人类活动对川东平行岭谷区岩溶地下水化学性质季节变化的影响

以川东平行岭谷区典型岩溶槽谷--北碚槽上为研究区域,通过对8月和11月的岩溶地下水水化学性质研究,发现槽上岩溶地下水的化学性质呈现明显的季节性：电导率、矿化度、SO42-浓度及HCO3-浓度都是8月大于11月,与气温和降水量的变化相对应,也与人类在8月份对土地利用的强度大于在11月份对土地利用的强度相对应。研究区地下水的化学性质与人类活动对土地利用的季节差异具有比较明显的对应关系,为进一步认识岩溶地下水的时间变化规律提供科学数据,也有利于认识人类活动对生态环境产生的影响,从而采取更加合理的措施来治理和保护岩溶地区有限的地下水资源,满足人们的生活和生产需要。     

西南岩溶石山地区岩溶水资源合理开发利用模式——以湖南龙山洛塔为例

针对湘西洛塔岩溶区特殊的地质环境所造成的干旱缺水、水土流失、生态环境恶化等问题的特点,在调查、分析洛塔自然条件与水土资源、生态环境基本条件的基础上,实施了13处岩溶水资源开发利用示范工程.通过系统总结洛塔地区岩溶水资源合理开发利用技术与方法及岩溶水资源开发利用成功经验,提出了以岩溶水小流域为单元对岩溶水资源进行综合开发利用的5种模式:①地下河堵洞引水开发利用模式;②地下河出口及岩溶大泉引水开发利用模式;③凿引水隧洞拦截地下河开发利用模式;④地表地下联合水库开发利用模式;⑤表层岩溶泉开发利用模式.通过对失败工程的案例分析,认为在岩溶水资源开发利用过程中,应查清工程的岩溶发育规律及工程地质条件,分析经济技术支持的可行性,然后采取相适应的开采方式与方法.岩溶水资源进行综合开发利用的5种模式的提出,为在湘西实施"水源·土地·生态"持续发展战略,发展生态经济,实现脱贫致富,促进社会经济、生态环境良性循环,提供了切实可行的实用技术与方法借鉴.     

旅游活动影响下的岩溶地下水理化特征演化及其概念模型——以世界自然遗产地金佛山水房泉为例

为探究高强度旅游活动影响下岩溶地下水理化参数的演变特征，以重庆金佛山世界自然遗产地核心区水房泉岩溶流域为研究对象，在旅游旺季(冬季)对水房泉中各理化指标进行连续在线监测和分析。研究表明：水房泉在旅游活动高峰期前表现出自然背景条件下的水质特征，各理化指标波动较小；随着旅游高峰期的到来，水中的pH值、电导率(SpC)、溶解氧(DO)、浊度、方解石饱和指数(SIc)、二氧化碳分压(pCO2)、Ca2+、Mg2+、HCO-3等均产生了显著的波动。旅游活动排放的污水中含有微生物所需的有机质，以及硫酸和硝酸等酸类污染物，微生物呼吸作用产生的碳酸与酸类污染物一起会加剧岩溶地下管道的溶蚀，使地下水中富集碳酸盐岩溶蚀物Ca2+、Mg2+、HCO-3等(浓度增幅分别为10%、22%、26%)；同时因污水中的污染物成分不同，导致高峰期间水房泉中的K+、Na+、Cl-、PO3-4、SO2-4的上升幅度均比其余水化学参数大(浓度增幅分别为257%、273%、286%、750%、93%)。大量污水的注入亦导致了地下水中SpC上升，DO下降，水体净化能力变差，水体更容易遭受污染。根据人类活动对岩溶地下水的影响以及其理化指标演变特征建立了相应的概念模型。研究综合表明了水房泉流域地下水对强烈的人类活动响应极其迅速、敏感，易遭受污染。     

