涝变化特点及R/S分析

为揭示鄱阳湖流域旱涝变化规律,预测未来变化,搜集整理了鄱阳湖流域地方志、奏折等古文献记载的旱涝记录,根据灾害现象、灾害后果、救灾情况等综合研判旱涝等级。对1160~1950s旱涝频次序列进行了变化周期分析。采用了R/S方法分析了年代际旱涝频次的Hurst指数,结合变化周期分析结果,对1950s以后鄱阳湖流域的旱涝频次变化趋势进行预测,采用基于1951~2010年器测降水量的SPI指数进行验证。研究结果表明:1160~1940s鄱阳湖流域及各子流域的干旱、洪涝频次呈波动变化,周期性变化明显,干旱、洪涝的3~6个年代周期段在整个时段内均非常显著,通过了95%的信度检验;鄱阳湖流域及各子流域的年代际干旱频次的Hurst指数普遍在0.7~0.8之间,洪涝在0.8~0.9之间。预测1950s后鄱阳湖流域年代际旱涝频次整体变化将呈阶段性上升趋势,经验证预测结果与实况较为吻合。     

基于遥感的2000~2009年鄱阳湖流域蒸散特征及影响因子研究

蒸散是水循环过程重要的分量,分析鄱阳湖流域蒸散的时空格局及影响因子作用对流域水资源合理利用和提升流域生态服务功能具有重要意义。以MODIS产品数据为主要数据源,应用地面温度 植被指数三角关系法反演了鄱阳湖流域2000~2009年的实际蒸散量,分析了流域蒸散的时空分布特征及主要气象因子对流域蒸散的影响。结果表明：（1）鄱阳湖流域蒸散具有很强的空间异质性,蒸散较大的区域位于湖区水域和流域森林分布区域,而湖区周围和流域中部的农田和草地蒸散相对较小。2000~2009年流域年均蒸散量为795 mm。2003、2004、2007和2009年的枯水年份,蒸散值较高,变化范围为802~890 mm;（2） 鄱阳湖流域各子流域年蒸散量为666~1 031 mm,其中饶河和修水流域蒸散量高于其他流域,这是由于这两个子流域林地所占比例较高（大于70%）。流域蒸散占降水的比例为04~07,从年尺度上整个流域仍表现为水分盈余,但年内分配不均;（3） 流域蒸散与辐射和气温呈显著正相关关系（P＜001）,而蒸散年内分布格局则与降水格局有关,表现为月降水距平越小,月蒸散量越大。在枯水年份,降水格局对蒸散的影响尤为显著     

鄱阳湖流域基本特征、面临挑战和关键科学问题

鄱阳湖流域总面积占长江流域面积的9%，占江西省国土面积的939%，鄱阳湖流域的生态健康维系着流域内，特别是长江中下游的生态安全，是区域经济、社会、生态可持续发展的重要保障。在全面认识鄱阳湖流域基本特征和面临挑战的基础上，探讨了鄱阳湖流域面临的五大科学问题：“山 江 湖”的相互关系与流域的生态健康；全球变化背景下流域生态系统的响应；流域生物多样性地理格局与社会经济合理分区；长江流域环境演变对鄱阳湖流域的影响；流域科学管理的理论与实践。为鄱阳湖生态经济区的建设和全流域的综合管理提供科学的建议和对策     

安徽地区近45年蒸发皿蒸发量变化特征及影响因素初探

利用线性倾向性估计和Mann Kendal检验方法,研究了过去的45年（1963~2007年）安徽地区32个代表站 20 cm 口径蒸发皿蒸发量的变化特征。结果表明：（1）安徽地区蒸发皿蒸发量呈现明显下降趋势（-65.3 mm/10 a，信度001），年蒸发总量在1976年发生突变，1982年显著减少，夏季突变最为明显；（2）32个代表台站中24个台站蒸发皿蒸发量表现为显著下降趋势，仅1个表现为上升趋势（信度005），在空间上减少趋势基本呈现“北多南少”的态势。结合其它气候要素研究发现：气温显著升高，蒸发量明显减少，即安徽地区存在“蒸发悖论”规律，但气温与蒸发量之间相关性不明显；日照，日较差和风速存在显著减少趋势，相关性〖JP+1〗分析表明它们是影响蒸发皿蒸发量减少的最重要因子；低云量，降水量和相对湿度等要素本身没有明显变化趋势但对蒸发皿蒸发量的减少作用也不可忽视。     

