城镇化地区水文过程实验观测与模拟——以太湖西苕溪流域安吉实验小区为例

城镇化的发展使不透水面积不断增加,往往导致地区的水文过程发生较为明显的改变。以太湖上游西苕溪流域内的安吉城镇化实验小区为例,在对研究流域50多a长系列水文气象资料和区域城镇化特征作较详细分析的基础上,结合2005~2008年短时间尺度降雨径流观测实验,通过雨量、水位以及下垫面等数据分析,选用Storm Water Management Model这一暴雨洪水管理模型对该地区的典型洪水过程进行了模拟,对其降雨径流规律进行了分析。结果表明：该模型对该区域的模拟效果较好,误差较小,可以用于该城镇化地区的降雨径流过程模拟和洪水规律定量分析;分析该实验小区降雨径流过程可知,城镇化使该地区洪水上涨过程明显加快,6场典型洪水的峰型系数均值为305,洪峰流量增大而滞时缩短,较快的汇流速度使该地区的防洪压力较大。实验观测方法及模拟分析成果将有助于对太湖地区小流域城镇洪水过程特征与规律的认识,对我国东部城镇地区的防洪、规划与管理也具有重要的借鉴意义     

基于“压力—状态—响应”模型和分形理论的湿地生态健康评价

科学评价湿地生态系统健康是湿地管理和保护的重要前提。以海河流域河北衡水湖湿地为例,采用"压力—状态—响应"(PSR)模型对其健康评价进行探讨研究,并对该模型的压力、状态和响应部分分别建立相应的指标体系;该指标体系不仅将生态、经济、社会要素结合起来,而且考虑了湿地所处地区的社会经济结构、湿地所具有的功能以及管理部门、个人及企业等对保护湿地所采取的措施。同时,根据湿地生态系统具有自组织、自相似的特征,基于分形理论对其进行评价。计算分析时首先对选择的各指标进行归一化处理,然后采用最小二乘法求解拟合曲线斜率的方法来计算分维数(D),由1/D得到脆弱度,以此作为评价健康程度的依据。计算结果表明,D=0.5826,则脆弱度为1.7164,表明衡水湖湿地生态系统处于不健康程度。该湿地亟待开展进一步的科学管理和生态保护。     

干旱区水资源承载能力综合评价研究——以新疆和田河流域为例

本文以新疆和田河流域为例,重点探讨了我国西北干旱区水资源承载能力综合评价的方法,并将模糊综合评判方法应用于该研究,建立了分析评价模型。最后应用该模型对和田河流域水资源承载能力进行了评价研究。从而为该流域水资源合理利用提供了决策依据。同时,本研究也为干旱区水资源承载能力研究提供了经验和模式。     

滇南蒙自地区降水稳定同位素特征及其水汽来源

大气降水中δD、δ~(18)O值具有规律性变化特征,与诸多气象要素及水汽来源之间存在密切联系.根据2009年1月至2011年12月对滇南蒙自地区大气降水的连续性采样,结合欧洲中期数值预报中心(ECMWF)以及美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的再分析资料,并利用HYSPLIT_4.8后向轨迹追踪模型,分析了天气尺度下蒙自地区大气降水中δD、δ~(18)O的变化特征,探究了降水稳定同位素与温度、降水量、风速及水汽来源之间的关系.结果表明,蒙自地区降水中δD、δ~(18)O值表现出明显的季节变化,即干季偏高,湿季偏低;降水中δ~(18)O与温度、降水量之间存在显著负相关,但与不同气压层(300、500、700、800 h Pa)风速之间呈现出显著正相关,表明风速也是影响降水中δ~(18)O变化的一个重要因素;随着降雨等级的增加,其大气水线的斜率与截距也增大,说明降水稳定同位素存在一定程度的云底二次蒸发效应;水汽输送轨迹显示,干季降水的水汽主要来自于西风带输送及局地再蒸发水汽,而湿季降水的水汽主要来源于远源海洋水汽的输送,并且在受台风影响期间,降水中δD、δ~(18)O值更加偏负.     