水生植物与水气界面气体交换对岩溶泉水化学及碳循环影响

为揭示水生植物光合作用及水气之间气体交换对岩溶水化学及碳循环的影响,在姜家泉沿程选取5个监测点,于2017年12月至2018年11月对其水化学性质进行监测.结果显示:(1)在降水较少的月份,JJQ3的Ca2+浓度和HCO3-浓度明显小于JJQ1和JJQ2,并且溶解氧(DO)与电导率(EC)、Ca2+浓度、HCO3-浓度之间均呈负相关关系,说明池水处水生植物光合作用将碳酸盐岩溶蚀产生的HCO3-转化成了稳定的有机碳,从而增强了岩溶碳汇效应.(2)JJQ4的Ca2+和HCO3-浓度与JJQ1、JJQ2没有明显差异,但pH和溶解氧(DO)却明显高于JJQ1和JJQ2,并且JJQ4处溶解无机碳的稳定碳同位素(δ13CDIC)偏正于JJQ1和JJQ2,这主要是跌水导致水-气之间发生了气体交换.大气中的氧气通过曝气作用进入水中,而水中二氧化碳分压(pCO2)远高于大气,导致水中溶解的CO2脱气.(3)姜家泉水化学受到水生植物光合作用和水-气间气体交换的共同影响,并且在强酸参与下,CO2脱气将进一步减弱岩溶碳汇效应.因此,为准确估算岩溶碳通量,有必要对两种作用方式进行区分.     

白云岩地区土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的响应关系

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素.研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素.结果 表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12:00～14:00之间,最低值出现在5:00～7:00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P＜0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P＜0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P＜0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异.     

重庆三叠系碳酸盐岩热储热水水文地球化学特征

地下热水的水文地球化学特征研究有利于地下热水的开发,对重庆三叠系碳酸盐岩热储热水的研究可以更好地实现重庆地下热水的可持续开发。通过2009年1月和2009年7月对重庆市三叠系碳酸盐岩热储热水进行野外监测、取样和室内分析,发现重庆三叠系碳酸盐岩热储热水水化学性质相近,pH呈中性,水温30℃~50℃,电导率为1 320 μs/cm~3 250 μs/cm,水化学类型为SO₄-Ca(Mg)型,是典型的碳酸盐岩热储中-低温地下热水。温泉水的主要阳离子为Ca²⁺和Mg²⁺,阴离子为SO₄^2-和HCO₃^-,除青木关温泉外,SO₄^2-和Ca²⁺、Mg²⁺随时空变化较小,体现了碳酸盐岩中石膏与地下热水的水-岩作用对地下热水水文地球化学特征的控制。热水中的方解石和白云石都处于饱和与不饱和的临界状态,没有明显钙华沉积的现象;Na-K-Mg-Ca图解显示各个季节地下热水的物质来源基本一致,均没有达到水岩平衡状态。     

基于底泥再悬浮试验的太湖水质模拟

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对底泥再悬浮影响的规律,在室内矩形水槽内模拟了各种水动力条件下太湖底泥的起动规律,得到了太湖底泥在3种不同起动标准下的起动流速,通过考察上覆水中悬浮物浓度的变化,建立了底泥沉积物再悬浮通量与水体流速的定量化关系。结果表明:太湖底泥在个别动、少量动、普遍动3种标准下的起动流速分别为15、30和40 cm/s,且底泥沉积物再悬浮通量与流速呈现线性正相关关系,再悬浮通量随流速增大而增大,且相关性较好。将该试验结果应用于太湖的水量水质数学模型中,并和太湖实测资料进行了对比,取得了比较满意的效果。该模拟装置能够在室内可控条件下较好地反映太湖沉积物再悬浮特征,对太湖的富营养化治理具有重要意义。     

长江源区浮游植物群落结构及分布特征

地处青藏高原腹地的长江源区是长江流域的水源涵养地和生态系统的天然屏障,同时也是自然生态系统最敏感、生态环境十分脆弱的地区,浮游植物作为水体生态系统中的初级生产者,其群落结构对反映水体质量具有重要的指示作用。为探究长江源区水环境特性和浮游植物群落特征,于2018年3月份与10月份对长江源区10个典型河段的水环境因子与浮游植物群落组成进行了系统调查。结果显示:10月份各调查河段流速、浊度、水温及电导率等水环境参数均比3月份高;同一月份中,楚玛尔河的浊度、盐度、电导率等水环境参数均显著高于其余河段;两个月份各调查河段的pH、溶解氧以及亚硝酸盐氮等指标差异不显著。采样调查共鉴定出浮游植物4门28属58种,其中以硅藻、绿藻和蓝藻物种数占优,分别占总数的79.3%、10.4%和8.6%。调查期间,长江源区浮游植物密度在6.06×10~4～39.90×10~4 cells·L~(-1)之间,平均生物量为0.59 mg·L~(-1)。浮游植物优势种有美丽颤藻(Oscillatoria formosa)、普通等片藻(Diatoma vulgare)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、针杆藻(Synedra sp.)、舟形藻(Navicula sp.)、桥弯藻(Cymbella sp.)、小球藻(Chlorella sp.)等。两个月份Shannon-Wiener多样性指数(H’)均值分别为3.06和3.12,Margalef丰富度指数(D)均值为1.17和1.52,Pielou均匀度指数(J)均值为0.90和0.82。结合水体营养盐指标、浮游植物密度及多样性指数等指标对水质评价,长江源区水质总体呈无污染或轻度污染状态。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

