GRACE重力卫星监测煤矿开采区地下水变化研究

黄河中游是国家煤炭资源的聚集区,大规模、大范围的煤矿开采对地下水产生了较大扰动,而该区域的地下水是生产、生活重要的水源,因此,实时监测地下水变化是十分必要的。近年来,GRACE重力卫星为区域水储量变化监测提供了新的途径,本文利用GRACE重力卫星结合全球陆地数据同化系统GLDAS反演了黄河中游的重要支流-窟野河流域2009年的陆地水储量和地下水水储量变化,通过与降雨量、蒸发量、GLDAS和地表-地下水耦合模型的模拟结果进行分析比较后发现:GRACE可用于监测煤矿开采区地下水水储量变化,与基准期2004—2009年相比,2009年研究区陆地水水储量减少量为15.5 mm/月,地下水水储量减少量为29.4 mm/月。煤矿开采产生的导水裂隙带导通了土壤水与地下水交换的通道,导致土壤水的变化量与地下水水储量的变化量存在着较强的相关性,其相关系数达到0.84。     

地下水开采对海河流域水循环过程影响的模拟

利用分布式时变增益水文模型(DTVGM)的产流机制改进CLM3.5(Community Land Model version 3.5)的水文过程参数化,同时嵌入地下水开采对流域水循环影响的模块,并考虑经济社会用水,建立能够描述流域自然-人文过程的大尺度陆地水循环模型(CLM-DTVGM)。以地下水开采严重的海河流域为研究区,以中科院青藏高原研究所建立的中国区域高时空分辨率地面气象要素数据集作为大气强迫驱动,针对海河流域1980年-2010年的水循环过程进行模拟,分析地下水开采活动对流域水循环过程的影响。结果表明:地下水开采活动引起海河流域地表径流和土壤湿度整体有所减少,蒸散发则呈增加趋势,且各水循环要素空间分异较大。     

基于GRACE与MODIS的海河流域干旱监测与分析

海河流域作为中国重要流域之一,其干旱形势影响着该流域内工农业生产与人民生活。利用海河流域2003—2015年GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星数据、MODIS数据以及同期23个站点降水量和蒸发量数据,分析了海河流域地下水资源变化以及地表植被覆盖度的时空演变特征,并采用TOPSIS客观赋权法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)建立干旱综合指数评价模型。研究发现海河流域等效水高表现出明显的周年变化,总体呈下降趋势;NDVI在时间序列上表现出较强的季节相关性,在空间序列上表现出西北—东南向的条带状分布;2003—2015年海河流域有轻微干旱,其中2014年干旱情况最为严峻。从空间分布来看,夏季干旱趋势主要集中于大清河系及永定河北部,春秋季主要集中于滦河河系及漳卫河系。通过与SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)指数对比,验证了该干旱综合指数模型有较好的可用性。研究成果可为海河流域水资源干旱监测提供参考。     

突变理论在海河流域地下水环境风险评价中的应用

介绍了突变理论基本原理及评价方法,根据海河流域地下水环境特征及几十年的演变过程,提出了地下水环境风险评价指标体系,并将其应用于流域内天津、沧州、衡水、石家庄和唐山等5个典型区域的地下水环境风险评价中。应用结果表明,该方法的评价结果与相关资料显示的各区域地下水环境实际情况基本吻合,与应用较成熟的模糊综合评价结果基本一致,并验证了突变理论方法用于地下水环境风险评价的可行性。相对于以往评价方法,突变理论评价法无需确定指标权重,减少人为主观因素,且计算简便,为区域地下水环境质量综合评价提供了新的方法。     

基于多源遥感数据的海河流域农业干旱变化特征

采用NDVI值、地表温度数据和气象站采集的降雨数据,分别计算植被状态指数、温度条件指数和归一化降水指数,将该3种指数相结合并形成归一化旱情综合指数,通过该指数来评估海河流域农业干旱在年际、季节和生长季的时空演变特征.     

定量遥感技术在海河流域植被覆盖信息提取中的应用

依托定量遥感技术,以SPOT5卫星数字影像为本底数据,初步得到了官厅密云水库上游地区的植被覆盖情况,也对此地区的植被覆盖情况进行了统计.区域性植被覆盖信息是进一步定量评价土壤侵蚀的基础数据,而遥感技术是目前唯一一种可以得到植被覆盖度面上数据的有效方式.遥感技术在两库上游地区的探索应用,为将来在整个海河流域的应用奠定了技术基础.     

