中国西北干旱区的地下水资源及其特征

分析了中国西北干旱区自然地理环境、水资源形成和分布及其利用状况,重点讨论了该区地下水资源分布的地区差异与赋存特征。该区平原地下水资源是山区水资源(包括降水和雪冰融水)在平原区内的转化;山区水资源是内陆河流和平原地下水的惟一补给来源;盆地平原地下水和地表水构成一个统一的水资源系统、独立的水文单元和完整的水生态体系。充分了解干旱区降水-地表水-地下水资源链的特征,正确认识干旱区“三水”转化自然规律,合理利用“三水”,对该区域社会经济持续发展具有重要意义。     

雅鲁藏布江径流变化趋势及原因分析

论文利用1956-2000 年近45a 的天然径流逐月资料, 1956-2004 年近50a 的气温、降水逐 月资料, 分析了20 世纪下半叶雅鲁藏布江流域径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明: 雅 鲁藏布江流域径流的年际变化较稳定, 年内分配极不平衡, 月最大径流量占全年百分比达30.1%, 而月最小径流量只占全年的2.1%, 枯水季节径流量和洪水季节径流量相差较悬殊; 雅鲁藏布江流 域普遍存在升温的变化趋势, 同时流域内降水增加趋势较明显, 变化周期与径流变化周期较一致。 从雅鲁藏布江流域天然径流代际变化的初步分析来看, 流域来水的增加, 主要受制于降水和气温的 变化, 也受到流域地表状况变化的影响, 同时也可能是河流丰枯长周期变化的表现。这种周期变化 还需相关资料的验证和分析。     

区域尺度绿洲稳定性评价

论文在区域尺度上,探讨了绿洲稳定性的内涵,并以新疆三工河流域绿洲为例,从绿洲所处的地理位置、绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用等方面评价了绿洲的区域稳定性。结果表明:①冲洪积扇型绿洲稳定性最高,其次是位于地下水溢出带下方的冲积平原型绿洲,稳定性最差的是湖滨三角洲或散流干三角洲上发育的绿洲;②绿洲的冷岛效应和植被指数可较好地表征绿洲与外围荒漠和山地系统之间的相互作用和评价绿洲的区域稳定性的时间变化。绿洲规模的扩大及绿洲水分和植被的增加将加强绿洲的冷岛效应,提高绿洲的稳定性;归一化差异植被指数增加,表明绿洲内植被覆盖密度增大和植物生物量提高,绿洲的稳定性增强。     

汾河源区不同景观带水文过程研究

目前水源区景观带尺度水文过程机制研究还非常薄弱.针对山西汾河流域水环境恶化,迫切需要解决的水问题.应用同位素示踪、水文地质勘察、水化学信号等研究方法,揭示汾河源区景观带尺度水文过程机制.结果表明,汾河水源区亚高山草甸带与中高山森林带是汾河源区主要径流形成区,而疏林灌丛带与山地草原带在时间上滞后了雨季降水的汇集.源区径流主要由降雨、地下水、积雪和冻土融水混合补给.流域内降水很少直接产生地表径流补给河流,而是经过各景观带下渗,转换成壤中流、孔/裂隙水或地下径流,最终汇入河道,完成"补径排"水文过程.这一研究可为汾河流域水环境恶化的遏制提供科学依据与参考,以期实现山西清水复流和生态环境的全面修复.     

中国十大流域近40多年降水量时空变化特征

利用中国1956～2000年月降水量资料,按流域将全国划分为10个区域,分析了各流域年、季降水量的多年平均状况和年代际变化特征以及长期变化趋势。分析结果进一步证实,中国北方流域降水量少,年际变化大,水资源缺乏且不稳定;南方流域降水较多,年际变化较小,水资源相对充足且比较稳定。分析结果还表明,近45年来,北方外流河流域年降水量一般趋于减少,特别是20世纪90年代以来降水明显减少;南方流域以降水增加为主,90年代降水均较80年代增多,特别是长江流域以南地区更为明显。季节降水减少主要出现在夏秋季,冬春季降水有微弱增加趋势。近20年来,中国绝大多数流域降水的增减趋势与近45年长序列的变化趋势基本一致。北方大部分外流河流域年降水量减少,南方流域多为增加。夏、秋季,大部流域降水较前20年减少,冬春季则相反。中国西北诸河流域是十大流域中惟一四季降水均有增加的流域。     

