秦巴山区降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力时空变化特征的研究对区域土壤侵蚀风险评估及水土保持规划具有重要的意义。利用秦巴山区及周边地区共63个气象站1961~2016年的逐日降雨量数据计算各站的降雨侵蚀力，借助Kriging空间插值法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验等方法分析了秦巴山区降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明：秦巴山区年均降雨侵蚀力为3 696 MJ·mm/(hm²·h·a)，年内变化呈单峰型，7月最大，占全年的26.6%；四季中，夏季最大，冬季最小。代际间，20世纪80年代的降雨侵蚀力最大，90年代最小。年际间，年降雨侵蚀力存在明显的阶段性，但未表现出显著的趋势性和突变性特征。秦巴山区多年平均降雨侵蚀力呈南高北低的分布格局，不同地区年均降雨侵蚀力变化于787~8 858 MJ·mm/(hm²·h·a)之间；整体而言，年降雨侵蚀力随纬度增加而减小，随海拔升高而减小。     

黄土高塬沟壑区典型城郊流域地表水硝酸盐来源示踪

随着工农业的快速发展,地表水硝酸盐污染已成为黄土高原地区严重的环境问题之一.以黄土高塬沟壑区典型城郊流域砚瓦川为研究区,采用水化学分析方法和氮氧双稳定同位素技术,并结合SIAR模型,定量识别旱季和雨季研究区地表水硝酸盐不同污染源的贡献率,阐明不同污染源季节性差异的主要原因.结果表明,流域地表水无机氮主要以NO₃^--N和NO₂^--N形态存在,NO₃^--N和NO₂^--N雨季浓度平均值均高于旱季,而NH₄⁺-N则呈现相反特征;流域内地表水硝酸盐的转化过程主要以硝化作用为主,雨季其主要来源是粪肥污水,而旱季主要为粪肥污水和土壤氮淋溶,铵肥次之;不同污染源对流域地表水硝酸盐的贡献比例具有显著的季节性差异,旱季与雨季城镇污水排放的贡献比例均为最高,分别为31.40%和65.66%,且雨季污水排放对NO₃^-的影响远高于旱季,夏季居民用水增加导致大量污水排放至流域内是引起这一现象的主要原因.     

哈尔滨站径流、输沙的多时间尺度特征

水沙多时间尺度变化的复杂结构分析可为短期及中长期水沙预测提供科学依据。选用松花江哈尔滨控制站1955-2005年年均面降雨量、年均径流和输沙量数据,采用小波多尺度分析方法,分析哈尔滨站主要水文要素的周期及其多时间尺度变化特征。结果表明:哈尔滨站降雨、径流和输沙量序列主周期基本一致且均存在多时间尺度特征。三要素的第一主周期为24.0~26.0 a,第二主周期为17.0~18.0 a,第三主周期为6.0~7.0 a。在7 a时间尺度上,20世纪50-60年代,降雨、径流和输沙量序列的曲线变化基本同步。20世纪70年代,由于大规模人口迁入以及为解决粮食问题的水土资源开发导致了三条曲线发生紊乱,20世纪80年代后黑土地综合治理措施的实施使得三条曲线重新趋于一致。在17 a和26 a时间尺度上,受引水工程、兴建水库等人类活动的影响,三条曲线间的变化出现不同步现象。水沙丰枯变化及奇异点判断与时间尺度有密切关系,离开时间尺度的变化趋势是毫无意义的。     

黄土区植被恢复对土壤物理性质的影响

以黄土区延河流域为研究区域,研究了近40a来植被恢复对土壤容重、孔隙度和饱和导水率等13个土壤物理性质指标的影响.结果表明：随着植被恢复年限增加,土壤容重降低,而土壤孔隙度、>0.25mm团聚体含量、持水性和入渗性能等增大.但在40a内对土壤质地无显著影响.植被恢复对土壤物理性质的影响随恢复年限的增加而增强,随着土层深度的增加而减弱.土壤的容重、>0.25mm团聚体含量和饱和导水率可作为植被恢复生态效应评价的主要物理指标.由于水分等条件的限制,该区柠条林和草地对土壤物理性质的改善优于刺槐林,建议该区植被恢复应以营造次生灌木林和草地为主.     

华北地区均一化地面气温序列中的城市化影响检测

应用华北地区30座大城市及其附近31个气象站的城市统计资料、DMSP/OLS夜间灯光数据和均一化历史气温数据,分析了城市热岛(UHI)对气象站地面气温序列的影响。结果表明:(1)1955—2004年和1975一2004年华北地区31个气象站的年平均气温分别升高了1.40℃和1.38℃,平均增温速率分别为0.28℃·10a~(-1)和0.46℃·10a~(-1),但不同台站间的增温速率相差很大;(2)各气象站间气温变化的差异与城市化进程关系密切,尤其是城市规模的扩大和台站与城市距离的缩小;(3)城市化对城市附近区域气温的影响在1975年之前整体较弱,之后则迅速增强,1975—2004年各气象站的城市影响指数(Uii)平均增加7.5%;(4)近50 a和近30 a来,城市化增温贡献率分别达19%和23%,城市热岛已严重影响了城市附近区域的气温变化。本研究建议在应用均一化历史气温数据之前,应对城市化影响偏差给予考虑。     