2000~2013年鄱阳湖流域蒸散量时空变化

蒸散是陆地表面水分循环的重要过程，是研究流域水资源、水循环等领域的重要参数。以鄱阳湖流域为研究对象，利用鄱阳湖流域5个主要子流域水文控制站监测流量资料和气象站监测降水资料，根据水量平衡原理计算各子流域年度蒸散，验证MODIS蒸散数据产品（ET_MOD），并分析2000~2013年鄱阳湖流域蒸散时空变化状况和土地利用变化对蒸散量的影响。研究结果表明：（1）ET_MOD具有较高的精度，年蒸散量的平均误差为165.9 mm，平均相对误差为9.78%；（2）2000~2013年鄱阳湖流域的年蒸散变化范围875.4~912.2 mm；鄱阳湖流域总蒸散量呈先增加后减少的“几”字形季节变化特征；（3）从蒸散量与地形特征的关系看，鄱阳湖平原区蒸散量低，周边的山地丘陵区较高；各子流域的蒸散量表现为：赣江流域 > 抚河流域 > 信江流域 > 修水流域 > 饶河流域；（4）土地利用方式对蒸散量有显著的影响，各土地利用类型的平均蒸散量表现为：林地 > 农田 > 草地 > 未利用地。     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

鄱阳湖流域农村生活区面源污染特征及其影响

农村生活区水环境是流域水环境的重要组成部分。鄱阳湖流域是我国的重要农业生产区，农村人口众多，未经过处理的生活污水、生活垃圾和固体废弃物、分散畜禽养殖污染由于无序排放导致了鄱阳湖流域河湖水质下降，湖泊富营养化指数升高。通过采用污染物当量算法对鄱阳湖流域农村生活区面源污染估算，分析了1991~2011年农村生活污染现状及其趋势，并分析了鄱阳湖河湖水质变化趋势及其在农村生活区面源污染中的影响因子。研究结果表明：（1）1991～2011年，鄱阳湖流域农村人口、生活污染、生活垃圾和固体废弃物污染、分散畜禽养殖污染不断增加，其中农村生活污水污染物排放量、TN、TP和COD排放量增长了1268%，年平均增长量分别为036、002、1681和021万t；固体废弃物排放量、TN和TP排放量增加了1268%，年增长量分别为362、076和080万t；分散畜禽养殖污染TN、TP和COD的含量分别增长了9913%、6384%和7227%，年均增长量分别为022、003和009万t；（2）2000年以来，鄱阳湖流域河湖水质呈下降趋势，其中鄱阳湖湖泊的水质和富营养化指数下降趋势分别在001和005水平上具有显著性；（3）鄱阳湖流域农村生活区面源污染对流域水环境具有一定的影响，其中分散畜禽养殖污染的影响相对较大     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。     

南水北调中线工程水源区蒸散发计算方法比较及影响因素分析

以南水北调中线工程水源区为研究区域，采用1961~2007年9个气象站点气象观测数据和黄家港水文站实测径流资料，以FAO彭曼蒙特斯公式和水文模拟法为标准分别对多种潜在蒸散发计算方法和实际蒸散发计算方法进行比较研究，并分析了陆面蒸散发的影响因素。研究表明：南水北调中线工程水源区存在“蒸发悖论”现象，Priestley Taylor公式计算结果偏大，但与FAO 彭曼蒙特斯公式存在良好的相关关系，在气象资料较少时可以考虑建立相关方程进行推求。傅抱璞公式与水文模拟法计算结果较为接近，相关关系最优。潜在蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、风速、净太阳辐射、日照时数呈正相关，而实际蒸散发与平均温度、气温日较差、实际水汽压、降雨量、净太阳辐射、日照时数呈正相关，与风速呈负相关。净太阳辐射是影响陆面蒸散发的核心因素     

不同植茶年龄茶园蒸散速率的日变化——以宜兴市为例

以宜兴市盛道茶场3、9和20 a 3个不同植茶年龄的茶园为研究对象，基于静态箱/红外气体分析仪法，辅以植被生态监测和土壤湿度监测，研究茶园清明采茶前蒸散速率日变化特征。结果发现：（1）3个不同植茶年龄的茶园日蒸散速率变化趋势一致，呈以12〖DK〗∶00~15〖DK〗∶00蒸散速率为峰值的单峰曲线；（2）虽然3 a茶园叶面积指数（LAI）最低，但最大平均日蒸散速率、一日内蒸散速率的极值、6〖DK〗∶00~18〖DK〗∶00最大总蒸散量、一日内不同时段的蒸散速率最大变化幅度均出现在3 a茶园；（3）茶园日蒸散速率与气温的日变化趋势相似，且两者存在极显著相关性（R2=081*〖KG-*2〗*），在湿润条件下与土壤含水率日变化相关性不明显，但两者呈相反的变化趋势     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,分析其在牧羊河适用性后,结合1986~2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用率定好的SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明：径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点，以汉江上游流域LUCC模拟为例，构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型，并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加，其中建设用地增幅最大，与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符；除建设用地增幅变化较大之外，1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近，表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律，在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上，应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下，汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势，LUCC对径流量年内影响较汛期显著，多年平均蒸散发量呈增加趋势     