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。     

南四湖流域产水量空间格局与驱动因素分析

流域生态系统产水服务功能的空间化和定量化评估,对流域水资源管理、优化配置以及提高流域水生态保护效率具有重要意义。以山东省南四湖流域为研究对象,基于1990-2013年土地利用、降水、蒸散以及土壤属性等基础地理数据,以InVEST模型为基础,评估和模拟南四湖流域近25 a的产水量,并采用ArcGIS分析产水量的空间分布格局以及变化趋势,探讨了降水、地形等自然地理要素以及人口、土地利用和国内生产总值（GDP）等社会经济因素与产水量空间格局动态变化之间的关系,并在此基础上划分出南四湖流域生态系统产水功能区。研究结果表明：流域产水量在空间格局上呈现出由东向西递减的趋势,东部、东北部等山区、丘陵地区产水量高,西部平原地区产水相对较低;受自然地理要素影响,流域产水量空间分布与社会经济发展水平即GDP、人口密度的空间分布格局有较大差异。近25 a来,流域产水量呈现减少趋势,且产水量峰值区域由东北部向偏南地区转移,最低值区由西部向中部地区转移。降水、海拔和坡度等地理环境与产水量的空间变化呈显著正相关,其中降水量的相关程度最强;人口、GDP等社会经济数据与产水量变化也呈显著正相关,主要原因在于城市化的发展,城市建设用地等不透水层增加,促进了流域产水量。研究结果可以为流域水资源政策制定以及社会经济发展规划等宏观决策提供科学支撑。     

高原内陆河流域气候水文突变与生态演变规律——以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为例

以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为研究对象,利用数理统计、Mann-Kendall突变检验、气候倾向法、克里金空间插值等方法,综合遥感信息解译,辨析近55a不同高原内陆河流域气温-降水-径流突变与生态演变规律,结果表明：锡林河流域干旱程度较巴拉格尔河流域剧烈,气温总体偏高,降水量、径流深偏枯,降水、径流天数偏少,且径流系数偏低;锡林河流域气温增温趋势较显著,气温突变较早,两地增温速率均大于0.2℃/10a;在年尺度,两地径流系数、降水量、径流量的突变时间、顺序、驱动因素和突变前后变化量存在较大差异;在季节尺度,两地降水空间分布差异较大;两地NDVI最大值与冬季降水分布特征趋同,均分布于上游河谷区.     

气候波动与土地利用变化对西班牙比利牛斯山脉中部径流影响的评价

在地中海国家扩大灌溉土地的面积,应当考虑气候与土地利用变化对水资源的影响.本文利用降水和温度资料,分析了20世纪中叶以来西班牙比利牛斯山脉中部流域径流的变化趋势.降水与径流之间关系的年变化表明,径流在所研究期间的后半时段相对较低,这一趋势与土地利用变化一致.在月水平上,降水量在10月、4月和7月明显增加,而在3月则有下降;温度在1月和2月有所增加,而在4月则趋于下降.但过去50年间径流在大部分月份中呈显著下降趋势,土地利用和植被覆盖的变化是解释年平均径流下降大约30%的惟一非气候因素.     