松花江哈尔滨站近100年来径流量变化趋势

河流径流量变化是对区域气候和下垫面变化的综合反映,了解和认知其变化对流域资源开发具有重要意义。根据松花江哈尔滨水文站1900-2005 年径流量资料,采用距平累积和M-K检验方法分析了哈尔滨站近百年来径流量变化趋势。结果表明：哈尔滨站8、9月份M-K检验分别达到0.006和0.034的置信度水平,但年径流量没有表现出显著趋势性特征。1920年开始哈尔滨站径流量开始减少,1997年开始径流量由减少变为增加趋势。哈尔滨站径流量年际变化存在明显的阶段性,1900-1907年、1915-1928年、1975-1980年和1999-2005年为4个枯水段;1970-1974年为平水段;1908-1914年、1929-1969年和1981-1998年为3个丰水段。     

黄河断流的态势、成因与科学对策

从70年代以来，黄河持续断流，且断流情势日趋严重，它不仅发生在下游而且也已在源头出现。滔滔黄河缘何断流?70年代以来流域引黄水量剧增、到达下游水量锐减是主因；输沙需水量巨大和中游工程调节能力不足居次。归根结底，断流是人类活动所致，是人类对黄河水土资源过度利用的结果。流域降水量的丰枯波动对断流影响不大。为了缓解黄河断流，必须调整产业结构，切实提高水资源有效利用率；加强水土保持，增加生态用水量，改善生态环境，减少人黄泥沙；流域外调水是缓解北方省区缺水的重要措施之一，但应从长计议。     

黄河中游河龙区间径流量变化趋势及其归因

黄河水沙变化关乎黄河流域生态安全和全流域的高质量发展。近年来黄河水量出现大幅锐减,制约了当地社会经济和下游可持续发展。量化气候变化和人类活动对径流量减少的贡献对于解析黄河水沙变化动因具有重要意义。由于研究尺度和研究方法的不同,径流量变化的因素和影响程度存在较大差异。本文采用MK趋势检验和双累积曲线法系统分析黄河中游河龙区间四个典型流域（皇甫川、窟野河、无定河、延河）1960—2015年间水文要素的变化趋势,利用Budyko水热平衡方程阐明气候变化和人类活动对流域径流变化的作用。结果表明：1960—2015年皇甫川、窟野河、无定河、延河流域径流量均显著下降（P<0.01）,且径流量均在1979年和1999年前后发生突变,而降水量变化不显著。同基准期（1960—1979年）相比,P2时期（1980—1999年）气候变化对径流减少的贡献率达64%~76%;随着退耕还林还草工程的大规模实施,P3时期（2000—2015年）人类活动成为径流减少的主要影响因素,其贡献率达71%~88%。     

极端暴雨洪水及侵蚀产沙对延河流域植被恢复响应的比较研究

黄河支流延河在2013及1977年7月发生极端暴雨事件,但由于所处时间流域下垫面的差异,暴雨的灾害表现迥异。论文比较分析延河流域2013和1977年7月暴雨的降雨量、强度、频率及其水沙变化特征,讨论了产生灾害不同的主要原因。结果表明：2013年7月延河流域降雨总量、笼罩面积、降雨强度、暴雨频率均大于1977年,而日最大径流量、最大输沙量、最大含沙量、洪峰流量、峰值沙量、高含沙量历时却低于1977年。2013年延河流域暴雨灾害以地质灾害为主,1977年则以河道洪水灾害为主。退耕还林（草）工程实施后流域内植被大面积恢复,导致降雨产流产沙关系发生变化是产生上述现象的主要原因。     

秦岭南北潜在蒸散量时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960～2011年逐日数据,利用FAO Penman Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量（ET0）。采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区ET0的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均ET0为9642 mm,空间分布呈东高西低格局。各分区按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季ET0分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;（2）近52 a ET0下降的站点占本区站点总数的比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北ET0下降更明显,春季大部分（78%）站点ET0上升,夏季绝大部分（91%）站点显著下降,秋季和冬季变化趋势不明显;（3）年尺度和春季ET0突变点集中出现在1979～1981年和1993年,夏季85%的站点发生了突变,其中89%发生于1979年,秋季和冬季的突变特征无明显规律可言;（4）夏季降水与潜在蒸散量变化趋势的空间分布整体上呈相反趋势,呈相反趋势的站点占站点总数的70%,秋季则达到76%。23个站点中绝大多数ET0与日照时数、最高气温、平均气温和平均风速呈显著水平（P<001）的正相关关系,相关系数排序为日照时数>最高气温>平均气温>平均风速。风速和日照时数的降低是导致秦岭南北ET0减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致夏季和冬季ET0减少,气温上升导致春季和秋季ET0增加或整体保持稳定