1960年以来太湖水位变化特征及影响因素分析

以太湖为研究对象,综合采用Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析等方法,分析太湖1960—2018年水位数据,阐明太湖水文特征变化及其影响因素．结果表明:1960—2018年间太湖水位整体呈现缓慢上升趋势,极值水位波动幅度较强;年内水位受降雨分配的影响呈单峰型变化,汛期尤为明显;水位周期性显示稳定的时间尺度是9 a,变化强烈的时间尺度分别是22和28 a;气候变化和人类活动共同影响了太湖水位的变化,2000年前太湖水位对降水的响应十分敏感,而2000年后太湖水位受人为调控而趋于稳定;合理范围内的水位波动对整个流域的水资源调配和太湖的生态水文特征有重要影响,科学的水利工程调控有利于太湖湖泊生态系统的健康发展．研究结果可为太湖水情调控和湖泊生态系统管理提供理论参考和决策依据．      

太湖流域2016年、1991年大洪水对比分析

采用数理统计方法比较分析太湖流域2016 年、1991 年2 场大洪水对应的降水、水位、洪水蓄 泄及工程调控情况,结果表明:(a) 这2 个年份致洪降水发生日期和降水总量十分接近,但在时程 分布上差异明显,2016 年致洪性降水较1991 年对流域防洪更为不利;( b) 受降水影响,1991 年洪 水期太湖水位具有2 次明显上涨过程,而2016 年太湖水位系连续上涨;(c)在2016 年洪水期,作为 太湖水量主要来源的湖西、浙西入湖水量明显超过1991 年,且湖区降水量也明显大于1991 年,这 是导致太湖最高水位超过1991 年的重要原因;( d) 因治理太湖骨干工程的建成,2016 年流域洪灾 损失占GDP 的比重远低于1991 年。     

不同时间尺度青藏高原湖泊水位变化影响因素分析

使用能够指示年代际尺度及千年尺度水位变化的水位、面积和其他代用指标数据,采用经验正交分解法,研究不同时间尺度青藏高原地区湖泊水位变化规律及影响因素.结果显示:在年代际尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈上升趋势,在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位整体呈下降趋势.不同区域湖泊水位的影响因素不同,降水和蒸发作为两大主要影响因素,在不同时间尺度上对青藏高原地区湖泊水位变化影响不同.在年代际尺度上,蒸散发在青藏高原地区湖泊水位变化影响因素中发挥主导作用,降水发挥次要作用,同时湖泊水位变化与气候、地形、风速以及温度等要素存在一定的联系;在千年尺度上,青藏高原地区湖泊水位变化主要受控于降水,其次受控于蒸散发.     

1999年梅雨期太湖暴雨洪水分析

1999年梅雨期太湖流域遭受特大暴雨袭击,太湖出现超历史高水位,部分地区受淹,防汛形势十分严峻,利用太湖地区实测雨量、水位、蒸发及环太湖巡测流量资料,分析了1999年梅雨期太湖洪水特征,进出水量及进退水速度等,对进一步合理运用太湖地区水利工程,反思和完善太湖流域防洪规划及综合治理具有重要的战略意义.     

阳泉市降水量的时序变化转征分析

分析了阳泉市1956—2000年的降水量资料,得出了该地区降水量的年内、年际变化特征。     

潮白河流域水文要素特征分析

选取潮白河流域承德、怀来、张家口、丰宁4个气象站1961~2000年的降水、蒸发资料及下堡、张家坟、三道营、口头、戴营、苏庄、前辛庄、大阁、下会9个水文站1971~1991年的径流资料,运用距平分析法和Kendall秩次相关法对流域水文要素的时程变化特征进行了分析.研究结果表明:潮白河流域降水、蒸发年内分配不均,但年际变化不大;降水集中于6~10月份,占全年的66%以上,蒸发集中于5~9月份,占全年的57%.径流年内分配与降水一致,集中于6~10月,占全年的62%,年际变化剧烈,径流总体呈减少趋势,20世纪80年代以来减少趋势显著.     

1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。     

近半世纪宝鸡市干旱特征及模型预测研究

根据1952-2004年西北干旱区宝鸡市降水资料,对年际、年内降水序列进行干旱统计,通过趋势、频率分析法和突变检测方法分析了宝鸡市53 a降水的变化规律及干旱变化特征;针对降水序列变化特征建立门限自回归模型,对干旱情灾害进行预测,利用实测资料进行检验研究等分析.结果表明,宝鸡市降水量自1984年后存在减少的趋势.降水序列存在阶段性震荡变化,90年代后旱情发生频率增加,2000年左右降水量序列发生突变,降水资源量略有增加,干旱情况有所缓解.     

上海市陆域承压含水层水位动态演化影响因素探究

地下水水位动态演化具有明显的地方性特征.分析了2005~2013年各影响因素对上海市外环线内侧陆域各承压含水层最高水位和水位最大变幅的影响,发现全年降水量、地表水年径流总量、长江干流年过境水资源总量、第Ⅲ承压层地下水实际人工回灌量等对其都没有显著影响;太湖流域年过境水资源总量与其存在显著的中度正相关关系;地下水实际人工回灌量对其影响非常显著,属于强相关关系.     

