Five Hundred Years of Hydrological Drought in the Upper Colorado River Basin1

Abstract: This article evaluates drought scenarios of the Upper Colorado River basin (UCRB) considering multiple drought variables for the past 500 years and positions the current drought in terms of the magnitude and frequency. Drought characteristics were developed considering water‐year data of UCRB’s streamflow, and basin‐wide averages of the Palmer Hydrological Drought Index (PHDI) and the Palmer Z Index. Streamflow and drought indices were reconstructed for the last 500 years using a principal component regression model based on tree‐ring data. The reconstructed streamflow showed higher variability as compared with reconstructed PHDI and reconstructed Palmer Z Index. The magnitude and severity of all droughts were obtained for the last 500 years for historical and reconstructed drought variables and ranked accordingly. The frequency of the current drought was obtained by considering two different drought frequency statistical approaches and three different methods of determining the beginning and end of the drought period (annual, 5‐year moving, and ten year moving average). It was concluded that the current drought is the worst in the observed record period (1923‐2004), but 6th to 14th largest in terms of magnitude and 1st to 12th considering severity in the past 500 years. Similarly, the current drought has a return period ranging from 37 to 103 years based on how the drought period was determined. It was concluded that if the 10‐year moving average is used for defining the drought period, the current drought appears less severe in terms of magnitude and severity in the last 500 years compared with the results using 1‐ and 5‐year averages.     

漳卫河流域水文循环过程对气候变化的响应

气候变化对我国各地区水资源影响的时空格局变化,是气候变化影响评估的重要内容。论文以漳卫河为研究流域,采用线性回归法、Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了1957-2001年的水文气象要素变化特征;基于数字高程模型、土地利用和土壤类型等资料,建立了SWAT分布式水文模型,验证了SWAT模型在该流域的适用性;根据IPCC第四次评估报告多模式结果,分析了IPCC SRES-A2、A1B、B1情景下21世纪降水、气温、径流、蒸发的响应过程。结果表明漳卫河流域未来2011-2099年降水量变化较基准期呈现出增加趋势,年平均气温较基准期也呈现出显著的上升趋势,各年代径流量较基准期将出现先减少后增大的态势。     

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。     

辽河流域工业废水污染物排放的时空变化规律研究

采用等标污染负荷法,针对改革开放和产业结构大调整前后的5个典型年份,从工业污染源空间特征出发分析了辽宁省辽河流域工业废水污染物排放的变化趋势,并讨论了重点污染物排放的时空变化规律。结果表明：辽河流域工业污染源主要分布在辽宁中部城市群及沿海地区,且有不断集中的趋势;工业废水排放总量以及污染物排放总量都呈不断减少的趋势;辽河流域主要污染物为COD、氨氮、挥发酚和石油类,有机污染物排放量高于无机污染物;重金属类污染物变化较大,1985—1999年重金属类以汞为主,2002—2005年期间重金属类以镉、铅和六价铬为主,2008年重金属类以铅、砷和六价铬为主;氨氮、COD的主要排放区域变化不大,挥发酚、石油类、铅、砷的主要排放区域变化很大,污染物排放区域转移趋势明显。     

四川盆地大气污染物时空分布特征及气象影响因素研究

利用2015—2018年四川盆地内18个城市的6种污染物逐日质量浓度监测资料、同期的常规气象观测资料，采用插值、相关分析等方法，分析了四川盆地3个区域6种污染物的时空分布特征，探讨了各个污染物质量浓度与气象要素之间的关系.结果表明：①O₃在盆地中西部污染较重，PM_2.5和PM₁₀在德阳、成都、眉山、内江、自贡一带污染较重，在广元和巴中污染较轻，SO₂在巴中、南充、绵阳、德阳一带污染较轻，在广元和盆地中南部污染较重；②NO₂平均浓度呈先增后减的趋势，O₃呈增加趋势，而CO、PM_2.5、PM₁₀、SO₂均呈减小趋势；③CO、NO₂、PM_2.5、PM₁₀、SO₂呈"夏低冬高"的特征，O₃则相反，CO、NO₂、PM_2.5、PM₁₀均表现为"双峰双谷"型，O₃和SO₂则表现为"单峰"型；④偏东风有利于CO、NO₂、PM₁₀、PM_2.5的稀释扩散，偏北风有利于O₃、SO₂的稀释扩散；⑤6种污染物质量浓度均与气压、气温、24 h变温、24 h变压、相对湿度、10 m风速、700 hPa散度、850 hPa高度显著相关.风速、相对湿度、混合层高度、逆温层平均高度的增加有利于大多数污染物的稀释扩散.     

