不同降水驱动的SWAT模型参数不确定性研究

以抚河流域与黑河流域为研究区,应用4种降水产品(CMORPH CMA、CMFD、CMADS、MSWEP)驱动SWAT模型模拟日流量,评估4种降水产品在湿润区与干旱区的适用性;使用自适应降维评估法选出流域的敏感参数,并进行一致性检验。结果表明:抚河流域4种降水产品的纳什效率系数(NSE)均在0.70以上,其中CMORPH CMA和CMADS的NSE均能达到0.82;黑河流域CMORPH CMA和CMADS的NSE大于等于0.76,而CMFD和MSWEP的NSE分别为0.72和0.74。抚河流域4种降水产品具有相同的敏感参数;黑河流域CMORPH CMA和CMADS有相同的6个敏感参数,而CMFD和MSWEP则分别有5个和8个敏感参数。4种降水产品在湿润流域和干旱流域都能得到较好的应用效果,但是CMORPH CMA和CMADS的模拟效果要优于CMFD和MSWEP。不同的降水输入也会对模型参数敏感性分析的结果产生影响,当降水表现越接近时,所筛选的敏感性参数也越相似。     

模型结构与参数化差异对蒸散发估算的影响

基于2012年黑河绿洲HiWATER高密度通量观测数据,对比研究模型结构差异(单源Penman-Monteith/PM公式与双源PM公式、双源PM公式与双源三温模型)以及PM公式中阻抗参数化差异对蒸散发估算的影响.结果表明:1)与模型结构相对复杂的双源PM公式相比,单源PM公式计算的蒸散发平均相对误差(MAPE)为34...     

黑河水库水源的微生物区系考察

以黑河水系的陈河(地名)和黑河大桥上侧坝内作断面采水样。分离得36株异养细菌和13株霉菌,并对以上菌株按常规方法进行了鉴定.还发现有与水质有关的紫色细菌、绿硫细菌、反硝化细菌、磷细菌、铁细菌、氨细菌和大肠杆菌。没有检测到氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌。反硝化细菌、氨细菌和大肠杆菌群的最大可能数(MPN)分别是273个/g,300个/g,75个/l。水体内的细菌总数是3.79×10~2个/ml.本文还对黑河水系的微生物区系与水质的关系进行了评估和未来预测.     

黑河上中游流域地表植被对干旱的响应

在干旱半干旱区,水量是植被生长发育的重要因素.本文基于黑河上中游流域2000—2010年MODIS遥感叶面积指数(LAI)产品、中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集等多源数据,计算研究区域各栅格逐月的累积相对湿润指数,通过皮尔逊回归分析,建立LAI与累积相对湿润度指数的相关关系,以此定量评价黑河上中游流域不同土地覆被类型(农田、森林、草地、聚落、湿地)LAI对气象干旱的响应.结果表明:1)植被对干旱的敏感性随植被生长的不同阶段而变化,多数类型的植被在每年的8月份对干旱最为敏感;2)不同类型的植被受干旱影响的程度不同,干旱对农田和草地的影响较大;3)含虚拟变量的回归模型能够合理地描述干旱对植被的影响,模型具有一定的精度.     

黑河中游景观格局变化特征及其与水文过程相互关系分析 ——以张掖地区为例

本研究以黑河中游的张掖地区为对象,基于1986、2000、2005、2007、2011年5期张掖地区土地利用数据进行了景观格局分析.采用莺落峡、正义峡水文站1957—2011年径流量数据以及张掖气象站1986—2011年降水数据对水文过程变化进行分析.在此基础上对水文过程与景观格局相关性进行分析,从而得出张掖地区景观格局对水文过程变化的响应特征.研究结果表明:张掖地区人工景观的破碎度减小,聚合度提高,林地占地面积大幅度下降;上游莺落峡来水量呈增大趋势,下游正义峡出水量呈减小趋势,表明张掖地区用水量呈增大趋势;通过对水文要素与景观格局指数的相关分析,发现降水量对自然景观影响较大,而研究区取用水量对自然景观格局的影响较小.     

