明代以前黑河流域耕地面积重建

受人类活动变迁影响,黑河流域作为我国西北地区重要产粮基地以及大规模绿洲农业开发最早地区之一,其境内的耕地规模自古至今变化十分频繁.由于文献记载的有限性和疏漏性,目前关于区域内明代以前的耕地面积历史变化情况的分析十分欠缺.本文选择文献较丰富的汉、唐和元代,依据历史文献资料和前人研究成果,以人口数据为基础,运用基于人均耕地面积和粮食产量两种途径重建了黑河流域明代以前耕地面积.前者按各时期屯田制度,结合人均垦地面积分别重建民户耕地和军屯占地情况,汇总两类耕地面积进行重建,后者利用人均粮食消耗、耕地单产情况估算人均耕地需求,再结合人口数据重建耕地总量.重建结果表明黑河流域明代以前耕地面积以西汉时期为最大,达(16.30～19.49)万hm2,其后总体呈下降趋势,东汉、唐代与元代的面积分别为(9.57～11.80)万hm2,(3.59 ～3.93)万hm2和3.19万hm2.对比表明两种重建结果基本一致,证实了重建结果具有可靠性并在一定程度上可以反映研究时期内耕地规模的变化趋势.     

猫跳河流域水质演化机理研究

猫跳河流域是我国河流梯级水电开发的典范。在一段时期内,该流域水电开发为当地提供充足的电力资源和清洁的淡水资源。但在电站运行30多年里,该流域水质不断恶化,致使提供清洁淡水的功能丧失。研究水电开发的流域水质演化机理能为今后水电开发提供科学指导。首先,本文收集了1980年-2005年红枫湖和百花湖的总磷、总氮数据,对猫跳河流域水质恶化的态势进行分析。分析表明,自20世纪80年代以来,猫跳河流域水质经历了Ⅱ类-Ⅲ类-Ⅳ类-Ⅴ类的演化态势。其次,本文用红枫湖和百花湖的总磷、总氮数据与其上游地区的人类社会活动进行拟合,以探讨水电开发的流域水质恶化机理。拟合结果表明：①流域范围内人类活动频率加大（人口增长、城镇化水平提高、工业生产规模扩大）造成污水排放增多,是导致水质恶化的根本原因;②农村、城镇生活污水排放和化肥施用量的增长是流域水质恶化的直接原因,在这三个因子中,农村生活污水排放和化肥施用量的增长对流域水质恶化所起的作用最大。最后,本文对猫跳河流域水电开发、水质恶化以及水环境治理进行综合分析。分析表明,猫跳河流域经历了自20世纪50年代末-70年代的水电开发,到20世纪80年代-90年代的水质恶化,再到20世纪90年代中期至今的水环境治理过程,这一过程正是猫跳河流域水质演化的机理     

国家黑河流域综合治理工程生态成效科学评估

黑河是我国西北地区第二大内陆河,2001年国家实施了该流域的综合治理工程。文章基于近10年来对黑河流域自然-经济系统水循环、水过程和生态与环境变化研究成果和阶段认识,对生态治理效果及其生态环境影响进行了科学评估。整体上,黑河流域水资源主要受西风带影响,主要产流区为中高山区。近10年和百年是流域器测记录以来和千年尺度上的丰水期,这为流域分水和综合治理提供了有力的水资源保障,而持续增长的社会经济系统水资源需求压力是导致流域中下游和经济发展-生态用水之间矛盾的主要根源。在中游地表水利用量得到有效控制的情况下,中游地区社会经济系统用水结构产生显著变化,但地表水资源限制和中游耕地面积持续增加导致局地地下水水位及储量呈减少趋势,且面临枯水期水资源严重超载问题。进入下游的水量接近规划要求,下游水系统和生态环境恶化趋势得到有效遏制,但还未全面恢复,并存在较大空间异质性;持续增加的由河岸林地开垦而来的耕地,对下游生态与生产用水分配带来更大的压力,下游需要更为精细的水资源时空管理和调控措施。在未来可能面临的枯水期,流域社会-经济-生态可持续发展目标下的水资源管理将面临更大的挑战。     

