黑河流域水资源合理开发利用研究

长期以来黑河流域水资源总量的不足，诱发了上下游之间，经济用水与生态与环境之间等一系列用水矛盾发生，根据有关水文气象资料及关期研究成果对黑河流域水资源数量，特征，利用现状及供需平衡进行了分析研究，结果表明，目前黑河流域水资源已呈现出严重不足，并且由此引起了流域内许多地方是下游额济纳地区生态与环境的急剧恶化，研究原因，固然与内陆地区气候干旱等先天不利条件有很大的关系，但最主要的原因还是人类对水资源的开发利用不当造成的，因此，在区域社会经济的发展中，应充分考虑水资源的制约条件，从可持续发展的角度出发，采取有效措施来提高流域水资源的发展潜力。     

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.     

基于SEBS模型的黑河流域蒸散发

利用MODIS遥感数据并结合地面气象观测数据,应用SEBS模型对黑河流域的蒸散发进行了估算,得到了黑河流域蒸散发的分布.结果表明:SEBS模型在估算黑河蒸散发上具有一定的精度,可满足区域日蒸散发估算的需要.     

黑河流域生态环境保护及对策

干旱缺水是制约黑河流域可持续发展的主要因素。黑河流域生态环境综合治理必须采取“遏制”战略 ,针对突出问题 ,面向核心区段 ,集中保护力量 ,以抢救性保护黑河流域源头占水源涵养林主体的灌木林以及濒临灭绝的生物资源为关键 ,以建立山地 -绿洲 -荒漠生态产业体系等三大体系耦合为主线 ,以配套建设灌木林保护及植被恢复、人工降水、节水保土、生态农业、生态产业、生物多样性保护等六大工程建设为重点 ,促进黑河流域生态保护与恢复 ,有力确保区域经济、社会的可持续发展。     

气候变暖背景下黄河源区白河和黑河流域径流变化归因分析

使用Mann Kendall检验和STARS法对黄河源区白河和黑河流域1985-2016年水文气象序列进行趋势分析和突变点诊断,利用基于Budyko假设的傅抱璞公式定量评估气候变化(包括降水和潜在蒸散发)和人类活动对流域径流变化的影响程度.结果显示,两个流域气温上升趋势显著,年径流都呈减少趋势,降水和潜在蒸散发都增加,潜在蒸散发变化幅度大于降水.白河流域径流与降水均未发生突变,径流主要受气候变化影响.黑河流域径流发生两次突变,分别为1994和2012年.弹性系数计算结果显示,黑河径流的降水、潜在蒸散发以及下垫面弹性系数分别为3.82,-2.82,-0.74,表明与人类活动相比,黑河径流对气候变化更加敏感,降水比潜在蒸散发发挥的作用更大.归因分析表明,降水、潜在蒸散发和人类活动对两次黑河径流突变的相对贡献分别为-18.34%、30.12%、88.22%以及74.47%、-40.51%、66.04%,人类活动是导致黑河流域径流变化的主要原因.     

基于RS和GIS的黑河流域景观生态综合评价

利用2006年Landsat TM影像、土壤数据、DEM数据及气象资料,基于RS和GIS技术,针对土地沙漠化、土壤盐渍化和水土流失等主要生态问题,选取植被类型、干旱指数、地形、降水侵蚀力值等8个指标,建立了景观生态综合评价模型,评价了黑河流域景观生态质量.结果表明:(1)黑河流域景观生态综合指数平均值为5.870,以3级和4级为主体,占总面积的68.65%,景观生态质量一般;(2)景观生态质量水平分布表现出明显的区域差异,呈现出流域上游最好、中游次之、下游最差的特点,从行政范围来看,民乐县、山丹县、甘州区、祁连县和肃州区较好,额济纳旗、金塔县、嘉峪关市等则较差.     

祁连山黑河流域NDVI时空变化及其对气候因子的响应

基于GIS和RS技术,利用SPOT-VGT(NDVI)数据和黑河流域15个常规气象站及自动气象观测站的气温.降水量、不同深度的土壤温度、体积含水量等资料,系统分析了黑河流域NDVI的变化特征及其对气候因子的响应特征.通过年平均累积和趋势线分析方法,得出1999-2011年黑河流域NDVI的时空分布特征:年累计NDVI和年均NDVI绝大部分处于增长趋势,只有下游的西部和上游的南部一些地区处于降低趋势;季节累积NDVI和季节平均NDVI绝大部分区域处于增长趋势;在植被退化的阶段,冬季植被退化较其他季节严重;在植被增长的阶段,秋季植被增长较快.通过数理统计方法分析了NDVI对气象因子的响应关系:土壤温度对NDVI的关系能够较好地拟合NDVI的发展趋势,NDVI对气温和降水量的滞后时间大约分别为2旬、1个月,春季NDVI受到前一年11月份和秋季降水量影响较大,总体上土壤水分对NDVI影响较复杂.     