遥感监测ET技术在海河流域水资源管理中的应用

遥感监测ET技术是GEF海河项目引进的一个主要的国际先进技术,是实现以ET为核心的水资源管理的基础。主要介绍了遥感监测ET技术方法、原理及GEF海河项目在海河流域应用这一技术进行数据生产、流域水平衡分析、地下水管理、县级及灌区水管理等实践。     

多媒体应急通信在海河流域防汛中的应用

应急通信系统的演变，是科学进步和社会需要的结果。多媒体应急通信系统在防汛抗旱、突发事件处理等方面提供了更全面的决策信息，为今后做好海河流域防汛工作提供了保障。     

基于GRACE卫星数据的汉江流域旱情反演及影响因素定量分析

气候变化和人类活动对汉江流域旱情有重要影响。利用卫星时变重力场反演地面水储量可以弥补传统流域水储量监测的缺陷。以GRACE卫星数据为基础,采用水储量亏损方法建立模型反演汉江流域2004—2014年间干旱事件,结合多源卫星数据和居民用水量数据,定量分析了气候变化和人类活动对汉江流域干旱事件的影响。结果表明,汉江流域2006、2007、2011、2013年分别发生了干旱事件,降雨、蒸发、人类活动(水库蓄水和居民用水量)等变量与陆地水储量变化显著相关,气候变化对4场干旱事件发生的贡献率分别为0.41、0.43、0.36、0.36,人类活动对4场干旱事件发生的贡献率分别为0.59、0.57、0.65、0.64,贡献度的趋势表明人类活动对汉江流域干旱事件的影响在不断增强。     

数据库技术在海河流域水资源综合规划中的应用

海河流域水资源综合规划采用水资源系统配置模拟模型对全流域进行了长系列的供需分析,生成了近2万行供需平衡数据.如果采用常规手工统计分析方法进行供需分析,难于适应规划的进度和精度要求.介绍如何利用Foxpro数据库系统提供的强大数据处理功能,实现供需平衡数据的统计分析和输出,并给出了实用的程序片段,不仅对提高水资源规划工作效率有所帮助,而且其思路和方法对其他专业规划也具有一定的参考价值.     

海河平原地下水储量变化的重力卫星反演和流域水量平衡

南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的信号处理方法和相关产品,反演了2003—2020年海河流域总水储量及其平原区地下水储量变化,分析了海河流域2000—2019年供用水结构变化和水量平衡关系,量化了总水储量变化对流域蒸散发估算的影响。结果表明：GRACE JPL Mascons数据反演的海河平原地下水储量变化与水资源公报数据的决定系数最高;2003—2020年海河平原地下水储量总体分3阶段呈下降趋势,2003—2011年、2012—2015年和2016—2020年的下降速率分别约为-23.9±1.3亿m³/a、-75.5±5.3亿m³/a、-37.3±2.6亿m³/a;在不考虑海河流域年总水储量变化条件下估算的2003—2019年多年平均蒸散量(521 mm/a),与考虑年总水储量变化的多年平均蒸散量(530 mm/a)相差约10 m...     

海河流域地下水系统脆弱性评价的探讨

海河流域地下水目前面临着严峻的生态与环境问题。结合海河流域具体情况,选择山前平原的石家庄和唐山、中部平原的沧州和衡水、东部滨海平原的天津等地作为5个典型区域进行具体研究。在采用DRASTIC方法对典型区域进行地下水脆弱性评价时,选取了地下水埋深、土壤有机质含量、含水层的渗透系数、含水层累计（沙层）厚、降雨灌溉等入渗补给率、地下水开采系数这6个参数作为评价指标,并以此指标体系为基础进行了脆弱性研究。结果表明,海河流域地下水各典型区的脆弱性指数均较高,海河流域地下水的脆弱性问题较为严重。要恢复和提高地下水系统的生态与环境功能,需采取6项对策措施。     

