黑河上游天涝池流域生长季河川径流变化及主控因子分析

以黑河上游天涝池流域(12.8 km~2)为研究区,对2016-2017年生长季(4-9月)河川径流量及其主控因子(气象因子)进行观测,获得河川径流量和气象因子的动态变化,采用相关性分析和回归分析对观测数据进行处理,建立了径流量与气象因子之间的关系.结果表明,生长季日均径流量为2.93×10~4m~3,月均径流量为7.39×10~5m~3,月径流量最小值出现在4月(8.90×10~4m~3/月),随时间增加而增加,在8月达到最大值(1.33×10~6m~3/月),之后降低.生长季月径流量与月均温、月降水量均为极显著正相关,相关系数分别达到0.96、0.74.径流量与气象因子的变化趋势基本一致,且径流量对降水有较明显的滞后效应.     

黑河上游天涝池流域不同植被类型下露水凝结规律

选择祁连山中段黑河上游天涝池小流域作为研究区,在草地、灌丛冠层和下层、青海云杉林1.8、1.0 m和地面(苔藓)处进行露水凝结量的观测,并用相应的公式对草地、灌丛冠层和青海云杉林实际露水量进行了估算.结果表明:非降雨日露日数较多,露日频数大.除青海云杉林下层(苔藓)外,其他观测到的露水强度都有两个峰值,一个出现在6月下半月,另一个出现在8月.草地、金露梅和鬼箭锦鸡儿冠层生长季估算露水量所占同期降雨量的比例分别为5.58%、6.67%、3.65%;青海云杉林距地面1.8、1.0、0 m观测的露水量分别占同期降雨量的2.28%、2.82%、3.16%.总体来看,研究区降雨事件较多,非降雨日中出现露水的概率较大.草地和灌丛的露水量大于青海云杉林地面层(苔藓)的,青海云杉林1.8、1.0 m处的露水量最小.草地、灌丛和青海云杉林3种生态系统进行比较,露水对青海云杉林生态系统的作用至关重要,因为苔藓是青海云杉林生态系统的重要组成部分.     

祁连山天涝池流域不同地形土壤有机碳分布特征

以祁连山天涝池流域为研究区,海拔2700～3400 m的阴坡、阳坡土壤为研究对象,每隔100 m沿海拔梯度进行采样,对土壤有机碳进行测定,分析阴坡、阳坡土壤有机碳沿海拔梯度的分布规律,探究影响土壤w(有机碳)变化的主要因素.结果 表明,祁连山天涝池流域阴、阳坡土壤(0～40 cm) w(有机碳)=1.139×10-2～...     

黑河中上游流域水文区划分析比较

选取黑河中上游流域11个水文站点反映流域降水径流特性的7个区划指标,分别应用模糊聚类法和集对分析进行水文区划研究.2种方法比较分析结果表明,应用模糊聚类法将该流域划分为5个子区更为合理.所得分区结果有助于进一步认识该流域水文现象的形成、分布和变化规律,也为黑河流域水文站网合理规划、布设提供了基础,同时也为解决水文资料移用和水资源合理开发提供了依据.     

黑河上游天老池流域青海云杉树冠分形维数时空变化特征

以青海云杉为研究对象,选取不同海拔相同径级、相同海拔不同径级的树木对其树冠的分形维数进行计算,以叶面积指数为参数估算树冠分形维数,揭示青海云杉树冠分形维数的时空变化特征.结果显示:相同径级,高、中、低3个海拔梯度上树冠的分形维数分别为1.81、1.88、0.95,生长在中等海拔地区的青海云杉具有最高的树冠分形维数;相同海拔4个径级梯度5~10、10~20、20~35、35~45 cm的树冠分形维数分别为1.81、0.76、1.68、1.50.随着径级的增大,树冠的分形维数呈减小趋势(10~20 cm例外),2014年青海云杉树冠分形维数相比2013年是增加的.     