石羊河流域地下水循环的同位素和地球化学演化特征

石羊河流域是我国水资源开发程度最高的内陆河流域之一,是干旱区典型的水资源脆弱带,其生态环境问题日益严重,因此,研究石羊河流域地下水循环和地球化学演化规律具有重要意义.本研究从祁连山顶到红崖山水库沿径流剖面采集水样,对降水、地表水和地下水的水化学及同位素δ18O、δD进行分析,以揭示地下水的补给、径流和排泄规律.结果表明,地下水径流系统在向下游输送的过程中不断接受河流的渗漏补给和农田灌溉入渗补给,通过河床溢流、人工开采的形式排泄,盆地平原区地下水以垂向运动为主.盆地下游是地下水的主要排泄区,盆地北端地下水随基底抬升而上升溢出,转化为地表水排出.流域地下水从上游到下游矿化度逐渐升高,溶解性总固体(TDS)值在131 ～1750mg·L-1之间;水化学类型从HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+型逐渐转化为SO42--HCO3-Mg2+-Ca2+型,呈现明显的分带特征.     

中国沙区周边山地降水资源及其对绿洲的贡献

我国从东北到西北长约4500km的大部分沙区为山地所环绕,山地阻挡了水汽的输入,大部分降水在山地迎风坡降落,而沙漠中年降水量只有200～300mm,西北沙漠中心地带年降水量只有几十毫米甚至十几毫米。但山地截留的降水又源源不断地输入沙漠而形成片片绿洲。山地成为绿洲主要的水源供给地。水是绿洲的命脉,无水即无农业,而山地可称得上是绿洲的“命根”了。从山地到绿洲之间有一个植被稀少的荒漠地带,成为山地到绿洲之间的缓冲带。从宏观、整体、综合的角度,将山地、沙漠(戈壁)、绿洲看成一个庞大的生态系统,它们是相互依存、相互关联、又相互制约的。必须从宏观的角度,处理好它们之间的关系,才能使这个庞大的生态系统趋向稳定和巩固,走向良性循环,使绿洲农业得以持续发展。     

塔里木盆地水资源利用与绿洲演变及生态平衡

按塔里木盆地水资源开发利用的历史、现状及未来发展,其与绿洲演变和生态平衡的关系为:原始阶段---生态自然平衡,古绿洲分布在河流下游;初级阶段---生态平衡失调,旧绿洲移向山前平原;低效阶段---生态环境恶化,新绿洲多分布在旧绿洲外围;合理阶段---生态恢复改善,绿洲由外延转向内部挖潜;高效阶段---生态实现良性循环,绿洲面积稳定生产力显著提高。现塔里木盆地水资源利用仅为低效阶段,必须加速水利建设,尽快实现合理、高效利用,才能使生态环境得到改善。     

A strategy to deal with water crisis under climate change for mainstream in the middle reaches of Yellow River

Our planet is increasingly threatened by degradation in water quantity and quality due to climate change, population growth and development pressures. Water shortage is one of the most challenging environmental problems to humankind in the 21st century under the changing climate. Water shortages and scarcity escalate risks to food security and economic viability. For decades, water management has been dominated by supply oriented paradigm of expanding the capacity of accessible water (e.g. building dams). While large scale infrastructure projects provided effective solutions for chronic water crises in the past, they have come at expensive, irreversible and delayed ecological, economic and social costs. As more questions are raised concerning over reliance on infrastructure solutions, discussions about a sustainable future suggest a greater focus on the demand side of the equation is needed. In this paper, we use multi-recursive and runoff coefficient analysis methods to analyze the annual runoff of the mainstreams (Kuye River, Tuwei River, Wuding River and Jialu River) in the middle reaches of Yellow River. The main objective is to estimate the impacts of climate change and human activity on water resources in the study area and test the potential of water demand management to lessen the gap between supply and demand. Results show remarkable drop in the average annual runoff as a combined effect of climate change and human activity. Moreover, results show that human activities are the direct reason for the changes of river runoff, and the proportion of human activities account the biggest is Wuding river, next is Kuye river, Jialu river is smallest, these changes lead to the decrease of river runoff, and even drying up in recent years. This result highlights the importance of using WDM to diminish the increasing gap between demand and supply. Motivated by this, the paper presents a comprehensive framework for implementation WDM in the middle reaches of Yellow River. The framework includes a wide range of instruments: legislative, economic, technological and educational. The core step of the framework, collaboration among water planners, water service providers and end-users lies as an essential mechanism for achieving long term trade-offs between ecological and socio-economic water needs.     

