海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明：在2005～2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10～-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005~2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明:在2005~2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10~-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

基于重力卫星数据的华北平原地下水储量变化分析

采用GRACE卫星数据反演2002～2017年间华北平原地下水储量变化,并对该地区地下水储量变化进行时间序列分析,获取长期变化趋势.结果表明:华北地区地下水储量变化整体均呈现出下降的趋势,下降幅度最大的地方为黄河中下游地区,且山东中部和河南北部表现为加速下降的趋势,而京津冀地区的地下水储量的下降趋势得到了明显的减缓.     

基于GRACE卫星的黄河流域地下水储量时空变化

及时监测黄河流域地下水储量的时空变化特征,有助于掌握该地区水资源开发使用情况,进而调整地下水过度开发的地区的水资源利用政策。黄河流域2005-2015年地下水储量呈现下降趋势,平均降幅达到3.46mm/年。地下水储量存在明显的空间异质性。从东到西表现为"先增后减"的特点,且降低的趋势逐渐增加。上游地区的地下水储量呈现波动变化,趋势不明显,中游和下游地区的地下水储量在2005-2015年间呈现持续下降的趋势,平均降幅分别达到12mm/年、9.80mm/年。自然因素和人为因素均对黄河流域地下水储量变化产生影响,自然因素对黄河流域地下水储量的影响程度更大。从不同尺度看,温度、降水和GDP是影响地下水储量变化的前三因素。未来应该重点关注黄河中下游地区地下水持续下降的问题,通过实施综合治理行动方案,有效缓解地下水枯竭问题。     

基于GRACE卫星重力测量资料监测中国大陆及邻区陆地水储量变化

利用GRACE卫星重力测量数据反演了2003年1月至2007年12月的中国大陆及周边地区陆地水储量的月变化,并结合CPC陆地水文模型进行了比较分析。结果表明,GRACE可有效监测到陆地水储量的周年变化与季节性变化,且GRACE反演的水储量变化与CPC水文模型符合得较好,两者周年振幅和相位分别为（3.4cm,257°）和（4.5cm,267°）。     

黑河干流中游地区地表水和地下水集成模拟与应用

黑河干流中游地区内地下水和河水、泉水的转化以及综合利用具有西北干旱区的典型性.在一维明渠汇流和三维地下水流耦合数值模型的基础上,结合1995—2003年的黑河水位、流量和地下水头监测等数据对模型进行了识别,分析了正义峡站黑河水位和流量、地下水头变化和地表水和地下水综合利用状况,说明模型是可靠的.同时,利用GRACE重力卫星和GLDAS土壤含水量数据反演了2004—2012年地下水储量的变化,根据2004—2007年监测和模拟地下水头对比效果反推了研究区的地下水开采量,模拟发现地下水向黑河排泄水量、泉水溢出量和潜水蒸发量基本呈逐渐下降的趋势.其成果可为黑河干流中游地区水资源管理和综合利用提供服务.     

基于GRACE和GLDAS的长江下游陆地水储量变化预测

利用GRACE重力卫星数据反演2002—2015年间长江下游陆地水储量变化,与GLDAS模型模拟陆地水储量从趋势性和相关性两方面进行对比分析,并利用长系列GLDAS模拟水储量和两者间函数关系,建立改进灰色-马尔可夫模型预测长江下游地区未来陆地水储量变化.结果表明:GRACE重力卫星数据反演的陆地水储量变化和GLDAS模型模拟的陆地水储量变化趋势一致,均有微弱增长趋势,最小二乘拟合相关系数为0.79,两者间具有强相关性;利用改进灰色-马尔可夫模型预测长江流域下游地区2016年和2017年陆地水储量变化区间分别为(7.37,cm,12.05,cm]和(7.29,cm,11.25,cm],2016年预测结果与实际情况一致,结果表明区域将会出现连续丰水状态,极有可能导致洪涝灾害发生,未来防洪治涝形势严峻.     