黑河流域可持续发展水资源若干问题的思考

一、黑河概况黑河发源于祁连山北麓 ,由山间的３５条河流组成 ,随着用水的增加 ,部分支流与干流失去地表水力联系 ,形成东、中、西３个独立的子水系。其中东部子水系即黑河干流水系（本文以下所称黑河或黑河流域均指干流水系） ,包括黑河干流、犁园河及２０多条支流 ,面积１１．６万ｋｍ２ ;中部子水系有马营河、丰乐河等 ,归流于高台盐池—明花盆地 ,面积０．６万ｋｍ２ ;西部子水系包括讨赖河、洪水河等 ,终归于金塔盆地 ,面积２．１万ｋｍ２。黑河流经青海、甘肃和内蒙 ,干流全长８２１ｋｍ ,流域面积１３．４万ｋｍ２,多年天然平均径流…     

干旱区内陆河流域产业结构效益分析——以黑河流域中游张掖市为例

产业结构与区域资源、环境之间存在着强烈的互动关系,以黑河流域中游张掖市为例,将水资源作为产业结构变化的内在驱动力,从经济效益、资源效率、资源供需、环境效益等方面出发对西北干旱区内陆河流域的产业结构效益进行了分析.根据研究区现状,提出了产业结构调整方案.     

基于SEBS-METRIC方法的黑河流域中游地区农田蒸散

使用涡度相关蒸散数据验证表明SEBS-METRIC方法可以用来估算黑河流域中游地区作物农田蒸散.结果显示:黑河流域中游地区作物生长季内ET总量空间差异大(398~709 mm,平均567 mm).在作物不同生长阶段,ET在时间和空间上变化剧烈.在区域平均水平上,生长初期、生长中期1、生长中期2和生长后期的ET占全生长季ET总量的比例分别为10.24%,29.44%,47.11%,13.21%,各生长阶段区域平均日ET依次为1.45,3.28,3.52,2.08 mm/d.ET月份变化明显,3月最小,4,5月迅速增大,6月达到生长季的蒸散高峰,7,8月有所降低,维持在一定水平,9月作物进入生长末期,迅速降低.     

河西黑河流域水文研究的若干进展

黑河流域历来是科学工作者研究寒区、旱区水文、水资源的典型区域．通过对它的研究，人们可以深入了解西北寒区、旱区冰川、积雪、冻土、高寒山区、山前地带和下游径流散失区的水文、水资源状况，进而为地区经济可持续发展提供及时的决策依据．20世纪80年代末以来，在用卫星监测祁连山积雪、冻土水文功能、黑河上游融雪径流预报等方面取得了多项研究成果．近几年来，黑河流域水文水资源研究在出山径流模拟与预测、地下水动态监测、水资源与生态环境的关系以及水资源合理开发利用等方面获得了长足的发展．展望未来，在黑河流域的研究将发展到以水循环为核心的，包括大气圈、生物圈、水圈和岩石圈各圈层在时空尺度上物质和能量相互转换的系统研究阶段，高新技术手段在实地观测和遥感、遥测中的应用将起到重要推动作用．     

基于流域结构分析的中国流域划分方案

采用GIS技术,在DEM、水系和地貌分布数据的基础上,建立了我国一级流域划分方案,并将我国划分为29个一级流域.将我国一级流域分为6种类型,针对每种类型建立了二级流域划分方案,并将全国划分为90个二级流域.建立了三级流域划分方案,将全国划分为183个三级流域.并为每个流域设计了9位字符串的流域编码.对比分析表明本方案所生成的三级流域划分结果可以与现有的流域划分结果进行无损转换,为水文气象科研和业务提供了一种新的流域划分方法.     

2000—2015年黑河流域中上游NDVI时空变化及其与气候的关系

选择西北第二大内陆河黑河流域中上游为研究区, 以2000—2015年逐月NDVI数据、月均温和月降水数据、DEM数据和基础地理信息数据为数据源, 采用RS, GIS 和数理统计分析等方法, 从区域尺度和像元尺度揭示区域NDVI时空变化格局及其与气候的关系。结果显示: 1) 2000—2015年, 黑河流域中上游NDVI总体上呈现增长趋势, 其中夏季的增长速率最大, 明显高于春季和秋季; NDVI快速增长区主要位于中游地区黑河干流两侧的绿洲地带; NDVI显著下降区位于张掖市市辖区、酒泉市市辖区以及其他县城所在地; 2) 夏季NDVI与降水相关性较高, 而春、秋季NDVI与气温相关性较高; 夏季NDVI与夏季降水的显著相关性主要体现在远离黑河干流的大片低覆被草地、戈壁以及荒漠, 而邻近黑河的人工绿洲地带NDVI与降水没有显著相关性; 3) NDVI响应降水的时滞效应较明显, 夏季NDVI对降水的响应普遍存在1个月的时间滞后, 最长能滞后2个月。研究结果可以为区域植被恢复和生态系统管理提供参考。     

