环境综合研究

X21 9801961应用BP网络研究气候变化对雅碧江和嘉陵江流域水资源环境的影响/刘国东…(四川联合大学水利系)//中国环境科学/中国环境科学学会一1997,17(5)一414一417环信X一58 气候变化对水资源的影响是一个重要的环境问题,应用人工神经网络方法建立了雅碧江和嘉陵江流域年均气温、年降水量与年径流之间的BP网络模型,利用建立的网络结构模拟了气温和降水变化对流域水资源环境的影响,结果表明气温增高和降水量减少将造成水资源量的大幅度减少,对生态环境构成威胁。图1表5参5当地人民的生活和生存问题具有重要的意义,而且对我国华北地区经济…     

气候变化对秦皇岛地区降水量影响分析

以秦皇岛市为例,研究了气候变暖对地表降水量的影响.通过对51年来秦皇岛市气候、降水材料的分析得出结论:秦皇岛市近年来明显变暖,年平均气温上升约2℃,同时气候变干,降水量减少18.3%;气候变化会引起水循环的变化及水资源在时空上的重新分布以及水资源总量的改变,对流域内的水资源量影响十分显著.     

基于人工神经网络的莺落峡月径流模拟预测

莺落峡是黑河干流出山口径流量的重要控制站,莺落峡径流量的多少直接影响着该流域经济、社会的发展和生态环境保护,水资源分配和调度的管理和决策。论文基于人工神经网络,对莺落峡径流进行了模拟预测。将月径流分为汛期和非汛期,分别建立BP人工神经网络,通过对径流分类前后的模型进行比较,发现分类后的月径流BP模型的性能显然优于未分类的模型,故此设计了4种不同气候情景,采用分类后的模型对莺落峡2030年的径流量进行了预测。即,在降水量不变、气温增加0.5℃,2030年莺落峡年径流量将增加8.92%;气温增加1℃、降水量不变,年径流量将减少5.414%;气温不变、降水量增加10%,年径流量将增加9.905%;气温增加0.5℃、降水量增加10%,年径流量将增加8.98%。     

增进我国水资源利用的途径

本文解释中国水资源丰富而且年内逐月分布合适的情况和原由,列举了北半球各地年降水量和年内1月及7月气温的资料,以资比较。其次说明地区或流域水资源的意义和估算主水资源量和客水资源量的公式,区别了可利用的和自然存在的水资源,把可利用的水资源量分析为当地有效雨量、深层有压地下水量和外来值得引用的水量。最后提出增辟我国水资源的4种途径,分析了我国水资源用量和无霜期中气温、日照和降水量等诸农业气候的关系。     

滇中地区气候变化对粮食单产的影响分析

根据地面气象观测和农业生产统计数据,采用线性回归和Mann-Kendall检验分析了滇中地区年平均气温和年降水量的动态变化。采用生产函数和经济-气候模型拟合验证气候变化对粮食单产的影响。1990—2012年,滇中地区粮食单产平稳上升。年平均气温呈升高趋势,升高速率为0.451℃/10 a;年降水量呈减少趋势,减少速率为-110.84 mm/10 a。C-D生产函数拟合表明劳动力和有效灌溉面积对粮食单产的影响显著,但农机动力和化肥投入对其影响并不显著。气温和降水的弹性系数分别是0.013和5.125×10-5。当气温和降水的二次方变量引入经济-气候模型后,其拟合优度明显提高;且表明,在其他投入要素不变的情况下,过去23年及未来滇中地区的气温升高不利于提高粮食单产;相反,年降水量的减少却对粮食单产的提高没有负作用。     

长江上游径流量变化及其与影响因子关系分析

利用长江上游直门达水文站1963～2001年径流量及同期该流域气象资料,分析了长江上游径流量变化规律及其影响因子。研究表明:近40年来长江上游径流量呈减少趋势,其中以秋季径流量减少最为明显;长江上游流域夏季降水量减少、年平均气温升高和蒸发增大引起的气候干旱化趋势是造成径流量减少的主要原因,其中降水量是影响径流量的最主要因子;夏季降水量的减少与秋季径流量的减少关系密切,而秋季径流量的减少最终影响到了年径流量的减少。     