联合重力卫星数据及气候水文模型监测西南地区陆地水储量变化

利用GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演我国西南地区陆地水储量变化,并结合该区域月平均降水资料进行分析。结果表明,GRACE重力卫星观测数据和GLDAS水文模型资料反演的西南地区陆地水储量变化相关系数为0.95,平均偏差为0.58 cm,具有良好的相关性;陆地水储量变化呈总体逐渐增加的趋势,受降雨量变化影响明显,且在时间上相对降雨量变化具有延迟性,与降水量变化的总体趋势一致,并具有显著的季节性变化特性,尤其是周年变化明显。     

利用MODIS探测华北平原浅层地下水水位变化的初步研究

地下水是陆地最重要的水资源之一,监测地下水水位的动态变化,无论是对于地下水资源评价还是对陆地生态环境变化的研究,都是必需的.传统的水文地质钻孔监测成本高昂且所得数据仅能代表观测孔附近地下水水位.浅层地下水水位影响着浅层岩土含水量,从而影响着地表热惯量,而热惯量可以通过卫星热红外遥感手段获取.因此,通过热惯量的研究,就可以反演浅层地下水的动态变化.利用MODIS地表温度产品以及地表反照率产品计算得到石家庄-保定地区的表观热惯量,并与典型钻孔地下水水位年际变化进行比较分析,建立相关关系,进而推算整个地区的浅层地下水水位的年际变化.初步研究表明,利用热红外遥感是可以估计区域性浅层地下水水位的年际变化的.     

利用重力卫星探测近16年中国大陆地区陆地水储量长期变化趋势

为了更全面地分析区域陆地水储量长期变化趋势,利用2002年4月—2017年6月近16年的重力恢复与气候实验(gravity recovey and climate explorer, GRACE)时变重力场数据反演中国大陆地区陆地水储量变化,并与全球陆地资料同化系统(global land data assimilation system, GLDAS)水文模型结果进行比较分析。同时,通过扣除季节性信号研究近16年来中国大陆地区陆地水储量的异常变化。研究结果表明:在2002—2017年间,中国大陆地区北方以减少为主,而南方以增加为主,其中青藏高原南部、新疆北部和华北地区减少趋势最为显著,并呈现出加速趋势。GRACE时变重力场和GLDAS模型得到的关于加速度项时空分布基本相符,加速度项与长期趋势项的结合更好地反演区域陆地水储量变化。     

海河流域水质时空变异规律的分析

随着社会经济的发展，海河流域水资源遭到破坏性的开发，水污染问题日益严重. 为了分析流域整体水平上的水质时空变异规律，本文选取了海河流域内2004—2016年7个水质自动监测断面的水质监测数据，利用Mann-Kendall非参数检验对7个点位的pH以及DO、COD_Mn、NH₃-N等物质质量浓度进行检验，得出其随时间的变化趋势及突变点. 以天津三岔口断面为例，利用散点图的方式直观判断出各监测因子年内变化规律. 根据水质监测数据分别计算出各断面pH及DO、COD_Mn、NH₃-N质量浓度的均值及标准差，分析比较得出流域内水质的空间分布状况. 结果表明:1）海河流域的水质状况在2004—2016年间有改善的趋势；2）海河流域的水质突变主要集中在2006—2007年，降水量过少是导致水质突变的主要因素；3）通过空间分析得出岗南水库水质最好，聊城秤钩湾水质状况最差，水质空间分布总体符合支流优于干流、上游优于下游的规律.      