西安市酸雨及化学成分时间变化分析

依据1987—2000年监测数据,分析了西安市酸雨及化学成分的时间变化.结果表明,西安市降水pH值和酸雨的年内变化呈“双峰”型,即每年1—3月和10—11月降水pH值低、酸雨出现频率高,4—6月酸雨出现频率低,7—9月酸雨pH值较高.14年来,降水pH值与酸雨年际变化可分为两个阶段:1994年以前降水pH值较高,酸雨年际变化不明显;1994年以后降水pH值下降,酸雨频率年际变化较大.降水pH值与酸雨强弱由酸碱离子相对浓度决定.当酸根离子摩尔含量超过碱性离子时,降水pH值下降、酸雨危害增强;反之,降水pH值升高,酸雨危害减弱.     

引江济太调水工程对太湖水动力的调控效果

为研究引江济太调水工程对太湖水动力调控所产生的效果,采用数学模型对其水动力进行模拟.利用环境流体动力学模型(EFDC模型),以湖体水龄(描述湖泊水体交换速率的参数)为研究对象,系统地研究引江济太调水工程对太湖水动力的调控情况.结果表明:(a)引江济太调水工程对太湖湖体水动力过程的作用效果很大程度上取决于风速、风向以及出入湖的流量;(b)太湖湖体水龄的分布具有很强的时空异质性,夏天的平均水龄约为130d,其他季节的平均水龄约为230d;(c)太湖地区夏天的主导风向——东南风能够促进东部湖区(无锡、苏州水源地所在地)和梅梁湾湖区(太湖重污染区)的水交换,改善水体运动条件;(d)望虞河入湖的最经济调水流量为100m3/s.     

走马塘拓竣延伸工程对长江水环境影响研究

走马塘拓竣延伸工程是2008年5月国务院批复的《太湖流域水环境综合治理总体方案》安排实施的重要引排工程之一。工程主要是解决望虞河引江济太期间西岸地区的排水出路问题：在望虞河引江济太期间,望虞河西岸地区涝水不入望虞河改由走马塘拓浚延伸工程北排长江。笔者重点分析了走马塘排水对长江水环境的影响。     

长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析

为获取长江流域年降水量的时空变化特征,对长江流域年降水量进行了空间分区和时间演变分析.根据长江流域146个气象站点1960~2005年的逐年降水量资料,采用经验正交函数和旋转经验正交函数对长江流域年降水量的空间变化特征进行分析,并计算了1960~2005年年降水量的线性演变规律,利用奇异谱分析方法来检测区域降水量发生突变的情况.结果表明,长江流域年降水量主要有3种空间分布型、8个降水变化敏感区域.8个敏感区域中,汉江流域、岷江-嘉陵江源区、乌江流域南部年降水量呈减少趋势,其中岷江-嘉陵江源区减少最为显著,年降水量每10年减少27.1 mm;洞庭湖-鄱阳湖地区、鄱阳湖流域南部、太湖流域、金沙江流域中部、云南地区年降水量呈增加趋势,其中金沙江流域中部年降水量显著增加,年降水量每10年增加17.7 mm.存在降水突变的地区有5个,下游的太湖流域发生最早,时间为1977年,上游云南地区最晚,为1998年.长江流域年降水量有比较明显的空间区域特征,各个区域年降水量的时间演变规律也不一致.     

龙川江流域近50年气温、降水及径流的变化趋势分析

根据有关气象和水文台站的实测资料,利用均值、线性倾向、累积统计距平等方法,统计分析龙川江流域近50年(1960年—2009年)气温、降水和径流的年际、年内变化,并用非参数Mann-Kendall检验法对气候和水文要素的变化趋势进行显著性检验。结果显示:研究区内多年平均气温呈上升趋势,尤其自上世纪80年代以来增暖趋势明显,其中:低气温升高对年平均气温的影响较大;流域多年平均降水量呈现显著增长的趋势,上世纪90年代是一个降水量由少变多的年代,在年内分配上,降水量在不同季节的变化呈现出不同的规律;径流量则表现出微弱的减少趋势,说明人类活动的影响在部分水文气象要素的变化趋势中可能占据了主导地位。     

