西安泾河夏季黑碳气溶胶及其吸收特性的观测研究

为研究西安泾河夏季黑碳气溶胶及其吸收特性,利用2011年夏季西安远郊泾河大气成分站观测的黑碳气溶胶浓度、颗粒物质量浓度、探空资料、地面气象资料,计算边界层顶高度、气溶胶吸收系数、大气消光系数,导出单次散射反照率,并对其进行分析讨论.结果表明:西安夏季黑碳气溶胶浓度为6.07μg/m3;黑碳气溶胶占颗粒物质量浓度PM1.0比值为21.9%,黑碳气溶胶与颗粒物质量浓度PM1.0、PM2.5、PM10相关系数分别为0.69、0.85、0.91;黑碳气溶胶浓度受城市边界层顶高度影响,风向、风速对泾河黑碳气溶胶的堆积输送有不同作用;气溶胶吸收系数和大气消光系数日变化显著,气溶胶吸收系数占大气消光系数比值范围在12%~30%;季单次散射反照率平均值为0.76,变化范围在0.70~0.84.     

北方干旱化和土地利用变化对泾河流域径流的影响

论文以在黄土高原上发育,流经中国北方干旱、半干旱地区的黄河二级支流--泾河为研究对象,基于20世纪八九十年代的土地利用影像资料,以及泾河流域1970~2002年的气候、水文资料,采用美国农业部开发的分布式流域水文模型SWAT,分析了20世纪80~90年代泾河流域的降雨量和径流量的变化。从80到90年代,流域年降雨量呈逐年递减趋势,80年代多年平均月降雨量明显大于90年代多年平均月降雨量,尤其在7~9月,平均降雨量明显减少。受气候干旱化和土地利用/覆被变化的共同作用,80~90年代,流域多年平均年径流减少了8.92m³s^-1。为了区分气候变化和土地利用变化对流域径流的影响,采取分别固定气候因子与土地利用/覆被变化因子的方法,将模拟情景输入模型,定量区分气候和土地利用/覆被变化对流域径流的影响方式和程度。结果表明,气候干旱化趋势使流域多年平均年径流减少28.08m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的314.80%;土地利用/覆被变化使流域多年平均年径流增加26.57m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的297.87%。     

泾河流域不同生态功能区可持续发展能力评价

水土资源的不合理利用会引发严重的生态问题,这些问题正逐步得到重视,相关的研究也备受关注.本文以泾河流域为研究对象,分别不同生态功能区对基于水土资源的可持续发展能力进行评价,研究结果可为区域水土资源的进一步优化配置和合理利用提供指导.本文首先将流域分为六个生态功能区,即东部山地水源涵养区(Ⅰ区)、西部山地水源涵养区(Ⅱ区)、北部丘陵沟壑水土保持区(Ⅲ区)、南部山地丘陵沟壑水土保持区(Ⅳ区)、塬地(阶地、平原)、农田保护区(Ⅴ区)、中部过渡区(Ⅵ区).然后,确定了由两个系统即社会经济子系统和水土资源与生态环境子系统、8个综合性指标组成的水土资源可持续发展能力评价体系,从生态环境现状(林草覆盖率和土地退化指数)、耕地压力、水足迹与水压力三个方面对各功能区及相互之间的差异性进行分项评价,在此基础上,对各区进行综合评价.研究结果表明,泾河流域除Ⅴ区处于比较协调状态外,其他各区(面积总计占90.09%)均处于不协调状态,这反映出流域总体可持续发展能力差.     

泾河流域1644-2003年洪涝灾害和洪水沉积特征研究

通过对泾河流域1644-2003年洪涝灾害历史文献资料的搜集、整理和分析,对该时期泾河流域洪涝灾害等级、洪涝灾害时空变化特征及其成因进行研究。同时结合泾河下游洪水沉积剖面,对该时期洪水特征进行分析。研究表明:泾河流域1644-2003年发生洪涝灾害总计165次,平均每2.18年发生一次。主要以中度涝灾为主,其次为大涝灾,轻度涝灾和特大涝灾发生次数较少。1644-2003年,泾河流域的洪涝灾害总体呈现不断增加的特点,泾河流域洪涝灾害发生频次最高的是在1894-1953年,发生频次最低的是在1644-1723年。泾河流域发生的165次洪涝灾害中,上游发生的洪涝灾害最多,其次为下游,中游最少,上、中、下游同时发生的洪涝灾害为4级特大涝灾。不同阶段气候的冷暖干湿变化和人类活动对泾河流域植被的破坏是泾河流域发生洪涝灾害的主要原因。1644-2003年的洪涝灾害在泾河下游形成了2.56 m厚的河漫滩洪水沉积剖面,该剖面沉积层主要由特大涝灾、部分大涝灾和中度涝灾形成,剖面记录的洪水频次比历史文献记录的洪水频次要明显少。     

泾河流域40年的土地利用/覆盖变化分区对比研究

由于泾河流域地理位置的特殊性,气候、降水、地形、人类活动等的区域性,从不同区间的空间角度分析泾河流域的土地利用/覆盖变化情况具有重要的意义。文章利用泾河流域1970s~2006年的4期遥感影像分类结果,结合年降水量由南向北逐渐减少的情况,将流域划分为北、中、南3个功能区,从定量的角度揭示了不同功能区土地利用变化的时空规律,初步探讨了这些规律形成的主要自然,经济和政策成因。结果表明：①1970s~1990s,泾河流域植被覆盖总体呈下降趋势,在20世纪90年代后期开始实行一系列的生态保护措施后,植被覆盖开始恢复;②泾河流域的城镇用地、耕地、林地、高覆盖草地在流域中部和南部分布更广,低覆盖草地则主要分布在流域北部。由于气候、降水等自然条件的变化,人口增加、经济发展等社会因素的影响,流域由南到北,植被恢复速度逐渐趋缓;③流域北部由于自身自然环境条件较差,气候变暖、降水减少、土地退化、水土流失以及相关政策等因素在其土地利用变化中起主要作用。而人类活动、经济发展等社会因素对人类活动强度相对较大的流域中部和南部影响更大。     

