基于SWAT模型的煤炭开采区河道径流变化识别

近些年陕北地区河道径流减少明显,特别是煤炭开采地区,而各影响因素的定量识别研究很少。该文以陕北煤炭开采区窟野河流域为例,首先建立了基准期(1960-1979)的SWAT模型;接着依次将近期(1999-2010)气象数据、土地利用数据代入模型,定量计算了近期气象因素、水保措施对河道径流的影响;最后根据近期生产生活用水的增量,得到煤炭开采等因素对河道径流的影响程度。结果表明:近期相对于基准期,窟野河流域由于气象因素造成的减水量为21 987×10~4m~3,水保措施造成的减水量为6 560×10~4m~3,煤炭开采造成的减水量为17 850×10~4m~3。该结果可为窟野河流域的生态修复提供重要参考。     

1956-2005年窟野河径流变化及人类活动对径流的影响分析

为明确水土保持综合治理和矿产资源开发引起的水文情势演变,以黄土高原水蚀风蚀交错区的窟野河流域为研究区域,选择近50 a的径流、降雨资料,运用非参数检验、R/S、小波分析、历时曲线方法,探讨径流的变化趋势、突变和周期,并利用降雨-径流多元线性模型估算气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:径流量表现出显著减少趋势,变率为-0.11×10⁸ m³/a,跃变时间发生在1979、1996年。与基准期(1956-1979年)相比,煤炭开发期(1997-2005年)的日径流量在5%、50%和95%的频率上减少程度均较水土保持效应期(1980-1996年)大。年径流的演变在9、18、32 a存在显著的周期。水土保持效应期气候变化与人类活动对径流变化的贡献率分别为58.62%、41.38%,煤炭开发期气候变化占21.75%,人类活动占78.25%,其中采煤活动占52.27%。煤炭开采是导致窟野河径流减少的主要因素,但是气候变化的影响也不可忽视,在进行水土保持综合治理和水资源合理规划时应充分考虑。     

陕北地区煤炭开采等人类活动对河道径流影响的定量识别

陕北地区水资源严重短缺,定量分析窟野河流域各因素对河道径流的影响程度,对干旱半干旱地区的资源开发具有重要意义.该文首先分析了窟野河径流以及流域内降雨、气温、水保措施、用水量和煤炭开采量等因素的变化趋势;其次按照1961—1979年、1980—1998年、1999—2010年以及1961—2010年等4个时期,采用逐步回归法分别确定其显著的影响因素,求出各时期的径流相关方程,其中1961—2010年间的主要影响因素为降雨量、气温、水保措施和煤炭开采量;最后定量计算了1980—1998年和1999—2010年相对于基准期1961—1979年各因素造成的减水量,其中水保措施的减水量由65%减少到了47%,煤炭开采却增加到了19%.结果表明,采用逐步回归分析法计算的窟野河1961—2010年径流模拟值与实测值很接近,该方法可以在中国北方干旱半干旱地区推广.     

陕北风沙黄土过渡区河道径流影响因素的识别

陕北地区属风沙草滩到黄土沟壑的过渡区,准确识别该地区河道径流的各影响因素及影响程度,对干旱半干旱地区的资源开发具有重要意义。该文以陕北窟野河流域为例,首先介绍了主成分分析法的原理以及计算步骤;其次采用该方法对1980-1998年、1999-2010年以及1980-2010年3个时期的河道径流影响因素进行了分析。其中1980-1998年间,第1主成分对窟野河径流的贡献率达到了67.40%;1999-2010年间,第1主成分的贡献率为46.34%;1980-2010年间,反映气温、用水量、水保面积和煤炭开采量等因素的第1主成分,贡献率为65.42%。结果表明,主成分分析法可以较为准确地识别窟野河径流的主要影响因素及其影响程度。     