黑河流域上游山区径流模拟及模型评估

探讨了2个不同复杂程度的水文模型在黑河流域上游山区径流模拟方面的适用性.结果表明,在模拟莺落峡站月流量过程时,集总式水文模型WASMOD能够给出与半分布式水文模型SWAT同等精度的模拟结果.另外,WASMOD还具有所需数据量少、模型参数少、模型结构简单等优势.当然,WASMOD只能在周、月或年尺度上进行模拟,而对于口径流模拟无能为力,且只能模拟流域出口断面的流量过程,对流域内部其他站点的模拟无能为力;SWAT在这些方面具有优势.与其他模型应用结果比较,WASMOD和SWAT都表现出了同样甚至更优的径流模拟性能,能够为研究区域的径流模拟与预报提供良好的手段和工具.     

黑河上游不同流域融雪过程的SRM模拟

利用SRM模型对黑河上游三个水文站点控制区2000年的融雪过程进行了模拟,在此基础上探讨高山地区不同水文区域对SRM模型模拟精度的影响.模型以MODIS积雪产品和气象台站数据为输入,结合退水系数进行融雪过程模拟,重点研究不同水文站点控制区域下的模拟精度.结果表明:在气象观测数据相对丰富的莺落峡控制区,模拟的精度较高,拟合优度确定系数R~2=0.795,积差D_v=-2.346%;在气象观测资料稀缺的祁连站和扎马什克站控制区,其模拟精度较差,其中祁连站R~2=-0.233,D_v=-3.277%,扎马什克站R~2=0.517,D_v=-11.128%.此外,地形的复杂程度和植被覆盖类型也会对模型的模拟精度产生影响.     

基于VIC模型的黑河上游流域径流模拟不确定性分析

研究采用VIC(variable infiltration capacity)模型对黑河上游流域地区的水循环过程进行模拟,并应用GLUE(generalized likelihood uncertainty estimation)不确定性分析方法定量探讨模型参数的敏感性和输出的不确定性.研究结果表明,VIC模型率定期和验证期的Nash效率系数分别为0.62和0.64,流量过程线拟合较好;所选需测定的VIC模型的7个参数中,最大基流量Dmax、下层土壤最大含水量的比例系数Ws以及第一层土壤含水层厚度d13个参数对模型敏感,其中参数d1最为敏感;除部分低流量区外,实测流量基本在置信度90%下模型预报的不确定性范围内.研究结果表明,VIC模型能够较好地模拟黑河上游流域的径流变化过程,具有较好的适应性.     

祁连山天涝池流域不同覆被和人类干扰下亚高山草地蒸散发研究

2017年利用Lysimeter蒸散仪对不同覆被和人类干扰下祁连山亚高山草地实际蒸散发进行观测.结果表明,日尺度上蒸发量,水面最大,平均为5.71 mm/d,裸土最小,为2.75 mm/d. 3种不同覆被条件下(自然状态、垂穗披碱草群落和水面)的蒸发差距不大.模拟人类干扰下(重度放牧、中度放牧、轻度放牧和自然状态),中度放牧日蒸散发量最大,平均为5.10 mm/d,其次为自然状态下的,平均为4.41 mm/d,轻度和重度放牧的相互交替, 4种情况下日蒸散发量差距不大.小时尺度上蒸散发量,自然状态较大,中度放牧下变化较大,轻度和重度放牧下较小.自然条件下,小时蒸散发量与空气温度和净辐射呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与风速无显著性关系.     

黑河流域地下水电导率空间分异特征及影响因素研究

黑河流域是我国西北干旱区的第二大内陆河流域,地下水电导率γ的研究对保护流域地下水资源,减少流域生态环境的破坏具有重要的现实意义.通过对黑河流域地下水γ的空间变化及其与主要离子的关系进行分析,结果表明:1)整体上,上游浅层及深层地下水γ均较低,明显低于中下游地区,中游浅层地下水γ明显高于深层地下水,下游浅层与深层地下水γ差异不大;2)从区域上来看,中游干流地区浅层地下水γ沿流程呈增加趋势,中、下游沿河道附近浅层地下水γ高于距河道较远地区,上游及中游山前平原地区深层地下水γ较低,明显低于中游细土平原地区,下游居延海—中蒙边界地区与狼心山—额济纳旗城河道附近地区的深层地下水γ存在明显差异;3)地下水γ与各主要离子的关系表明,上游山区地下水γ主要受到Na~+、Cl~-浓度的影响,中、下游地区地下水γ主要受到Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)浓度的影响.此外,中游距河道较远地区的深层地下水γ以及下游沿河道附近的浅层及深层地下水γ均受到了农业灌溉活动的影响.     

