1961─2010年降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流的影响

为了研究近50a来降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流变化的影响程度,利用逐日径流和降水资料,采用线性趋势、累积距平、Mann-Kendall非参数检验法和t检验等统计方法,探讨了淮河干流上中游径流的变化趋势、突变等,并基于双累积曲线,构建了降水-径流关系模型,定量估算了降水和土地利用变化对径流的贡献程度。结果表明,(1)淮河干流上游径流量呈增加趋势,其线性倾向率为0.08×10~8 m~3·a~(-1),而中游呈减少趋势,其线性倾向率为-0.38×10~8 m~3·a~(-1),且中游径流量C_v大于上游;上游和中游降水量均呈增加趋势,其线性倾向率分别为0.34和1.72 mm·a~(-1);径流量的年际波动均大于降水量。(2)上游径流量突变年份为1972年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1972年;中游径流量突变年份为1985年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1985年。(3)相对于基准时段,降水有利于径流增加,而土地利用变化导致径流减少。(4)土地利用变化是引起径流变化的主导因素,对上游和中游径流量变化的贡献率分别为76%和74%;降水对径流量变化起着次要作用,但其影响也不容忽视。     

干旱对黄河上游流域水资源环境的影响研究

通过分析近３８年黄河上游径流量及其流域降水,气温的变化趋势,着重研究了干旱对黄河上游或水资源环境的影响。结果表明,在黄河上游是以雨水补给为主的河流;黄河上游流域水资源呈减少趋势,减少趋势进入９０年代后尤为明显;气温和降水是影响黄河上游流域水资源的主要气候因子,其中以气温的升高和加剧敢流域蒸发量的增在和干旱的影响,减少了地表径流量,９０年代以来降水量的减少特别是汛期降水量的减少直接导致了径流量的减少     

基于样本熵的东江月径流序列复杂性分析

基于非线性动力学参数样本熵方法,分析东江干流龙川、河源和博罗3个主要控制水文站的长序列月径流资料,研究东江干流径流序列复杂度的空间分布及动态变化特征.结果表明,东江干流月径流序列复杂度具有空间差异性,整体呈从上游到下游逐渐增加的趋势;径流序列复杂度动态变化较大并具有一定的周期性,反映出自然环境变化特别是人类活动影响导致了水文动力学系统结构变化;各站的径流滑动平均值与相应的样本熵值之间存在着反相关关系,并且径流量与相应样本熵的峰谷值之间存在较好的对应关系.     

基于MIKESHE模型的潮河流域土地利用与降水变化对水文的影响评价

运用多测站校正检验机制率定方法,应用MIKESHE模型量化评价土地利用与降水变化对流域水文的影响。结果表明,尽管MIKESHE模型在流域上游大阁站的模拟性能稍逊于下会站和戴营站,3个测站校正和验证阶段的Nash-sutchliffe系数值分别为0.56和0.49、0.65和0.69、0.57和0.68,但模型对于各测站平均径流的模拟效果较好,说明该模型在潮河流域等华北土石山区具有一定的适用性和应用潜力。与基准期(1963—1979年)相比,1980—1989年潮河流域年径流量减少约22 mm,土地利用与降水变化对流域水文变化的贡献相当,两者分别占总径流变化的59%和41%;1990—1999年年径流量较基准期基本没有变化,这主要是由于降水变化与土地利用变化对流域水文的影响作用相反;2000—2008年,流域年径流量较基准期减少35 mm,降水变化对径流减少的影响作用占80%,土地利用变化则占20%。     

