长江流域1982_2005年陆地水储量变化及时空分布特征_马倩
长江流域
LOGO
血吸虫病 问题
Company Logo
流域环境问题
1、上游水土流失问题
长江上游流域面积约100万km2，森林资源十分丰富，是我国仅次于东北的第二 大林区，也是长江水土资源保护的重要屏障。但多年来，由于不合理开发，重 伐轻造，造成森林植被锐减。随着森林植被的减少，土壤侵蚀面积和强度不断 增加。长江上游水土流失面积已 达35.5万km2，占流域总水土流失面积的63％， 年土壤侵蚀量达14.05亿t。
流域环境问题
3、下游和河口区的生态环境问题
(1)
(2)
(3)
(4)
水质污 染严重
河口及 三角洲 侵蚀与 淤积
盐水入 侵与土 壤盐渍 化
鱼类资 源衰减
Company Logo
流域环境问题
4、血吸虫病问题
中、下游平原湖区历来是我国血吸虫病严重的省份之一，经过40 多年防治，成绩十分显著，但钉螺分布面积仍然很大。要消灭钉 螺、全面控制血 吸虫病，关键是改造洲滩，现还不能彻底解决。 至1989年止，长江中、下游湖、鄂、赣、皖、苏 5省还有钉螺面 积近34亿m2，血吸虫病患者近90万人，急性暴发流行时有发生， 血吸虫 病防治任务仍相当艰巨。
Company Logo
3、社会环境
水资源开发利用
引江济淮线工程： 从长江北岸裕溪口、凤 凰颈、神塘河引水，经 巢湖后跨江淮分水岭， 送水至淮河，补充两淮 地区的工农业和城市生 活用水。
Company Logo
3、社会环境
水资源开发利用
长江流域具有巨大的水能资源，在中上游地区已建许多 重要的水利工程，用于防洪发电，利国利民。其中重要 的工程包括：三峡水利工程，葛洲坝水利工程等。
三江平原水资源时空变异特征分析中期报告
三江平原水资源时空变异特征分析中期报告本报告基于三江平原2005年至2019年的水文气象数据，通过对不同时段水资源量的比较和分析，得出了以下结论：1. 降水量的年际变异较大。
2005年至2019年，三江平原平均降水量为1035毫米，年际变异系数为0.17。
其中，2010年和2016年是降水量最高的年份，分别为1263毫米和1247毫米，而2009年和2014年是降水量最低的年份，分别为775毫米和782毫米。
2. 雨季和旱季的分配不均。
三江平原的雨季一般从6月开始，到9月结束，这段时间降水量占全年的80%以上。
而旱季一般从11月开始，到翌年5月结束，这段时间降水量很少，只占全年的20%以下。
因此，三江平原有时会出现雨水丰沛但灌溉使用的地下水区域仍然比较缺水的情况。
3. 地下水位的时空变化。
三江平原是中国重要的农业生产区之一，地下水是保证灌溉和供水的重要来源。
然而，长期的过度开采使得三江平原的地下水水位持续下降。
2005年至2019年，三江平原地下水位下降了约3米，其中蚌埠市和淮南市的地下水下降最为明显。
同时，由于不同地区的地下水补给能力不同，地下水位下降的速度也存在较大的差异。
4. 河流径流量的年际变异趋势不明显。
2005年至2019年，三江平原的年均总河流径流量为193.3亿立方米，年际变异系数为0.17。
其中，最高年均总河流径流量出现在2016年，为236.6亿立方米，最低年均总河流径流量出现在2013年，为128.5亿立方米。
综上所述，三江平原的水资源时空变异具有明显特征，降水量的年际变异大、雨季和旱季的分配不均、地下水位持续下降、河流径流量的年际变异趋势不明显。
针对这些变异特征，需要进一步加强水资源管理和调控措施，以保障该地区的农业生产和居民生活用水。
1966—2015_年长江流域水文干旱时空演变归因
第34卷第3期2023年5月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.34,No.3May 2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.03.0031966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因杨肖丽1,2,崔周宇1,2,任立良1,2,吴㊀凡1,2,袁山水1,3,江善虎1,2,刘㊀懿1,2(1.河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京㊀210098;2.河海大学水文水资源学院,江苏南京㊀210098;3.长江保护与绿色发展研究院,江苏南京㊀210098)摘要:气候变化和人类活动叠加影响下长江流域干旱情势日益严重且复杂多变,严重威胁着流域经济社会可持续发展,亟需探究自然变率和人类活动对长江流域水文干旱时空演变的作用机制,量化人类活动对水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响㊂本研究运用可细化人类活动影响的PCR-GLOBWB 2.0模型,耦合标准化径流指数(I SR )和可靠性-回弹性-脆弱性(RRV)框架,构建长江流域水文干旱状态的时空演变特征评估指标(I SRI-RRV ),揭示长江流域1966 2015年水文干旱状态的时空变化规律,定量评估水库调度和人类取用水等人类活动对长江流域极端水文干旱事件发生频率㊁持续时间和破坏深度的影响程度㊂结果表明:PCR-GLOBWB 2.0模型和I SRI-RRV 可准确表征长江流域水文干旱情势,量化人类活动对长江流域水文干旱状态时空演变特征的影响;19662015年长江流域水文干旱状态整体呈现恶化的趋势,但人类活动减少了1992年以来长江流域水文干旱面积占比;2006 2015年人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV 明显高于自然情景,以水库调节为主的人类活动对长江流域整体I SRI-RRV 的提高贡献率较大㊂关键词:水文干旱;可靠性-回弹性-脆弱性框架;PCR-GLOBWB 2.0模型;人类活动;长江流域中图分类号:P339㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)03-0349-11收稿日期:2022-11-28;网络出版日期:2023-05-23网络出版地址:https :ʊ /kcms2/detail /32.1309.P.20230523.0848.002.html基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2243203;52079036)作者简介:杨肖丽(1976 ),女,河北邯郸人,教授,博士,主要从事水文水资源研究㊂E-mail:yangxl@ 通信作者:任立良,RLL@ 干旱作为最复杂和频繁发生的自然灾害之一,对人类的生存环境造成了严重的影响,据统计全球不同地区每年因干旱造成的经济损失高达60亿~80亿美元[1]㊂长江流域作为中国最大的流域,受气候变化和人类活动干扰,径流量呈现出显著的下降趋势,发生干旱的频率㊁范围和强度均呈增加的趋势,造成了巨大的社会和经济损失,对流域水资源㊁粮食和生态安全带来了极大风险[2-3]㊂如2022年长江流域遭遇1961年有完整记录以来最严重的干旱,耕地受旱面积达4.42万km 2,约500万人用水困难[4]㊂随着城镇化㊁工业化的发展,流域取用水量的增加,水文干旱过程受人类活动的影响逐渐加大[2-3,5-9]㊂因此,厘清气候变化和人类活动影响下长江流域水文干旱的时空演变特征,定量评估人类活动对长江流域水文干旱时空演变状态的影响,对于制定缓解极端干旱的措施及管理计划,实现长江大保护战略具有重要的科学意义㊂表征干旱事件特征常用的干旱事件发生频次㊁历时和强度,无法反映干旱事件从发生到结束期间流域健康状态的变化,因此,无法确定干旱事件对流域的持续影响和干旱应对能力㊂Hashimoto 等[10]开发的可靠性-回弹性-脆弱性(Reliability-Resilience-Vulnerability,RRV)框架可以表征系统发生故障的频率(可靠性,Rel)㊁系统发生故障后恢复到令人满意状态的速度(回弹性,Res)和 不满意状态 对系统造成破坏的严重程度(脆弱性,Vul)[11],对量化风险指标具有明显的优势,为干旱事件影响的流域干旱状态评估提供了工具[12]㊂近年来,Zeng 等[11]㊁Hazbavi 等[13]将RRV 框架与标准化降水指数(SPI)㊁标准化蒸散发指数(SPEI)相结合,定量评估了不同地区的流域气象干旱的状态㊂RRV 框架通过流域应对干旱的可靠性,经历干旱事件后的恢复能力以及应对干旱的脆弱性[14],定量评估流域干旱状态的时空演变特征和流域或区域对干旱的350㊀水科学进展第34卷㊀响应,弥补了传统干旱指数的不足㊂但相关研究主要针对降水短缺的气象干旱[11,13,15]或以土壤水短缺表征的农业干旱[16],对以径流短缺为表现形式的水文干旱缺乏关注㊂能充分考虑人类用水与其他水文变量之间相互作用的PCR-GLOBWB(PCRaster Global Water Balance)2.0模型,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流的影响,可以量化人类活动对流域极端水文事件的影响[17-19]㊂鉴于此,本研究耦合PCR-GLOBWB2.0模型㊁标准化径流指数和可靠性-回弹性-脆弱性框架,构建长江流域水文干旱评估指标,综合考量水文干旱的频率㊁严重性和历时,定量分析人类活动对长江流域水文干旱状态的时空特征变化及影响机制,探究长江流域水文干旱状态的时空特征及归因,以期为长江流域极端干旱事件的应对和水资源规划配置提供科学参考㊂1㊀研究区与研究方法1.1㊀研究区概况长江流域位于24ʎ30ᶄN 30ʎ45ᶄN㊁90ʎ33ᶄE 122ʎ25ᶄE,总面积约180万km2,横跨中国西部㊁中部和东部三大经济区,流经19个省㊁自治区㊁直辖市,国内生产总值超过全国的40%㊂该流域处于亚洲季风气候区,水资源量较为丰富,多年平均径流量约9900亿m3,多年平均年降水量约1100mm㊂降水量时空分布不均衡,60%集中在夏季,从西部的约500mm到东部约2500mm㊂截至2020年,流域内有大㊁中型水库1700多座,其中2003年建成的三峡水库累计拦洪总量超过1800亿m3,补水总量为2894亿m3㊂基于长江流域1ʒ25万二级子流域分级数据集(http:ʊ),本研究将长江流域细分为长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域㊁嘉陵江流域㊁洞庭湖流域㊁汉江流域和鄱阳湖流域等8个子流域(图1)㊂图1㊀长江流域气象站㊁水文站和二级子流域分布Fig.1Map of meteorologic stations,hydrologic stations and sub-basins in the Yangtze River basin1.2㊀数据与方法1.2.1㊀数据本研究所用到的数据包括1966 2015年日降水和气温数据(https:ʊ/),长江流域9个水文站2006 2015年逐日径流量数据,长江流域2006 2015年年用水量(居民生活用水㊁工业用水㊁牲畜用水和灌溉用水)和年末水库蓄水量统计数据(2006 2015年长江流域及西南诸河水资源公报)㊂PCR-GLOB-WB2.0模型的参数主要包括气象驱动参数㊁土地覆盖参数㊁土壤参数㊁每层土壤的根系分数㊁地形参数㊁Arno方案(土壤水容量分布)指数㊁物候相关的参数㊁栅格土壤最大(最小)蓄水量㊁地下水参数和人类水管理参数[20](如非灌溉用水需求,自然水体和非自然水体)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因351㊀1.2.2㊀PCR-GLOBWB 2.0模型模型的空间分辨率为10km ˑ10km,能充分考虑人类用水与其他水文变量之间的相互作用,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流过程的影响[20-21],极大地提高了季节性㊁极端性和正常状态下的流量特性的捕捉能力,且能够再现大多数河流总蓄水量的时空演变趋势和季节性特征㊂1.2.3㊀标准化径流指数采用标准化径流指数(I SR ),假设一定时间内径流量符合某一概率分布,通过对径流进行正态标准化[22],评估流域水文干旱[23]㊂基于I SR 的水文干旱[24]可以分为轻旱(-0.5~>-1)㊁中旱(-1~>-1.5)㊁重旱(-1.5~>-2)和特旱(ɤ-2)等5个级别㊂本研究主要分析研究区干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)的水文干旱事件㊂1.2.4㊀I SRI-RRV 评估指标基于模型模拟的I SR 和能够衡量流域系统性能的可靠性(I Rel )㊁弹性(I Res )和脆弱性(I Vul )的RRV 框架,本研究构建了长江流域的水文干旱评估指标,综合评价水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度,定量描述流域一定时间段内水文干旱的状态[25]㊂其中,RRV 框架的计算过程如下[26]:I