大通河流域土地利用/覆被变化的水文响应

以大通河流域为研究区域,利用1985年和2005年土地利用数据,结合SWAT分布式水文模型定量评估了流域土地利用/覆被变化的水文效应。结果表明：1985-2005年大通河流域的土地利用变化主要表现为草地向耕地、居工地转变,草地所占比例由46.7%骤降至20.9%,而耕地面积由1985年的1065.8km²增加到2005年的3243km²;相较于1985年的土地利用情景,2005年土地利用情景下的模拟的多年平均径流增加了1.92×10⁸m³,由于上中下游主要的土地利用/覆被变化不同,导致流域径流变化增加程度由西北至东南逐渐增大;大通河流域年径流的增加主要表现为汛期径流增加,讯期月平均径流增幅达到了0.40×10⁸m³·mon^-1;非汛期径流则呈不明显减小趋势,平均降幅为0.024×10⁸m³·mon^-1。合理规划大通河流域土地利用方式,提高水源区涵养能力,对流域水资源可持续发展具有重要意义。     

黑河下游额济纳绿洲土地生产潜力的动态变化及影响因素分析

在通过Visual MODFLOW软件模拟地下水位的基础上, 采用GIS技术进行栅格运算, 把影响土地生产潜力的各个因子作为"修正"系数, 运用逆向因子修正法分析黑河下游土地生产潜力的变化.在计算不同影响因素组合条件下土地生产潜力的同时, 结合不同的分水方案, 对各影响因素进行分析.结果表明: 在狼心山来水量为7.5×10⁸m³·a^-1时, 区域的水分有效系数整体增加, 植被覆盖度增大, 土地生产潜力大幅度提高, 能有效改善当地的生态环境.与现状相比, 在来水量为2.5×10⁸m³·a^-1时, 东河下游的水分有效系数出现降低的情形; 在来水量为5.0×10⁸m³·a^-1和7.5×10⁸m³·a^-1 时, 其水分有效系数均显著增加. 通过对影响因素的剖析有利于预警当地荒漠化发展的趋势, 进一步建立土地沙漠化的判别指标体系, 从而为黑河流域的土地生产服务.     

基于生态经济功能区划的玛纳斯河流域生态服务价值评价

利用遥感和GIS技术, 对玛纳斯河流域及不同生态经济功能区1958-2006年的土地利用变化进行了分析, 并借助Costanza评估模型探讨了研究区及不同生态经济功能区的生态服务价值变化特征.结果表明: 在1958-2006年期间, 流域生态服务价值从22 130.86×10⁶元下降到16 050.45×10⁶元, 净损失6 080.41×10⁶元.研究区各土地利用类型的生态服务价值系数接近于区域真实值, 结果可信.流域不同生态经济功能区的生态服务价值存在明显的时空变化; 基于不同生态经济功能区的生态经济特点和生态问题, 提出相应的生态恢复策略以提高流域总的生态服务价值, 对实现该区的可持续发展具有重要意义.     

近20a来黑河中游张掖盆地地下水动态变化

在研究黑河中游张掖盆地水文地质条件及对区内地下水进行动态分区的基础上, 总结了区内1981-2001年地下水水位、储量的时空变化规律. 结果表明: 1)盆地内部沿冲洪积扇自上而下的 4 个区域内由于赋存条件的差异, 地下水多年动态类型分异显著. 其中, 冲洪积扇中上部 20 世纪 80 年代的10 a内地下水储量累积减少56.47×10⁶m³, 90年代地下水储量累积减少150.83×10⁶m³; 冲洪积扇下部80年代储量减少11.80×10⁶m³, 90年代减少77.50×10⁶m³; 细土平原 20 a 内储量累积减少0.56×10⁶m³; 临高河谷平原近20 a内储量增加了 1.78×10⁶m³; 进入 90 年代后, 各区域变化幅度均有不同程度增加. 2)各区域内地下水年内动态类型复杂, 存在显著的季节差异, 在进入 90 年代后年内动态变化也均有不同程度的增强.     