黑河流域气候变化的水文水资源效应

利用4个典型气象站近50年的气温降水资料,分析了黑河流域的气候变化特征。在近50年当中,黑河流域的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。黑河流域气温的升高十分显著,其升温率远远大于同期北半球的平均升温率,尤其是近几年来增温幅度之大是几十年来所罕见的;降水量的增加虽然没有气温增加那么明显,但总的趋势是增加的。在此基础上,进一步分析了黑河流域气候变化对区域水文水资源的影响,主要表现在:①气候变暖造成了上游山区冰川的不断萎缩和雪线的持续升高,尤其是最近两年间,冰川为较大的负平衡,出现强烈亏损;②由于黑河上游山区夏季降水量的增加和冬春季气温的升高,黑河流域各出山口流量近60年来是趋于增加的,尤以莺落峡水文站最为显著;③在走廊平原区,温度上升造成农业消耗水量的增加,温度每上升1℃,可使水资源消耗量增加2.979×108m3/年左右;④变暖也造成了河湖水质的不断恶化。黑河和下游湖泊水体的矿化度逐年升高。     

黑河流域水-生态-经济系统综合管理试验示范

1 项目首席科学家和执行负责人首席科学家程国栋中国科学院院士,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室主任,兰州分院院长,中国西部资源环境科学研究中心首席科学家。1965年毕业于北京地质学院水工专业,1984—1986年任美国陆军寒区与工程实验室特聘名誉研究员。长期从事寒区旱区环境、工程与生态经济方面的研究工作。在青藏高原铁路、公路和矿山冻土问题研究中,创造性地提出了厚层地下冰形成的重复分凝机制和冻土三维地带性规律;系统地解决了路基冻害原理、工程措施、养护方法等理论和技术问题,所著《冻土路基工程》…     

近10 年黑河流域上游积雪时空分布特征及变化趋势

基于黑河流域上游1960年-2011年降水、气温数据及2000年-2011年MODIS（Moderate-resolution ImagingSpectroradiometer）积雪产品,采用Mann-Kendall非参数检验和累积距平曲线,研究了降水、气温序列的变化趋势和突变点,分析了黑河流域上游积雪面积的年内分布过程和年际变化趋势,探讨了近10a来降水、气温变化对积雪覆盖面积的影响。结果表明：①黑河流域上游年平均气温呈显著的上升趋势,年降水量也呈微弱增加趋势;②黑河流域上游积雪面积年内分布呈双峰型,峰值分别出现在秋季和春季,夏季积雪面积最小;③2000年-2011年积雪面积呈微弱上升趋势,但各季变化不同。春、秋季积雪面积呈上升趋势,夏季为减少趋势,冬季没有明显的变化;④积雪频率有3个高值区,分布在黑河流域上游西岔札马什克水文站周围及以上区域。积雪频率与流域内高程存在显著的相关性;⑤各个季节积雪面积与气温呈负相关的关系;除秋季外,与降水呈正相关的关系。也即较大的降水在较低的气温条件下,有利于积雪的增加,温度的升高则使积雪面积减少。     

黑河实验(HEIFE)研究获重大成果

当前人类面临着一系列重大而紧迫的全球环境问题,如温室效应与全球变暖,植被破坏与土地退化,淡水资源短缺等。全世界人类居住的陆地有32%为干旱和半干旱地区,我国的干旱和半干旱地区占国土面积的44%。沙漠化的威胁,造成人类生存空间的萎缩,它已成为人类面临的全球性问题之一。面对全球环境问题,国际科学联合理事会(ICSC)于1986年组织了以全     

气候变化背景下近50年来黑河流域冰川资源变化特征分析

本文运用RS和GIS,基于航空相片、地形图和遥感影像数据分析了近50a来黑河流域冰川资源变化特征。研究表明,1950s/1970s-2003年,该流域的335条冰川总面积缩小了29.6%,平均每条冰川缩小0.10km2,冰川末端平均后退258m,退缩比率达31.0%,且黑河干流以西的冰川面积缩小及末端退缩幅度均强于干流以东。分析认为,气温显著升高是黑河流域冰川快速萎缩的主导因素。与我国西部其它地区冰川变化相比,黑河流域冰川面积缩小幅度明显较大,且祁连山东、中、西段冰川变化存在显著的区域差异性,这是区域气候差异、冰川规模等因素综合作用的结果。     

黑河西北部印支晚期花岗岩成因类型与形成时代探讨

本文通过对以往黑河西北部侵入岩体研究程度分析,结合1∶5万伊洛特河等三幅区域地质矿产调查工作中取得成果,系统分析、研究印支晚期花岗岩的岩石及矿物学、岩石地球化学等特征,探讨成因类型与形成时代。     

