干旱内陆灌区土壤水分平衡计算及灌溉利用效率分析

干旱内陆灌区大水漫灌,不仅浪费宝贵的水资源,还会造成肥料流失和土壤盐渍化。在建立非饱和带一潜水带水量平衡模型的基础上,利用典型区负压计和中子水分观测仪的配套观测,依据水势水分剖面分布,分不同阶段分析计算灌水后蒸散发量。在水量平衡分析、计算的基础上,得出灌溉水流失率(不包括蒸散发)达82％,节水灌溉潜力巨大。     

黄土高原地表温度变化的时空格局

地表温度是表征大气底层和陆地表层之间热量状况的重要指标,地表温度的变化受地表反照率、蒸散发、地表粗糙度等因素的影响。利用MODIS数据中的地表温度、地表反照率和蒸散发数据产品,分析了2000~2013年黄土高原生长季地表温度变化的时空格局,探究了地表温度变化与地表反照率和蒸散发之间的关系。结果显示,2000~2013年,黄土高原地表反照率由2000年的0.178下降到2013年的0.146,年际下降速率为0.0015/a;蒸散发量由314.33mm增加到455.24mm,年际增加速率为6.56mm/a;日地表温度呈波动降温趋势,幅度为-0.16℃/a;夜地表温度有升高的趋势,但不显著,幅度为0.035℃/a;昼夜温差减少显著,幅度为-0.2℃/a,温度变化显著的区域集中于黄土高原中部地区。地表温度与地表反照率和蒸散发量之间相关性显示,日地表温度与地表反照率呈正相关关系,与蒸散发量呈负相关关系,在山西西部、陕西北部和甘肃南部区呈极显著相关关系,且日地表温度与蒸散发的相关性强于与地表反照率的相关性,夜地表温度的变化与地表反照率和蒸散发不具有显著相关性,因此,受退耕还林工程的影响,研究区蒸散发增加是引起地表温度降低的重要原因。     

1961—2007年黄土高原极端降水事件的时空变化分析

极端降水事件会引起严重的灾害事件,其变化趋势需要进行详尽的评估。基于50个站点1961—2007年日降水数据,定义极端降水事件及衡量指标后,使用M ann-Kendall法评估了黄土高原极端降水事件的空间分布和时间变化特征。结果表明,极端降水事件的空间分布具有东南—西北方向的梯度变化特征,降水量、强度和年最大日降水量均从东南向西北递减,而严重干旱事件从东南向西北递增。多数站点极端降水事件的各指标都具有单一趋势,但各指标具显著性趋势的站点数差异很大。约40%的站点极端降水频率具有显著降低趋势;约30%的站点极端降水量的减少趋势和严重干旱频率的增加趋势具有显著性;约10%的站点极端降水强度的上升趋势和年最大日降水量的下降趋势显著。     

1961-2009年黄土高原气象要素的时空变化分析

基于48个气象站点1961-2009年的监测数据,使用反距离权重插值法和Mann-Kendall法,分析了黄土高原气象要素的空间分布和时间变化特征.结果表明,各气象要素在黄土高原都呈梯度分布,沿东南-西北方向降水和平均温度递减而平均风速和日照时数递增,沿南北方向相对湿度降低而参考作物蒸散增加.各气象要素在各站点基本都具有单调趋势,但趋势显著的站点数存在变异.约98%的站点温度的上升趋势显著,约60%的站点日照时数和风速的下降趋势及参考作物蒸散的上升趋势具有显著性,约40%的站点相对湿度的下降趋势显著,约30%的站点的降水具有显著的下降趋势.各气象变量都存在一定的年代际变化,相对湿度在2004年以来显著降低,降水的显著减少、 年均温度和参考作物蒸散的显著上升都在20世纪90年代初以来,而日照时数和平均风速的显著下降都发生在20世纪80年代初以来.黄土高原的气候可能出现了一些新趋势,给未来可持续发展带来了不确定性,需引起足够重视.     

基于GIS的黄土高原小流域土壤水分时空分布模拟——以定西安家沟为例

土壤水是黄土高原生态环境的主控因素,进行土壤水时空分布的模拟对黄土丘陵区农业生产、植被恢复和土地合理利用及配置具有重要的指导意义。从水量平衡的角度出发,采用GIS软件Arc/Info的GRID数据结构,对定西县安家沟小流域影响土壤水分时空分布的要素:降雨、径流和蒸散(发)进行了空间分布的模拟,并利用实测土壤水分数据进行检验,合格率达到83.146%。结果表明,利用水量平衡原理并对参数进行一定的化简进行黄土高原土壤水分的模拟是可行的。     