2003-2011年青藏高原佩枯错相对水量变化及其对气候变化的响应

湖泊的退缩与扩张是全球气候变化的指示器.利用2003-2011年Landsat ETM数据和2003-2009年ICESat激光测高数据, 分别对青藏高原佩枯错湖泊的面积和高程变化进行了分析, 并进一步估算了湖泊2003-2009年相对水量变化.结果表明: 佩枯错面积年内变化明显, 湖泊面积冬季最小, 春季出现小峰值, 秋季达到最大; 面积年内波动明显(1.18%), 但在冬季、 春季和秋季相对稳定, 波动范围分别为0.26%、 0.1%和0.29%. 2003-2011年湖泊呈退缩趋势, 冬季、 春季和秋季面积年际变化率分别为-0.52 km²·a^-1、-0.35 km²·a^-1和-0.61 km²·a^-1; 2003-2009年间湖泊水位下降了1.17 m, 变化率为-0.05 m·a^-1; 2003-2010年, 冬季总水量减少了2.51×10⁸ m³, 春季总水量减少了1.74×10⁸m³, 秋季总水量减少了2.80×10⁸ m³, 平均相对水量变化率分别为-0.35×10⁸ m³·a^-1、-0.21×10⁸ m³·a^-1、-0.37×10⁸ m³·a^-1. 从空间上看, 湖泊退缩主要发生在东北角、 东南角和西南角.气候因素分析表明, 佩枯错湖泊退缩秋季主要是因为夏半年平均气温的升高, 冬季和春季则主要是因为冬半年降水量的减少.     

西北高寒干旱区哈尔腾河流域植被覆盖变化及其对全球气候变化的响应

基于ArcGIS软件, 对哈尔腾河流域1990年、 2000年、 2010年3期Landsat5-TM遥感影像分6种土地覆盖类型进行解译. 结果表明: 近20 a来, 研究区无植被区面积呈净减少趋势, 减少 2 192.37 km²; 上游高海拔地区草地面积增加明显, 新增1 938.15 km², 新增面积约占流域总面积的10%, 哈尔腾河流域呈显著绿化趋势; 冰雪面积增加210.39 km², 主要是沿原有冰雪的前缘延伸. 各种覆盖类型之间的转换主要表现为无植被区向其他5种类型的转变, 反向转换则比较少; 三种草地之间的转换主要表现为由低向中、 高覆盖类型的转换. 气温的升高与降雨量的增加是该流域土地覆盖变化的主要影响因素. 气候变化明显改善了流域上游的植被覆盖, 但“引哈济党”工程调水1.0×10⁸ m³后将对流域下游大苏干湖的生态系统产生一定影响. 应未雨绸缪, 加强监测和评估.     

近35a来黑河干流中游平原区陆面蒸散发的变化研究

利用FAO Penman-Monteith公式计算了黑河流域中游地区农田、草地和荒漠3种不同下垫面条件下的实际蒸散量,分析了1967-2000年近35 a蒸散量的变化规律及季节变化特性,并结合黑河中游甘州(张掖)、临泽、高台和民乐这4个地区的3期遥感影像资料分析了1967、1986、2000年的土地利用变化,最后根据计算的实际蒸散量计算这3种不同下垫面条件下的总蒸散量.结果表明:黑河流域中游平原区陆面蒸散量总体呈现减小的趋势,农田、草地和荒漠3种下垫面条件下的多年平均蒸散量分别为762 mm、285 mm和229 mm;蒸散量的季节变化差异较大,其季节变化在这3种下垫面条件下都表现为夏季实际蒸散量>春季>秋季>冬季,实际蒸散量受季节变化的影响较为明显;同时这4个地区的土地退化较为严重,其中,草地退化较为明显,荒漠面积明显增加,农田面积也有所增加;在1967年4个地区的3种下垫面条件下的总蒸散量为37×10⁸m³,而1986年的总蒸散量为38×10⁸m³,2000年的总蒸散量为39×10⁸m³.     