南亚热带尾巨桉中龄林水量平衡特征研究

水量平衡是森林生态系统的重要研究内容,但桉树人工林水量平衡研究的数据积累不足。以广西南宁桉树林生态系统定位观测研究站为平台,于2013年7月—2016年5月利用自动气象观测系统、集水区测流堰的定位观测数据,应用水量平衡方程计算各分量并分析其时间序列动态,以了解南亚热带尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E. grandis)人工林生态系统的水量平衡特征,为桉树人工林培育的水分利用和区域森林水分植被承载力研究奠定理论基础。结果表明:南宁地区的降水特征符合整个华南地区降水量变化特征,南宁桉树生态站2013年7月—2014年6月、2014年7月—2015年6月、2015年7月—2016年5月的降水特征符合南宁地区和整个华南的降水特征,年均降水量处于枯水年(1 156 mm)与丰水年(1 352 mm)之间,属平水年。观测期间(历时24个月),尾巨桉人工林生态系统土壤储水量变化在较小时间尺度上有波动,但2014年和2015年全年的变化量都接近为0。2014年1月—2015年12月径流总量为51 mm,径流系数为1.9%,期间多数月份没有产生径流,只有当降水量较大时才可能产生径流,其中2015年9月的径流量最大,为20 mm,径流系数为9.5%。2014年1月—2015年12月,生态系统蒸散总量为2 669 mm,占降水量的98%,是尾巨桉中龄林生态系统的主要水分支出项。蒸散总量与降水量呈极显著线性正相关,但径流量不完全受降水量的影响。     

东江流域1959-2009年气候变化及其对径流的影响

依据东江流域21个气象站1959-2009年逐年平均降雨、蒸发、日照、湿度及气温等气象要素序列,选择常用的线性倾向估计及非参数M．K等趋势分析方法,分析了东江流域近50年来气温、降水、蒸发、日照及湿度等气象要素的变化趋势。选择降雨和蒸发两个气候要素两两组合,构成未来气候变动的36种假想情景,运用改进的SCS月模型模拟计算了顺天流域年径流量的变化幅度。结果表明：在过去的50年间,流域降雨量呈不显著增长,而气温则为显著上升,其他气候要素如蒸发、日照及湿度等均呈不同程度减少趋势;关联度分析表明降雨在所有气象要素中与径流的关联度为最大,说明了在东江流域降雨是径流量变化的主要驱动因子;未来流域降雨增加,蒸发减少的气候情景模式下,径流量会有所增加,反之亦然;由降雨变化引起的流域月径流量的增幅较由蒸发变化引起的相应流量的增幅变化大。     

水文变异下东江流域枯水径流风险率分析

探求人类活动与气候变化对径流枯水风险的影响,对实现区域经济与环境的可持续发展有着重要的意义。以东江流域为例,通过对相对关联距离熵Hd辨识水文系统状态的跳跃,识别水文变异点,采用信息扩散风险分析模型评估径流的枯水风险率,分析径流枯水风险率在水文变异前后的变化趋势及演变情势。研究结果表明：东江流域在1972-1973年发生水文变异,与东江上游枫树坝建设运行时间基本一致。枯水风险率大于0.8的年份皆发生强厄尔尼诺事件,表明了厄尔尼诺现象出现时,当年东江流域月径流量普遍发生减少。在水文变异后,径流的枯水风险率降低,但变化幅度更加剧烈,同时枯水径流的风险率与降雨的相关性减弱,但与降雨的相关性还是超过0.9,这些都揭示了径流在水文变异后在主要受到气候变化影响的同时,越来越受到水利工程的调节作用的影响。研究成果可为流域综合管理部门决策提供参考。     

乌江流域水沙特性变化分析

对乌江流域水沙特性变化进行分析,是解决长江上游泥沙问题、提高水资源利用率和防灾减灾的根本出发点,同时可为喀斯特地区水土流失治理和生态恢复提供理论依据.文章通过对乌江流域主要水文站鸭池河站、乌江渡站和思南站的降雨-径流-泥沙随时间的变化、降雨-径流和径流-泥沙的相关性和双累积曲线进行分析,研究结果为:降雨量、径流模数和输沙模数随时间的变化无明显趋势,历年输沙模数是鸭池河>乌江渡>思南.1980年以后由于实施了大量水土保持工程使得输沙模数大量减少.在年均径流模数相同的情况下,1971-1979年这一时期的产沙量要高于1961-1970年.从1971年开始输沙模数相对于径流而言出现趋势性增多,这主要是由人类活动造成.三个站点的双累积曲线变化趋势相似,说明人类活动对河流泥沙的影响,既取决于人类活动的方式、程度,也受制于流域环境条件.     

