黑河流域乡镇初始水权分配研究——以甘州区为例

乡镇水权分配是乡镇水资源承载力研究的前提,是乡镇落实最严格的水资源管理和水权交易制度的基础,为新时期乡村振兴与美丽乡村建设提供物质保障。以最严格水资源管理制度确定的甘州区用水总量控制目标为可分配水权总量,在优先保障生活和生态基本用水基础上,选取2017年为规划水平年,采用人口、面积、产值单指标和混合分配模式,以及综合指标分配模式5种方法,开展了乡镇尺度水权分配对比研究。结果表明：领域专家对水权分配的公平性的重视程度略大于效率性,区域水资源的管理者更注重水权分配的公平性,而研究学者更倾向于效率性。5种模式对同一乡镇的水权分配结果范围较为均衡,但不同模式因侧重点各异对具体乡镇的分配比例存在差异。各乡镇不同模式下最大水权分配比例处于10%以上,而最小比例不超过0.3%。基于AHP的综合指标模式的分配结果更为合理,更贴合各乡镇水资源利用现状与经济社会未来发展潜力,其分配结果为各乡镇水资源承载力研究奠定了基础。     

藏北尼玛地区白垩纪岩浆岩对班公湖-怒江缝合带演化的制约

班公湖-怒江缝合带及其两侧广泛分布白垩纪岩浆岩,这些岩浆活动记录了班公湖-怒江特提斯洋俯冲至闭合以及拉萨-羌塘板块碰撞过程。为了约束该缝合带在早-晚白垩世的演化过程,本文对缝合带中段尼玛地区花岗岩进行岩相学、地球化学、锆石年代学和Hf同位素研究。尼玛北部虾别错花岗岩侵入到中生代地层中,发育石英闪长质包体。锆石U-Pb定年结果表明寄主花岗岩和包体形成于早白垩世(122Ma和121Ma)。这些锆石均具有正的ε_Hf(t)值,分别为+2.4~+7.0和+3.0~+5.1。寄主花岗岩具有高硅和高钾钙碱性特征,属于准铝质-弱过铝质系列。包体相对低硅,属于中钾钙碱性准铝质系列。寄主花岗岩和包体具有相似的微量元素分布,如均亏损Nb、Ta和Ti,富集Th、U和Pb。综合分析,虾别错寄主花岗岩和包体是壳幔熔体混合作用的产物。尼玛南部张乃错花岗岩侵入到古生代地层里。锆石U-Pb年龄为97Ma,形成于晚白垩世。锆石ε_Hf(t)值在+2.2~+6.0之间。张乃错花岗岩具有高硅特征,属于高钾钙碱性弱过铝质系列。岩体显著亏损Ba、Sr、Ti和Eu,富集Rb、Th、U和Pb等元素。该花岗岩来源于新生地壳部分熔融,并在后期经历结晶分异。结合区域地质概况,虾别错早白垩世花岗岩(和包体)形成于班公湖-怒江特提斯洋闭合过程,而张乃错晚白垩世花岗岩形成于洋盆闭合之后拉萨-羌塘板块碰撞背景。尼玛地区早-晚白垩世岩浆活动记录了班公湖-怒江缝合带从洋盆闭合到拉萨-羌塘板块挤压碰撞的演变过程。     

班公湖-怒江缝合带东段丁青地幔橄榄岩成因:来自钻孔ZK02地幔橄榄岩矿物学及地球化学特征约束

丁青蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带东段,是该缝合带出露面积最大的蛇绿岩。为查明岩体成因,在丁青东岩体中实施了一口165.19m的钻孔。除最顶部有约0.5m厚的第四系残坡积物外,其余均为地幔橄榄岩。结合显微镜鉴定将岩心划分出17个岩性单元层,岩性主要以方辉橄榄岩为主,夹少量纯橄岩和含铬铁矿纯橄岩。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo变化于88.79~93.73,铬尖晶石的Cr^#变化于44.33~81.66,揭示丁青地幔橄榄岩可能经历过约20%~40%的中高度部分熔融作用;全岩地球化学分析表明其具有富镁（MgO=45.98%~49.45%）、贫铝（Al₂O₃=0.19%~1.37%）和贫钙（CaO=0.28%~0.70%）的特点,属于熔融程度较高的地幔残余物质。岩石具有明显不同于阿尔卑斯蛇绿岩的轻稀土元素富集特征,指示区内地幔橄榄岩先经历了较强程度的部分熔融,后经历了俯冲消减过程中的流体交代。利用地幔橄榄岩中的铬尖晶石成分计算母熔体Al₂O₃含量对应的FeO/MgO值,与不同构造环境原始岩浆成分相比较,发现丁青地幔橄榄岩母熔体大多处于玻安岩中。纯橄岩氧逸度估算FMQ=-3.05~-0.71,方辉橄榄岩氧逸度FMQ=-3.89~+1.47,显示丁青地幔橄榄岩有俯冲作用的参与。通过丁青钻孔岩心的研究,提出丁青东岩体可能形成于俯冲带之上的弧前环境这一观点。     