Integrated simulation of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin

Water resource shortages, water environmental deterioration, and water ecological degradation are becoming increasingly prominent in the Haihe River Basin under the effects of global climate change and intense human activity. Finding ways to solve these problems reasonably is an urgent task in basin water resources management. The water cycle describes the formation and transformation of every water drop, while it interacts with associated water ecology and water environment processes. Therefore, to fundamentally solve the above problems, the three processes must be combined and the evolutionary trends of the ecology and water environment driven by the water cycle must be determined. To comprehensively diagnose and solve the problems of water resources, ecology and water environment in the basin, an integrated simulation platform of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin was established by fully analyzing the "natural-social" dualistic characteristics of the evolution of the basin water cycle in this study. Accordingly, it is a supporting tool to evaluate the future trends of water resources, ecology and the water environment by setting scenarios based on the predictions of a climate mode and water control conditions. The results show that with climate change, the water consumption, groundwater overexploitation, and the amount of water flowing to the sea could develop soundly and satisfy the requirements of national economic growth in the future planning year 2030 through the implementation of water consumption control management and the South-North Water Diversion Project. Meanwhile, associated water environmental deterioration can be alleviated, and a growing trend for production capacities of the natural ecosystem and agro-ecosystem is seen. The above results provide a foundation for implementing basin water resources regulation and the most strict water resources management.     

塔里木河流域阿拉尔生态监测站地下水动态的监测与分析

塔里木河流域由于受气候变暖和人类活动的影响,流域内生态系统已呈现出一定程度的退化迹象,为掌握其退化的迹象和程度,对2005年阿拉尔生态监测站9眼地下水常观监测井的年内地下水水位及地下水水质监测结果进行了分析,结果显示,监测区地下水位由于受农业灌溉及距塔里木河远近的影响,地下水补排关系呈现出季节性互补关系,而地下水水质的变化则反映出地下水积盐或排盐的变化过程。这表明,塔里木河既是流域灌区地下水的补给区,也是地下水径流的排泄区。     

永定河流域健康评估及其变化分析

人类社会的高速发展导致流域水资源短缺和水环境污染等问题日益严重。永定河流域作为海河流域的重要组成部分,流经内蒙古、山西、河北、北京、天津5个省（自治区、直辖市）,其健康发展状况对所在地区具有重要影响并值得深入研究。本研究在综合分析国内外流域健康评价方法的基础上,构建永定河流域健康评价指标体系,采用综合指数评价法和层次分析法对永定河流域18个子流域2005-2020年的健康状况进行评价。研究结果表明,永定河流域在2005-2020年整体健康状况无明显变化,个别子流域健康状况在前期有小幅度恶化的现象,但整体在2020年得到改善。通过分析流域健康变化原因认为,水资源量匮乏、经济发展不平衡以及人类活动剧烈干扰是导致永定河流域健康状况一般及局部恶化的主要原因,并据此给出了永定河流域健康管理的对策和建议,为永定河流域的合理开发利用与保护提供参考。     

海河流域与水相关的生态环境承载力研究

为实现海河流域的可持续发展,需进行生态环境承载力研究.本文从水资源、生态环境、人口与经济的关系出发,针对海河流域生态环境恶化问题,探讨了与水相关的生态环境承载力的内涵、指标体系;提出时间序列与最优化理论相结合计算生态环境承载力的量化模型;得出海河流域现状处于生态环境严重超载状态;在南水北调、经济常规发展下,到2035年左右达到可承载的良好状态.     

Taiyuan City subsidence observed with Persistent Scatterer InSAR

C- and X-bands Synthetic Aperture Radar（SAR） images acquired from February 2009 to September 2010 were processed with Persistent Scatterer Interferometry（PS-InSAR） algorithm to investigate spatial and temporal variations in deformation over Taiyuan City, China. The spatial pattern of subsidence and the magnitude of subsidence rate are similar in the velocity field maps achieved by the algorithm from these two data sets. It shows that there are four primary subsidence centers in Taiyuan City：Xiayuan, Wujiabao, Xiaodian, Sunjiazhai, which are near the groundwater extraction wells. The maximum subsidence rate is up to 70 mm/year at Sunjiazhai. The locus of maximum subsidence has shifted from its historical location in the north to the south. In view of the severe shortage of water resources and presented features of subsidence over Taiyuan City, we inferred that excessive pumping of groundwater was the dominant reason of land subsidence.     

