冰冻圈水文过程对黑河上游径流的影响分析

黑河上游处于高寒山区,开展冰冻圈水文过程对径流的影响研究,对于判断该地区径流变化趋势及其可持续性具有重要意义。本文应用基流分割、逐步多元回归等方法,分析了1960—2013年黑河上游出山径流量的变化及其原因,重点估计了融雪、冰川融化对径流的贡献,探讨了土壤冻融过程对径流变化的可能影响。分析结果表明,黑河上游山区河川径流在近54年间呈现上升趋势,其中以基流部分的上升为主。降水与气温变化对河川径流上升均有较大贡献。导致春季径流增加的主要因素为温度、降水次之;导致秋季径流增加的主要因素为降水、温度次之。夏季黑河上游东支的雨强有显著增大趋势(日雨量增幅为0.9 mm/10 a),对于河川径流贡献的比例约为15%。黑河山区的逐年降雪量变化不显著,冰川融化对径流增加的贡献小于10%。由此推断气温上升导致基流增加的主要原因是:气温升高导致高寒山区冻土活动层增厚,增加了土壤蓄水容量,从而导致降雨下渗量增加和基流量增大。由于黑河上游冻土分布广泛,未来气温持续上升的情况下,这种产流机制变化导致的基流增加具有可持续性。     

灌区不同空间尺度显热通量测定方法的对比分析

摘要：本文利用安装在山东省位山灌区典型农田内的大孔径激光闪烁仪 （LAS） 和涡度相关系统 （EC） ,测定了不同空度尺度上的显热通量,对比分析了两个系统测定结果在不同作物条件下的相关关系,讨论了造成二者偏差的可能原因。结果显示,在研究区域的农田下垫面条件下LAS和EC系统测定的显热通量之间存在较好的一致性;LAS的测量结果略大于EC测量值,这可能是由下垫面不均匀性、二者源区不一致以及EC测量值偏小造成的。研究证明,LAS是测定区域平均显热通量较为可靠的方法。     

位山灌区四水转化模型模拟研究

四水转化模型是认识区域水资源转化消耗规律的重要工具.根据半干旱半湿润区特点对四水转化模型进行改进后应用于位山灌区,得到了地下水实测值的验证.2000年模拟结果表明:降水与引黄是位山灌区的主要水源,水资源供给相对丰富;不同情景下渠系水利用系数对整个灌区的水量平衡影响不显著,地下水开采的增加有助于保证农作物供水,同时引起地下水位下降;引黄水量的减少引起地下水位下降并影响农作物供水.     

Attribution analysis of runoff change in the Beidasha River BasinEI北大核心CSCD

基于ABCD模型,提出了分离气候变化和人类活动对径流影响的分析框架,结合弹性系数法,在不同时间尺度上对北大沙河流域径流变化进行了归因分析。结果表明:从基准期(1980—1990年)到扰动期(2006—2018年),年尺度上ABCD模型和弹性系数法得到的气候变化导致径流的增加量分别为43.0mm和32.0mm,人类活动导致径流的减少量同气候变化导致的增加量相当,弹性系数法未考虑气象要素年内分配的变化,可能低估气候变化的影响;月尺度上,气候变化使径流在汛期增加了4.4~18.1mm,非汛期增加了1.3~2.2mm,在夏、秋两季占主导地位,人类活动使径流9月增加了11.3mm,其他月份减少了1.9~10.1mm,在春、冬两季占主导地位。     

流域水文过程与植被相互作用研究现状评述

从流域水文过程与植被相互作用规律、流域生态水文模型、流域生态水文对气候变化的响应三个方面,对国内外相关研究现状进行了总结分析。从中发现,当前流域水文学正在从以单一水循环过程为主要研究对象发展成以研究水分、能量与物质耦合循环以及水文过程与生态过程的相互作用等为主要内容的综合性、交叉性学科。现关于流域水文过程与植被之间的关系研究多集中于单向作用的研究,如水文过程对植被的影响研究和植被变化对水文过程的影响研究,而对水文过程与植被之间的反馈机制以及对流域内土壤-植被-大气复杂系统的整体研究不足,缺乏对流域水文过程与植被相互作用机理的全面认识。有研究表明,气候变化已经影响到流域水文过程和植被生长,气候变化下的流域生态水文响应是水文学研究的前沿课题。水文学需要强化对流域生态水文机理的研究,只有在充分揭示流域生态水文机理的前提下,才能预测未来气候变化下的流域生态水文响应。生态最优性原理能够解释植被对外界环境变化的响应,从而被应用于描述植被与水文过程的相互作用。基于生态最优性原理的流域生态水文模型已逐渐成为生态水文学的研究热点之一。     