湖北省生态系统服务协同权衡时空差异及归因分析

快速城镇化进程导致生态系统服务功能日益下降,如何促进城市扩张和生态保护的协调、可持续发展成为热点话题。现有研究多采用相关性指标测度单期生态系统服务间协同权衡特征,较少兼顾动态关系识别与作用强度测定。以湖北省为例,测定2010、2020年两期产水、食物供给、生境质量和土壤保持4项生态系统服务,构建动态权衡协同度(DESTI)量化2010～2020年间生态系统服务变化量的权衡/协同关系的强度及方向,引入最优参数地理探测器识别自然与社会因子对其驱动机制。结果表明：(1)2010～2020年,除生境质量外,食物供给、土壤保持和产水3项生态系统服务功能均呈递增态势;(2)4项生态系统服务间动态协同权衡的强度和方向在空间上存在显著差异;(3)动态协同权衡度受自然因素(日照时数、降雨)和土地利用类型的驱动作用明显,自然经济交互作用也增强了协同权衡的空间差异。研究全方位明晰了区域动态协同权衡的空间特征、作用强度与驱动机制,提出的管控措施有助于区域生态经济的协同发展。     

Larval and Juvenile Fish Assemblage Structure of Inshore Habitats in the Middle Reaches of Li River,China: Spatial and Temporal Patterns in Relation to Abiotic Factors

To evaluate the effect of abiotic factors on larval and juvenile fish assemblage in shallow waters of middle reaches of Li River, Guilin, China. Samplings were taken monthly at 7 stations in the mainstream and 2 stations in 3 tributaries from May 2014 to April 2015. Synchronously, temperature, pH, turbidity, conductivity, dissolved oxygen rainfall and discharge were obtained. In all, 11.886 larval and juvenile fish from 18 species belonging to 8 families, 16 genera was captured. Principal Component Analysis (PCA) showed obvious significant difference between the environmental variables across sampling areas and months. The results of Canonical Correspondence Analysis (CCA) indicated that water temperature, turbidity, discharge and rainfall were dominant factors on larval and juvenile fish assemblage.     

近50年来鄱阳湖流域降雨多时间尺度变化规律研究

利用鄱阳湖流域16个气象站1960~2008年共49 a的月降雨资料，采用Morlet小波函数，对该流域降雨季节变化、年际和年代际时间序列进行小波分析，揭示了流域降雨变化的多时间尺度特征，分析了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点。研究表明：①1960~1990年，年降雨量呈明显年际和代际振荡，并无显著趋势；进入90年代以后，年降雨呈现显著上升趋势；进入21世纪，尤其从2002年开始，年降雨量开始减少；②流域季节降雨和年降雨都存在多时间尺度特征，夏季降雨、冬季降雨和年降雨都存在18 a的第一主周期；春季、冬季和年降雨存在6 a次主周期；此外，春季、秋季、冬季和年降雨均存在3 a次主周期；③夏季降雨在18 a时间尺度上与年降雨变化具有相同的趋势和相位，春季降雨在3 a和6 a时间尺度上与年降雨变化具有相似趋势和相位变化     

近50 a三江源地区蒸发量的变化特征及其影响因子分析

选用青海省三江源地区1964~2013年14个气象台站观测的基本气象数据,利用线性倾向性估计和Mann-Kendall检验方法等分析了三江源地区蒸发皿蒸发量的时空变化和变化趋势,并以完全相关分析方法进行蒸发量上升成因分析。结果表明:三江源地区年蒸发量总体呈显著上升趋势,其线性变化速率为30.1 mm/10 a,夏秋冬季蒸发量均呈显著上升变化,春季变化趋势不明显,夏季和秋季蒸发量上升对年蒸发量上升贡献最大;逐月蒸发量变化趋势均增加,但幅度各异;冬季蒸发量在2011年发生了突变,其余各季和年均未发生突变.蒸发量月际变化规律明显,表现为双峰型分布,双峰出现在5月和7月,最小值出现在1月;季节变化也十分明显,夏季蒸发量最大,其次为春季和秋季,冬季蒸发量最少,表明春夏两季蒸发量的多少对三江源地区水循环起重要作用。年和四季蒸发量呈现出西北部少,东南部及东北部多的分布特点,气候变化速率分布自西向东逐渐增大。蒸发量年际变化不剧烈,年蒸发量变异系数从西北向东南逐渐增大,四季蒸发量变异系数空间分布明显不同。年蒸发量与平均气温总体上呈正相关,与气温日较差、相对湿度呈负相关,平均气温上升、气温日较差和相对湿度下降是三江源地区蒸发量上升的主要因素。     