苏北里下河典型区河网水系演变特征研究

在自然地理气候变化和人类活动胁迫的双重作用下，平原河网地区水系格局发生了很大的变化。以江淮下游里下河典型区--盐都区为例，基于1970s、1980s和2010s年的3期水系数据，利用GIS和遥感解译等技术，选取河网水系数量、结构和连通指标，对河网水系时空演变特征及其影响因素进行分析研究。结果表明：（1）研究区河网密度和河网水面率均呈不断减少趋势，两者分别下降21.3%和10.2%。研究区河流曲度较小，河网连通性较好，河网曲度和连通度总体上变化较弱。（2）研究区河网水系变化存在时空差异性。河网水系在缓慢城市化时期（1970s～1980s）的衰减率高于快速城市化时期（1980s～2010s），特别在城镇化发展缓慢区域表现显著。城镇化发展快速区域，其河网水系持续减少且变化剧烈。（3）研究区河道变化存在着等级差异性。城镇化等人类活动对河网水系的影响，呈现出先低等级（Ⅳ级）河道、后高等级（Ⅰ~Ⅲ级）河道的特征规律。其中，低等级河道数量持续减少且变化强度剧烈，高等级河道数量变化不大且其面积和长度均有所增加。 关键词： 平原河网；水系变化；演变特征；里下河地区     

西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析

针对流域土地利用变化所引起的径流空间变异问题,论文以太湖上游西苕溪流域为例,基于SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）模拟的不同土地利用情景下月尺度径流过程,通过GWR模型（Geographically weighted regression）在空间上定量评估了土地利用/覆被变化对流域径流过程的影响。结果表明：径流变化在流域空间分布上存在一定非平稳性,其与子流域内面积变化较大的土地利用类型相关性显著,其中城镇用地影响最大,林草地和耕地影响次之。径流变化对城镇用地的空间响应关系表现为由上游到下游逐渐增强,而对林草地和耕地的响应关系表现为从流域上游到下游逐渐减弱。对比发现,多因子GWR模型相对于单因子GWR模型更适合综合分析径流对土地利用/覆被变化的空间响应关系。     

河流水质评价中模糊数学评价法的应用与比较

选择2005年6个典型日（1月12日、3月10目、5月10日、7月13日、9月8日和11月10日）的水质,运用两种模糊数学评价法对浙江西苕溪流域港口断面的水质进行评价并作比较。第一种数学评价法采用较为简单的单因素模糊综合评价法,另一种采用多级模糊数学评价法。评价结果表明,1月12日、3月10日和11月10日的水质达到国家Ⅰ类水质标准;而5月10目的水质相对最差。比较两种评价方法,单因素模糊综合评价法对单个因素的影响敏感,特别是超标值对最后的相对隶属度贡献大;而多级模糊评价法综合各个因素来评价现状水质,因而反映出水质的综合情况。结合港口断面的特点分析水质变差的原因,结论是：流域农业劳作带来的面源污染物质进入港口断面使得该断面在农作高峰期水质较差;同时,断面的水资源短缺问题较为严重,导致水环境容量较小,污染物较难稀释扩散。     

太湖最高水位及其与气候变化、人类活动的关系

采用累积距平及非参数检验的方法,重点分析1954~1999年太湖最高水位的变化,及其与相关气候因子的关系。1954年以来,太湖最高水位变化大致以20世纪80年代初为界,此前下降,此后则上升。梅雨和热带气旋影响次数直接影响太湖最高水位的变化;Wilcoxon检验表明最高水位变化与西北太平洋夏季风指数之间联系密切,而最低水位与其关系则不明显。Kendall协和系数检验验证了太湖最高水位与各气候因子变化之间的一致性。80、90年代太湖最高水位不断上升且常常居高不下,人类活动起着重要的作用;从河网水系变化、湖泊围垦和土地利用变化等方面分析了人类活动对太湖水位变化的影响。结论认为,太湖最高水位上升仍然受控于气候变化因子;而人类活动则加剧了水位上升的情势,并在其中所起作用日益重要。     

高度城镇化地区城市小区降雨径流污染特征及负荷估算

太湖平原是我国城市化快速发展的地区,同时也是水环境问题最突出的地区之一.虽然该区域在国家大力治理下点源污染基本得到控制,但是城市降雨径流污染仍是当前关注的热点问题.为此本文选择了不同类型城市小区开展降雨时径流污染物浓度变化对比实验观测,根据采集的多个降雨场次径流污染数据,采用多种方法计算和分析该地区不同类型小区降雨径流特征并估算污染负荷.结果表明,太湖平原地区城市居民小区的降雨径流会污染河道水质;不同类型城市小区都具有一定初期冲刷效应,商业住宅小区污染较商住私房混合小区轻,但是初期冲刷效应更加明显;太湖流域平原地区商住私房混合小区和商住餐饮小区最佳初期流量截留占比为30%,商业住宅小区则为25%.太湖流域平原地区在全国不同的城市小区中整体污染负荷较高,尤其体现在氮磷污染.该研究对高度城市化地区城市小区降雨径流污染治理有重要参考价值.