气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

三峡库区干支流落干期消落带土壤可转化态氮含量及分布特征

为探明三峡支流水体富营养化频发与库岸消落带土壤氮素"源-库"关系转化之间的内在关系,采用分级浸提法,分析了三峡库区长江万州段干流、苎溪河支流、密溪河支流消落带落干期土壤可转化态氮含量和分布特征.结果表明,与三峡库区万州段干流相比,支流消落带落干期土壤有机质和总氮含量较高,而阳离子交换量(CEC)和p H值较低.三峡干支流消落带土壤可转化态氮(TF-N)以OSF-N(有机态和硫化物结合态)为主,且含量上OSF-NIMOF-N(铁锰氧化物结合态氮)IEF-N(离子交换态氮)CF-N(碳酸盐结合态氮);而空间分布上,TF-N表现为:密溪河苎溪河长江干流,4种TF-N形态中IEF-N和OSF-N在干支流间无显著差异,而CF-N和IMOF-N分布与TF-N相反,是造成干支流消落带TF-N差异的主要因素.     

基于平稳与非平稳GEV模型的鄱阳湖流域极值降水模拟

论文基于鄱阳湖流域降水数据,采用平稳和非平稳GEV模型进行极值降水的模拟和分析。检测各站年最大1 d降水量序列（AMS1）的非平稳特征,将时间作为位置参数的协变量进行非平稳AMS1序列的GEV模拟。结果表明：1）鄱阳湖流域AMS1序列的形状参数基本均大于0,服从Fréchet分布;位置和尺度参数的空间分布较一致,形状参数则有差异。2）在较高重现期下由轮廓似然方法估计的置信区间比Delta方法更准确;重现水平的轮廓似然函数曲线在较高重现期之下呈较显著不对称性。3）不同重现期下的鄱阳湖流域极值降水等值线图的空间分布特征,与位置和尺度参数的分布图更为接近,与形状参数的差别则较大。4）基于非平稳GEV模型得到赣县站随时间变化的极值降水设计值,其在1951年的100 a一遇设计值到2010年下降为接近50 a一遇,预示着未来发生极值降水和洪灾的风险加大。     

季节性温度升高对落干期消落带土壤氮矿化影响

为揭示季节性温度升高对消落带落干期土壤氮矿化的影响,分别采集三峡支流澎溪河消落带上游和下游两个水文断面,155 m(低)、165 m(中)和175 m(高)这3个水位高程表层土壤,结合落干期气温变化特点,在25℃和35℃两个温度下进行恒温培养.结果表明,消落带土壤总氮和硝态氮在上游断面和高水位高程含量更高,而下游和低水位高程含量更低,铵态氮分布与其相反.硝态氮是无机氮的主要存在形式,占无机氮的57.4%~84.7%.相同培养温度下,氨化、硝化、净氮矿化速率均表现为随水位高程增加,随流域断面由下至上而显著增加(P0.05);总体上,在水位高程和流域断面上均表现为:温度升高使硝化速率和净氮矿化速率显著增加(P0.05),而对土壤氨化速率无显著影响(P0.05).     

鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀模拟

在Arc Gis 10.0平台下,构建了鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀SWAT模型。利用潭口和渡峰坑水文站的逐日径流、泥沙实测数据对模型进行了校准及验证,并分析了土壤侵蚀的时空分布特征。模型适用性评价结果(月径流:0.886 2≤R2≤0.967 6,0.81≤NSE≤0.87;月泥沙:0.837 4≤R2≤0.911,0.68≤NSE≤0.76)显示了良好的精度,表明建立的Arc SWAT2009模型适宜研究区的土壤侵蚀模拟。土壤侵蚀时空分布特征显示,1983-2012年汛期(4-8月)土壤侵蚀为全年的83.2%,说明强降雨是形成土壤侵蚀的主要原因;其中,87.3%的研究区面积处于微度或轻度侵蚀级别;且农业发达和城镇密集的地区土壤侵蚀强度较高,其侵蚀模数居前两位,表明人为活动可能是土壤侵蚀的重要因子之一。     

19世纪末以来中国洪涝灾害变化及影响因素研究

基于1880年以来全国洪灾灾情、耕地面积以及东部地区年降水量数据,采用EMD分解、MK趋势和突变检验与相关分析等方法,探讨19世纪末至21世纪初中国洪涝灾害的变化特征,及其与降水变化和人类活动之间的联系。结果表明:①19世纪末、20世纪50-60年代和20世纪末这3个时间段,是多世纪以来中国洪灾最剧烈的时期;其中19世纪末和20世纪50-60年代的洪灾剧烈期均对应降水丰沛期,而20世纪末的洪灾剧烈期降水并不十分丰沛。②中国洪灾存在多尺度特征,主要周期有2.7 a、5.2 a的年际变化、9.9 a的年代际和20.5 a、51.6 a的几十年际变化等;东部地区年降水量与洪灾变化周期对应关系较好。③从东部近50 a来年降水量变化来看,20世纪八九十年代洪灾上升并不是降水量增加的结果。降水强度增加、极值降水事件增多可能是其重要原因;另一方面则是由于水土流失加剧、湖泊围垦等人类活动因素的影响。此外,水利投资强度的变化对近50 a洪灾变化也有一定影响。     

