IMPACTS OF CLIMATE CHANGE ON MISSOURI RWER BASIN WATER YIELD1

ABSTRACT: Water from the Missouri River Basin is used for multiple purposes. The climatic change of doubling the atmospheric carbon dioxide may produce dramatic water yield changes across the basin. Estimated changes in basin water yield from doubled CO₂ climate were simulated using a Regional Climate Model (RegCM) and a physically based rainfall‐runoff model. RegCM output from a five‐year, equilibrium climate simulation at twice present CO₂ levels was compared to a similar present‐day climate run to extract monthly changes in meteorologic variables needed by the hydrologic model. These changes, simulated on a 50‐km grid, were matched at a commensurate scale to the 310 subbasin in the rainfall‐runoff model climate change impact analysis. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) rainfall‐runoff model was used in this study. The climate changes were applied to the 1965 to 1989 historic period. Overall water yield at the mouth of the Basin decreased by 10 to 20 percent during spring and summer months, but increased during fall and winter. Yields generally decreased in the southern portions of the basin but increased in the northern reaches. Northern subbasin yields increased up to 80 percent: equivalent to 1.3 cm of runoff on an annual basis.     

基于PMF模型的九龙江流域农田土壤重金属来源解析

选取九龙江流域农田土壤为研究对象,运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和原子荧光光谱(AFS)测定了土壤中重金属含量,通过正定矩阵因子分析模型(PMF)解析农田土壤中重金属的主要来源.结果表明,研究区域农田土壤中大部分金属相对福建省土壤环境背景值已存在一定程度的富集,部分土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量超过农用地土壤污染风险筛选值(GB15618-2018),且各金属在研究区不同区域(北溪流域、西溪流域和河口区)分布存在中等变异.Cr、Ni、Cu、Zn和Cd的含量在北溪流域的龙岩区域较高,Pb的含量在西溪流域较高,而Co、Hg和As的含量在河口区域较高.正定矩阵因子分析模型(PMF)得出的源成分谱和源贡献率具有非负性质,土壤中重金属实测值与模型预测值拟合曲线呈现较好相关性,结果相对合理,能满足研究需要.正定矩阵因子分析模型(PMF)解析得出:研究区农田土壤中重金属主要来源有自然源、农业活动、燃煤释放和工业活动,其对农田土壤中重金属的综合贡献率分别为37. 0%、26. 7%、17. 6%和18. 7%.     

长江源多年冻土区地下水氢氧稳定同位素特征及其影响因素

基于长江源区冬克玛底流域2017年6～9月采集的84个地下水样品,分析了地下水稳定同位素特征及其影响因素,讨论了地下水的补给来源.结果表明,研究区多年冻土区地下水δ~(18)O的变化范围为-15. 3‰～-12. 5‰,平均值为-14. 0‰;δD的变化范围为-108. 9‰～-91. 7‰,平均值为-100. 2‰,与当地大气降水相比,地下水较为富集重同位素;地下水线(LG)的斜率和截距均低于全球和局地大气降水线(GMWL和LMWL),表明地下水在接受降水的补给后经历了不同程度的蒸发作用;地下水氘盈余(d-excess)变化范围为4. 9‰～25. 0‰,平均值为11. 6‰,低于大气降水平均氘盈余值;地下水同位素与降水量存在显著的负相关关系,表明大气降水对地下水具有重要的补给作用;不同时期影响地下水同位素的组成和变化因素有所不同,在冻土的冻融前期(气温上升阶段),由于冻土活动层较薄,地下水受气温影响显著.虽然后期气温降低,但冻土活动层厚度依然在增加,此时地下水在土壤中滞留的时间的增加是地下水同位素富集的一个重要因素.结合流域的地形特点、地下水同位素特征及其影响因素,推断降水是地下水的主要补给来源.研究结果能够为长江源多年冻土区的水循环过程提供科学依据.     