黑河流域地表过程综合观测网的运行、维护与数据质量控制

当前,以全球、区域（流域）为单元建立分布式的观测网已成为陆地表层系统观测的主流方向,而良好的运行与维护、严格的数据质量控制是获取高质量观测数据的前提。本文以中国第二大内陆河黑河流域为例,概述了黑河流域地表过程综合观测网的相关情况,总结了该观测网的运行与维护以及数据质量控制的研究进展,主要包括：日-旬-月-年尺度的运行与维护流程,由仪器比对与标定、数据处理、筛选与审核等构成的数据质量控制流程等。以2018年3个超级站为例展示了观测数据成果,并介绍了黑河流域地表过程综合观测网的成效。本文的研究成果将对“丝绸之路经济带”上许多相近内陆河流域的野外观测与数据质量控制等工作起到借鉴作用。     

浅议金宝圩内河水质恶化成因及对策

金宝圩水质的恶化已经影响到人民群众的正常生产生活,也不利于水阳社会、经济的可持续发展。作者分析了水质恶化的成因,并提出治理措施。     

锦州市近岸海域水质污染状况及成因分析

通过对1999-2005年锦州市近岸海域水质监测数据分析表明:锦州市近岸水质污染比较严重,主要污染物为无机氮、活性磷酸盐和重金属铅、汞、锌等,陆源作为锦州市近岸海域水质的主要污染原因,渤海湾的自然条件、近岸滩涂养殖和海上各种作业等是不可忽视的外在污染因素。     

黑河流域中游地区近43 年来农作物需水量的变化趋势分析

根据黑河流域中游地区7个气象站点1967年-2009年的逐日气象资料,利用FAOPenman-Monteith模型和所提供的作物系数计算出主要作物不同生育阶段的需水量,采用Mann-Kendall趋势分析法对主要作物需水量的变化特征进行了研究,并对引起作物需水量的驱动因子进行了相关性分析,在此基础上,应用基于分型理论的R/S方法对作物需水量的变化趋势进行了预测。结果表明：近43年来,中游地区春小麦和玉米ETc均呈波动下降趋势,春小麦下降斜率为6mm/10a,玉米下降斜率为8mm/10a;其中,民乐和甘州站春小麦和玉米的ETc呈缓慢上升趋势,其他站点春小麦和玉米的ETc均呈下降趋势,且部分站点下降趋势显著。春小麦和玉米ETc的主要影响因子均为相对湿度、日照时数和平均风速。中游地区各站点春小麦和玉米需水量Hurst指数H均大于0.5,同时分维数D均小于1.5,因此未来一段时间ETc仍然保持与过去相一致的变化趋势。     

黑河流域1950年～2004年出山径流变化规律分析

以黑河流域出山口莺落峡水文监测站1950年～2004年55 年的天然径流序列为基础数据,径流年际变化规律采用滑动平均、累积距平曲线、Mann-kendall非参数统计检验等方法指标,径流年内分配变化规律采用分配不均匀系数、集中度（期）及变化幅度等方法指标,定性与定量相结合,分析黑河流域出山径流年际年内变化规律。结果表明：①莺落峡多年径流量呈现增加的趋势,但是趋势不是很显著。1959年和1979年是莺落峡径流量突变开始的年份,1959年是莺落峡径流量由多变少的突变年份,1979年是莺落峡径流量由少变多的突变年份。累积距平曲线和Mann-kendall突变检验同时验证了这一结论;②受径流补给条件（大气降水）的影响,莺落峡径流年内分配主要集中在汛期,即5月～10月,其径流量占全年平均径流量百分比都超过80％,11月～次年4月所占比重不大;③不均匀性和集中程度1950s最大,2000s最小,其它各年代介于二者之间,但差别不大。集中期最大径流量1970s和2000s出现时间较多年平均的7月30日推迟6～7天,其它各年代出现时间比较接近,前后仅相差一两天,相对变化幅度呈现减小的趋势,绝对变化幅度表现出节律性变化规律;④集中度RCD有比不均匀系数Cv为大的变幅和分辨力,能更充分地反映径流年内分配的特点,用集中度RCD表示径流年内分配更为合适。     

韩江流域省界水质现状、污染成因及对策分析

韩江流域是广东省第二大流域,跨越江西、福建、广东3省,省界断面较多,结合多年监测成果对省界水质进行评价,找出超标项目;结合污染源调查,分析污染成因;并提出水资源保护对策。     