基于去耦合直接法的兰江流域地表水水质预测方法研究

针对影响因素众多、耦合机制复杂情况下的地表水污染物浓度预测问题,将河道污染物浓度的变化量表示为各种影响因子一阶偏导项和二阶偏导项的线性叠加。其中,一阶偏导项可描述影响因子变化与污染物浓度变化的直接关系,二阶偏导项可描述影响因子之间交互作用对污染物浓度变化的影响。在此基础上,提出了用以模拟地表水污染物浓度的去耦合直接法。采用2014—2016年兰江流域将军岩、低田、半潭、沈村、焦岩5个断面的水文和氨氮、高锰酸盐指数、总氮、总磷4项污染指标逐日实测数据,通过差分法求解了一阶和二阶偏导项,并采用2017—2019年实测数据对模型进行了验证和评价。结果表明：去耦合直接法能够有效预测地表水主要污染物浓度的变化方向和变化量,且模拟结果和实测结果的符合情况较好,4项污染指标模拟值的Nash-Sutcliffe系数为0.479～0.654,模拟值与实测值的偏差为0.070～0.352;汇流区面积增加后,影响因子不确性对污染物浓度的扰动减小,污染物浓度变化的规律性增强,去耦合直接法的模拟精度升高。与SWAT模型的对比分析结果显示,在污染成因不发生显著变化的情况下,去耦合直接法的模拟精度优于SWAT模型。     

土地利用/覆盖变化对长江流域非点源污染的影响及其信息系统建设

随着社会经济的发展,不合理土地利用方式/土地覆盖变化造成的非点源污染已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一。长江流域,特别是长江中上游地区是我国水土流失的重点地区之一。水土流失将泥沙和土壤中的营养元素、残留的农药、化肥及动植物残体带入水体,使水体悬浮物、化学需氧量、总磷、总氮等含量增加,水质污染加重,这是造成长江干流汛期水质变差的主要原因。虽然针对长江流域的研究很多,但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视。在分析当前长江流域非点源污染现状和3S技术的基础上,提出建立基于土地利用/覆盖变化的长江流域非点源污染模拟信息系统,并结合3S技术勾画出该系统的框架。该系统的建设和应用,对维持流域生态平衡,采取合理的土地管理方式,保护长江水资源的可持续利用,特别是三峡库区的生态安全具有重要意义。     

南渡江农业土壤中农药分布特征与生态风险评估

为摸清稻菜轮作土壤中农药(CUPs)残留特征与生态风险,采集海南岛南渡江流域稻菜轮作系统168个土壤样品,利用QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测土壤中25种CUPs残留水平,结合土壤因子与作物类型分析CUPs残留关键影响因素,以风险熵法评估其生态风险.结果表明,∑25 CUPs处于0...     

长江流域生态环境协同规制的立法诠释与意涵表达——以《长江保护法》为述评视角

为解决长江流域生态环境治理模式中“权力—权利”主体间存在的结构性冲突,《长江保护法》以专门立法的形式对流域生态环境法律体系进行了统合性建构,创设出“环境公权机关统筹主导+环境私权主体竞相参与”的长江流域生态环境协同规制的新模式。该模式的塑造既有对构建我国现代环境治理体系这一顶层设计的积极遵循,也适配于社会性规制力量蓬勃发展的客观趋向,符合“成本—效益分析”视野下流域生态环境治理成本最小化的价值追求。以对长江流域生态环境治理法律秩序的高度统摄为依归,长江流域生态环境协同规制模式一方面沿循从“宏观宣示”到“微观赋权”的渐进性立法表达路径,对国家权力统筹主导流域治理的地位进行了立法诠释;另一方面也对社会力量多元参与流域治理的功能配置与职责序构作了妥善且周延的法律安排。在学理上,可从形式、理念与要素三重维度内容出发,对长江流域生态环境协同规制模式的法律意涵予以明晰。     

Temporal variations of CO2 concentration near land surface and its response to meteorological variables in Heihe River Basin, northwest China

Atmospheric CO2 concentration (CC) near land surface and meteorological variables have been measured at four sites,named Yeniugou (alpine meadow and permafrost), Xishui (mountainous forest), Linze (oasis edge) and Ejina (lower desert),respectively, in Heihe River Basin, northwest China. The results showed that, the half hourly CC at night was larger than in daytime,and the daily averaged CC was the largest in winter. The averaged CC of 932 d at the Linze was about 418 ppm, was about 366 ppm in the 762 d at the Ejina. In the same period from September 23 to November 9, 2004, the averaged CC was about 625,334, 436 and 353 ppm, at Yeniugou, Xishui, Linze and Ejina, respectively. The linear relationship between daily averaged CC and air temperature T was negative, between CC and relative humidity (RH) was positive. The linear CC-atmospheric pressure (A P) relationship was negative at the Linze and Yeniugou, was positive at the Ejina. The relationship between CC and global radiation R was exponent, and soil temperature Ts was negative linear, and soil water content was complex. The correlation between CC and wind speed was not existent.Using meteorological variables together to simulate CC, could give good results.