Rel=1N ðN t =1Z t (1)I Res =ðN t =1W t /ðN t =1Z t (2)I Vul=1N ðT t =1L obs (t )-L std L std (t )ˑH (L obs (t )-L std )[](3)式中:N 为分析的总时段数;t 为当前时段;Z t 为当前时段的状态,若当前时段处于满意状态,则Z t =1,否则Z t =0;W t 记录总时段内处于满意状态遭到破坏的次数,若Z t =1且Z t +1=0,代表1次连续破坏的开始,则W t =0,否则W t =1;L obs (t )为第t 个时段的I SR ,L std 为相应的I SR 阈值㊂H (x )为Heaviside 函数,x <0,H (x )=0;x ȡ0,H (x )=1,确保对脆弱性的计算仅限于不满意状态㊂几何平均数对个体变量的变化更敏感,可选择其计算I SRI-RRV 值[27]:I SRI-RRV =3I Rel ˑI Res ˑI Vul (4)式中:I SRI-RRV 为水文干旱评估指数,该指数越高,表明流域水文干旱状态的健康度越好,即满意度越高[28],I SRI-RRV =1则表明某个时段该地区水文干旱状态处于 好 的状态㊂2㊀结果与讨论2.1㊀模型精度评估本研究采用百分比偏差(B P )和均方根误差(E RMS )验证PCR-GLOBWB 2.0模型对人类取用水和水库蓄水量的模拟精度,采用纳什效率系数(E NS )和皮尔逊相关系数(R )验证人类活动情景下径流过程的模拟精度[29-30]㊂长江流域2006 2015年生活用水㊁工业用水㊁灌溉用水和水库蓄水量模拟值与长江水资源公报统计值对比结果表明,B P 均小于10%,工业用水模拟的E RMS 稍差㊂生活用水和灌溉用水的模拟精度最好,B P 分别为-0.71%和-0.42%,E RMS 分别为15.97亿m 3/a 和26.98亿m 3/a;工业用水的B P 为-9.58%,E RMS 为99.34亿m 3㊂2006 2015年年末水库蓄水量模拟值与统计值的B P 为6.9%,E RMS 为264.39亿m 3/a㊂9个水文站2006 2015年的观测值与人类活动情景下模型模拟值的E NS 和R (表1)表明,PCR-GLOBWB 2.0模型模拟的人类活动情景下的月径流的结果较好,E NS 均达到0.6以上,九江站㊁螺山站和大通站E NS 均大于0.8,R 均大于0.9,其结果可用于进一步分析长江流域水文干旱过程㊂352㊀水科学进展第34卷㊀表1㊀2006—2015年PCR-GLOBWB 2.0模型径流模拟精度Table 1Validation results of the PCR-GLOBWB 2.0model simulation for month discharge from 2006to 2015站点经度纬度E NS R 寸滩106.60ʎE 29.62ʎN 0.620.93万县108.42ʎE 30.75ʎN 0.720.91朱沱105.85ʎE 29.02ʎN 0.740.90宜昌111.28ʎE 30.70ʎN 0.660.85高场104.42ʎE 28.80ʎN 0.710.95九江116.05ʎE 29.73ʎN 0.820.95汉口114.28ʎE 30.58ʎN 0.790.94螺山113.37ʎE 29.67ʎN 0.850.94大通117.62ʎE 30.77ʎN 0.830.962.2㊀长江流域水文干旱的时空特征图2㊀长江流域及各二级子流域水文干旱面积占比Fig.2Proportion of hydrological drought areas in the Yangtze River basin 1966 2015年长江及各二级子流域自然情景和人类活动情景下每年干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)水文干旱的面积在流域总面积中的占比对比图(图2)显示,长江流域历史时期极端干旱主要发生在1972年㊁1978年㊁1986年㊁2006年和2011年,这与‘中国气象灾害大典“和长江流域及西南诸河水资源㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因353㊀公报记录的长江流域历史旱情记录较为一致(表2),表明本研究所构建的I SR能很好地识别长江流域的水文干旱㊂表2㊀长江流域历史大旱实际文字资料记录与I SR识别水文干旱对照Table2Comparison of hydrological droughts between historical records and I SR calculateddroughts in the Yangtze River basin资料记载来源资料记载干旱年份资料记载干旱本文识别干旱范围‘中国气象灾害大典“1972年全国特大旱灾汉江流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁岷江流域1978年全国特大旱灾及高温洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域1986年长江中游地区旱灾及高温㊁江南旱灾洞庭湖流域㊁嘉陵江流域㊁岷江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域长江流域及西南诸河水资源公报2006年长江流域特大旱灾长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域2011年长江中下游和西南五省严重旱灾洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域㊀㊀1992年前自然情景下长江流域中度以上干旱发生面积小于人类活动情景,而1992年后则高于人类活动情景(图2)㊂二级子流域都呈现类似的规律,但在突变时间上略有差异,鄱阳湖流域最早(1973年),金沙江流域最迟(2000年)㊂长江中下游地区的洞庭湖流域㊁长江干流流域和鄱阳湖流域,人类活动对流域受旱面积的影响明显高于其他二级子流域㊂这可能与各个子流域人类开发利用的开始时间和强度有关㊂长江流域年代际水文干旱事件发生的频率㊁平均历时和强度时空差异性显著(图3)㊂2种情景下整个流域的水文干旱频率较低,历时多小于6个月,且以轻中度干旱为主㊂高频率的水文干旱主要发生在2006 2015年长江干流流域的上游及乌江流域,平均历时大于2个月,且多为平均干旱强度大于1的特旱㊂2.3㊀长江流域干旱状态时空演变特征I