皖江经济带土壤Cd空间分布特征与生态风险评价

选取2.5 km×2.5 km网格布点法,在皖江经济带A、B、C三地分别采集土壤样品35个、34个、106个,利用ICP-AES分析测定Cd含量特征,运用单项污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对三地土壤Cd污染状况进行生态风险评价。结果表明：（1）A、B、C三地土壤的Cd含量的算术平均值分别为0.40 mg?kg ^-1、0.66 mg?kg ^-1、0.84 mg?kg ^-1,均高于江淮流域Cd含量土壤背景值;（2）三地土壤pH在5.06~7.58之间,整体上处于酸性和弱碱性之间,pH小于7.0的样品167个,占比95.43%;（3）研究区三个地块土壤Cd污染特征存在明显的空间分异,低污染区在空间上呈带状分布,高污染区在空间上呈岛状分布,污染区分布面积C地>B地>A地。（4）三地土壤环境均受重金属Cd污染的影响,存在生态安全风险,风险大小为C地>B地>A地,风险程度均为潜在生态风险高于地累积生态风险高于单项污染生态风险。本区域土壤农业安全利用需要加以重视并进行分类管控。     

基于胡焕庸线波动的长江经济带水资源环境承载力动态演变特征

基于水资源生态足迹模型,对长江经济带2010—2018年131个地区水资源生态足迹与生态承载力进行研究,并用GIS可视化揭示和探讨长江经济带水资源时空特征。研究发现： （1）胡焕庸线假说在长江经济带区域成立;（2）长江经济带人均水资源生态盈余状况在胡焕庸线以西区域最好,胡焕庸线与胡焕庸亚线之间次之,胡焕庸亚线以东最差;（3）长江经济带胡焕庸线以西区域人均水资源承载力均值、水资源承载力均值在三个区域中最大;（4）长江经济带各地区历年万元GDP生态足迹呈减小趋势,水资源利用率逐年提高;（5）长江经济带历年平均水资源负载指数呈上升趋势,水资源压力逐年上升。研究结果有助于长江经济带水资源综合管理,为水资源的调控及使用提供量化依据。     

塔里木河流域出山径流水化学特征研究

本文以区域地质为背景,对塔里木河流域山区径流水化学组分特征进行分析,探讨溶质的来源及其控制因素.结果表明：塔里木河流域出山径流水体以硅酸盐岩的碳酸化溶滤水为主,离子类型为HCO₃^--Ca²⁺型,其次为SO₄^2--（Ca²⁺+Mg²⁺）混合型.南缘昆仑山/帕米尔高原各子流域的出山径流中,TDS （溶解性总固体）和离子总量的加权平均值（权重为径流量）分别为424.02和356.20 mg/L,远高于北缘天山出山的相应值（268.43和220.04mg/L）,这是因为天山山区分布大量的岩浆岩,抑制了区域水化学侵蚀强度.运用吉布斯图及因子分析等方法,确定出山径流的水质主要受硅酸盐岩的碳酸化作用控制,其中南缘昆仑山/帕米尔高原水系不仅伴有蒸发盐岩风化,还与天山阿克苏河水系一样,伴有碳酸盐岩风化.风化过程中,硫化物氧化产生的H⁺抑制了碳酸化风化,一定程度上限制了大气CO₂消耗,尤其是在有煤层、铜矿等硫化物分布的迪那河、喀拉玉儿滚河和喀什葛河流域.塔里木河流域出山径流中除了F^-和NO₃^-外,其他离子和总离子浓度均与冰川覆盖率和融水占径流比例之间存在良好的相关性.总离子浓度与冰川覆盖率之间建立的指数拟合方程,符合我国西北干旱区出山水质的特点,但受自然与人为因素的制约,与全球尺度拟合的方程存在一定差异.     