SWAT水质模块的扩展及其在海河流域典型区的应用

SWAT模型功能强大,但模型的功能和参数是针对美国的流域特征定制的,在中国应用还必须针对我国国情和流域特征进行适当的改进和完善。目前SWAT模型在我国主要被用于流域分布式水文模拟、非点源污染负荷估算、土地覆被与气候变化分析等方面。COD指标是我国衡量企业排污是否达标、流域是否污染的重要考核指标,目前SWAT模型缺乏对这一指标的模拟。本文在详述SWAT模拟流域污染物运移过程的基础上,指出了模型水质模块在中国应用中的一些不足,并以河水可生化降解特性参数为依据对SWAT水质模块的改进,完善了模型对BOD指标的模拟和增加了COD指标的模拟功能。通过对海河流域典型区实例研究表明：对水量的模拟,相关系数和效率系数均达到0.80以上;而对氨氮和COD指标的模拟,相对误差控制在20％以内。该方法为解决“SWAT模型不能模拟COD”提供了一种途径,将为SWAT模型在我国流域水环境与水资源综合管理中的广泛应用提供借鉴和支撑。     

遥感综合观测与模型集成研究为黑河流域生态环境保护与可持续发展提供科技支撑

中国科学院黑河遥感试验研究站（以下简称“黑河遥感站”）立足寒旱区内陆河流域,通过星空地一体化的综合观测手段,精细化地观测黑河流域的水文气象要素,在科学上为寒旱区定量遥感、尺度转换、模型集成等方面的研究作出突出贡献,在服务国家需求上为流域可持续发展、生态环境保护、国家公园建设等提供科技支撑。黑河遥感站构建了我国第一个多要素-多尺度-精细化流域综合观测系统,积累了大量的长期观测数据,为流域综合观测提供了示范;开展了深入的寒旱区定量遥感研究,形成了一系列寒旱区关键特色遥感数据产品,且得到了广泛应用;构建了异质性地表遥感产品真实性检验的理论框架和方法体系,并形成了相关国家标准;在黑河流域生态-水文-社会经济模型,以及流域可持续发展决策支持系统的发展中起到关键支撑作用。总体上,黑河遥感站实现了从传统单站观测向流域综合观测系统的转型,实践和推进了观测-模型-决策一体化研究,是新时代山水林田湖草系统综合监测的典型,也是以流域为单元开展地球表层系统科学研究的示范。     

广西刁江流域干旱缺水成因分析及防治对策

文章分析了刁江流域干旱缺水的现状、特征及成因,在此基础上提出了刁江流域干旱缺水的防治对策。     

海河流域与墨累-达令流域管理比较研究

中国海河流域和墨累-达令流域在水资源状况、用水结构、面临的环境问题等方面具有一定的相似性,对两国流域管理的不同方面开展比较研究,结果表明:①墨累一达令流域实行联邦政府、州政府、各地水管理局三级管理体制,合理、有效地促进流域管理的有效实施;海河流域实行多部门、多层次的流域管理体制,造成管理部门各自为政、分割管理的局面;②墨累-达令流域立法理念统筹考虑流域内的水、土和其他环境资源要素,使流域管理的各个方面都有法可依;而海河流域缺少流域综合管理的、可操作性的法律法规;③墨累-达令流域在政府有效调控下,通过完善的水权制度、规范的水市场建设.逐步实现水资源的优化配置;海河流域水资源分配则主要通过行政手段;④墨累-达令流域管理注重公众参与;海河流域管理中利益相关者参与流域管理的体系不健全.借鉴墨累-达令流域的成功管理经验,提出适合海河流域管理的政策建议:流域管理过程中倡导一体化的管理理念;构建符合中国实际情况的海河流域管理体系;建立、完善和实施流域管理法规体系;建立和完善符合中国实际的水资源市场运作体制;加强和完善公众参与机制.     

基于城市供水管网水质监测技术的水质模型研究

近年来,随着居民对饮用水要求的不断提高,城市供水管网水质稳定性与安全性逐渐受到高度重视。通过水质监测技术采集到数据后,运用数学模型模拟管网水质变化、预测、控制水质情况,已成为城市供水行业发展的新需求。因此,本文在对城市供水管网水质监测技术研究的基础上,对水质监测模型进行了总结概述。