近52a西南地区潜在蒸散发时空变化特征

潜在蒸散发对水资源评价和气候变化均具有重要意义。采用Penman-Monteith公式和气象观测资料计算了中国西南地区90个气象站的潜在蒸散发,并采用多种统计方法分析了潜在蒸散发的时空变化特征。结果表明:(1)西南地区近52a的平均潜在蒸散发为3 209.8 mm,其中云南省潜在蒸散发最高(3 664.7 mm),其次为四川省(3 015.0 mm)、重庆市(2 972.4 mm)、贵州省(2 958.0 mm)。四季潜在蒸散发空间分布特征与年不同,从大到小排序为夏季,春季,秋季,冬季。(2)西南地区整体呈增加趋势(0.9 mm/10 a),其中31个站点呈减少趋势(p0.1),17个站点呈增加趋势(p0.1),其余站点变化趋势不显著。大部分站点春季(55.6%)和夏季(63.3%)呈减少趋势,秋季(62.2%)和冬季(58.9%)则呈增加趋势。(3)经MannKendall突变检验,该区整体潜在蒸散发的突变时间为1995年(p0.05);单个站点突变检验显示,76个站点发生突变,突变年份集中于1980s,未发生突变的站点主要分布于青藏高原东缘。整体上看,近52a来西南地区潜在蒸散发略呈增加趋势,并存在突变点,但部分站点存在相反的变化趋势,这和复杂的地形环境和气候特征有较大关系,体现出西南地区水文气象变化的独特性。     

南京地区农业耗水量估算与分析

结合南京地区的农业生产状况 ,采用Penman -Montieth法计算参考作物的潜在蒸散 ,建立了本地区农业耗水的物理模型 ,计算了南京地区历年的农业用水量 ,并根据实际资料对模型进行了检验 ,结果表明该模型具有较高的精度 ,能够反映农业用水的实际情况。在分析该地区历年农业用水量变化及其用水现状的基础上 ,对影响农业用水量的因素和该地区的农业用水效率进行了分析和计算。南京地区农业用水量的大小很大程度上取决于耕地面积和各类作物播种面积的变化 ,同时也受当年气候状况的影响。南京地区多年的农业用水效率计算结果表明 ,该地区的灌溉水利用率较低。最后对该地区的水资源可持续利用提出了相应的建议     

鄱阳湖流域分布式水文模型的多目标参数率定

以鄱阳湖流域为研究区,构建其分布式水文模型WATLAC。以鄱阳湖流域6个水文站点2000～2005年河道径流量及地下水基流指数为多目标函数来优化耦合模型,采用PEST进行WATLAC模型参数自动率定。结果表明：6个水文站点拟合的纳希效率系数变化范围为071～084,确定性系数介于070～088,取得较好的模拟效果。基于遥感反演的实际蒸散发结果进一步验证模型,模拟值和遥感反演值在时间和空间上的变化趋势呈现较好一致性。基于地下水位及流场特征模拟效果的定性评价,表明地下水位模拟空间趋势性较好,水位与地面高程的空间变化一致,地下水主要以下游平原区和河道为主要排泄区,符合大尺度流域地下水流运动基本规律和评估结果。所提出的多目标率定方法及率定技术应用于大尺度鄱阳湖流域,也为其它水文模型在相似区域的连续模拟及参数率定方面提供借鉴。〖HJ1〗〖HJ〗     

南水北调中线水源区生态环境变化分析研究

南水北调中线水源区生态环境情况直接关系南水北调中线工程的水质安全。采用遥感监测技术,根据南水北调中线水源区2000年和2013年的生态环境监测结果,对比分析了整个水源区土地覆被、水土流失、土壤侵蚀等变化情况,从宏观上评价水源区生态环境状况,为有关部门制定相关政策提供参考。研究结果表明,在十多年中,水源区森林覆盖率提高,农田面积比例明显下降,水土流失面积减少,水源区生态环境总体上呈趋向变好的态势。随着农村人口向沿江地带城镇集中,在进一步加强山地植被保护的同时,要进一步重视和加强沿江地带的生态环境保护工作     

基于MODIS叶面积指数的大渡河流域作物生态需水研究

利用大渡河流域30年的气象资料，采用FAO最新修订的Penman Monteith方程计算流域参考作物腾发量。同时获取大渡河流域2007年内45期MODIS LAI数据，根据叶面积指数与作物系数的经验关系得到作物系数2007年年内的变化情况，利用GIS中的Zonalmean函数对大渡河流域平均作物生态需水量年内变化进行估算。在根据年干燥度进行干湿区划的基础上，对作物生态需水来源进行分析。结果表明：大渡河流域2007年内生态需水总量为6188 mm，月平均值为516 mm。其中作物生态需水量年内变化过程为夏季最高，占全年总需水量的357%，春季、秋季、冬季生态需水量逐渐减少分别占全年总量的304%、201%和138%。在雨季，降水完全可以满足流域生态需水量，降水是这一时期生态需水的主要来源。在旱季，半干旱区的生态需水来源受区域干燥度的影响较大，越干燥的地区降水占作物生态需水百分比就越高；半湿润区作物生态需水来源仍以降水为主，但降水占作物生态需水百分比除了受区域干燥度影响之外，可能还受到其它因素如：陡坡耕地占耕地总面积的比例的影响。