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%。     

Cd、Pb、Cu等七元素在乌兰木伦河和窟野河底质中的分布及规律

乌兰木伦河发源于内蒙伊克昭盟东胜附近,由西北方向进入神府—东胜煤矿区,后纵贯矿区中部,在神木县的拉沟处与(牛孛)牛川窟野河相汇,最后汇入黄河,属黄河中游的一条较大支流。乌兰木伦河和窟野河在矿区     

黄河下游影响带地下水资源评价及合理开发利用

论文研究黄河下游影响带(河南段)地下水资源评价及合理开发利用问题。在概要介绍河南省黄河影响带水文地质条件基础上,运用FEFLOW建立研究区三维地下水流模型,计算出地下水多年平均补给资源28.35×10⁸m³/a和可开采资源量19.43×10⁸m³/a。重点阐述新增9个水源地的开采条件,并通过地下水模型预测新增133×10⁴m³/d开采量条件下,浅层地下水位最大降深小于20m,开采5～10年后地下水趋于稳定,新增开采量的62.58%来自黄河水的补给。研究表明,黄河对研究区地下水具有重要的补给作用,新增地下水开采量是有保证的。同时阐述了研究区地下水可持续开发利用的对策。     

大靖河径流变化特征及其对气候变化和人类活动的响应

流域径流变化及其影响因素的研究对流域水资源的可持续开发利用以及改善流域的生态环境具有重要意义。以大靖河流域1956—2016年水文气象数据为基础,分析了近61 a来大靖河径流的年内、年际变化特征,并定量评估了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：大靖河径流年内分配不均,主要集中在7—10月,占全年径流的60.98%;1956年以来大靖河径流以1.1×10⁵ m³?a^?1的速率递减,Hurst指数为0.69,表明大靖河径流在未来一段时间将继续呈递减趋势;大靖河径流存在4个震荡周期,分别为2—5 a、8—13 a、17—24 a及35—45 a左右,降水的震荡周期（8—13 a、17—24 a及35—47 a）与径流周期具有较好的一致性;气候变化对大靖河径流减少的贡献率为4.7%,人类活动的贡献率为95.3%,这可能与研究区土地利用方式变化有关。     

新疆玛纳斯河径流过程的非线性特征

结合玛纳斯河肯斯瓦特水文站1954-2007年的逐月径流及流域内气候资料,利用小波多尺度分析、混沌理论与周期性叠加趋势模型研究了玛纳斯河径流的非线性特征及影响因素。结论如下:①玛纳斯河径流变化的周期分别在15、18和22 a,并在18 a处最为显著;②玛纳斯河径流变化呈现复杂的非线性特征,其关联维为3.317 8,是非整数,这意味着其径流变化具有分形和混沌特性;③根据周期性叠加趋势模型,2007年后的7 a内玛纳斯河径流仍将保持上升趋势;④玛纳斯河径流与NAO关系密切,在夏季表现为负相关且相关性最强,其次在冬季为较强的正相关,在全年关联性最差,并且两者存在多尺度的复杂相关性;⑤NAO通过气流循环影响该流域的气候变化进而作用于径流。     

黄河河川基流量演化规律及其驱动因子探讨

河川基流量是指地下水补给河川径流的水量。论文首次对黄河河川基流量50年来的时空演化规律和驱动因子做了较为全面的分析。研究表明:黄河河川基流量约占黄河河川径流量的44%,黄河河川基流量对维持健康黄河具有重要意义。受自然变化和人类活动影响,黄河干支流河川基流量50年来总体呈下降趋势;支流基流量变化可划分为双峰型、单峰型、直线下降型3种类型,干流区间基流量主要减少在黄河中游地区。黄河河川基流量具有维持河川径流、维护河流生态、湖泊以及表生生态植被良性发展等多种功能,河川基流量衰减导致湖泊萎缩、表生植被退化、加剧黄河断流等一系列生态环境负效应。通过对驱动因子进一步分析表明,降水量是维持河川基流量的主要来源,其变化影响黄河河川基流量变化趋势。人类活动是黄河河川基流量驱动因子中最活跃的因子,基流量衰减最明显的地区也是人类活动频繁的地区。因此维持健康的黄河必须要对黄河基流量进行科学保护和合理开发利用。     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