1960-2006年闽江流域径流演变特征

基于闽江流域1960-2006年逐月径流、降水以及气温等资料,应用Mann-Kendall趋势分析、经验模态分解等方法,探讨流域径流演变规律及其对气象要素变化的响应特征。结果表明:①闽江流域年径流呈上升趋势,其上升主要来自非汛期径流的贡献;秋季和冬季径流始终以上升趋势为主;夏季径流20世纪90年代以来呈上升趋势,而春季径流则呈现下降趋势。②流域降水和气温均存在上升趋势,尤以气温上升为显著;径流的上升趋势比降水显著。③径流和降水变化均存在多尺度特征,降水变化周期大于径流;80年代以来,径流和降水的年代际变化振荡幅度有所减弱,而年际变化的波动幅度在加强。分析表明,闽江流域径流上升趋势较降水显著的原因,一方面是由于流域蒸发的减少和降水强度的增大;另一方面是流域下垫面特征改变等因素的影响。     

淹水-落干与季节性温度升高耦合过程对消落带沉积物氮矿化影响

为揭示淹水-落干循环及季节性温度升高耦合过程对三峡支流消落带沉积物氮矿化的影响,根据野外调查,选取三峡支流澎溪河上游和下游两个水文断面,150、160和170 m这3个水位高程的沉积物样品,根据库区水文和气温特征,进行淹水-落干控温培养,分析沉积物氮矿化速率和累积量变化.结果表明与低水位高程相比,高水位高程(170 m)消落带总氮和铵态氮含量相对较低,而硝态氮含量较高.沉积物净氮矿化累积量和矿化速率均表现为落干期高于淹水期,且不同水位高程净氮矿化速率均随时间延长而下降.落干期净氮矿化累积量与沉积物总碳含量和碳氮比显著正相关,而淹水期与之负相关(P0.001).沉积物净氮矿化速率在落干期对温度升高敏感(Q_(10)1),而淹水期低水位高程对温度升高不敏感(Q_(10)1).可见,冬季淹水期温度升高对氮矿化影响较小,氮累积且释放缓慢.夏季落干期温度升高加速了氮矿化过程,增加了二次淹水后无机氮素输入水体和水体富营养化的风险.     

基于集对分析原理和熵权理论的水资源安全评价——以河南省安阳市为例

在阐述集对分析基本原理的基础上,在水资源安全领域引入了集对分析方法,运用熵权并结合总联系度值确定水资源安全等级.构建了包括经济状况、水资源条件、生活、生产和生态用水的3级评价指标体系,分析了水资源安全标准的制定特点和原则,并以河南省安阳市为例进行研究.结果表明,安阳市水资源安全等级较低,80％的评价结果属于极不安全或不安全等级.区域差异性明显,市区安全等级最高,为基本安全等级;内黄县最低,除2008年为安全等级,其余年份均为不安全等级.水资源安全具有相对稳定的发展趋势,但是全市水资源安全程度有所增强.水资源安全的影响因素与区域安全程度密切相关,提高区域水资源安全等级,必须从影响因素入手,全面改善用水的各个环节和因素.研究表明,集对分析方法和熵权理论相结合能够有效评价区域水资源安全.     

基于三角模糊函数的城市饮用水水源地安全评价——以河南省安阳市为例

城市饮用水水源地安全在促进经济发展和稳定社会方面具有重要作用。目前,水源地安全综合评价在研究方法、研究内容方面都需要改进。以《全国城市饮用水水源地安全保障规划技术大纲》为基础,从水量、水质、管理水平和环境状况等方面,构建了基于三角模糊函数的城市饮用水水源地安全评价模型,并以河南省安阳市为例进行了研究。结果表明:安阳市10处城市饮用水水源地安全程度在一般之上,且隐患等级不同。安阳市第二、第三水厂水源地安全程度很高,均不存在较高、极高隐患,岳城水库等7个水源地安全程度较高,隐患等级具有明显差别,滑县第一水厂水源地安全程度一般。指标层、准则层对于水源地安全敏感性影响各不相同。水源地盈利情况是指标层中影响岳城水库水源地安全的首要因子,而环境因子则是准则层中最为敏感的因素。结论表明研究构建的指标体系和研究模型对于我国城市饮用水水源地安全评价具有一定的借鉴意义。