贵州省参考作物蒸散发量的时空变化分析

利用1960～2009年贵州省18个气象站的逐日气象资料,应用FAO Penman-Monteith方程,计算了参考作物蒸散发量(ET0),分析了贵州省参考作物蒸散发量时空变化特征以及主要影响因素。结果表明:贵州省各个地区年均ET0在634～936mm之间;从1960年到2009年,年参考作物蒸散发量总体呈下降趋势,年际变化率为-1.70mm/a;从20世纪60年代起,各年代ET0呈减小趋势;春季、夏季和冬季的ET0下降趋势显著,秋季的下降趋势不明显;对全年和各个季节的ET0影响最大的气候因素都是日照时数。贵州省显著减小的日照时数可能是ET0呈减小趋势的原因。     

1961—2010年广西气温变化对全球变暖的响应

利用广西88 个气象站1961—2010 年的年平均气温和年极端最高、最低气温数据,运用GIS 技术、气候倾向率以及Mann-Kendall 突变检验方法对广西近50 a 气温的时空变化特征及突变特征进行分析。结果表明:在全球变暖影响下, 近50 a 广西全区年平均气温和年极端最高、最低气温总体上均呈上升趋势,其中年平均气温和年极端最低气温的气候倾向率均达到了极显著水平;年平均气温和年极端最高气温的突变时间分别为2001 年和2003 年,均比极端最低气温(1984 年) 晚了近20 a 左右;年极端最高和最低气温存在非对称变化。时空分布图表明,区域平均值忽略了研究区域内的差异,尽管近50 a 来广西气温区域平均值的总体变化呈上升趋势,但不同时期各地区间气温变化的趋势和幅度各有差异。     

2000-2011年南昌市景观格局变化分析

以南昌市为研究对象,利用南昌市2000、2005和2011年土地利用基础数据为数据源,运用景观生态学原理,借助RS和GIS技术,建立景观类型与土地利用类型的对应关系。该文将南昌市景观划分为耕地、林地、草地、水体、建筑用地和未利用地景观6种类型,并运用ARCGIS软件制作2000、2005和2011年南昌市景观分类图。应用Fragstats软件计算景观格局指数,利用GIS的空间分析功能,对南昌市景观格局及其变化特征进行分析。结果表明:南昌市景观格局从2000年到2011年间发生了较大的变化,耕地、建筑用地显著增加,草地减少,景观多样性和景观均匀度都呈增加趋势。该研究结果有助于解决南昌市急速发展所带来的一些生态和环境问题,以及通过土地利用规划来改善南昌市的可持续发展。     

黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力与土壤水分动态的模拟研究

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。     

备用水源地水量与城市需水量平衡分析

随着水资源的日益短缺和突发性水污染事故的频繁发生,在各大中型城市建设备用水源地,对保障城市饮用水安全和城市的建设发展具有重要的作用.本文将备用水源地分为发展预留水源地和应急水源地,探讨了备用水源地分别作为预留发展水源地、应急水源地、预留发展和应急同时兼顾水源地时对城市水量的要求以及与城市需水量间的平衡关系,并对城市生活需水量和工业需水量计算模型进行了修正;同时,将上述理论应用于扬州市区,通过城市需水量计算来论证备用水源地水量要求,并验证了拟将夹江河段作为扬州市备用水源地的可行性.该研究结果可为备用水源地的选址提供理论依据.     

面源模型与GIS集成应用研究综述

利用国内外关于面源模型与GIS集成的资料,结合面源模型与GIS集成的一些应用,介绍了面源模型与GIS集成的方法——松散集成与紧密集成,分析了各自的优势与劣势,指出集成方法的发展趋势。从国内外一些集成成功的例子可看出,利用GIS处理面源污染是一种较为有效的方法。     

GIS与大气环境模型的集成及其应用

分析了GIS与环境模型集成的松散集成、紧密集成、完全集成等3种模式,论述了GIS与大气环境模型集成的组件式方法与服务式方法,对比了5种集成方法的优缺点,认为组件式集成方法具有较大优势,是目前流行的集成方法,服务式集成是未来的趋势. 基于组件式集成方法,采用GIS二次开发组件ArcGIS Engine 9.3开发了大气污染扩散模拟与预测系统,该系统充分利用了GIS的空间分析与可视化功能,实现了大气环境模型与GIS的紧密集成,以福建省为例进行了大气污染扩散模拟,取得了较好的模拟效果.      