陕北窟野河年径流变化特征分析与诊断

利用窟野河温家川站1961—2010年的流量资料,采用滑动平均法、距平累积法分析了近50 a来径流序列的变化特征,采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验法确定了径流序列的突变点,并将各种方法得出的径流变化特征及突变时间进行分析和对比,初步讨论造成径流变化的主要原因。结果表明,窟野河近50 a来流量明显减少,径流时间序列可以大致划分为1961—1979、1980—1998和1999—2010年3个时期,人类活动特别是21世纪以来煤炭资源的大规模开采对窟野河流量减少有重要影响。     

内蒙古地区近25年植被对气温和降水变化的影响

利用1982—2006年内蒙古地区GIMMS-NDVI和降水量、气温数据,分析了不同植被类型对气温和降水变化趋势的影响。结果表明：近25年来内蒙古地区气温整体上呈上升趋势,降水量呈微弱降低趋势,西部荒漠区呈暖湿化趋势,中东部草原、森林等植被类型区呈暖干化趋势;从不同植被类型NDVI与平均气温和降水量的变化趋势率相关分析表明,NDVI值越低,升温趋势越明显,其中春季和秋季各植被类型间NDVI与季均气温升高趋势率呈显著和较显著的相关,夏、冬季关系不明显;植被NDVI越高,降水量减少趋势越明显。基于栅格的NDVI与气温升高幅度、降水变化趋势相关分析表明,年均气温升高幅度基本随NDVI的增加而降低,其中春、夏和秋季的季均气温升高幅度均随NDVI的增加而显著降低,冬季趋势不明显;而年降水量减小趋势率随植被NDVI的增加而显著增加,其中春季和冬季NDVI变化对降水的变化几乎没有影响;夏季和秋季均表现为随NDVI的增加,降水减小趋势率呈增加趋势。     

China's Grain for Green Program has reduced soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River and the middle reaches of the Yellow River

Severe soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River and the middle reaches of the Yellow River is a serious environmental problem in western China. In order to control this soil erosion, the national government implemented the Grain for Green Program (GGP) in Sichuan Province (in the upper reaches of the Yangtze River) and Shaanxi Province (in the middle reaches of the Yellow River) in 1999. To evaluate the effects of the GGP on soil erosion, the present study investigated the relationships between annual precipitation and three parameters, annual runoff, sediment concentration, and sediment discharge, for these rivers. As the area covered by the GGP increased, sediment concentration and sediment discharge both decreased, and the correlation with the GGP area was much stronger than the correlation with annual precipitation. Therefore, China's GGP appears to be controlling soil erosion in the upper reaches of the Yangtze River and the middle reaches of the Yellow River.     

三峡库区生态系统服务功能重要性评价及其空间分布研究

以长江上游重点生态脆弱区三峡库区(重庆段)为研究区,结合RS和GIS软件,选取生物多样性维护功能、水源涵养功能和水土保持功能为评价指标,采用植被净初级生产力(vegetation net primary productivity,NPP)定量指标评估法,综合分析研究区2020年生态系统服务功能的重要性程度以及空间分异特...     

泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响初探

针对三峡库区重庆段蓄水后,泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响进行了研究。三峡库区含沙量大,泥沙对水环境的影响不容忽视。为准确预测成库后三峡库区重庆段富营养化的发生,文章通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中叶绿素a、透明度、溶解性总磷、溶解性总氮、浊度等指标的影响。结果表明:三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、透明度增大,这可能利于藻类的生长,导致叶绿素a的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的溶解性氮磷比增大,对富营养化发生有抑制作用。     