近几十年来黑河野牛沟流域的冰川变化

利用1956年航测、1970/1973年1:50000地形图以及野牛沟流域2003年ASTER影像获取的3期冰川资料,对黑河源头西支野牛沟流域的冰川时空变化进行了分析.通过分析流域气温变化和冰川变化的关系,探讨了流域冰川变化对河川径流的影响.结果表明:野牛沟流域1956—1970/1973年冰川总面积减少9.29%,年平均消退0.54%;1970/1973—2003年冰川总面积减少了18.23%,年平均消退0.60%.流域内冰川条数由1956年的165条减少为2003年的144条,1956—1970/1973年间流域冰川储量减少了2.29×10⁸m³,年均损失约0.13×10⁸m³;从1970/1973年到2003年,冰川储量减少了4.19×10⁸m³,年均损失约0.14×10⁸m³.从1956年到2003年,冰川变化率随着冰川面积的增加而降低,冰川萎缩速度有加快的迹象,而流域年平均温度也有加快升高的趋势.冰川的消退对于流域径流量的影响不大.     

中天山及其北麓的降水变化及其原因分析

利用中天山地带85.0°～90.0°E,42.5°～45.0°N范围内17个气象站1961-2000年的降水、气温观测数据及美国NCEP/NCAR1950-2000年再分析月平均资料进行计算和分析,结果表明:这一区域近年来降水呈现上升趋势,且冬、夏季相对显著,山区降水增幅大于山前平原地带.年代际变化表现为60-70年代降水量减少,80-90年代逐步增加.大气可降水量多年也表现为增加趋势.近50a来该地区上空的水汽输送状况显示,年平均大气水汽输入为9217.8×10⁸m³,输出水汽8625.7×10⁸m³,净收支为592.0×10⁸m³,且水汽收支主要取决于夏半年的水汽输入量,境外全年输入的水汽只有6.4%转化为降水.从50-90年代水汽净收支总体上呈减少趋势,只在90年代有略微增长.结合该地区的河流径流增加、冰川物质平衡一直处于亏损状态,说明中天山北麓近年来降水量增加的主要原因是由于该地区内部的水循环量增加和水循环速率提高.     

气候变化背景下玉龙雪山漾弓江流域径流变化 及其影响因素分析

利用1979-2016年金沙江支流漾弓江流域木家桥水文站流量资料和丽江市气象资料,揭示了漾弓江流域径流变化特征及其主要影响因素。研究结果表明：漾弓江流域年径流量呈先增加后减小趋势。在年代际时间尺度, 20世纪80年代、90年代以及2000-2009年,径流量呈现增加趋势,而2010-2016年径流量呈减小趋势,与2000-2009年相比, 2010-2016年径流量减少了42%（减少径流量为0.88×10⁸ m³）。气温和降水量对径流的影响均较为显著,其中,降水量对径流的影响主要体现在雨季,而气温对径流的影响主要体现在消融期。气温升高导致冰川累积负物质平衡,进而引起冰雪融水变化,漾弓江流域2000-2009年径流变化的主要原因。     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

干旱区内陆河流域的生态安全与生态需水量研究——兼谈塔里木河生态需水量问题

结合对干旱区生态安全和生态需水量关键科学问题的探讨,提出干旱内陆河流域生态脆弱区的生态安全分析是以水过程研究为核心的,水文过程控制着生态过程,对流域生态系统的稳定性有着直接影响,而水资源开发利用和水循环对生态系统功能有重要影响,天然植物恢复和生长的合理地下水位的研究是确立生态需水量的基础.并实证分析和计算了维系塔里木河生态安全的生态需水量,塔里木河干流现状生态需水量为31.74×108 m3,其中,上、中、下游分别为9.95×108 m3、18.47×108 m3和3.32×108 m3.     