近57年厄尔尼诺-南方涛动事件对哈尔滨地区气候的影响

选取哈尔滨地区空间位置构成三角区域的哈尔滨站、尚志站、通河站三个台站日气象数据:利用统计分析方法研究了厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件对1955—2011年的平均气温、降水量的影响。结果表明:近57年来哈尔滨地区气温以0.32℃?(10a)~(-1)的速率升高,超过全国平均升温值0.26℃?(10a)~(-1);降水量以~(-1)4.21 mm?(10a)~(-1)的速率减少,比全国平均水平减少的更快。小波分析表明:哈尔滨气温变化在30 a的时间尺度上存在4 a和7 a的周期;降水量变化存在24 a的主周期。ENSO暖事件年哈尔滨气温略有升高,降水量略有减少;ENSO冷事件年的气温、降水变化与华北、西北地区不同,气温明显升高,降水明显减少,ENSO冷事件对哈尔滨地区气候影响较大。哈尔滨地区在ENSO冷事件年发生旱灾的可能性更大。本文研究可为哈尔滨地区减少旱涝灾害损失提供指导。     

漳卫河流域水文循环过程对气候变化的响应

气候变化对我国各地区水资源影响的时空格局变化,是气候变化影响评估的重要内容。论文以漳卫河为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957-2001年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,建立了SWAT分布式水文模型,验证了SWAT模型在该流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCC SRES-A2、A1B、B1情景下21世纪降水、气温、径流、蒸发的响应过程。结果表明漳卫河流域未来2011-2099年降水量变化较基准期呈现出增加趋势,年平均气温较基准期也呈现出显著的上升趋势,各年代径流量较基准期将出现先减少后增大的态势。     

秃尾河流域径流衰减驱动力因子分析

掌握流域径流演变规律,探讨其影响因子,对流域水资源合理开发利用和科学管理具有重要的意义。论文依据秃尾河流域1956—2010年径流、降水资料以及榆林站1956—2010年气温资料,采用高桥浩一郎公式计算了流域蒸散发量,利用Kendall秩次检验法分析了流域降雨、径流和蒸发的趋势演变特性;采用主成分分析法研究了多因子对流域径流衰减的影响;建立了径流衰减量与主要影响因子之间的统计模型。结果表明：1）流域径流量呈显著减少趋势,而蒸发量和降水量减少趋势不显著;2）在径流衰减驱动力因子中,人类活动因子权重为71.1%,而气候因子权重为28.9%,各驱动力因子对径流衰减的贡献率由大到小依次为：林草>梯田>坝地>流域用水量>年降水量>年蒸发量;3）径流衰减量与林草、梯田的指数回归模型能较好地反映径流衰减量与驱动力因子之间的定量关系,可以为流域治理和水资源开发利用提供科学依据。     

黄河流域内蒙古段1951—2012年气温、降水变化及其关系

黄河流域内蒙古段是内蒙古自治区重要的经济发展区,研究其气候因子变化对流域水资源、区域经济社会发展及生态环境保护有重要意义。论文利用研究区及其周边地区52个气象站点1951—2012年气温与降水量资料,采用回归分析、年代均值比较、5 a滑动、气候倾向率和Mann-Kendall检验等方法,对气温与降水变化及其关系进行了分析。结果表明：近62 a来,研究区域平均气温、平均最高和最低气温均呈明显上升趋势（0.283 ℃/10 a、0.235 ℃/10 a、 0.590 ℃/10 a）,尤以20世纪90年代增温最为明显,冬季增长速率最快,对气温升高贡献最大。3类气温分别在1988、1989、1982年发生了突变,平均气温、平均最高气温突变时间均晚于平均最低气温。多年降水量年际变化较大,总体呈下降趋势（-1.48 mm/10 a）,但下降幅度不明显。年降水量与平均气温、平均最高气温、平均最低气温在20世纪80—90年代相关性较好,均呈上升趋势,而其他时期则呈阶段反对称变化。从季节上看,春季降水量与3类气温年值相关性最好;夏季降水量与3类气温的年际变化趋势类似;秋季降水量与3类气温呈阶段反对称性变化;冬季降水量与3类气温在20世纪90年代到21世纪呈反对称变化,其他年代则呈现一致的变化趋势。     

