华北地区1951-2009年气温、降水变化特征

基于华北五省(市)64个基本气象站的1961-2009年逐年逐月气温、降水资料, 利用泰森权重计算了华北地区面平均降水及面平均气温,并建立了7个长序列气象站的气温、降水与面平均值的回归方程,展延了研究区1951-1960年面平均降水和气温资料。对展延后的1951-2009年序列数据,应用Mann-Kendall检验、Mann-Whitney检验、9 a滑动平均等方法进行趋势分析,分析结果显示: 该区59 a间年气温上升了1.5 ℃,年气温序列存在显著上升趋势,年气温序列在1993年前后有一个突变点,年气温距平以1989年为低温期与高温期的分界线,年气温平均每10 a增长2.2%;年降水序列无显著趋势,亦无显著跳跃趋势,年降水距平大致以1976年为多雨期与少雨期的分界线,年降水平均每10 a增长-1.3%。研究成果为深入分析华北地区气候变化规律、未来气候变化影响,以及水资源对气候变化的响应提供了基础。     

官厅水库入库断面水质多指标评价与演变特征分析

水体质量状况及其污染特征是流域水污染防治规划和治理措施制定的前提和基础。采用主成分分析和层次聚类分析等多元统计分析方法,选取溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量等10个不同类型的监测指标,综合评价了官厅水库入库断面八号桥2006—2017年丰水期和枯水期水质年际变化特征,识别了不同阶段关键污染指标。结果表明:各年份丰水期(9月)大多数水质指标均优于枯水期(5月),特别是粪大肠菌群和氨氮,但总磷和高锰酸盐指数的差异较小。根据水质指标年际变化情况,可将研究期分为污染严重阶段(2006—2007年)、污染改善阶段(2008—2015年)和污染全面好转阶段(2016—2017年)。大部分水质指标呈现逐年好转的趋势,特别是粪大肠菌群、氨氮和五日生化需氧量,但总磷仍是官厅水库入库河流的重要污染指标。     

中国水土资源本底匹配状况研究

论文以中国水资源二级区为基本单元,利用单位面积水资源量法和基尼系数法,以二级区水资源总量和潜在可开垦耕地面积为数据基础,评价中国水土资源本底匹配状况,为中国水土资源优化配置提供科学依据。首先根据适宜农作物耕种的高程、坡度和土壤类型条件,得到中国潜在可开垦耕地分布;然后,计算单位潜在可开垦耕地面积水资源量,评价中国水土资源本底匹配分布状况;最后,绘制水土资源洛伦兹曲线,计算基尼系数,对中国水土资源本底匹配总体状况进行评价。研究结果表明： 1）中国北部区域潜在可开垦耕地较多,西南部和南部沿海区域分布较少,未来具有较大耕地开发潜力的区域主要分布在北方; 2）中国本底水资源和潜在可开垦耕地资源空间分布存在严重错位; 3）较之已有研究成果中依据水资源量和耕地面积计算的基尼系数0.566,论文以本底水资源和潜在耕地为基础数据计算的基尼系数0.712要大很多,表征中国本底水土资源不匹配程度要严重得多,中国80%的水资源服务不到23%的潜在可开垦耕地。     

我国水资源学术交流十年总结与展望

水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源,是一个国家综合国力的有机组成部分。目前,国家已将水资源列为与粮食、石油资源并列的三大战略资源之一。随着经济社会快速发展,水资源供需矛盾越来越突出,水资源已成为制约国民经济发展的重大"瓶颈"。因此,水资源研究已成为支撑我国可持续发展的重要学科领域。论文在大量文献分析的基础上,阐述了水资源研究发展过程;介绍了近十年来中国自然资源学会水资源专业委员会主办的主要学术交流情况,总结了近期我国水资源研究进展;在以上分析的基础上,对水资源学科发展趋势进行了分析,并对近期水资源研究进行展望,提出未来十年我国水资源学术交流发展方向。     

水文变异条件下潦河生态流量计算研究

气候变化和高强度人类活动改变了流域的自然水文循环过程,导致水文序列出现变异,严重影响了流域水文生态系统的稳定性.目前,基于水文变异条件下的河道内生态流量计算已成为当前变化环境下生态水文学研究的热点问题之一.以江西鄱阳湖西北部的潦河为例,采用水文时间序列变异检验方法分析径流变异性及成因,应用水文模型对水文变异后的径流进行还原,以Kolmogorov-Smirnov（K-S）、Anderson Darling（A-D）和概率点据相关系数（PPCC）3种检验法确定月径流的最优概率分布函数,进而提出水文变异条件下最适宜的潦河生态流量计算方法.结果表明:①潦河万家埠站径流在1972年发生水文变异,突变点后流域年径流增加了12%,降水量的增加和蒸发量的减少是其主要驱动要素.②采用分布式时变增益模型（DTVGM）对径流进行还原,率定期和验证期的相关系数和Nash-Sutchliffe效率系数均大于0.78,径流模拟值和实测值拟合程度较高,表明基于DTVGM进行径流还原是可行的.③基于还原后的径流,对5种概率分布函数进行拟合优度综合检验,确定逐月最优分布函数,并估算月河道生态流量.与Tennant法、最枯月平均流量法、7Q10法等方法比较,基于最优分布函数的生态流量结果更具确定性与合理性.在气候变化和人类活动引起径流变异的背景下,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法能够更科学地体现水文变异对生态需水过程的影响,研究结果可为潦河流域水生态保护和水资源管理提供数据支撑,也可为变化环境下水资源规划和配置提供科学依据.      