北宋后期黄河上游地区耕地格局重建——以河湟谷地为例

黄河上游的河湟谷地是人类活动历史悠久的地区之一,是黄河沿线耕地开垦的最西端,聚落和耕地重建对黄河流域人类活动和全球变化研究具有重要的现实意义。通过梳理大量历史文献资料,建立了北宋后期（1117年）河湟谷地聚落和耕地数据库,以聚落空间分布为基础,运用网格化模型,重建了北宋后期河湟谷地耕地格局。结果表明：（1）北宋后期河湟谷地聚落集中分布在黄河、湟水河干流沿岸海拔相对较低、坡度较缓的河流冲积和洪积平原。（2）河湟谷地的耕地总面积为304.67 km²,分配有耕地的网格仅占全区的16.16%,垦殖率最高的网格仅为24.16%,其中,湟水河谷耕地分布网格约占全部的74.06%,黄河干流约占25.94%,说明北宋后期耕地开垦主要集中在湟水河流域。（3）从聚落分布的海拔高度来看,大部分耕地网格分布在海拔2600 m以下的川水地区,说明当时耕地分布范围不大,海拔高度极大地限制了耕地的分布,耕地主要分布在灌溉条件相对优越的地区。（4）基于聚落重建耕地空间格局,其结果符合耕地随聚落分布的事实,更具有可靠性。     

黄河流域地级城市土地集约利用效率与生态福利绩效的耦合性分析

通过构建包含时间趋势变量的超越对数生产函数形式的随机前沿分析模型,对黄河流域2008—2017年57个城市的土地集约利用效率与生态福利绩效进行了测度,借助偏离系数的耦合度模型、马尔科夫链以及地理探测器等方法从市域和省域层面探究了两者耦合度的动态演进规律,并阐明了耦合机理与驱动机制。研究发现：（1）各城市的土地集约利用效率稳中有进,而生态福利绩效却呈波动下降的态势,两者的耦合度经历了“先降后升”的阶段性演变过程。（2）大部分省份耦合度的变异系数表现出扩大的倾向,尚有近1/5的城市属于低发展度低协调度的耦合类型;耦合度在空间上呈现出“东北—西南”走向的分异格局,重心整体向西南方向移动,其类型演变以大概率保持原有类型和向相邻的类型转化为主。（3）在驱动因子探测中,经济发展解释力>自然条件解释力>社会文明解释力;因子交互作用以双因子增强效应为主,非线性增强效应为辅,且社会因子是最主要的交互对象。     

基于L-R-D视角下长三角地区民宿旅游集聚区的发展模式

大众休闲时代下,民宿旅游已经成为统筹城乡发展、盘活旅游经济、助力乡村振兴和旅游扶贫的新动能。而作为产业集聚的特殊类型和表现方式,民宿旅游集聚区是衡量区域民宿发展水平的重要标志,但对其学术关注明显不足。通过对依托区位（L-Location）、核心旅游资源（R-Resource）、主要动力（D-Dynamic）三要素的内涵提炼,构建民宿旅游集聚发展的L-R-D理论视角,并以民宿发展在全国具有引领作用的长三角地区为案例地进行验证,重点分析了城市景区市场主导型、城郊休闲度假市场主导型、乡村古村落政府主导型、乡村养老市场主导型和乡村景区市场主导型五种典型发展模式,为民宿旅游集聚区提质增效与整合升级提供坚实支撑和科学参考。     

抚河南昌段重金属空间分布特征及来源分析

为分析抚河南昌段流域水体中重金属空间分布特征及可能来源,2019年08月在抚河南昌段共采集了23个地表水样及8个地下水样,对水体中的重金属V、Mn、Ba、Fe、Sr、Zn及类金属元素As进行了测定.结果表明,水体中不同重金属空间分布特征总体趋势一致,即中下游地区高于上游地区,污染特征空间差异性为中等及以上.地表水中V、Fe、Mn的平均浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）集中式生活饮用水特定项目标准限值;地下水中类金属元素As平均浓度超过《地下水质量标准》（GBT14848-2017）Ⅲ类水质标准.多元统计分析表明Sr、Ba、Mn可能主要来源于人类生产、生活污染物的排放,Fe、V、Zn可能主要来源于农业渔业及交通污染,类金属元素As主要来源于沿岸及河流底部淤泥及岩石碎屑.