SRI-RRV年代际变化特征的时空分布图(图4)表明,长江流域和二级子流域的干旱状态的时空差异性显著㊂2006 2015年自然情景和人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV比1966 1975年分别提升了4.91%和6.54%,但同期自然情景下部分二级子流域的I SRI-RRV均值均呈下降趋势,如汉江流域下降了3.28%,嘉陵江流域下降了0.04%,乌江流域下降了11.98%㊂人类活动改善了长江流域的水文干旱状态,扭转了自然状态下长江流域干旱状态的恶化趋势㊂1966 1975年,长江流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值较自然情景低0.73%,仅有洞庭湖流域和长江干流流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值高于自然情景,但相差较小(0.33%和0.36%);2006 2015年,人类活动情景下的I SRI-RRV均值比自然情景高1.68%,8个二级子流域中,仅有嘉陵江流域的人类活动加深了水文干旱状态的恶化,但是相较于1966 1975年,I SRI-RRV均值的恶化幅度由2.11%缩小至0.05%㊂图5对比了8个子流域2种情景下I Rel㊁I Res和I Vul均值㊂人类活动和自然情景下(图5中分别用N㊁H表示)可靠性指标在1966 1975年约为0.85和0.86,至2006 2015年分别提升了3.43%和1.99%,人类活动提升了可靠性的改善趋势㊂自然情景下各子流域的可靠性㊁回弹性和脆弱性变化趋势差异显著,汉江流域可靠性和回弹性指标均值分别下降了3.01%和6.64%,乌江流域可靠性㊁回弹性和脆弱性指标的均值依次下降了7.83%㊁23.45%和1.92%,其余的子流域则普遍呈上升趋势㊂人类活动对水文干旱的回弹性影响最为显著,2006 2015年人类活动情景下的回弹性均值比1966 1975年提高了近15.86%,而自然情景仅提升了9.20%㊂2种情景下水文干旱的脆弱性指标变化最小,分别提升了0.75%和0.64%㊂354㊀水科学进展第34卷㊀图3㊀1966 2015年长江流域的8个二级子流域水文干旱历时㊁频率与烈度特征箱线图Fig.3Frequency,duration and intensity characteristics of hydrological drought in eight sub-basins of the Yangtze River basin from1966to20152.4㊀干旱状态与人类活动相关性评价人类活动主要通过水库调度和取用水等影响河道径流,进而影响水文干旱的状态㊂据长江水资源公报统计,2006 2015年期间,长江流域年均水资源总量为9425.3亿m3,总耗水量由820.2亿m3增长至848.5亿m3,水库蓄水量由923.8亿m3增至1988.7亿m3㊂因此,本研究采用2种情景下I SRI-RRV的差值及其与水库蓄水量的相关分析,来计算人类活动(水库调节和人类取用水)对长江流域I SRI-RRV即水文干旱状态的影响程度(图6)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因355㊀图4㊀自然情景与人类活动情景下I SRI-RRV年代对比Fig.4Chronological comparison of I SRI-RRV under the natural and human scenarios㊀㊀2006 2015年长江流域整体的I SRI-RRV均值呈现波动上升的趋势,自然和人类活动情景下年尺度I SRI-RRV均值分别提升了27.15%和18.09%㊂流域年末水库蓄水量与2种情景I SRI-RRV均值差的相关系数R=-0.90,蓄水量与干旱状态呈显著的负相关㊂2种情景下I SRI-RRV均值差较大的年份的年末水库蓄水量也偏少,水文干旱也较为严重,表明长江流域的水文干旱状态受到水库调蓄的影响㊂三峡水库2003年6月开始蓄水,2006年10月蓄水156m,将1996 2015年三峡水库下游的宜昌站的径流过程划分时段Ⅰ(1996年1月至2003年6月)和时段Ⅱ(2006年11月至2015年12月)进行对比(图7)㊂时段Ⅰ人类活动对宜昌径流的影响较小,人类活动对月径流的改变率为-0.81%~1.37%;时段Ⅱ内人类活动削减洪峰和补充枯水期径流的能力提升显著,水库调节于4 7月削减径流,使得6月削减径流幅度最大,年均约2.31%,于10 2月补充径流,12月补充径流的幅度最大,年均约4.19%㊂Chai等[31]发现在三峡水库2003年建成后出现了 旱季流量偏大,汛期流量偏小 的现象,2011年三峡水库缓解水文干旱的能力明显高于2006年㊂据统计,2006年和2011年大旱中,三峡水库分别向下游补水约35.8亿m3和215亿m3,有效缓解了长江中下游发生的旱情[32],表明人类活动(尤其是水库调度)对水文干旱状态有着显著的影响㊂356㊀水科学进展第34卷㊀图5㊀自然情景和人类活动情景下长江流域I Rel㊁I Res和I Vul均值热点图Fig.5Heat map of average I Rel,I Res and I Vul in the Yangtze River basin under natural and human scenarios图6㊀长江流域2006 2015年大型水库蓄水量与平均I SRI-RRV指数变化Fig.6Changes of water storage and I SRI-RRV of large reservoirs in the Yangtze River basin from2006to2015㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因357㊀图7㊀1996 2015年宜昌站自然情景与人类活动情景下月平均径流对比Fig.7Comparison of monthly discharge under two scenarios at Yichang station from1996to20153㊀结㊀㊀论本研究耦合考虑人类活动对水文过程影响的PCR-GLOBWB2.0模型和水文干旱评估指数,定量评估了长江流域水文干旱状态的时空变化特征,探究了水库调节和人类取用水等活动对长江流域水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响,主要结论如下:(1)人类活动影响了长江流域水文干旱的时空变化特征,1966 1985年人类活动情景下水文干旱事件的面积占比高于自然情景,1985 2015年人类活动减少了长江流域水文干旱的面积占比㊂(2)长江流域的水文干旱状态在自然情景下呈现恶化的趋势,人类活动小幅改善了干旱状态,大幅提升了从不满意状态恢复的速率(回弹性)和减缓处于满意状态概率(可靠性)的下降趋势㊂(3)2006 2015年,人类活动情景下长江流域的水文干旱状态明显高于自然情景,水库调度是长江流域水文干旱状态改善的重要原因之一㊂参考文献:[1]周帅,王义民,畅建霞,等.