塔里木河河道整治与生态建设科学考察及再思考

塔里木河是我国西北地区最大的内陆河流,如何实现流域水资源可持续利用和生态保护一直是国家和新疆各族人们关注的重大问题。论文通过对塔里木河新的科学考察的经过和体会介绍,就博斯腾湖向塔里木河下游输水的可持续性问题、水资源分配问题、塔里木河干流河道治理工程认识问题、对生态闸的认识和管理问题、胡杨林保护问题、塔里木河下游生态环境恢复等问题提出一些讨论,对塔里木河河道整治与生态建设提出初步咨询建议。     

基于GIS和差异信息测度的海河流域水文气象要素时空变异性分析

为深入理解海河流域水资源剧减的影响原因, 进行水文气象要素的时空变异分析是十分重 要和必要的。传统的时间序列变异方法主要是用变异系数法, 论文结合信息熵理论提出一种基于差 异信息测度与GIS 技术的时空变异分析方法, 并成功应用于海河流域的31 个测站的1960-2001 年降水、蒸发和气温的分析, 结果直观地表达海河流域降水、蒸发和气温等水文气象要素的时空变 异规律, 为进一步深入理解海河流域的水循环变化规律打下坚实基础。通过初步分析得出海河流域 降水和蒸发时空变异相对较大、气温时空变异相对较小的结论。     

淮河流域(河南段)水质时空变化特征及其与土地利用类型的关系

水质的定量评估有利于地方政府制定和实施水污染防治政策.为研究近期淮河流域行政区划尺度上水质的时空变化特征及其受土地利用类型的影响,以淮河流域（河南段）为研究区,根据2009-2017年31个水质站点的水质周测浓度,结合土地利用遥感监测数据,利用季节性Mann-Kendall趋势检验法及Spearman相关分析法,对ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TP）的时空变化特征及其与土地利用类型的相关性进行分析.结果表明:①在时间上,ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）和ρ（TP）在大部分地区呈下降趋势,但各水质指标依然较高,ρ（COD_Cr）和ρ（TP）在丰水期略高于枯水期,ρ（NH₄+-N）在枯水期高于丰水期.②在空间上,水污染比较严重的有沱河、浍河、惠济河、涡河、贾鲁河、清潩河、颍河中游、黑茨河、汾泉河和洪汝河,大部分站点为GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类或Ⅴ类水质,部分站点甚至属于GB 3838-2002劣Ⅴ类水质;而颍河上游、北汝河、沙河、淮河干流及史灌河的水质较好,基本属于GB 3838-2002Ⅰ类或Ⅱ类水质.③土地利用类型与水质之间的相关性表现为ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄+-N）、ρ（TP）与旱地和城镇面积占比均呈正相关,与林地、草地和荒地面积占比均呈负相关,与水域面积占比也呈负相关但不显著.研究显示,淮河流域（河南段）水质有所改善,但部分地区水污染问题仍然比较严重,旱地与城镇用地是造成研究区水污染的主要原因,林地、草地、荒地和水域能够缓解水污染.      

基于地面试验的土壤表面阻抗估算研究

基于地面试验,利用土壤蒸发计算公式求算土壤水汽阻力的反推法,论文对土壤表面阻抗进行了估算,并研究了土壤表面阻抗与土壤含水量之间的关系。反推法所需参数土壤蒸发量由称重法获得,空气实际水汽压由观测的相对湿度和空气温度数据计算而得,土壤表面饱和水汽压由观测的土壤表面温度计算而得,空气动力学阻抗由观测的涡度相关数据计算而得。研究结果表明,土壤表面阻抗与土壤质量含水量之间存在较好的指数函数关系,即土壤表面阻抗随土壤质量含水量的增加呈指数函数递减,由此说明通过土壤含水量计算土壤表面阻抗是一种新的可行途径。另外,在计算过程中也发现空气动力学阻抗的准确计算是应用反推法获取土壤表面阻抗的最关键因素,也是给此方法带来不确定性最大的因素,较大的空气动力学阻抗误差甚至会使土壤表面阻抗出现负值。     

近50a海河流域降水丰枯遭遇分析

针对海河流域洪水资源利用的迫切需求,基于39 个气象站点近50 a 长系列降水数据(1951—2008 年),利用Copula 连接函数,揭示海河流域内部南北山区与平原区之间的降水丰枯遭遇情况,为缺水的海河流域洪水资源利用与管理提供决策依据。研究表明,海河流域各区受到同一天气状况影响较大,同一水系在山区和平原区的降水同丰、同枯概率均在20%以上,其中同枯的概率更大(北部水系25%,南部水系31%);同一水系内山区丰水与平原区枯水的遭遇概率小于6%,降水丰、枯互补性较差;但不同水系之间的山区与平原区降水丰枯遭遇概率为9%。从全流域的角度,考虑南北水系之间调水,将有助于海河流域洪水资源的开发利用。