黑河流域上游草地NPP分布及其与地形因子的关系分析

利用CASA模型,结合地面气象资料估算了黑河流域上游草地植被净初级生产力（NPP）总量的变化及在复杂地形下的分布特征.结果表明,海拔高度和坡向对草地NPP的分布有明显影响.     

祁连山天涝池流域不同植被群落枯落物持水能力及时间动态变化

利用根钻采样法和室内浸泡法对祁连山天涝池流域4种优势植被群落(青海云杉林、祁连圆柏林、金露梅灌丛和亚高山草地)枯落物的持水能力和时间动态变化进行研究,结果表明,不同植被群落枯落物的蓄存量由大到小依次为青海云杉林(34.57 t/hm²)、祁连圆柏林(28.01 t/hm²)、金露梅灌丛(20.41 t/hm²)、亚高山草地(3.27 t/hm²);不同植被群落枯落物的最大持水率由大到小依次为金露梅灌丛(326.63%)、青海云杉林(267.82%)、祁连圆柏林(175.23%)、亚高山草地(149.56%);不同植被群落枯落物的有效拦蓄量由大到小依次为青海云杉林(67.34 t/hm²)、金露梅灌丛(50.70 t/hm²)、祁连圆柏林(36.07 t/hm²)、亚高山草地(3.14 t/hm²);青海云杉林下不同覆盖类型枯落物的持水能力表现为苔藓+枯落物层>枯落物层>草+枯落物层;枯落物持水量与浸泡...     

黑河上游多年气候变化趋势分析

利用札马什克、祁连两水文站的多年气象资料进行分析,得出结论:黑河干流上游东、西两岔山区平均气温总趋势明显升高,1997年开始发生显著跳跃变化;降水量有缓慢上升的趋势;而年蒸发能力却略有下降的趋势,局部地区增温变湿。     

WRF和GLDAS降水数据在黑河上游山区流域的比较与分析

参考黑河上游4站点的观测数据,用包含多统计指标的全面评价方法评价了20042009年WRF制备的5 km,1 h降水数据和空间插值后的5 km,3 hGLDAS降水数据.结果表明两者对降雨的时空分布表现均优.WRF产生的<1 mm和>8 mm降水的总日数、总量更符合实际降水情况,但缺少1~8 mm的降水,春季降水峰值偏大,总降水日数偏少.GLDAS降水和观测的相关系数更高,但年降水量偏少;<1 mm降水日数、总量过多,>2 mm降水日数偏少,春季降水峰值过大.由此两组数据驱动模型模拟时,需考虑数据本身的特点,同时黑河流域仍迫切需要更精确的降水数据.     

黑河流域地下水埋深与气候变化对植被覆盖的影响研究

植被是联结土壤、大气、水分的自然纽带,在一定程度上,植被变化能在全球变化研究中充当"指示器"的作用.黑河流域位于我国西北干旱地区,气候变化敏感,以黑河流域为研究区,采用1998—2008年Spot-Vegetation的NDVI数据,以同时期的气象数据和区域地下水埋深数据为基础,通过ENVI、Arcgis等软件对数据进行统计分析,利用多元统计模型分析植被指数NDVI与年均温、年地下水埋深之间的定量关系,得出如下结论:1)黑河流域植被覆盖呈上升趋势,其中春季增加趋势最大;在空间分布上,黑河流域上中游的张掖、金塔等地区植被覆盖增加趋势明显,植被覆盖下降的区域主要在下游地区.2)黑河流域的年均地下水水位整体上呈下降趋势,地下水位埋深由年均3.09m上升到4.67m,其中地下水埋深较深的位置主要集中在上游,处于张掖市张掖农场周围,下游地区埋深普遍较浅.3)植被覆盖指数NDVI与温度成正相关,与地下水位埋深呈现负相关,综合分析NDVI变化趋势与气候变化和地下水之间的关系,建立三者之间的定量关系.本研究为定量评价由植被覆盖为主要表征的区域生态环境状况提出了科学的依据.     