水文变异条件下的黄河干流生态径流特征及生态效应

黄河流域地表水文过程受气候变化与如水库拦蓄等人类活动的严重影响,发生显著变化,多次出现断流现象。深入理解水文变异条件下的径流特征及生态效应,对于黄河流域水资源管理及水资源可持续开发利用具有重要意义。基于此,论文利用多水文指标研究水文变异过程,结合基于流量历时曲线（FDC）的生态剩余和生态赤字等生态径流指标以及水文变异总体评价指标D_o和DHRAM（Dundee Hydrological Regime Alteration Method）来描述黄河干流大中型水利工程对下游河道水文情势的改变程度,并根据多样性指标SI和IHA（Indicators of Hydrologic Alteration）的拟合关系,进一步分析水文变异的生态效应。研究表明：1）水文情势变异后,FDC整体下移,低于25% FDC流量部分大幅增加,产生生态赤字;2）从上游到下游,降水对各站生态径流指标的影响逐步减小,水库对生态径流指标的影响愈益增大;3）各生态径流指标与大部分IHA指标具有较好的相关关系,能够体现IHA参数的主要信息,可作为衡量黄河流域年和季节径流变化的生态径流指标;4）综合D_o和DHRAM的评价结果,径流过程变异对各站生态风险的影响为：花园口、孙口和利津站为高风险,头道拐和兰州为中等风险,唐乃亥和龙门为低风险;各水文站SI值在20世纪80年代之后均出现下降趋势,其中花园口、孙口和利津3个站的下降幅度较大,生物多样性锐减。     

内蒙古乌海热电厂水源地地下水资源量评价

在分析勘察区水文地质条件的基础上,用水量均衡法计算了该区地下水的补给量和排泄量,结果为负均衡。水源地开采后水源主要来源于黄河激发补给量,抽水试验和数值模拟表明黄河激发补给量为3.45×10⁴m³/d。根据水位预测,水源地开采20年后和不利水文、气象条件下连续开采2年,水位下降值均不及含水层厚度的1/10,说明水源地开采量3×10⁴m³/d是有保证的,可以满足电厂供水要求。     

黄河下游“二级悬河”典型河段近期治理工程环境影响研究

根据黄河下游“二级悬河”“槽高、滩低、堤根洼”的特点,结合国务院发布的《黄河流域防洪规划》,分析工程建设的必要性以及对黄河下游河道进行改造的重大意义,进行了工程实施对黄河下游河道水文情势、水生生态、淤填区陆生生态、土地利用方式、水土流失、退水等环境影响研究。针对工程实施所带来的环境影响提出相应的水环境、生态修复、防护和保护等措施。     

黄河流域干旱状况变化的气候与植被特征分析

应用干旱的气候分析方法和遥感监测方法,分别利用1982～1998年(1999年)降水和气温气象数据,以及AVHRR的NDVI遥感数据计算了黄河流域气候干旱指数和距平NDVI。以像元为单位,应用线性回归斜率和相关系数分析了流域内干旱状况的气候特征和植被特征的变化状况,并进行了流域干旱状况类型的区域划分,从气候和植被特征方面分析了黄河流域近18年来干旱变化状况。通过研究得出以下结论:黄河流域在1982～1999年间干旱的气候特征比较突出,在101°20'E以东地区受干旱威胁,共占黄河流域面积的71%;黄河流域在101°20'E以西的源头地区,干旱的气候特征和植被特征目前都处在相对减弱的趋势中,干旱没有进一步严重恶化的迹象;黄河流域灌溉农业地区植被基本不受气候干旱的影响。     