泾河平凉段酚污染途径分析

根据近５年泾河地面水质监测数据和水文地质资料，对泾河平凉段酚污染的途径进行了分析，地水质现状评价、地下水和地层中酚含量调查、地下水和地面水转化规律研究，认为泾河平凉段地面水酚污染是由区域地层高含酚土壤淋滤、含酚量高的深层承压水补给和造纸工业废水排放三大因素造成的。     

泾河流域枯水复杂性研究

枯水复杂性作为枯水的重要特征,在枯水研究中具有重要的意义。论文以泾河流域张家山水文站1933—2010年的月径流序列为研究对象,基于距平法和均值标准差法对比确定月枯水序列,基于近似熵（ApEn）分析枯水的复杂性。结果表明：1）年径流在0.01水平下呈现极显著的递减趋势,流域1997年以来发生枯水的频率越来越大。张家山水文站月枯水量上界为 9 369.67×10⁴ m³,1、2和12月径流量小于月枯水量上界的月份比例远大于其他月份的比例,故以这3个月的月枯水组成枯水序列;2）枯水序列的ApEn值为1.059 1,与同期整个月径流序列的ApEn值（1.059 7）接近,说明发生于1、2和12月的15个非枯水月份径流对枯水序列的复杂度影响不大;3）月枯水复杂度在0.05水平下呈现显著的波动递增趋势,与月枯水径流呈显著的负相关关系,但与月降水量不显著相关,表明降水不是枯水径流系统的主要输入,降水量的变化对枯水复杂度的变化不起关键作用,而径流惯性可能是引起枯水复杂度变化的重要因素。     

西安郊区泾河秋、冬季大气黑碳变化及粒径特征

利用西安郊区泾河大气成分站ρ(BC)(BC为黑碳)、粒子数浓度资料和观象台自动站、探空站数据,对西安郊区秋、冬季ρ(BC)变化特征、粒径分布特征和变化原因进行了分析.结果表明:①泾河郊区ρ(BC)比城区的低.城区ρ(BC)日变化呈三峰特征,峰值分别出现在凌晨02:00、清晨07:00和傍晚20:00,分别为17.0、12.5和21.5 μg/m3.泾河郊区ρ(BC)日变化呈双峰特征,峰值出现在上午09:00和晚上23:00,数值分别为5.5和6.1μg/m3;谷值出现在清晨06:00和下午16:00,数值分别为4.9和2.6μg/m3.②ρ(BC)与不同粒径颗粒物数浓度关系不同,其中与粒径＜4.0 μm粒子的数浓度成正比,与粒径≥4.0 μm粒子(如沙尘)的数浓度成反比;波长指数分析表明,沙尘可致ρ(BC)实测值偏大.③ρ(BC)与近地面逆温强度有密切相关性,R(相关系数)达到0.412 5(P ＜0.000 1);风速小于1.5 m/s时BC易堆积,大于1.5 m/s时则相反;连续降水对BC清除效果显著.     

庆阳市市区及环江—泾河沿岸土壤重金属含量生态风险评价

为评估庆阳市市区与环江—泾河沿岸表层土壤中重金属含量与生态风险状况,本文采集了18组现代表层土壤样品,采用石墨炉原子吸收光谱法等方法测定了7种土壤重金属元素（Pb、As、Cd、Cr、Hg、Cu、Zn）的含量,利用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数等评价方法,探讨了研究区土壤重金属含量、污染程度和生态风险,并利用皮尔逊相关分析和主成分因子分析对市区和河流进行源解析。结果表明：（1）对土壤重金属含量利用变异系数和峰度系数进行特征分析,显示人类活动干扰土壤环境比较明显;（2）与国家土壤环境标准（GB 36600—2018）对比发现,庆阳市市区Cr元素存在严重富集,其余元素均处于安全范围之内;（3）各类污染指数表明,Cd和Pb在研究区的污染最为突出,均高于其他土壤重金属的污染水平,其余土壤重金属基本无污染;（4）对市区各土壤重金属进行相关性分析后,发现庆阳市市区的土壤重金属除与母质成分有关外,在很大程度上与强烈的人类活动密切相关;环江—泾河沿岸的土壤重金属元素间也具有相关伴生关系,经过主成分分析后土壤重金属富集主要是自然来源和农业生产。     

基于Copula函数的泾河流域水沙关系演变特征分析

为了掌握泾河流域水沙演变规律,基于张家山水文站1956-2010 年径流与输沙量数据,采用滑动平均法分析流域水沙变化,提出应用滑动相关系数法诊断水沙关系变异,与双累积曲线法相互验证,选取皮尔逊III 型分布拟合变异前后水沙分布,基于Copula 函数建立水沙联合分布,对比分析泾河流域水沙变化特征,研究不同时段水沙丰枯遭遇情况.结果表明:① 水沙关系于20 世纪80 年代发生变异;② 以1982 年为分割点,相比于1956-1982 年,1983-2010 年水沙均值减小,设计频率P≤90%时水沙值均减小,P >90%时,径流减小,输沙量增加;③ 两阶段水沙丰枯同步频率大于丰枯异步频率,“水丰沙枯或水枯沙丰”遭遇组合概率最小,变异后时段(1983-2010 年)各种遭遇组合频率分布更为均匀,水沙丰枯异步频率变大.