基于GRACE重力数据反演黄河流域陆地水储量变化

基于GRACE重力卫星数据反演黄河流域2002-2013年陆地水储量变化,并通过GLDAS验证GRACE反演结果。在此基础上采用皮尔逊相关系数法进一步探究陆地水储量与降水、气温、蒸散和植被NDVI的关系。结果表明:基于GRACE数据能够较好地反演陆地水储量; 2002-2013年间黄河流域的水储量以0.56 cm/a的速度减少,且具有明显的季节特征,水储量在1-6月呈亏损状态,7-12月呈盈余状态;对黄河流域水储量变化与降水、气温、蒸散和NDVI进行滞后性分析,表明其与降水、蒸散、NDVI有两个月的滞后效应,与气温为3个月。     

Uncertainty analysis of actual evapotranspiration reconstructed with GRACE gravity satellite data in the Jinsha River BasinEI北大核心CSCD

通过GLDAS数据对GRACE重力卫星水储量数据进行降尺度处理,采用水量平衡方程重构了金沙江流域2007—2016年25个子流域月实际蒸散发数据,采用拉丁超立方抽样法确定各水量平衡参数的不确定性,并对各参数和实际蒸散发进行不确定性分析。结果表明:抽样样本数为415时,抽样结果较好,各参数中降水量的不确定性变化范围最大,水储量变化次之,径流深最小;金沙江流域年均实际蒸散发不确定性变化范围为46.02~146.19 mm,空间分布总体上表现为自西向东、自北向南逐渐增大的趋势,信噪比分布与不确定性分布有一定的相似性;在年、季节尺度下,流域内不同土地利用类型的实际蒸散发不确定性由大到小排序均为林地、灌丛、农田、草地、其他占地类型;实际蒸散发不确定性在季节上呈现出差异性,夏季不确定性变化范围最大,冬季最小。     

推进海河流域水资源需求管理的探讨

水资源需求管理就是对水资源影响要素多维综合调控的管理过程,最终实现水资源供需平衡及可持续利用。通过系统分析海河流域在水资源管理中存在的主要问题,指出海河流域必须走严格的水资源需求管理之路。从水资源管理改革的角度出发,围绕流域水资源规划方法、配置和调度、节水型社会建设、水资源保护、流域机构管理、科技研究等方面,提出了推进海河流域水资源需水管理的措施。     

利用GRACE时变重力场探测长江流域水储量变化

由于水储量分布不均以及拟合条件不完善,传统水储量探测方法存在局限性,而GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星克服了这些局限,为探测陆地水储量变化提供了新思路。利用CSR(Center for Space Research)提供的GRACE时变重力场模型,辅以P4M6去相关滤波以及高斯平滑滤波等,反演了长江流域2003~2013年陆地水储量变化,采用GLDAS（global land data assimilation system）和WGHM（WaterGAP Global Hydrology Model）水文模型进行对比验证,并对计算得到的水储量时变序列进行趋势项分析。结果表明,GRACE时变重力场能较精确地反演长江流域水储量变化;长江流域水储量呈缓慢增长趋势,增长速度约为0.6 cm/a,长江流域中下游区域水储量增长速度明显大于长江上游区域。     

水资源管理与海河流域水生态环境恢复

从历史上看，生态环境意识的变迁决定着水资源管理在生态环境保护中的地位和作用。50年来，由于人口猛增，加上改造自然的能力有了质的飞跃，人类不断地侵夺生态环境用水，从而造成了海河流域生态环境的恶化。为了恢复生态环境，必须建立健全水权管理体制，加强生态环境用水的权属管理，实施水资源分类分级优化配置。     

海河流域区域水经济价值的异同辨析

以要素贡献分摊原理计算海河流域6个案例区分行业的水经济价值,进行区域分行业水经济价值和综合水经济价值的比较分析,揭示这6个案例区水经济价值的共同特征,辨析区域经济发展模式与用水效率的差异及成因,为水资源高效配置提供科学依据。     

海河流域径流变异特征及其影响因素研究

径流变异是导致流域水资源可利用量变化和生态环境恶化的重要原因.将分离变量方法与Mann-Kendall法相结合对海河流域1956-2016年不同阶段径流变异特征进行分析,定量解析了导致径流变异的各因素贡献.研究结果表明:1956-2000年期间海河流域气候变化的降水量是径流变异的主导因子,贡献率占80.8％;2001-...