GCM预测模式下黑河流域潜在蒸散发的演变分析

以Penman-Monteith模型为基准,通过参数修正从7个温度类模型中优选出适用于黑河流域潜在蒸散发（PET）估算的最优模型,再根据CMIP5中CSIRO-Mk3.6.0气候模式输出的研究区未来气候情景数据,对黑河流域历史时期（1961—2015年）和未来2021—2050年（T1）、 2051—2080年（T2）2个时段的PET值进行估算,并从时间和空间尺度2个方面分析其变化特征. 结果表明:1）研究区气象数据资料缺乏时（例如仅有气温数据）,参数修正后的Hargreaves-Samani模型可以作为Penman-Monteith的替代模型;2）黑河流域历史时期多年平均PET为1 102 mm,空间上由上游向下游逐渐增加,与多年平均气温的空间分布具有较强的一致性;3）流域未来多年平均PET空间分布特征基本不变. 受流域未来最高、最低气温增加的影响,流域多年平均PET在T1和T2时段较历史时期分别增加15%和20%. 不同空间位置处,PET变化存在差异:T1时段中游酒泉站较历史时期有所下降,而其余站点则有所上升,T2时段所有站点较历史时期则均有上升;且未来2个时段流域上游PET增幅均大于流域下游,这种空间差异性与流域未来最高、最低气温变幅的空间差异性较为一致.      

潮河流域水文特性分析

介绍了潮河流域基本情况,根据流域内位于中上游的大阁水文站和下游的古北口文站2个水文站、13个雨量站的多年水文资料,从降水、蒸发、径流、泥沙等方面的水文特性进行了分析。     

黑河流域汉代垦殖绿洲空间分布重建

综合运用多学科研究方法和3S手段,基于遥感影像解译确定绿洲最大分布范围,结合土壤、海拔、坡度自然条件,合理推断了垦殖绿洲的总体范围.以历史文献、古遗迹、历史地图为基本资料,在开展多次深入细致地实地考察的基础上,获得对汉代垦殖绿洲进行重建的证据.以这些论据为基础,复原出了垦殖绿洲的空间分布范围并量算出了数量,从而获得了详尽的垦殖绿洲分布情况.重建结果表明:汉代垦殖绿洲在全流域都有分布,但主要集中分布在黑河干流和几条支流的下游;汉代上游和中游绿洲面积小而分散,下游相对集中,主要分布在古居延地区,黑河流域汉代垦殖绿洲面积达到1 755 km~2.黑河流域汉代垦殖绿洲能够得到大规模和全区域的开发是由国家政策、农业技术、丝绸之路、自然环境因素共同促成的.     

黑河流域植被FAPAR时间序列模拟分析与预测

以2001?2010年黑河全流域MODIS FAPAR产品为研究对象, 结合同期MODIS土地覆盖分类产品, 提取FAPAR随时间变化的趋势项、周期项及残差, 对趋势和周期成分建立自回归模型, 并结合卡尔曼滤波方法过滤反演误差噪声, 获取高质量的FAPAR时间序列数据。在此基础上, 进一步分析黑河全流域不同植被类型FAPAR时间序列的变化差异, 并选取具有不同植被季相变化特征的研究区, 利用该方法预测某一时刻该区域各像元的FAPAR。结果表明: 黑河流域不同类型植被的FAPAR都具有明显的季节变化特征; 受气候等条件的影响, 流域不同区域的同种植被存在差异。提出的时间序列分析与预测方法适用于不同植被类型, FAPAR预测结果与MODIS当日产品较为相似, 预测误差约为3%。     

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。     

气候变化影响下的流域水循环：回顾与展望?

随着全球气候变化的影响日益加剧,气候变化对流域水循环影响的研究成为普遍关注的焦点.数理统计和水文模拟两大手段的运用贯穿于过去30余年的研究当中,本文就其中所涉及的水文气象要素趋势分析、大气环流模式(GCMs)评估、降尺度技术及其选择、水文模型及其选择、不确定性分析5大内容的研究成果进行回顾与展望,以拉萨河流域为例综合运用前述技术分析区域气候变化特征及其对流域径流的影响.结果表明,在未来经济社会发展与气候变化情景下,流域径流时空分布不均匀性更加显著,具体表现为集中性增强,这给区域防洪抗旱与水资源配置等都带来了巨大挑战.通过系统阐述如何开展气候变化对流域水循环的影响研究及所包含的关键问题,可为后续相关研究和区域水资源管理提供科学依据与决策支撑.     

流域治污规划的和合目标

我国的流域污染治理效果不理想的多年实践,表明我国多部门具有涉水管理权限,跨行政区界河又涉及多区域利益,跨部门、跨区域的诸多利益冲突汇聚于流域.需要跨越行政区界、部门权界的合力.本文列举淮河治污缺失工业、建设、水利合力的经验教训,阐述了流域治污的和谐愿景,以<渤海环境保护总体规划>体现合力的3个突破点为立论,论述中国流域水污染防治规划通过先行建立4项制度、解决6项关键技术、明确流域治污两级首长负责制,彰显流域治污规划的和合目标,才有科学发展的前景.