东江流域水资源优化配置研究

该文建立了一个以东江流域水资源合理利用为目标,考虑防洪、供水、航运、压咸等约束,采用大系统“分解协调”原理,运用逐步宽容约束法及递阶分析法,通过三大水库与河道、区间径流联合调度,进行自流域至供水行业的多层次优化的水资源优化配置模型。在特枯水年来水情况下,对2020年水平年水资源进行优化调配,得出各个用水户两种不同初始条件下的配水结果。说明只有在三大水库初始蓄满的条件下,才能满足特枯年各个用水户2020水平年的需水要求。     

降水和人类活动对松花江径流量变化的贡献率

为了估算自然因素和人类活动对松花江流域径流量变化的相对影响程度,采用累积距平、有序聚类等方法,对松花江干流6 个水文站1955-2010 年径流量序列进行了分析,揭示了径流量变化过程中各站都存在3 个突变点及被其分割的4 个变化阶段。应用累积量斜率变化率比较方法,在不考虑蒸散影响时定量估算了不同阶段降水和人类活动对径流量的贡献率。结果表明:与基准期相比,之后三个时期降水对径流量的贡献率约为26%~35%、0.1%~10%和25%~43%,而人类活动对径流量的贡献率分别约为65%~74%、90%~99.9%和57%~75%。可见人类活动是松花江流域径流量变化最主要的影响因素。虽然在国内大多数流域仍在增强,但在松花江流域自1999年以来已明显小于之前两个时期,却仍然高于降水量的影响程度。     

新疆和田河流域河川径流时序特征分析

根据新疆和田河流域3个测站的多年实测径流资料,从径流的年内分配和年际变化2个方面分析了和田河流域河川径流的变化特征。计算结果表明,在年内分配方面,由于径流补给来源的作用,流域径流绝大部分集中在夏季,这就使得径流年内分配不均匀系数和集中度普遍较高,而计算所得的集中期也与实测最大月径流出现的情况相吻合。在径流的年际变化方面,尽管和田河流域的年降雨量存在递增的趋势,但是由于源区高山的雪线高程上升、冰川退缩,再加上人类活动的影响越来越显著,从而导致流域的河川径流呈现微弱的下降趋势。经过周期图法分析得到,和田河流域的年径流量不存在明显的周期成分。     

西南地区水资源及其评价

西南是我国水资源最丰富的地区,但供需矛盾十分突出:旱灾频繁不少城市供水不足中小河流污染较重径流式电站出力显著下降内河航运不断萎缩。分析其原因,与水资源的特点和演变规律分不开。① 来水与用水不协调:坝区地多水少、山区水多地少城市和工业集中区水量偏小、偏僻地区来水偏大用水季节来水少、非用水季节来水多岩溶分布广泛,水资源利用困难。② 枯季径流不断减少:西南水资源70％以上分布在雨季。旱季水很少,且在不断下降。如不改变径流的分配方式,用水危机将会到来。③ 水质不断恶化:西南水质是好的。随着城市化的发展,农药化肥的大量使用,水质变差。重视保护、防止污染是重要的战略措施。④ 水资源的开发必须因地制宜,重视蓄水和跨流域调水的作用。     