基于GIS的黑河流域生态环境敏感性评价与分区

针对黑河流域存在的主要生态环境问题,利用调查资料和相关研究成果,在GIS支持下,对流域生态环境敏感性进行综合评价,明确了生态环境敏感性分布规律及其地域差异,在此基础上,对生态环境功能区进行划分,并对各区存在的主要生态问题提出整治对策,为流域生态环境建设和保护规划方案的制定提供依据。研究结果表明:①黑河流域的生态环境敏感性区域分布比较广泛,其中土壤侵蚀高度敏感区占2.05%,主要集中在祁连山区;②沙漠化极敏感区面积占37.06%,主要集中在流域下游额济纳旗和金塔县;③土壤盐渍化敏感区主要集中在流域中部绿洲,对于这些敏感区域的保护,应该作为生态环境保护和建设的核心。依据评价结果,流域划分为7个生态功能区。     

基于GIS和差异信息测度的海河流域水文气象要素时空变异性分析

为深入理解海河流域水资源剧减的影响原因, 进行水文气象要素的时空变异分析是十分重要和必要的。传统的时间序列变异方法主要是用变异系数法, 论文结合信息熵理论提出一种基于差异信息测度与GIS 技术的时空变异分析方法, 并成功应用于海河流域的31 个测站的1960-2001年降水、蒸发和气温的分析, 结果直观地表达海河流域降水、蒸发和气温等水文气象要素的时空变异规律, 为进一步深入理解海河流域的水循环变化规律打下坚实基础。通过初步分析得出海河流域降水和蒸发时空变异相对较大、气温时空变异相对较小的结论。     

徐州城市土壤重金属污染空间分布研究

城市土壤作为城市环境中重金属的主要蓄积库,反映了城市环境受重金属污染状况。随着城市发展,环境压力增大,加强对城市土壤中重金属污染研究具有迫切性和重要性。为此,在土壤采样点数据基础上,利用GIS技术,对徐州市土壤重金属来源与空间分布关系进行了研究。研究结果表明:徐州城市土壤的重金属主要来源可以分为交通污染源、燃煤污染源和土壤母质,且分布明显地与产业活动呈一致性。     

溢油模型理论及研究综述

油在水中的行为和归宿是一个复杂的过程,包括在重力、表面张力、惯性力和粘性力作用下的物理扩展,挥发、乳化、溶解、光氧化和生物降解等风化过程引起的化学变化,流场、风场等动力因素作用下的漂移运动以及随机部分。通过总结国内外的研究现状,概括了各个模型的理论依据、基本假设、应用范围,并对今后发展方向提出了几点展望。     

基于模糊数学和GIS的松花江流域水环境质量评价研究

应用模糊数学原理,以松花江流域1990—2006年15个国控断面的监测资料为依据,选择13种污染物为评价参数,运用模糊综合评价方法进行运算,得出综合评价结果. 在评价过程中充分利用GIS的数据管理与空间表达能力, 从产业结构特征上分析松花江流域水体污染的变化趋势,并运用地理信息手段表征流域水质的时空变化规律. 结果表明:松花江流域整体水质呈现好转的趋势;河流水质的季节变化明显,其中嫩江区域受面源污染的影响,丰水期水质劣于枯水期,第二松花江和松花江干流区域枯水期污染较重,污染主要来源于工业废水和生活污水的排放;流域水质区域差异性表现为支流污染重于干流,大城市附近水域的水质明显劣于其他水域水质. 流域主要污染物为石油类,COD_Mn,BOD₅,氨氮和六价铬等.      

趋势面分析法在环境领域中应用的评述及展望

随着现代科学技术的发展,各学科之间相互交叉、渗透,数学中的趋势面分析法在环境领域中的应用日渐广泛。趋势面分析法是一种可以有效地分析某一属性数据在空间上的分布规律和变化趋势的多元统计分析方法。文章在介绍了趋势面分析法的数学方法和原理的基础上,回顾和评述了趋势面分析法在环境领域中应用的范围和效果,总结了趋势面分析法在环境领域中应用的优势和不足,进而提出趋势面分析法与GIS技术相结合是一种解决相关环境问题的更为有效的方法,在区域污染研究中将发挥更重要的作用。     

GIS在生态环境研究中的应用

生态环境问题是21世纪人类面临的重大问题之一,生态环境建设是当前研究的热点.生态环境信息的收集、存储、管理和利用是生态环境研究工作的重点.生态环境研究中涉及到大量的空间数据,因此,利用GIS技术建立生态环境信息系统将会有效地管理和利用生态环境信息,是生态环境研究的一个新的技术手段,将加快生态环境问题研究的信息化进程.     

珠江三角洲大气面源排放清单及空间分布特征

估算了珠江三角洲地区2006年大气面源污染物的排放清单,并利用2006年珠江三角洲人口分布栅格数据作为代用空间分配权重因子,建立了该地区大气面源3km′3km的SO2、NOx、PM10和VOC网格化排放清单.结果表明,2006年珠江三角洲大气面源排放的SO2为1.12′105 t, NOx为5.25′104 t, PM10为1.6′105 t, VOC为3.14′105 t.SO2、NOx和PM10排放量较大的区域集中在广州市区、佛山、东莞和中山,而VOC排放量较大的区域位于广州市区、东莞和深圳.