中国东部不同特征小流域水文对比观测试验分析

为探讨中国东部地区变化环境下水循环演变机制,通过水文站网加密观测、构建不同特征试验流域等方法,揭示了不同土地利用和不同城镇化水平下水文要素分布及响应规律。结果表明:①小流域内场次极端降雨局部差异较大,主要受到微地形和风向的影响。②鄞江镇试验流域水位涨幅和单位雨量水位涨幅均高于天然画龙溪试验流域,主要受到了流域大小和城镇化率等因素的影响。③城镇用地和耕地土壤水消退过程较快,林地退水过程相对较慢;浅层10cm、20cm和40cm土壤含水率对降雨滞后响应时间分别为0~0.25h、0.25~0.75h和0.5~0.75h,而深层(60cm和80cm)土壤含水率由于受到优势流的影响,响应较为复杂,响应时间变动范围较大。④小流域地下水对降雨的响应存在滞后性,响应时间为6.5~12h。     

珠穆朗玛峰绒布冰川消融与产汇流水文特征分析

分析珠穆朗玛峰峰绒布冰川强消融期6月的日径流资料可知,由于绒布冰川末端冰湖较为发育、冰川面积较大,冰川末端水文站显示白天流量小于晚上流量,冰川储水性较强.最大流量出现时间滞后於最高气温(消融最强)时间9～14h.随着消融强度增大,冰川排水系统发育越来越完善,滞后时间缩短.据2005年定日县气象站无降水日日平均气温资料和同期珠穆朗玛峰绒布河日均径流量,获得气温驱动下绒布河日均径流量表达式;利用1959年珠峰科考时一个水文年中无降水日绒布河日均流量资料和同期定日县气象站日均气温检验该表达式表明,该表达式在利用定日县气象站无降水日日均气温模拟绒布河径流量时表现较好.绒布河的径流可分割成两部分:冰川融水补给和降水补给.根据1959年降水驱动产生的流量,得出降水对河流补给贡献率为19.2%,冰川融水补给率为80.8%.     

珠穆朗玛峰绒布冰川消融与产汇流水文特征分析

分析珠穆朗玛峰峰绒布冰川强消融期6月的日径流资料可知,由于绒布冰川末端冰湖较为发育、冰川面积较大,冰川末端水文站显示白天流量小于晚上流量,冰川储水性较强.最大流量出现时间滞后於最高气温(消融最强)时间9～14 h.随着消融强度增大,冰川排水系统发育越来越完善,滞后时间缩短.据2005年定日县气象站元降水日日平均气温资料和同期珠穆朗玛峰绒布河日均径流量,获得气温驱动下绒布河日均径流量表达式;利用1959年珠峰科考时一个水文年中无降水日绒布河日均流量资料和同期定日县气象站日均气温检验该表达式表明,该表达式在利用定日县气象站无降水日日均气温模拟绒布河径流量时表现较好.绒布河的径流可分割成两部分:冰川融水补给和降水补给.根据1959年降水驱动产生的流量,得出降水对河流补给贡献率为19.2%,冰川融水补给率为80.8%.     

贡嘎山高山水文观测试验系统

介绍了贡嗄山高山水文观测试验系统。该系统建在四川省定县海螺沟海拔３０００ｍ的森林区,共包括４个天然溪沟水文站,１个地下水位观测井,１个森林径流试验场和１个综合气象观测站。观测项目有降水、气温、温度、蒸发、日照、林区径流、冰川径流、地下水位、林下降水、树干流、苔藓持水以及人工径流场出流等水文要素。主要观测数据采用自动记录方式或计算机数据采集。该系统结构和功能完全按照高山自然地理和水文特性来设计,可为     

季节冻土区地下水观测成果在流域产汇流理论研究中的应用述评

将山坡水文学产流机制——超渗地面径流、饱和地面径流、壤中径流和地下径流等成分的产流机制,概括为界面(不透水层)产流机制。介绍季节冻土区近地表地下水若干创新的观测成果,综述其在季节冻土区流域产汇流理论研究领域中的应用,建议水利、农业、气象、林业、地质等部门在季节冻土区近地表地下水观测方面通力合作。可以预期,季节冻土区近地表地下水观测成果在产汇流理论研究以及流域水文模型研制中得到进一步的应用。     

水文巡测后流量测验资料对小流域产汇流参数的影响分析

水文巡测是当前水文资料采集的手段和方式之一，是传统水文向现代水文转变的重要标志。水文巡测技术方案的制定对小流域产汇流参数是否存在影响，影响有多大，同样具有一定的研究价值。采用流量巡测资料前、后平行对比分析和随机生成技术的方法对湖南省株洲水文巡测队3个小河站产汇流参数的影响进行了研究，其结果有一定的代表性。     