2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化特征及其驱动因子

长江流域生态系统环境脆弱敏感,该区域植被变化受到气候变化以及人类活动等多种因素的影响.基于MODIS GPP数据,运用一元线性回归趋势分析方法对2000年—2015年长江流域植被GPP时空变化趋势进行了研究,并结合气象数据、土地利用变化数据等探讨了其驱动因素.结果表明：1) 长江流域GPP整体呈现西低东高的空间分布格局.2000年—2015年长江流域GPP在整体上呈波动增加趋势,年际变化介于919.90～ 1 051.48 g C·m－2·a－1之间,多年均值为985.11 g C·m－2·a－1.2) GPP增加区占流域总面积的4.69%,主要集中分布在甘肃省南部、陕西省南部、河南省西南部、湖北省西北部、云南省和贵州省交界地带等;GPP减少区占流域总面积的1.28%,主要集中分布在长江入海口周围的苏南地区及上海市,长江沿线的大城市,如重庆市、武汉市及周围地区,GPP退化较显著;汉江、金沙江石鼓以下、嘉陵江3个二级流域的GPP增加明显,太湖水系和湖口以下干流区域GPP则降低明显.3) 耕地转化为建筑用地是GPP损失的主要土地利用转移方式,草地转化为林地则是GPP增加的主要土地利用转移方式.该研究将对长江流域生态环境建设和可持续发展起到一定指导作用.     

引江济太调水试验工程对黄浦江上游水环境的影响分析

太湖流域水质型缺水明显．初步分析引江济太调水试验工程对太湖流域和上海黄浦江水资源水环境的影响,认为实施引江济太调水试验工程,是流域经济社会可持续发展的总体要求,有利于流域水资源调度管理和配置,有利于黄浦江水源地的保护．     

近48年长江源区降水时空变化特征分析

基于1966～2013年长江源区及周边在内7个气象站点的逐日降水资料,采用降水倾向率、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析及Hurst指数法等方法,分析了长江源区近48年来降水量时间序列空间分布特征、年际和年内变化趋势以及其周期性变化特征,并对降水未来的演变趋势进行了预测。分析结果表明：(1) 长江源区降水量存在明显的空间变化差异,总体分布趋势为由东南向西北递减;(2) 近48年来长江源区降水量呈现较为明显的增加趋势,增加速率为17 mm/10a,多年平均降水量为351.5 mm;(3) 长江源区降水量年内分配极不均匀,主要集中在汛期,约占全年总降水量的89.6%,而非汛期降水量仅占10.4%,且降水量具有较明显的季节差异,夏季降水最大,秋季次之,其次是春季,冬季降水量最小;(4) 长江源区降水量变化存在28 a左右的第一主周期,第二、三、四主周期分别为21 a、12 a和5 a;(5) 长江源区各气象站点及全流域的Hurst指数均大于0.5,表明降水量未来趋势与过去一致,即其未来仍将延续降水量增加的变化趋势。     

1951—2014年淮河流域典型等值线变化特征

利用1951—2014年淮河流域29个站点月平均气温和月降水量数据,运用线性倾向估计、累积距平、Mann-Kendall检验及空间分析等方法,分析了1月均温和年降水量的时空变化特征.结果表明:过去64 a,1月均温呈显著升高趋势,升高速率为0.3℃/10a,1986年以后升温趋势显著,并于1973年发生升温突变;年代际方面,20世纪50年代均温最低,20世纪90年代均温最高.年降水量呈不显著减少趋势,减少速率为5.9 mm/10a;年代际降水量波动幅度不大,其中21世纪00年代平均降水量最高,21世纪10年代平均降水量最少.相较于淮河流域年均温变化,1月均温发生暖化突变时间早于年均温,说明1月均温在响应全球变暖方面更加敏感.过去64 a,1月0℃等温线和800 mm等降水量线与秦岭—淮河一线不重合,其主要原因是全球变暖导致的自然带显著北移.     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

太湖湿地植被时空变化特征及其驱动机制

基于1980—2019年Landsat长时间序列遥感影像，结合近40 a的水文和气象数据，综合最大似然、空间质心模型、小波连续变换等方法，分析了太湖水生植被时空变化特征及水位周期变化的影响．结果表明:1）近40 a来太湖水生植被总面积呈现出先减少、后大幅增加、又小幅减少的趋势，动态相对指标为217.50%．沉水植物在总植被面积中占比最大，并在2014年达到峰值340.59 km2；浮水植物面积波动较明显，波动范围为1.32%~19.74%；2014年挺水植物面积达到最低值，为13.35 km2，面积整体上呈下降趋势．2）1980—2019年，太湖水生植被群落空间分布向湖区西北部偏移，挺水植物、浮水植物、沉水植物空间质心整体向湖区西北方向分别移动11.45、25.19、7.01 km，偏移方向分别为北偏西39.74°、6.32°、69.88°．3）近40 a来太湖年均水位呈上升趋势，水位变化的主周期为28 a，经历2次丰枯转换，今后将逐渐进入丰水期；年降雨量、年均温、年日照时间也发生了一定的波动．4）太湖水位周期变化对于水生植被影响较为明显，沉水植物面积与年均水位有显著的正相关性，气象因子与植被面积变化相关性较弱，但是风向对于水生植被迁移影响较大，除此之外人类活动也是影响太湖水生植被时空分布的重要因素．研究结果可为湖泊湿地生态系统、水生植被时空动态及其驱动机制研究提供一定的理论和方法参考，对于太湖湿地生态恢复提供一定的决策支持．