近几十年三峡库区主要气象灾害变化趋势

利用三峡库区33站1961～2006年逐日降水量、平均气温、最高气温、雾、雷暴资料，分析了库区干旱、洪涝、连阴雨、高温、雾、雷暴主要气象灾害的变化趋势。统计结果表明：近46年来，三峡库区平均年干旱日数呈不明显的增加趋势，春、夏、冬季干旱日数的年际间基本没有变化趋势，但秋季干旱日数年际间有明显的增多趋势，增多速率为41 d/10 a；春、夏季雨涝日数变化趋势不明显，秋季雨涝日数有微弱的减少趋势；三峡库区年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，连阴雨日数的减少趋势较明显；近34年三峡库区年雷暴日数呈明显减少趋势，减少速度为29 d/10 a；库区平均年雾日数没有明显变化趋势,但1999年以来减少趋势明显；近46年三峡库区平均年高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势，平均年极端最高气温均没有明显变化趋势。     

长荡湖近61a降水量演化特征

基于王母观站和溧阳站1953~2013a系列年降水量资料,采用Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验、连续小波变换等技术手段,分析了61a来长荡湖年降水量的演变特征。结果表明,长荡湖多年平均降水量为1 115.1 mm,年内降水量呈明显的季节性变化;年降水量总体呈减少趋势,但仍以正常年份居多,偏多与偏少年份相当;长荡湖湖区年降水量变化周期为9.5a;年降水量变化不存在突变。研究成果可为长荡湖湖区的洪水控制、水资源利用、水调度方案制订、应对气候变化提供科学依据。     

不同季节划分尺度下巢湖流域气候变化趋势分析

根据现代气候学、候平均气温及气象学上的季节划分等3种不同的季节划分方法,利用国家气候中心发布的1961～2010年气象台站观测资料插值格点化数据集（CN051）,选取巢湖流域内及其周边的26个格点气温、降水量资料,运用年代际变化、距平、回归分析以及Mann Kendall 方法,分析比较巢湖流域近50 a三类季节的气温、降水量变化趋势和特征。结果表明：3种方法划分出不同季节,分析温度和降水的变化趋势时,它们各自的结果有所差异,甚至差别相当明显,运用气象学季节划分方法就成功地推翻了全球变暖的说法。所以在全球变暖的大背景下,分析季节的气候变化应考虑每年实际气温,从多尺度进行分析,才能得到准确而又科学的结果     

三江源高寒草甸下溪流溶解性有机碳的季节性输移特征

溶解性有机碳（DOC）在生态系统中起着重要作用，但河流DOC输移动态及其对气候变化和多年冻土退化的响应还不清楚。对青藏高原三江源地区高寒草甸下8条小流域河流于2016年8月至2017年7月进行逐月采集水样，同步测定流量，在室内对DOC浓度进行分析，研究河流DOC浓度和输移通量的逐月变化规律以及对降雨和温度逐月变化的响应。结果表明：（1）DOC的年平均浓度介于4.05±1.20~6.55±2.86 mg·L-1之间，均值为5.30 mg·L-1；DOC平均浓度与流域内高寒沼泽草甸（ASM）覆盖面积比例呈显著线性负相关，而与高寒草甸（AM）呈显著线性正相关；此外，有多年冻土发育的流域内河流平均DOC浓度明显高于无多年冻土发育的流域。（2）DOC浓度随季节性气温的变化呈现较大的变异性，在-8~2℃气温回升的过程中，DOC平均浓度随气温的升高呈急剧上升的趋势，在随后2~13℃气温继续升高到最高的过程中，DOC平均浓度又急速降低，而在之后13~-8℃气温下降的过程中，DOC平均浓度呈一个缓慢降低的趋势，并在12月达到最低。（3）DOC平均输移通量也显示出较大的季节差异，其范围为0.006±0.000 5~3.01±0.74 kg·km-2·d-1，均值为1.12±0.81 kg·km-2·d-1；DOC输移通量与流域内平均径流量显著线性正相关，DOC的输移主要集中在春季融雪期和夏季丰雨期。气候变暖会导致多年冻土活动层厚度增加，因此，温度增加导致DOC输移增加的结果提示，气候变暖可能会增加青藏高原高寒草甸区河流对有机碳输移和释放。     