A systemic approach to managing multiple perspectives and stakeholding in water catchments: some findings from three UK case studies

As the EU-wide Water Framework Directive enters into public policy, the UK faces significant challenges in managing its water resources, including exceptional flood and drought events in recent years. New legislation is resurfacing existing conflicts and generating new debates among multiple stakeholders about managing water catchments. Existing policies and practices are under strain as a result. This paper reports how the SLIM project in the UK researched the role of a systemic approach to managing multiple perspectives and stakeholding in water catchments and the new challenges this presents to existing forms of knowledge and practice. The authors apply the conceptual tradition of systems thinking and practice, and the methodological approach of systemic co-researching inquiry to empirical studies in the Tweed, the Ythan, and the Eye Brook catchments, in the context of a review of policy and practice in the UK. The extent to which systems approaches to multiple stakeholding can lead to social learning for concerted action is considered. An assessment of the implications of the research findings for policies and practices in managing water catchments concludes the article.     

Headwater streams: neglected ecosystems in the EU Water Framework Directive. Implications for nitrogen pollution control

The European Union Water Framework Directive (WFD) aims to achieve the “good status” of waters by 2015, through monitoring and control of human impacts on “bodies of surface water” (BSWs), discrete elements for quality diagnosis and management. Headwater streams, however, are frequently neglected as they are not usually recognised as BSW. This poses limitations for the management of river catchments, because anthropogenic impacts on headwaters can constrain the quality of downstream rivers. To illustrate this problem, we compared nitrate levels and land use pressures in a small agricultural catchment with those recorded in the catchment in which it is embedded (Ega), and in the Ebro River Basin (NE Spain) comprising both. Agriculture greatly influenced water nitrate concentration, regardless of the size of the catchments: R² = 0.91 for headwater catchments (0.1–7.3 km²), and R² = 0.82 for Ebro tributary catchments (223–3113 km²). Moreover, nitrate concentration in the outlet of a non-BSW small river catchment was similar to that of the greater downstream BSW rivers. These results are of interest since, despite representing 76% of the length of the Ega catchment hydrographical network, only 3.1% of the length of the headwater streams has been identified as BSWs. Human activities affecting headwater streams should therefore be considered if the 2015 objective of the WFD is to be achieved.     

渭河和泾河流域浅层地下水水化学特征和控制因素

渭河和泾河流域是黄河流域的重要支流,了解这两个流域地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义.本文利用Piper图、Gibbs模型、Na端元图和离子相关关系等方法,解释了两流域地下水水化学组成特征及其控制因素的特征与差异.并利用WQI法、Wilcox图、USSL图和Doneen图等方法,评估研究区地下水水质的饮用和灌溉适宜性.结果表明,渭河和泾河流域浅层地下水均以淡水为主,呈弱碱性;除Na⁺外,渭河流域地下水离子浓度整体上均大于泾河流域;两流域优势阴阳离子均为HCO₃^-和Na⁺;渭河流域水化学类型以HCO₃-Ca-Mg为主,占50%,而泾河流域以HCO₃-Ca-Mg和HCO₃-Na-K为主,各占32.5%.渭河和泾河流域水化学组成均主要受岩石风化作用控制,其中又以硅酸盐岩石风化为主;其次,研究区地下水水化学组成受到工矿活动的影响,且农业活动中化肥的施用也是其重要的控制因素;此外,渭河流域的浅层地下水水化学特征受到了明显的阳离子交替吸附作用的影响,而泾河流域有些地区却并不明显.对于饮用水水质评价而言,两流域地下水水质整体较好,且泾河流域地下水整体上优于渭河流域;根据SSP、SAR和PI指标对地下水作为灌溉水水质评价表明,研究区部分地区地下水不能直接进行灌溉,否则会造成盐害进而引起抑制植物生长,南部的水质优于北部;此外,3种灌溉水质评判方法均表明泾河流域地下水作为灌溉水水质整体上优于渭河流域.本研究能对渭河和泾河流域地下水水资源可持续利用、科学开发治理提供依据,并为黄土高原主要流域和其他类似地区水质管理及评价提供借鉴.     