快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析

城市下垫面改变引起水文循环过程发生变异,导致目前已掌握的天然情况下的产汇流规律和机制难以解释城市化等新形势下的水文现象与过程,而面临需重新再认识的挑战。本文以长三角地区为典型,建立了不同城市化水平及空间规模的水文试验流域,探讨了快速城市化地区暴雨洪水响应规律和机制。结果表明：(1)不同量级降水事件下城镇用地土壤水响应程度(表层土壤水涨幅基本超过4%)总体高于其他土地利用类型,城市化地区下垫面的改变通过影响土壤水动态响应模式直接影响了地表产流过程,植被覆盖率较低的城镇用地和荒地土壤含水率呈现出陡涨陡落现象,而植被作用下的土地利用类型则表现出缓慢上升和缓慢消退的土壤水响应过程。(2)流域洪峰滞时和洪峰流量整体表现为随流域面积增加而呈幂律函数关系形式的增加。(3)总降水量与主要洪水特征(如洪峰流量、单位面积洪峰流量和径流深)基本呈显著相关(相关系数分别达0.49、0.41和0.78以上)。城市下垫面通过改变土壤水动态响应等产汇流特征而直接影响了洪水过程,未来长三角地区暴雨洪水在城市化和气候因素双重作用下呈现持续加剧的趋势。     

城市下垫面空间特征对地表产汇流过程的影响研究综述

快速城市化显著改变了城市下垫面空间特征,对地表产汇流过程产生了重要影响。综述城市下垫面空间特征对地表产汇流过程的影响研究进展,以下垫面空间特征对产汇流过程的影响为主线,聚焦不透水面和微地形两类空间特征,总结城市下垫面空间特征及其表征方法;从不透水率与不透水面空间变化、数值模拟与物理实验等方面,分别梳理不透水面和微地形等空间特征对地表产汇流过程的影响研究成果。展望未来城市下垫面空间特征对地表产汇流过程的影响研究重点和发展方向,主要包括影响机理解析、主控空间特征参数识别与敏感性分析、城市水文效应适应性应对等,以期为快速城市化下城市水文效应解析和城市洪涝灾害防治提供一定参考。     

黑河流域遥感-地面观测同步试验:森林水文和中游干旱区水文试验

主要介绍了黑河流域遥感—地面观测同步试验(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)的第二阶段,即以森林水文过程及中游干旱区生态水文过程为主要目标的中游试验。简要阐述了试验目标与研究内容,重点介绍了航空飞行试验、地面同步试验和加密观测试验的样方布置、数据获取与处理以及研究进展与展望。中游试验的核心研究内容是紧密围绕森林水文及中游干旱区水文的水循环问题开展航空遥感、地面同步观测试验和水文与生态参数加密观测试验,改善蒸散发反演模型和算法,探讨尺度转换方法。其中航空试验使用了微波辐射计、激光雷达(LiDAR)、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机5类传感器,飞行了17个架次和72个小时。     

生态水文研究前沿问题及生态水文观测试验

自1987年Ingram HAP提出生态水文学概念以来,生态水文学得到了快速的发展。2007年,“生态水文学与环境可持续性”已成为UNESCO/IHP第7阶段计划的主题之一。回顾了生态水文学概念的变迁,综述了有关术语及其科学内涵,简要分析了水循环与生物地球化学循环、水文与生态系统相互作用、水文过程与生命过程耦合、绿水及其生态作用等方面关注的科学问题及其观测研究进展;介绍了黑河流域生态水文学研究的初步认识。     

长三角地区典型海绵设施水文效益试验研究

开展不同海绵设施在中国长三角气候模式下的水文效益研究, 对增强城市应对内涝能力从而提高城市对变化环境的适应性具有重要科学意义。选择国家首批海绵试点城市镇江海绵基地4种典型海绵设施作为研究案例, 采用径流系数、削减率、削峰率及洪峰流量等指标, 评估场次降雨与海绵设施出流相关性, 分析海绵设施在不同降水量级和降雨雨型下的水文性能, 以及运行时间对海绵设施水文效益的影响。结果表明: ①透水铺装类海绵设施的降雨—径流关系呈单一式; 而绿植类则表现为分段式, 即在场次降水量超过一定临界暴雨量之后关系线发生转折, 其中平均径流系数增加了8.4~38.5倍, 平均削峰率和削减率分别减少了50.4%和44.6%。②暴雨条件下不同海绵设施的产流能力和洪峰流量最大, 对径流总量消减能力及洪峰流量削减能力最弱, 且从暴雨到大雨变化规律比大雨到中雨变化规律更显著。③海绵设施的水文性能受到降雨雨型、平均降雨强度和最大单位降雨强度等因子多重复合影响。除雨水花园外, 其他海绵设施的径流系数对上述影响因子变化最为敏感, 洪峰流量次之, 削减率第3, 削峰率的敏感性显著低于前面三者。④车行透水砖运行1 a后, 其产流能力与洪峰流量分别显著增加1.7~2.1倍和1.9~2.5倍; 径流控制能力显著减弱, 其中消减能力降低了16%。     