全过程联合校正方法在饶河流域洪水预报中的应用研究

为提高饶河流域洪水预报精度,将全过程联合校正(EPJC)方法与三水源新安江(XAJ)模型结合,按一定比例划分洪水预报总误差为各过程误差,基于系统响应理论反演得到面雨量计算误差和模型参数误差,重新输入流域水文模型正演得出校正后的洪水过程。选取洪峰流量相对误差、峰现时间绝对误差、径流深相对误差和确定性系数作为模型评价指标,量化XAJ预报与EPJC校正结果,并与传统的动态系统响应曲线(DSRC)方法进行对比。结果表明,EPJC能够考虑全过程误差,与实际误差分布情况更相符,可提升饶河流域的洪水作业预报精度,值得进一步研究与推广。     

香溪河岩溶流域水系结构与洪峰特征关系

为研究香溪河岩溶流域地表水系结构特征与洪峰流量衰减过程规律,采用统计方法分析典型子流域的水系结构特征,采用流量衰减方程分析其典型退水过程。地表水流量衰减过程存在若干个亚动态,将各个亚动态的水量分配比例作为描述洪峰特征的特征值,将水系数目比例、水系长度比例作为描述水系结构的特征值,把两者作相关分析。结果表明:岩溶区水系长度比例与水量比例在第一和第三亚动态具有较高的相关性,相关性判定系数高达0.84,使用水系长度比例更能反映水系结构的特征。      

典型断陷盆地流域生态系统服务价值时空差异研究

以典型断陷盆地——小江流域为研究对象,以1982年的TM影像、2003年的Landsat ETM+影像和2016年的Landsat OLI影像为数据源,结合云南省测绘局所提供的150 000的土地利用状况图,采用 Costanza 公式对生态系统服务价值进行评估,精细刻画出云南小江流域“盆—山”共存的地质分异结构下生态系统服务价值的时空变化特征。结果表明:（1）小江流域以农田生态系统为主,研究期内生态系统格局总体稳定,耕地、建设用地、林地和园地都有不同程度的增加,而未利用地面积减少,水域面积基本不变;（2）1982-2016年,研究区生态系统服务总价值呈上升趋势,1982、2003和2016年生态系统服务总价值分别为90.11×108元、105.65×108元和136.81×108元,耕地、林地、园地和水域的生态系统服务价值整体上升,而未利用地的生态系统服务价值减少;（3）整体上,小江流域南部和东部生态系统服务价值增加明显,而中部和西部地区生态系统服务价值呈阶段性变化或持续下降趋势,小江岩溶河谷区的生态系统服务价值最高,而沉积平坝区的生态系统服务价值密度最低,且为唯一一个衰退型生态系统服务功能区;（4）研究期内小江流域各项生态系统服务价值均呈上升趋势,调节服务居主导地位,且以气候调节服务价值最高。小江流域生态系统服务价值缺乏弹性,水域生态系统面积变化对研究区生态系统价值的变化具有放大作用。实施封山育林、退耕还林、小流域治理工程等石漠化综合治理工程可增加生态系统服务价值。      