黄河流域干旱时空演变的空间格局研究[J].水利学报,2019,50(10):1231-1241. (ZHOU S,WANG Y M,CHANG J X,et al.Research on spatio-temporal evolution of drought patterns in the Yellow River basin [J].Journal of Hydraulic Engineering,2019,50(10):1231-1241.(in Chinese))[2]任立良,沈鸿仁,袁飞,等.变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析[J].水科学进展,2016,27(4):492-500. (REN L L,SHEN H R,YUAN F,et al.Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment [J].Advances in Water Science,2016,27(4):492-500.(in Chinese))[3]张建云,章四龙,王金星,等.近50年来中国六大流域年际径流变化趋势研究[J].水科学进展,2007,18(2):230-234.(ZHANG J Y,ZHANG S L,WANG J X,et al.Study on runoff trends of the six larger basins in China over the past50 years[J].Advances in Water Science,2007,18(2):230-234.(in Chinese))[4]夏军,陈进,佘敦先.2022年长江流域极端干旱事件及其影响与对策[J].水利学报,2022,53(10):1143-1153.(XIA J,CHEN J,SHE D X.Impacts and countermeasures of extreme drought in the Yangtze River basin in2022[J].Journal of Hy-draulic Engineering,2022,53(10):1143-1153.(in Chinese))358㊀水科学进展第34卷㊀[5]ZHANG D,ZHANG Q,WERNER A D,et al.GRACE-based hydrological drought evaluation of the Yangtze River basin,China [J].Journal of Hydrometeorology,2016,17(3):811-828.[6]HONG X J,GUO S L,ZHOU Y L,et al.Uncertainties in assessing hydrological drought using streamflow drought index for the Upper Yangtze River basin[J].Stochastic Environmental Research and Risk Assessment,2015,29(4):1235-1247. [7]SUN F Y,MEJIA A,ZENG P,et al.Projecting meteorological,hydrological and agricultural droughts for the Yangtze River ba-sin[J].Science of the Total Environment,2019,696:134076.[8]JIAO D L,WANG D J,LV H Y.Effects of human activities on hydrological drought patterns in the Yangtze River basin,China [J].Natural Hazards,2020,104(1):1111-1124.[9]HUANG S,ZHANG X,CHEN N,et al.Drought propagation modification after the construction of the Three Gorges Dam in the Yangtze River basin[J].Journal of Hydrology,2021,603:127138.[10]HASHIMOTO T,STEDINGER J R,LOUCKS D P.Reliability,resiliency,and vulnerability criteria for water resource systemperformance evaluation[J].Water Resources Research,1982,18(1):14-20.[11]ZENG P,SUN F Y,LIU Y Y,et al.Future river basin health assessment through reliability-resilience-vulnerability:thresholdsof multiple dryness conditions[J].Science of the Total Environment,2020,741:140395.[12]MAITY R,SHARMA A,NAGESH KUMAR D,et al.Characterizing drought using the reliability-resilience-vulnerability concept[J].Journal of Hydrologic Engineering,2013,18(7):859-869.