基于可持续发展的额济纳绿洲生态环境变化研究

黑河下游额济纳绿洲做为干旱区绿洲的典型代表,无论在我国还是世界上都具有极其重要的科学研究价值．结合部分学者的研究成果,通过对绿洲生态环境分水前后的变化比较研究,明确指出额济纳绿洲生态先恶化而后有所恢复的原因,并有针对性的提出了绿洲可持续发展的对策．     

Building a high-resolution regional climate model for the Heihe River Basin and simulating precipitation over this region

Based on the Regional Integrated Environmental Model System （RIEMS 2.0） developed by START TEA-COM RRC and Department of Atmospheric Science of Nanjing University, a dataset of observation and remote sensing over the Heihe River Basin （HRB） was used to recalibrate the model＇s parameters, including topography elevation, land cover type, saturated soil water po- tential, saturated soil hydraulic conductivity, field moisture capacity, wilting point moisture, soil porosity, and parameter b of soil hydraulic conductivity, to build a high-resolution regional climate model for the HRB. Continuous simulation for the period from January 1 to December 31, 2000 was conducted using the regional climate model, with NCEP-FNL reanalysis data as the driving fields. The study focused on the ability of the model to simulate precipitation in the HRB. The analysis results showed the following： （1） For precipitation, the model could reproduce well the spatial pattern and seasonal cycle in different regions of the HRB, simulated precipitation was overestimated in the upper reaches of the HRB and underestimated in the lower reaches of the HRB, and seasonal precipitation biases were mostly in the range of -39.9%-9.6% of observations, which is mostly consistent with the IPCC report （2001）. （2） The model could reproduce reasonably temporal evolution of pentad precipitation in different regions. Correlation coefficients between the simulated and observed pentad precipitation were 0.8123, 0.5064, and 0.7033 in the upper, middle, and lower reaches of the HRB, respectively. They reached a significance level of 1%. （3） Dynamical downscaling of a high-resolution regional climate model was used to overcome the deficiency of long-term, high-temporal/spatial-resolution meteorological dataset in the HRB, and to drive directly the integrated model that coupled ecological-hydrological and socioeco- nomic processes in the HRB.     

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.     

干旱区景观格局综合优化:黑河中游案例

选择黑河中游为研究区,通过生态系统服务价值、景观连接性和生境质量识别核心生态源地,根据显性阻力、隐性阻力、地形和道路数据构建生态阻力面,基于最小累积阻力模型识别生态廊道网络与节点,并进行生态功能分区,进而从点、线、面进行景观格局优化。结果表明:1)黑河中游生境质量较好的斑块仅占总面积的13.77%,主要由湿地、高-中覆盖度草地和耕地构成,集中分布在东南部大起伏中高山以及黑河干流两侧;2)主干生态廊道呈东南-西北走向贯穿整个研究区,辅助生态廊道主要连接核心生态源地与主干生态廊道,分支廊道主要分布在东部,连接相邻主干廊道(或是源地),生态节点多分布在生态廊道薄弱的地方;3)根据累积阻力值频率突变与空间分布特点,将黑河中游分为生态缓冲区、生态连通区、生态过渡区和生态边缘区4个功能区,并在此基础上针对生态源地、生态廊道和生态节点提出建设策略。研究结果可为黑河中游生态系统管理提供切实可行的科学指导。     

Tracing the major source area of the mountainous runoff generation of the Heihe River in northwest China using stable isotope technique

Based on the data of δ^18O in precipitation during the period of April 2006 through May 2007 in the upper catchment of the main stream of the Heihe River in the Qilian Mountains, we found that there existed an evident altitude effect on δ^18O in precipitation, and the δ^18O-altitude gradient was -0.18‰/100 m. When δ^18O in river water at the outlet of the mountainous drainage area of the main stream of the Heihe River was combined with the δ^18O-altitude relation, it was realized that the mountainous runoff was generated mostly at high altitudes. Using two component models, we revealed that 80.2% of the annual total mountainous runoff amount was generated at the alpine permafrost-snow-ice zone with an altitude of above 3600 m a.s.I.