Multi-dimensional overall regulatory modes and threshold values for water cycle of the Haihe River Basin

In this study, a multi-dimensional critical regulatory criteria and decision-making mechanism based on the scientific cognition of multi-dimensional attributes and characteristics of the water cycle was proposed. This system was functioned by deeply discriminating the nature-society binary characteristics of the five-dimensional characteristics of the water cycle system of the Haihe River Basin (water resources, economy, society, ecology, and environment) under the influence of high-intensity human activities and hydrological changes and by analyzing the organic interactive relationships between the five dimensions and their overall effect on the water cycle. A GDP calculation model was constructed in this study by adjusting the water environment for water resources, after which five-dimensional normalization objective functions were established for multi-objective analysis to carry out trade-off analysis of multi-dimensional regulatory indexes. In addition, synergetic theory, entropy theory and dissipation structure theory were introduced to construct an evaluation model for multi-dimensional regulatory schemes. A water cycle multi-dimensional critical overall regulatory model system was also established. This system consisted of a multi-objective macroeconomic model (DAMOS), water resource allocation model based on rules (ROWAS), evaluation model for WEDP (EMW) and multi-dimensional regulatory scheme evaluation model (SEAMUR) as the main body. To address the national demands faced by the Haihe River Basin as a result of combinatorial schemes for different hydrological series and water amounts diverted by the south-to-north water diversion project, this study adopted a hierarchy progression method to set up the technologies, investigated multi-dimensional overall regulatory methods, proposed an overall regulation threshold value for the water cycle of the Haihe River Basin, and recommended corresponding five-dimensional regulatory schemes.     

从海河流域研究案例浅议珠江流域水环境管理(英文)

珠江流域和海河流域是我国大河流域中水资源量相对丰富和相对短缺的典型代表,这两大流域自然地理存在着明显差异,经济发展情况不尽相同,各自的水资源量存在较大差别,但水环境污染问题却有诸多相似之处。总结了海河流域前期研究:1)水环境复合污染特征及其变化规律研究基础,特别是各种持久性难降解有机污染物(POPs),重金属污染及新型污染物的分布规律及污染程度,提出流域尺度、强人为干扰条件下复合污染综合效应的量化评价方法。2)基于流域水环境特征,提出耦合水质、水量和水生态的流域水环境风险评价的概念,建立了适用于流域尺度的综合风险评价模型和子流域尺度的相对风险评价模型(RRM),在终点的选取中,同时考虑生态终点和人体健康终点,尝试通过RRM进行生态风险和健康风险的整合。3)基于流域水环境特征,提出了流域尺度的健康评价方法,建立水质-水量-水生态-社会服务综合指标体系。最后,分析了当前珠江流域水环境问题,提出应加强水环境风险研究,尤其是复合污染潜在生态风险。此外,还应加强区域合作,鼓励公众参与保护水环境。     

海河流域50年来参考腾发量的时空变化规律及其影响原因

根据海河流域34个站点1957—2007年逐日实测气象资料,结合旋转正交函数(REOF)、参数t检验法和Mann-Kendall检验方法对海河流域参考腾发量(RET)及其相关的4个气象变量(平均气温、风速、相对湿度和日照时数)的时空演变特征进行了分析,在此基础上,分析了RET对气象变量的敏感性,定量评估了气象变量对RET变化的贡献程度,探讨了影响RET变化的可能原因.结果表明,过去50年,海河流域59%的站点RET呈现显著下降趋势,主要分布在东部平原区,呈现显著上升趋势的站点主要分布在西部山地区.依据REOF分析结果,海河流域可以划分为3个区域:西部区、北部区和东部区;北部区和东部区的RET都呈现出显著的减少趋势,而西部区则呈现出显著的增加趋势;相对湿度是对RET最敏感的气象变量,风速和日照时数次之,平均气温对RET的敏感性最小;海河流域西部区RET的增加主要是由该区域显著减少的相对湿度所引起的,而北部区和东部区显著下降的风速和日照时数是导致这两个区域RET减少的主要原因.