内蒙古乌拉特后旗三贵口矿区水文示踪试验

三贵口锌多金属硫铁矿区在山前阶地施工的坑道都遇到普遍涌水且涌水量大(约3万m3/d)的问题,给矿井建设带来严重困扰。在附近的山前平原第四系浅层孔隙水中分别投入盐和染色剂,在矿井涌水排出口进行电阻率检测和颜色变化对比检查。通过示踪试验、地质调查和工程施工,发现矿井所在的那云山南东侧山坡地下断层(裂)发育,且为导水断层,是矿井涌水的主要通道。试验表明:矿井涌水和山前平原第四系孔隙水间存在着密切的水力联系,后者沿着F1-2、F1-3、F1-4和F1-5 4个破碎带进入矿井;最大渗流速度高且较稳定,为0.352～0.388 m/s,平均渗流速度为0.193～0.079 m/s。     

慕士塔格卡尔塔马克冰川水文观测与特征分析

基于2003年卡尔塔马克冰川强烈消融期连续的气象与水文观测, 对卡尔塔马克冰川消融的影响因素和融水径流特征进行了分析. 结果表明: 消融期的冰川融水流量与气温之间存在着良好的相关关系, 降水过程会导致气温降低抑制冰川消融. 卡尔塔马克冰川纯冰川融水径流模数为62.4 L·s^-1·km^-2, 冰川区融水径流深为 463.5 mm. 根据现场降水损失试验, 总损失达 26%, 校正后大本营处2003年降水量为134 mm.     

花岗岩风化壳侵蚀产流产沙试验及其相关数学模型研究

产沙产流是侵蚀危害最直接的体现。本文通过野外纯自然条件下产沙产流试验,并结合长期监测和定期取样测算等手段,研究不同降雨量、不同立地条件下的侵蚀产流、产沙规律。结果表明:对于同一立地条件而言,累计产沙产流量随着降雨量的增加而增加;不同立地条件下累计产沙产流量大小依次为:裸地乔木灌木乔木+台坎灌木+台坎;一次完整降雨的累计产沙、产流量与降雨量、植被覆盖率满足二元二次非线性函数关系,相关系数分别达到0.979 4和0.977 8;该研究成果对阐明花岗岩风化壳侵蚀的产流产沙机制提供理论依据,并丰富了其理论基础。     

流域地貌特征对流域水文响应的影响分析

针对目前研究流域地貌特征与流域水文响应的指标具有随意性、主观性以及地貌特征与流域水文响应之间相关性较多、定量化较少等现象,求解出河道和坡面水流运动方程的格子玻尔兹曼方法解,进而构建了基于LBM的汇流模型,计算出黑龙江流域25个研究流域的单位线。分析了单位线要素与流域面积、流域长度和流域宽度之间的相关性,并给出了定量公式。研究结果表明:时间面积曲线由于受到水动力扩散作用比距离面积曲线变得平滑,可以用单位化的时间面积曲线定量单位线,但当一个流域的时间面积曲线有多个大的极值接近时峰现时差和洪峰拟合的不好。研究结果可为定量化流域水文响应和流域水文模型的参数率定提供方法和定量公式。     

山坡表层关键带结构与水文连通性研究进展

山丘区是洪水的"策源地",山丘区坡地、沟谷及间歇性河道为洪水的形成提供了通道,同时也是水文连通时空变化最为强烈的地带。然而,对流域表层关键带结构特征及其水文连通机制等的认识尚存不足,限制了产汇流理论及模型方法的发展和应用。通过对比国内外山坡水文实验,发现山坡物理结构连通性控制并深刻影响着水流的连通过程,现有水文连通实验侧重孔隙等微观尺度的规律研究,与水文模型理论存在尺度上的巨大偏差。为此,提出水文连通性应侧重揭示水流在山坡地表、地下的宏观表象通道及分布特征,探索径流连通的动力学机制,即山坡水文连通性研究重在剖析其结构特征的水文累积效应,应保持关键带结构特征合理概化与产汇流理论适度复杂之间的平衡。     

玛纳斯河流域水文与环境特征分析

论述了新疆玛纳斯河流域自然地理、气候及河流概况,降雨、径流和泥沙的时空分布规律,从降水、径流、洪水、泥沙、水质等方面分析了该流域的水文与环境特征。     

黑河流域上游寒区水文遥感-地面同步观测试验

介绍了黑河流域上游寒区水文遥感-地而同步观测试验,论述了试验目标与研究内容、试验区的选择设计以及寒区水文长期观测试验.上游试验以理解寒区水文过程、提高寒区定量遥感水平为主旨,以积雪和冻土为主要研究对象,开展了微波辐射计、高光谱成像仪航空遥感和地面同步观测,并选择典型小流域进行长期寒区水文过程观测与研究.试验集中在冰沟积雪小流域、阿柔草场和扁都口裸露耕地3个不蚓地表覆盖区,以积雪和冻土变量与参数的测量为主.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开,分别布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其它水文要素观测网络;航空飞行传感器分别采用微波辐射计、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机,收集获取了试验区丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波等卫星数据.通过试验,初步构建了上游寒区航空-卫星-地面综合数据集,可以应用于改进和验证寒区陆面/水文过程模型.     

黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案

介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据.