黄河中游水保措施对入黄干支流泥沙特性的影响:Ⅱ.减沙效益分析

应用文献［１］关于不同地貌类型及不同水保措施条件下黄河干支流中泥沙粒径分布的研究结果,可以对相应条件下的减沙效益进行有效的分析。利用文献［１］模型,本文不仅探讨了在给定地貌类型条件下各类水保措施实施前后流域汇入黄河干支流的泥沙总量的变化,而且还在扣除降雨变化的影响之后,预测了各类组合条件下非均匀泥沙中减沙效果最佳的粒径级和相应粒径级泥沙的减沙量,预测结果得到了黄河干支流各站所有实测资料的验证。文中还简要讨论了人类活动（主要是开矿）对减沙效益的影响。     

空调冷凝水作为水资源回收利用研究进展

回收利用空调冷凝水是一种直接、高效、经济获取大气水资源的途径,同时也可以解决由于冷凝水随意排放引起的社会环境问题。尽管受区域气候、室内外气温和相对湿度影响,冷凝水水量差异大,但空调冷凝水仍具有很大的回收潜能。空调冷凝水具有温度低、水品质整体较高,但成分复杂的特点,在水量上供给的不连续、不可靠性以及水质成分复杂是作为水资源回收利用的最大障碍。空调冷凝水可用于冷却塔补充水、绿化灌溉用水、卫生用水、工业冷却水等,但不建议用于饮用为目的的其他用途。     

大气沉降对川东北喀斯特河水中Mg、Ca、Sr和Ba的贡献

在受大气粉尘活动强烈影响的岩溶地区,大气输入对岩溶地表河水中的金属元素尤其是溶解态元素的影响还较少评估。选择位于秦岭山地、受大气粉尘活动强烈影响的川东北岩溶地区的诺水河,通过2011年7月至2014年6月河水中Mg、Ca、Sr和Ba等元素含量及其变化,结合当地大气沉降观测结果,分析了河水中这些元素的季节变化与影响因素,特别是大气输入对河水中这些金属元素的贡献。结果显示:(1)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素显示出明显的季节变化,大气降水稀释作用导致夏季河水中元素浓度值偏低,冬季稀释作用的减弱和粉尘活动加强可能导致河水中元素浓度值偏高;(2)河水中Mg、Ca、Sr和Ba四种元素来源于大气沉降的比例分别是3.1%、7.2%、21.3%和34.8%。这表明在川东北地区,大气沉降对喀斯特河水中部分金属元素如Sr和Ba存在显著影响。     

广西不同石漠化等级下SPAC水势梯度及其环境效应

以野外观测为基础,对广西不同石漠化等级(无石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化)下土壤-植被-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continuum,简称SPAC)系统中的水势日变化、气象因子日变化过程进行了研究。结果表明:随着石漠化程度的增加,大气水势降低,大气水势对不同石漠化程度的反应敏感。岩溶区石漠化等级下植物和土壤水势较低,不同石漠化条件下的植物叶水势在-7.79±0.43~-2.68±0.11 Mpa之间,土壤水势在-4.00±0~-0.08±0.04 Mpa之间,重度石漠化等级下植物处于萎蔫状态。植物在正午受到的水分亏缺程度为:重度石漠化中度石漠化无石漠化轻度石漠化。无石漠化下植物叶片水势与大气温度呈正相关关系,与大气相对湿度呈负相关关系,轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化下植物叶片水势与大气温度呈负相关关系,与大气相对湿度呈正相关关系。水分在SPAC系统中运移,其能量消耗主要集中在叶片-大气的过程。叶-气水势差差值大小为:中度石漠化重度石漠化轻度石漠化无石漠化。随着石漠化程度的增加,SPAC水势梯度提高,各介质层水势差的增大,提高了水分循环和能量交换的强度。     