黄河水文特征对河口海岸变化的影响

论文选取海陆变化频繁的黄河口作为研究区,在3S技术支持下采用平均高潮线法对1976-2002年18个年份的遥感影像进行了海岸线信息提取。对研究区海岸变化的叠加分析表明:1976-2002年间黄河口海岸的演变过程分为直线增长、波动增长和波动减少3个阶段。同时,黄河口水文特征的变化规律及其对岸线变化影响的分析揭示了黄河水沙状况与河口海岸线的年际变化呈线性回归关系,指出了输沙量为河口海岸变化的主要驱动力,而径流量和含沙量是通过影响输沙量而间接影响河口海岸线变化,确定了输沙量3.517×108t/a为河口海陆变迁的临界值。     

徐州市铜山区采煤塌陷地复垦潜力综合评价

通过对采煤塌陷地复垦的潜力调查、分析和评价研究,可以进一步了解塌陷地复垦的潜力空间分布情况、等级状况,提出切实可行的采煤塌陷地复垦建议和对策。本文结合徐州市铜山区实际情况,选取影响采煤塌陷地复垦潜力的地形及水文条件、土壤条件和社会经济条件作为潜力评价因子,采用模糊综合评价法进行铜山区采煤塌陷地复垦潜力评价,依据评价结果把该塌陷区分为四个潜力区,针对不同潜力区塌陷地提出相应的复垦模式。     

基于SWAT-FLUS的采煤沉陷区水文过程情景模拟

采煤区沉陷不仅会影响地表结构,还会显著改变流域水文循环,从而影响区域水资源供给。以淮南西淝河流域为研究对象,利用SWAT-FLUS集成模型模拟流域水文过程及未来情景。结果表明:1)该集成模型能准确模拟由土地利用变化带来的水文情势演变过程,并用于情景预测。2)对未来不同塌陷速率情景模拟结果显示,各情景下流域蒸散发均呈增加趋势,其中无修复模式主要为水面蒸散增加,2种修复模式主要为陆面蒸散增加;无修复模式增加了流域入渗量,2种修复模式则相反。3)从典型水文年内径流分布来看,无修复模式显著影响了地表径流的年内分布规律及径流峰值,普通修复及生态修复模式则无明显影响。4)从年际间水文变化来看,若无修复措施,流域内水文关系将在2020-2022年发生根本性转变;至2030年,地表径流将减少27.1%,普通修复模式下地表径流将减少2.5%,而生态修复可使流域地表径流增加4.4%。     

鄱阳湖水文干旱化发生的机制研究

近年来,鄱阳湖呈现显著的秋冬季干旱化趋势,对鄱阳湖水生态安全和湿地生态安全都产生了显著影响,引起广泛的社会关注。揭示鄱阳湖水文情势发生变化的原因,对鄱阳湖科学管理具有重要的意义。利用Landsat卫星系列遥感影像分析2000年以来鄱阳湖采砂基础上,结合长时间序列水文资料,分析鄱阳湖水文特征变化,探讨了鄱阳湖水文特征变化与采砂之间的关系。得到以下结论：（1）从采砂船数量、采砂规模和采砂方位等来看,数量和规模远超规划限额的规模,并且呈扩大趋势,采砂范围已经扩大到鄱阳湖最南端,并在生态敏感区出现,表现出滥采、盗采和超采的无序状态。（2）新世纪以来,鄱阳湖枯水期提前、特征低枯水位时间延长,入江河道的水面坡降呈减小趋势,但泄流出湖速率呈增加趋势。（3）长江三峡水库运行对中下游水位的影响,以及长江中下游含沙量降低造成清水侵蚀,河床下降削弱长江水对鄱阳湖泄流的顶托作用,也是鄱阳湖水文干旱化变化的潜在原因。（4）鄱阳湖采砂导致入江河道加深、加宽,是鄱阳湖秋冬季水文干旱化的原因之一。研究结果对于如何应对鄱阳湖秋冬季水文干旱化,开展鄱阳湖综合治理具有参考价值。