[13]HAZBAVI Z,SADEGHI S H R.Watershed health characterization using reliability-resilience-vulnerability conceptual frameworkbased on hydrological responses[J].Land Degradation&Development,2017,28(5):1528-1537.[14]MAIER H R,LENCE B J,TOLSON B A,et al.First-order reliability method for estimating reliability,vulnerability,and resil-ience[J].Water Resources Research,2001,37(3):779-790.[15]FOOLADI M,GOLMOHAMMADI M H,SAFAVI H R,et al.Application of meteorological drought for assessing watershedhealth using fuzzy-based reliability,resilience,and vulnerability[J].International Journal of Disaster Risk Reduction,2021, 66:102616.[16]MAHMOUDI P,MAITY R,AMIR JAHANSHAHI S M,et al.Changing spectral patterns of long-term drought propensity in Iranthrough reliability-resilience-vulnerability-based drought management index[J].International Journal of Climatology,2022,42(8):4147-4163.[17]YANG X L,ZHANG M R,HE X G,et al.Contrasting influences of human activities on hydrological drought regimes over Chinabased on high-resolution simulations[J].Water Resources Research,2020,56(6):e2019WR025843.[18]van BEEK L P H,WADA Y,BIERKENS M F P.Global monthly water stress:1:water balance and water availability[J].Water Resources Research,2011,47(7):W07517.[19]HOCH J M,HAAG A V,VAN DAM A,et al.Assessing the impact of hydrodynamics on large-scale flood wave propagation:acase study for the Amazon Basin[J].Hydrology and Earth System Sciences,2017,21(1):117-132.[20]SUTANUDJAJA E H,van BEEK R,WANDERS N,et al.PCR-GLOBWB2:a5arcmin global hydrological and water resourcesmodel[J].Geoscientific Model Development,2018,11(6):2429-2453.[21]WADA Y,van BEEK L P H,BIERKENS M F P.Modelling global water stress of the recent past:on the relative importance oftrends in water demand and climate variability[J].Hydrology and Earth System Sciences,2011,15(12):3785-3808. [22]SHUKLA S,WOOD A e of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought[J].Geophysical ResearchLetters,2008,35(2):L02405.[23]邵进,李毅,宋松柏.标准化径流指数计算的新方法及其应用[J].自然灾害学报,2014,23(6):79-87.(SHAO J,LI Y,SONG S B.New computing method for standardized runoff index and its application[J].Journal of Natural Disasters, 2014,23(6):79-87.(in Chinese))[24]李敏,李建柱,冯平,等.变化环境下时变标准化径流指数的构建与应用[J].水利学报,2018,49(11):1386-1395.(LI M,LI J Z,FENG P,et al.Construction of time-dependent drought index under changing environment and its application [J].Journal of Hydraulic Engineering,2018,49(11):1386-1395.(in Chinese))[25]孙鹏,孙玉燕,姚蕊,等.基于标准化径流指数的水文干旱特征分析:以塔里木河为例[J].北京师范大学学报(自然科学版),2018,54(2):261-268.(SUN P,SUN Y Y,YAO R,et al.Analysis on hydrological drought characteristics based㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因359㊀on standardized runoff index:a case study in the Tarim River basin[J].Journal of Beijing Normal University(Natural Science), 2018,54(2):261-268.