秦岭南北地区农业气候资源时空变化特征

利用秦岭南北地区1960~2016年47个气象站点的观测资料，运用气候倾向率、Mann-Kendall趋势检验、相关分析与反距离加权插值等方法分析了秦岭南北地区光、热、水等农业气候资源的时空变化特征。结果表明：1960年以来，秦岭南北地区气温、≥10℃活动积温呈显著增加趋势，1995年后气温快速上升，并在2002年增温达到显著水平。春、冬、秋季增温明显，空间上秦岭以北增温倾向率大于秦岭以南。 1960~2016年，秦岭南北地区降水量总体呈微弱下降趋势，从时间上看，1995年前降水量以下降为主，1995年后降水量转为上升趋势；从空间上看，1960~2016年，下降较明显地区为秦岭以北、嘉陵江沿线，其次为汉水流域丹江口水库区域；部分地区呈现微弱上升趋势，主要分布在巴巫谷地、汉水流域大巴山等山地段和秦岭南坡东部。相对湿度呈微弱下降趋势；日照时数呈显著下降趋势，四季下降程度为夏>冬>秋>春，下降显著地区为研究区东部平原、汉中盆地、关中盆地及巴巫谷地。 关键词： 农业气候资源，时空变化，秦岭南北地区     

基于MOD16的安徽省地表蒸散量时空变化特征

安徽省是我国的农业大省，其水资源的管理和利用直接影响到农业的可持续发展，分析安徽省的蒸散量变化，对水资源的科学配置和合理利用有着重要的意义。基于MOD16蒸散量产品，利用均值、标准差、偏差法、趋势分析法以及空间变异等方法，分析安徽省近15 a地表蒸散量年际、年内时空变化特征，和不同土地利用类型下蒸散量的差异性变化特征。研究表明：（1）2000~2014年间安徽省多年平均蒸散量为694.9 mm，波动范围为647.5~730.5 mm，年际变化呈现下降趋势；并具有较强的空间分异性规律，整体上呈现南高北低趋势，各市多年蒸散量均值差异显著，其中黄山的蒸散量最高（844.1 mm），宿州最低（603.7 mm）。（2）安徽省年内各月间的蒸散量呈现先增加后减少的“单峰型”趋势，具有明显的季节差异，表现为夏季(304.17 mm)＞春季(167.56 mm)＞秋季(150.41 mm)＞冬季(73.92 mm)；但各市的年内蒸散量变化趋势表现不同，淮河以南整体呈现“单峰型”趋势，淮河以北则呈现典型的“双峰型”趋势。（3）安徽省不同土地利用类型的蒸散量差异明显，其年均蒸散量按照“林地＞草地＞未利用地>耕地＞城镇用地”的顺序递减。 关键词： MOD16; 安徽省; 蒸散量; 时空分布; 土地利用     

Spatial pattern of recent rainfall trends in Serbia (1961–2009)

This paper examines a spatial pattern of annual, seasonal and monthly rainfall trends in Serbia. The study used data from 63 weather stations between the period of 1961–2009. The rainfall series was examined by applying the nonparametric method of the Mann–Kendall test and Sen’s method to determine the significance and magnitude of the trends. Significant trends have not been detected for the whole country at an annual scale. Seasonal trends at the confidence level of 97.5 %, however, indicate a slight decrease in winter (5 stations out of 63) and spring (7 stations out of 63) precipitation and an increase in autumn precipitation (10 stations out of 63). Results for monthly rainfall trends also generally showed a nonsignificant trend with the exception of a negative trend in May (6 stations out of 63) and positive trend for October (9 stations out of 63). Calculated global autocorrelation statistics (Moran’s I) indicate a random spatial pattern of rainfall trends on annual, seasonal and monthly timescales with exceptions for March, June and November. Overall, results suggest that only weak, mostly nonsignificant trends are present in Serbia in the period 1961–2009.