加强塔里木河阿拉尔生态系统综合监测

塔里木河流域是我国最大的内陆河流域,流域总面积102×10⁴km²,水资源总量为429×10⁸m³,水资源相对贫乏,生态环境十分脆弱.阿拉尔生态系统监测站位于阿克苏河、叶尔羌河、和田河三河和塔里木河交汇处的肖夹克,是平原区重要区域代表站,其生态环境直接关系着塔里木河干流上、中、下游生态和环境安全.查阅模清该区域的生态环境的基本特点、变化规律和演变趋势,对指导塔里木河综合治理,以及当地社会经济和谐发展极其重要.该站始建于1996年7月,监测项目有水文气象;地下水动态;乔、灌、草;土壤、水盐;沙漠化动态5类监测项目.野外监测设施有河道水文断面、气象观测场、第一监测剖面(长22 km).除水文气象监测项目在综合系统监测站附近外,其余4个监测项目均在第一剖面进行.     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

提高水价对水资源需求的影响分析——以华北地区为例

中国已决定在3年之内把目前严重偏低的供水价格提高到保本乃至微利水平,这意味着华北地区农业供水价格将从目前的0.03元/m3左右提高到0.2元/m3～0.3元/m3,工业用自来水价格将从0.50元/m3～1.50元/m3提高到3.0元/m3～4.0元/m3,生活用水价格将从0.30元/m3～1.00元/m3提高到1.00元/m3～2.50元/m3。如此大幅度地提高水价,将对华北地区的水资源需求产生强烈的抑制作用,相对于原来预测的水资源需求量,水价提升将使水资源需求量减少25%～50%,达132～250亿m3,至少相当于“南水北调”中线和东线两项工程调往黄河以北的水量。显然,理顺水价具有很大的节水潜力。     

基于数值模拟的长白山天池火山泥石流灾害展布范围分析及预测

利用模拟软件LAHARZ,基于长白山天池火山1/25万数字地形图,对二道白河、松花江、鸭绿江以及图们江4条泥石流易发河道进行了火山泥石流的数值模拟。模拟中依据历史喷发柱高度和地形平均坡度设定能量锥最佳阈值为0.07;通过实际河流与计算所得河流的对比匹配,设定河流最佳阈值为5 000;根据历史上长白山地区火山泥石流的爆发规模,设定了10⁸ m3,10⁹ m3,10¹⁰ m3和10¹¹ m³ 4个体积阈值。通过模拟计算发现,不同河道设定不同阈值流动影响范围有所不同,其灾害规模也相应变化,且模拟所得灾害分布范围与长白山地区的历史火山泥石流分布范围相似。依据模拟计算结果,将长白山火山泥石流灾害区划为4级,其对应的覆盖半径分别约为40 km,70 km,80 km和100 km,该结果可为长白山地区的建设规划提供参考。另外,该模型与灾害区划的方法也可为其它火山区的火山泥石流灾害区划提供借鉴。     

不同水资源情景下干旱区未来土地利用/覆盖变化模拟——以黑河中上游张掖市为例

应用回归分析方法确定对研究区土地利用/覆盖变化有重要贡献的10种驱动因子,用线性规划方法确定模型输入文件中模拟期间每年的各种土地利用类型面积.用ArcView空间分析的方法建立驱动力文件,利用SPSS13.0软件分析每种驱动力的权重(β值),建立Logistic方程,并将其作为模型输入文件.建立可利用水资源总量分别为18.0×10⁸m³,26.5×10⁸m³,35.0×10⁸m³的3种情景假设,应用CLUE-S模型模拟张掖市2001-2020年土地利用/覆盖变化变化.模拟结果显示:1)三种情景下,耕地的面积都在减少,耕地面积的减少量与可利用水资源总量呈负相关;2)林草地面积在3种情景下均增加,林草地面积的变化与可利用水资源总量呈正相关;3)在3种情景假设下,水域面积的变化都不明显;4)城镇用地面积变化与水量也呈正相关;5)未利用地面积持续减少.