粮食产量对气候变化驱动水资源变化的响应

水资源是支撑粮食生产的重要因素之一,气候变化驱动下的水资源变化及对粮食产量的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以汾河流域冬小麦和夏玉米2种主要粮食作物为研究对象,利用线性回归、人工神经网络、支持向量机、随机森林、径向基网络、极限学习机等6种机器学习算法构建粮食产量模拟模型,基于气候弹性系数法分析水资源量对气候变化响应关系,在流域尺度上研究粮食产量对气候变化驱动水资源变化的综合响应。结果表明:①机器学习算法能够较好地模拟汾河流域的冬小麦和夏玉米产量;②降水增加10%导致汾河流域水资源量增加19.4%,气温升高1℃导致水资源量减少4.3%;③当降水减少10%~30%时,冬小麦产量减少6.4%~19.3%,夏玉米产量减少4.0%~15.0%;④当气温升高0.5~3.0℃时,冬小麦产量预计增加1.8%~17.1%,夏玉米产量预计增加1.2%~7.9%;⑤汾河流域冬小麦产量对降水和气温变化的敏感性大于夏玉米。相关成果对于区域水资源管理和农业生产策略制定具有重要的科学意义和实用价值。     

青藏高原中部INDEPTH-Ⅲ剖面低速层研究

印度大陆板块北向碰撞及俯冲导致的青藏高原快速隆升,使得青藏高原内部的物质组成及构造演化更为复杂,其中之一高原内部的低速层分布特征及其构造成因尚不明确.藏北高原中部的班公湖—怒江缝合带两侧宽频带地震观测程度较高,为调查班公湖—怒江缝合带两侧低速层分布特征提供了良好的客观条件.本文选取了INDEPTH-III项目布置在班公怒江缝合带两侧的宽频带地震台站记录的远震数据,开展接收函数分析,通过时频域相位滤波提高信噪比,并利用接收函数复谱比非线性反演方法得到了台站下方一维S波速度结构.反演结果表明班公湖—怒江缝合带两侧地壳中低速层广泛分布,且横向不连续,埋深在20～40 km之间,部分地区在0～15 km的上地壳也出现低速层.上地壳内的低速层分布特征主要与地表区域构造及沉积层分布相关;中下地壳内的低速层分布不仅受到了地体边界的约束,且可能与后期青藏高原整体隆升相关.     

气候变化情景下澜沧江流域极端洪水事件研究

以澜沧江流域为研究对象,基于ISIMIP2b协议中提供的GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、MIROC5这4种全球气候模式,通过4种模式的输出数据耦合VIC模型,分析4种模式在历史时期（1961—2005年)对洪峰洪量极值(年最大洪峰流量、3 d最大洪量)、极端洪水的模拟能力,比较RCR2.6和RCP6.0两种情景下未来时期（2021—2050年)年均径流量较基准期（1971—2000年)的变化情况,并结合P-III型分布曲线预估了澜沧江流域在两种情景下未来时期极端洪水的强度变化情况。结果表明：VIC模型在该流域能够较好地模拟极端洪水;HadGEM2-ES和MIROC5两种气候模式的输出数据在澜沧江流域有较好的径流模拟适用性;在RCP2.6情景下,澜沧江流域未来时期年均径流量没有明显变化,可能会有略微的增加,而在RCP6.0情景下,未来时期年均径流量有较大可能增加;澜沧江流域未来时期极端洪水较基准期,在RCP2.6情景下无明显变化,而在RCP6.0情景下,洪峰、洪量增加的可能性较大,极端洪水频率和强度也较大可能增加。     

黑河流域气温和降水再分析数据的不确定性评估

评价区域再分析数据的精度和不确定性对于陆面过程模拟和气候变化分析有重要意义。以黑河流域为研究区,基于站点观测数据对中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集(CMFD)、黑河流域2000—2015年大气驱动数据集(WRFOUT)及黑河流域3 km 6 h时空分辨率模拟气象强迫数据(SFD)在不同下垫面条件下气温和降水的模拟精度进行评价,并通过广义三角帽法(TCH)评价3套数据集的不确定性。结果表明:(1)对于气温数据,WRFOUT数据集在草地、灌丛地、荒漠裸地及湿地下垫面精度较高,而CMFD数据集在农田下垫面精度相对较高,5种下垫面中,3套再分析数据的气温产品在灌丛地精度最高;对于降水数据,CMFD数据集在5种下垫面精度均较高,SFD数据集在草地、灌丛地和荒漠裸地,WRFOUT数据集在草地、农田和湿地表现出高估。(2) CMFD与WRFOUT数据集中气温数据的不确定性相对较低,而SFD数据集中气温数据的不确定性相对较大; 3套数据集中降水数据均表现出相对较高的不确定性,且区域差异明显,地表植被类型复杂和海拔差异较大的地区数据不确定性较高。