(in Chinese))[26]SUNG J H,CHUNG E S,SHAHID S.Reliability-resiliency-vulnerability approach for drought analysis in South Korea using28GCMs[J].Sustainability,2018,10(9):3043.[27]徐博,张弛,蒋云钟,等.供水系统可靠性-回弹性-脆弱性与多元要素的响应关系研究[J].水利学报,2020,51(12):1502-1513.(XU B,ZHANG C,JIANG Y Z,et al.Reliability-resilience-vulnerability of water supply system and its response relationship to multiple factors[J].Journal of Hydraulic Engineering,2020,51(12):1502-1513.(in Chinese)) [28]CUDE C G.Oregon water quality index a tool for evaluating water quality management effectiveness[J].Journal of the AmericanWater Resources Association,2001,37(1):125-137.[29]HAZBAVI Z,BAARTMAN J E M,NUNES J P,et al.Changeability of reliability,resilience and vulnerability indicators withrespect to drought patterns[J].Ecological Indicators,2018,87:196-208.[30]NASH J E,SUTCLIFFE J V.River flow forecasting through conceptual models part I:a discussion of principles[J].Journal ofHydrology,1970,10(3):282-290.[31]CHAI Y F,LI Y T,YANG Y P,et al.Influence of climate variability and reservoir operation on streamflow in the Yangtze River[J].Scientific Reports,2019,9:5060.[32]YU M X,LIU X L,LI Q F.Impacts of the Three Gorges Reservoir on its immediate downstream hydrological drought regime dur-ing1950 2016[J].Natural Hazards,2019,96(1):413-430.Patterns and attributions of hydrological drought in the Yangtze Riverbasin from1966to2015∗YANG Xiaoli1,2,CUI Zhouyu1,2,REN Liliang1,2,WU Fan1,2,YUAN Shanshui1,3,JIANG Shanhu1,2,LIU Yi1,2(1.The National Key Laboratory of Water Disaster Prevention,Hohai University,Nanjing210098,China;2.College of Hydrology and Water Resources,Hohai University,Nanjing210098,China;3.Yangtze Institute forConservation and Development,Nanjing210098,China)Abstract:As one of the possible consequences of climate change and human activities,extreme drought becomes more frequent.This study investigates how human activities altered the hydrological droughts pattern in the Yangtze River basin from1966to2015by using the I SRI-RRV.I SRI-RRV is calculated based on the PCR-GLOBWB2.0model sim-ulated I SR and Reliability-Resilience-Vulnerability(RRV).The results show that the model simulated I SR can effec-tively reflect the hydrological drought situation of the Yangtze River basin.From1966to2015,the hydrological drought in the Yangtze River basin showed an increasing trend and the human activities can reduce the proportion of the hydrological drought area in the Yangtze River basin after1992.The I SRI-RRV of the Yangtze River basin under the human activity scenario from2006to2015is significantly higher than that under the natural scenario.The human wa-ter intake activities dominated by reservoir regulation have the largest contribution to the increase of I SRI-RRV of the Yan-gtze River basin.Key words:hydrological drought;reliability-resilience-vulnerability framework;PCR-GLOBWB2.0model;hu-man activity;the Yangtze River basin∗The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China(No.U2243203;No.52079036).Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