濒危植物疏花水柏枝种子萌发的生态学特性

疏花水柏枝Myricaria laxiflora分布于我国三峡从宜昌至重庆段长江干流的消落带,分布区十分狭小.三峡工程兴建后,疏花水柏枝将失去绝大部分的生境而成为濒危物种.通过设置一系列控制实验测试了土壤水质量分数,温度和土壤类型对疏花水柏枝种子萌发的生态学的影响.实验结果表明,土壤水质量分数、温度和土壤类型对种子萌发率都有显著影响.其中种子萌发率随土壤水质量分数增加而增大,土壤水质量分数达到饱和程度时萌发率达到最大值;高温条件下的种子萌发率高于低温,种子萌发率在21～27℃达到最大值;种子在河沙基质上萌发好于在沙土基质上.结合分布区萌发季节的环境条件分析,土壤水质量分数是限制该物种分布于消落带的关键作用因子.据此就该物种的种群保护与重建提出了一些建议.     

Conservation Strategies for Endemic Fish Species Threatened by the Three Gorges Dam

Abstract:   The largest damming project to date, the Three Gorges Dam has been built along the Yangtze River (China), the most species-rich river in the Palearctic region. Among 162 species of fish inhabiting the main channel of the upper Yangtze, 44 are endemic and are therefore under serious threat of global extinction from the dam. Accordingly, it is urgently necessary to develop strategies to minimize the impacts of the drastic environmental changes associated with the dam. We sought to identify potential reserves for the endemic species among the 17 tributaries in the upper Yangtze, based on presence/absence data for the 44 endemic species. Potential reserves for the endemic species were identified by characterizing the distribution patterns of endemic species with an adaptive learning algorithm called a "self-organizing map" (SOM). Using this method, we also predicted occurrence probabilities of species in potential reserves based on the distribution patterns of communities. Considering both SOM model results and actual knowledge of the biology of the considered species, our results suggested that 24 species may survive in the tributaries, 14 have an uncertain future, and 6 have a high probability of becoming extinct after dam filling.     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

三峡水库消落带典型主动与被动修复策略对土壤饱和导水率的影响

人工造林的主动修复与退耕还林还草的被动修复是退化生态系统典型的生态修复策略.以三峡水库运行后形成的消落带为研究对象,研究不同生态修复策略对消落带土壤饱和导水率的影响,对生态脆弱带的水土保持效应具有重要意义.选取桑树+水杉复合林(主动修复)、自然草地(被动修复)、农田(对照)为研究样地,探究了两种不同生态修复策略下三峡水...     

Seasonal variation of nitrogen and phosphorus in Xiaojiang River—A tributary of the Three Gorges Reservoir

A yearlong monitoring program in the backwater area of Xiaojiang River (XBA) was launched in order to investigate the eutrophication of backwater areas in tributaries of the Yangtze River in the Three Gorges Reservoir (TGR) in China, starting after the impoundment water level of the TGR reached 156 m. From March 2007 to March 2008, the average concentration of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were (1553±484) μg·L^?1 and (62±31) μg·L^?1, respectively. The mean value of chlorophyll was (9.07±0.91) μg·L^?1. The trophic level of XBA was meso-eutrophic, while the general nutrient limitation was phosphorus. The results indicated that XBA has a strong ability to purify itself and has non-point source pollution from terrestrial runoff. The variation of TN/TP ratio was caused by a variation in TN rather than in TP when TN/TP < 22. N-fixation from cyanobacteria occurred and became an important process in overcoming the nitrogen deficit under a low TN/TP ratio. When TN/TP ? 22, the variation of TP affected the TN/TP ratio more significantly than TN. The increase of TP in XBA was caused mainly by particulate phosphorus, which could originate from a non-point source as adsorptive inorganic forms after heavy rainfall and surface runoff. An increase in the river’s flow could also contribute to an unstable environment for the growth of phytoplankton.     

基于InVEST模型的三峡库区(重庆段)生境质量时空演变分析

为识别生境质量优劣的具体区域,揭示土地利用变化下生境质量时空演变特征,对集大农村、大库区于一体的三峡库区(重庆段)开展生境质量研究.以2000、2010及2020年土地利用数据为基础,运用InVEST模型对三峡库区(重庆段)2000—2020年生境质量进行定量评价,并结合转移矩阵方法挖掘了生境质量退化的具体区域.结果表...