黄河下游大型引黄灌区蒸散发长期变化特性

采用生态水文模型模拟黄河下游大型引黄灌区———位山灌区1984—2006年的水量平衡过程,分析蒸散发量的长期变化规律。结果表明:位山灌区多年平均蒸散发量为596mm,占降雨和灌溉总量的82%;小麦和玉米生长期内多年平均蒸散发量分别为284mm和314mm,分别占降雨和灌溉总量的99%和71%;降雨量的年际变异性较大,但受灌溉的影响蒸散发量的年际变异性较小,且无显著的时间变化趋势;作物主要生长期内蒸散发量的年际变化主要与潜在蒸发量有关;蒸散发量的季节变化主要受潜在蒸发量和作物生长过程的控制。     

近15年海河流域水资源变化及基于耗水理念的流域节水管理建议

在"节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力"治水方针中,节水是前提要求。海河流域是资源性缺水地区,水资源开发利用率超过100%,地下水超采问题严重,如何真正实现节水是解决流域水问题的关键。在流域水循环过程中,蒸散发(ET)是水资源的最终消耗途径,降低ET是实现节水的根本途径,探索基于ET的区域耗水监测可作为推进水利行业强监管的突破性手段。从耗水管理理念入手,基于近15年海河流域水资源公报和遥感监测ET数据,分析了海河流域水循环要素变化情况,提出了基于耗水理念的流域节水管理建议。     

荒漠灌丛碳通量对极端水分和温度的响应研究

利用位于中国北方半干旱区的两个观测站（陕西榆林站和内蒙古通辽站）的碳通量及气象数据,获得荒漠灌丛生态系统碳通量的季节动态特征,并定量估算环境因子的极端状况对该生态系统各碳通量的影响。结果表明：（1）榆林站2011—2012年和通辽站2015年的净碳交换量（NEE）分别为-132.8 gC/m2/yr和-59.6 gC/m2/yr,表明榆林站碳汇功能更明显;（2）极端水分状况对NEE的影响大于极端温度状况的影响。以生长季平均而言（4—10月）,水分和温度的极端状况对榆林站(和通辽站)的NEE的影响最大值分别为0.51 gC/m2/s（0.26 gC/m2/s）和0.17 gC/m2/s（0.20 gC/m2/s）;（3）生长旺盛期（6—8月）,高温（榆林站> 27 ℃;通辽站> 29 ℃）状况会抑制植被的光合作用能力,导致榆林站和通辽站的总初级生产量（GPP）相较于正常温度状况分别减少0.37 gC/m2/s和0.53 gC/m2/s。     

“硅藻土-过滤器”型土壤墒情传感器研制及应用

为降低土壤墒情监测成本,提高农业灌溉效率,结合土壤水分特性和农业灌溉特点,借鉴张力计结构及测量原理,研发了电阻式"硅藻土-过滤器"型低成本土壤墒情传感器;并通过理论分析及试验研究,得到探头结构的优化配比,用干密度为0.5 g/cm³的硅藻土和孔隙度为2μm的过滤器,可提高测量精度。在此基础上,设计完成了一体化土壤剖面墒情监测仪,无外置组件,集成度高,便于安装维护。同时引入低功耗数据自动回传技术,采用锂电池供电,可保证监测仪在野外连续稳定运行3～5 a。结合物联网传输技术及云平台组成的土壤墒情自动监测系统,可实现广阔面积土壤墒情的自动采集、无线组网及远程实时监控等功能。系统在甘肃、宁夏、青海三地进行了实地应用,监测数据表明系统运行效果良好。     

气候变化对科尔沁沙地蒸散发和植被的影响

近30年来科尔沁沙地的植被呈现显著退化,揭示气候变化下科尔沁沙地关键生态水文过程(如蒸散发和植被)的变化特征及其影响对荒漠化防治具有重要意义。本研究开发了水文过程与植被生长耦合的生态水文模型(WaVEM),模拟解析了科尔沁沙地各气象因子变化对实际蒸散发和植被变化的影响程度,探讨了气候变化下科尔沁沙地植被变化的响应规律。结果表明,1964—2013年间,在降水变化不显著而气温显著升高情况下,实际蒸散发和年最大叶面积指数均未发生显著变化。降水的年际变化是导致实际蒸散发和植被变化的主要因素,潜在蒸发的影响次之。短期的干旱会导致植被锐减,而短期干旱结束后植被能够迅速恢复;多年连续干旱是导致科尔沁植被显著退化的主要因素。