Seasonal exports of phosphorus from intensively fertilised nested grassland catchments

We carried out a one year (2002) study of phosphorus (P) loss from soil to water in three nested grassland catchments with known P input in chemical fertilizer and animal liquid slurry applications. Chemical fertilizer was applied to the grasslands between March and September and animal slurry was applied over the twelve months. The annual chemical P fertilizer applications for the 17 and 211 ha catchments were 16.4 and 23.7 kg P/ha respectively and the annual slurry applications were 10.7 and 14.0 kg P/ha, respectively. The annual total phosphorus (TP) export in stream-flow was 2.61, 2.48 and 1.61 kg P/ha for the 17, 211 and 1524 ha catchments, respectively, compared with a maximum permissible (by regulation) annual export of ca. 0.35 kg P/ha. The export rate (ratio of P export to P in land applications) was 9.6% and 6.6% from the 17 and 211 ha catchments, respectively. On average, 70% of stream flow and 85% of the P export occurred during the five wet months (October to February) indicating that when precipitation is much greater than evaporation, the hydrological conditions are most favourable for P export. However the soil quality and land use history may vary the results. Particulate P made up 22%, 43% and 37% of the TP export at the 17, 211 and 1524 ha catchment areas, respectively. As the chemical fertilizer was spread during the grass growth months (March to September), it has less immediate impact on stream water quality than the slurry applications. We also show that as the catchment scale increases, the P concentrations and P export decrease, confirming dilution due to increasing rural catchment size. In the longer term, the excess P from fertilizer maintains high soil P levels, an antecedent condition favourable to P loss from soil to water. This study confirms the significant negative water quality impact of excess P applications, particularly liquid animal slurry applications in wet winter months. The findings suggest that restricted P application in wet months can largely reduce the P losses from soil to water.     

密云水库周边小流域大气氮磷沉降特征研究

大气沉降是氮磷元素进入水体的重要途径之一,为了解密云水库水源地周边大气氮磷沉降特征,选取土门西沟小流域为研究区域,设置降水、降尘自动采样器进行为期一年(2019年9月—2020年8月)的大气沉降收集,分析大气干、湿沉降中不同形态氮磷通量逐月和季节变化及其影响因素,估算大气氮磷沉降对小流域及密云库区氮磷输入的贡献. 结果表明:①土门西沟小流域大气氮、磷年沉降通量分别为38.393和1.952 kg/(hm2·a),氮磷干湿沉降通量季节性变化显著. ②湿沉降受气象(降雨量、温度、降雨时间间隔)等因素影响,氮磷沉降通量表现为夏季>春季>秋季>冬季,温度升高、降雨时间间隔变长均会使氮磷湿沉降浓度增大,而降雨量大小与大气湿沉降通量直接相关. ③干沉降受物质来源及气象等因素影响,氮磷沉降通量呈夏冬季高、春秋季低的特点,其中风向、风速是影响大气氮磷干沉降的重要因子. ④经计算,土门西沟小流域大气氮、磷沉降贡献分别为1 339.90和1.50 kg/a,分别占其氮、磷输出贡献的28.57%和0.39%,若不考虑空间差异性,预计大气沉降直接落入密云水库总氮(TN)和总磷(TP)的沉降量分别为551.18和28.02 t. 研究显示,大气沉降是密云库区周边面源污染综合管理的重要一环,未来应引起足够关注.