黑河流域景观动态变化研究

在RS和GIS技术支持下结合GIS软件中的景观分析软件FRAGSTAT3．2,分析1985年以来黑河流域景观格局的动态变化和景观占补平衡,同时采用景观重心模型计算黑河流域景观类型的重心偏移,分析景观动态变化及其特征．结果表明：景观重心分布,从流域上游到流域下游,依次为林地、水域、耕地、居工地、草地、未利用土地;生命支持能力较强景观和生命支持能力脆弱景观集中分布于黑河流域的上游和下游地区;流域景观分布呈现明显的地带性规律;在自然和人类活动影响下,1985～2000年间,黑河流域生态状况呈现出“局部有所改善,整体仍在恶化”的发展态势。     

石羊河流域上游山区生态承载力时空格局动态评价

基于生态足迹理论,利用地理信息系统的空间分析技术,从图斑和各支流汇水区2种不同空间尺度,分别对1985,2000,2009年石羊河流域上游山区生态承载力进行定量计算,并对其空间格局进行分析.结果表明:时间尺度上,24年间石羊河流域上游山区生态承载力总量呈缓慢增加趋势,人均生态承载力呈明显下降趋势,而各类土地生态承载力呈不同的变化趋势.其中,2000年以后林地、草地和耕地生态承载力变化较为突出,表明中国1999年后实施的退耕还林(草)生态工程对其变化具有积极的推动作用;空间尺度上,石羊河流域上游山区生态承载力供给极不均匀,具有与流域地貌特征、环境禀赋和土地利用/覆被及其变化相关联的地理特性和明显的空间异质性.研究结论可为地方政府因地制宜地制定本区域生态环境保护措施提供科学依据.研究实践表明应用GIS技术计算生态承载力具有较好的应用价值.     

黑河上游森林生态系统植物水分来源

通过对黑河上游青海云杉森林生态系统优势植物青海云杉、金露梅、珠芽蓼和针茅木质部水、土壤水及降水稳定氢氧同位素组成(δD、δ¹⁸O)的测定,利用多源线性混合模型分析了不同潜在水源对上述植物的贡献.结果表明:黑河上游土壤水主要来源于降水,植物水分来源于降水补给的土壤水.青海云杉、金露梅、珠芽蓼和针茅对不同土层土壤水的吸收策略有明显的时空变化.植物在雨季吸收利用的水分主要来源于浅层土壤水,其原因是雨季降水对浅层土壤水补给增多,植物优先利用降水补给的浅层土壤水.非雨季,由于植物蒸腾作用的增加和浅层土壤水分的消耗,植物趋向于吸收更深层的土壤水.本研究揭示了黑河上游青海云杉植物的水分利用模式及适应干旱环境的策略,为气候变化背景下干旱半干旱区森林生态系统的水量平衡和生态水文过程研究提供理论依据.     

川西北高寒草甸生长季土壤氮素动态

研究了川西北高寒草甸生长季土壤氮素变化特征,结果表明:研究区0～40 cm土层在整个生长期内,有机质含量均高于60 g.kg-1,全氮含量高于2.83 g.kg-1,养分含量丰富.浅丘山地草甸土壤氮素随季节变化呈现增加的趋势,植被覆盖变化(浅丘山地灌丛)或退化程度增加(丘前阶地草甸)使得土壤氮素随季节呈现出先减少后缓慢增加的变化,但影响主要表现在0～30 cm土层中,并且越往表层,差异越大.川西北高寒草甸土壤C/N值偏小(<25),利于氮的矿化养分释放.由于研究样地中灌丛的出现,虽然没有引起明显的"沃岛"现象,但加大土壤养分空间异质性的趋势.