Adaptation to changing water resources in the Ganges basin, northern India

An ensemble of regional climate model (RCM) runs from the EU HighNoon project are used to project future air temperatures and precipitation on a 25 km grid for the Ganges basin in northern India, with a view to assessing impact of climate change on water resources and determining what multi-sector adaptation measures and policies might be adopted at different spatial scales.The RCM results suggest an increase in mean annual temperature, averaged over the Ganges basin, in the range 1–4 °C over the period from 2000 to 2050, using the SRES A1B forcing scenario. Projections of precipitation indicate that natural variability dominates the climate change signal and there is considerable uncertainty concerning change in regional annual mean precipitation by 2050. The RCMs do suggest an increase in annual mean precipitation in this region to 2050, but lack significant trend. Glaciers in headwater tributary basins of the Ganges appear to be continuing to decline but it is not clear whether meltwater runoff continues to increase. The predicted changes in precipitation and temperature will probably not lead to significant increase in water availability to 2050, but the timing of runoff from snowmelt will likely occur earlier in spring and summer. Water availability is subject to decadal variability, with much uncertainty in the contribution from climate change.Although global social-economic scenarios show trends to urbanization, locally these trends are less evident and in some districts rural population is increasing. Falling groundwater levels in the Ganges plain may prevent expansion of irrigated areas for food supply. Changes in socio-economic development in combination with projected changes in timing of runoff outside the monsoon period will make difficult choices for water managers.Because of the uncertainty in future water availability trends, decreasing vulnerability by augmenting resilience is the preferred way to adapt to climate change. Adaptive policies are required to increase society's capacity to adapt to both anticipated and unanticipated conditions. Integrated solutions are needed, consistent at various spatial scales, to assure robust and sustainable future use of resources. For water resources this is at the river basin scale. At present adaptation measures in India are planned at national and state level, not taking into account the physical boundaries of water systems. To increase resilience adaptation plans should be made locally specific. However, as it is expected that the partitioning of water over the different sectors and regions will be the biggest constraint, a consistent water use plan at catchment and river basin scale may be the best solution. A policy enabling such river basin planning is essential.     

中国降水及流域径流均匀度时空特征及影响因子研究

在气候变化与人类活动综合影响下,降水过程与地表径流关系一直是气象水文学研究的热点与难点。基于全国554个雨量站点日雨量数据及370个水文站点月径流数据,利用基尼（Gini）系数和相似性分析（ANOSIM）分析了中国降水和径流时空均匀度变化特征,研究表明：1）我国降水年内分配均匀度从西北到东南依次增加,径流年内分配均匀度东北较高,东南较低。降水年内分配均匀度在1980年前后没有发生明显变化,1980年后径流年内分配均匀度较1980年前在程度上更均匀,在范围上更广泛。2）我国东北、西北以及东南地区降水年内分配Gini系数呈下降趋势,其中长江流域和西南诸河上游呈显著下降趋势;径流年内分配Gini系数大部分地区呈下降趋势,其中长江流域、东南诸河呈显著下降趋势。1980年后,降水和径流年内分配Gini系数在长江流域和黄河流域的趋势正好相反,表明人类活动改变了径流天然的时间分配特征。3）在各水文区域内,降水和径流在量级、频率、历时以及时间上均具有空间相似性。1980年前后,降水空间分布均匀度在减小（不显著）,径流则相反（显著）。4）降水和径流特征变化在一定程度上具有一致性,但是在变化范围和程度上也有较大差异性。人类活动正在加深或反向影响降水引起的水文特征变化,使区域水资源的时空分布趋于均匀。     

气候变化对海河流域水资源的影响及其对策

将全球气候模式与分布式水文模型WEP-L耦合,在国家气候中心整理提供的多模式平均数据集基础上,利用WEP-L模拟了海河流域历史30年(1961—1990年)和未来30年(2021—2050年)降水、蒸发、径流等主要水循环要素的变化规律,分析了气候变化对海河流域水资源的影响,结果表明,未来30年:①从年际变化规律看,气温普遍升高,降雨量略有增加,蒸发量普遍加大,径流量呈减少趋势,且有丰水年洪水规模更大、平水或枯水年干旱情况更严重的趋势;②从年内变化规律看,各月蒸发量普遍增加,汛期的降雨量有所减少,非汛期的降雨量有所增加,各月径流量则有不同程度的减少。因此,未来气候变化条件下海河流域水资源管理将面临更加严峻的挑战,本研究给出了一些基本的对策。