青海长江源区2005-2012年地表水水质状况及变化趋势分析
青海长江源区2005-2012年地表水水质状况及变化趋势分析鲁子豫;马燕;李志强;李建莹;李生寿;祁佳丽
【期刊名称】《水资源保护》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】利用2005—2012年青海长江源区地表径流7个监测断面连续8年的地表水监测数据，分析长江源区地表水水质状况及变化趋势。
结果表明：青海长江源区各监测断面Ⅰ～Ⅲ类水质比例为100％，区域地表水水质状况整体为优，水质为一级清洁；地表水中主要污染因子为CODMn、NH3-N和TP；地表水中元素浓度基本处于背景值状态，人类影响极微。
【总页数】5页(P53-56,62)
【作者】鲁子豫;马燕;李志强;李建莹;李生寿;祁佳丽
【作者单位】青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁 810007;青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁 810007;青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁810007;青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁 810007;青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁 810007;青海省生态环境遥感监测中心，青海西宁 810007【正文语种】中文
【中图分类】X820.2
【相关文献】
1.青海省三江源黄河源区地表水水质状况 [J], 石丽娜;赵旭东;倪天茹;杨永顺;窦筱艳;韩德辉;白志鹏
2.东江源区地表水环境质量变化趋势分析与对策 [J], 曾金凤
3.近50年来长江-黄河源区气候及水文环境变化趋势分析 [J], 谢昌卫;丁永建;刘时银
4.长江口南支河段水质状况及变化趋势分析 [J], 吴新华
5.近60年来长江源区径流变化特征及趋势分析 [J], 苏中海;陈伟忠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
气候变化和人类活动对长江流域水储量变化的影响研究
气候变化和人类活动对长江流域水储量变化的影响研究田小娟;邹芳;金双根【摘要】利用2002-08～2016-12 GRACE数据扣除泄漏影响得到的长江流域陆地水储量(TWS)变化,分析其时空变化特征和趋势.结果表明,在此期间长江流域TWS增速为0.13±0.12 cm/a;TWS变化大的区域,如泄漏改正后三峡库区TWS变化由约10 mm/a变为15～20 mm/a,并呈现更大的空间异质性.利用多种气象数据,从气候变化和人类活动角度深入研究长江流域水循环变化.结果表明,降水量与TWS变化在时间和空间上都具有较高的相关性,TWS变化延迟1～2个月;上游源头处温度是影响TWS变化的主导因素,温度升高加速了上游高山冰川融化,使TWS具有增长趋势;三峡工程的蓄水也导致TWS变化;ENSO是长江流域TWS变化的主要影响因素.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】7页(P371-376,436)【关键词】长江流域;陆地水储量;气象变化;人类活动【作者】田小娟;邹芳;金双根【作者单位】中国科学院上海天文台,上海市南丹路80号,200030;中国科学院大学,北京市玉泉路19号甲,100049;中国科学院上海天文台,上海市南丹路80号,200030;中国科学院大学,北京市玉泉路19号甲,100049;中国科学院上海天文台,上海市南丹路80号,200030【正文语种】中文【中图分类】P223陆地水储量(terrestrial water storage,TWS)是水文循环的关键变量，也是连接大气和地面相互作用的重要参数[1]。
TWS包含地表植物、土壤、河流、湿地、湖泊、人造水库、冰、雪和地下水等[2]，人类活动和气候变化常常导致洪涝、干旱等自然灾害的发生[3]，是造成TWS变化的重要因素[4]。
监测TWS变化并研究其成因，对充分利用水资源和了解全球气候变化有一定帮助[5]。
长江源径流演变及原因分析
计算加权平均而得。以上数据的系列长度范围均为 １９５６—２０１６年。 ２．２ 主要方法 ２．２．１ 集中期和集中度计算
径流集中度指各月径流量是反映径 流量在年内的集中程度。集中期是指径流向量合成 后的方位，反映全年径流量集中的重心所出现的月 份。具体计算方法参见文献［１０］。 ２．２．２ 线性倾向估计
因；李林等［７］认为黄河源区年平均流量随流域降水 量的增加（减少）、蒸发量的减小（增大）和动土温度 的下降（上升）而增加（减小）；曹建廷等［８］认为降水 是径流变化的直接原因。
从上述学者的研究可看出，由于研究角度、研究 方法的不同，气候变化对江河源区径流影响的结论 亦不同。因此，多角度理解和认识变化环境下江河 源区水文情势演变规律和归因分析是十分重要的。 同时，揭示流量与大尺度环流因子的相互关系也是 江河源 区 水 文 气 象 研 究 领 域 重 点 关 注 的 科 学 问 题［９］。但是，关于大尺度环流因子对长江源区径流 影响的研究较少。
１ 研究背景
近年来，变化环境下流域水循环及水资源演变 已成为国内外水科学领域的研究热点，气候变化和 人类活动作为变化环境的重要组成部分，其带来的 水文效应 受 到 广 泛 关 注［１］。 全 球 变 暖 在 青 藏 高 原 地区尤为突出，对高原地气系统间的热量和水汽交 换产生明显影响，而且这种影响过程直接作用于中 层大气，使得这种影响更加明显［２］。
长江源是青藏高原的重要区域，其主要功能是 保障长江源远流长，并向下游输送优质水资源。源 区的水量、水质变化将波及广大的中下游地区。因 此，探究江河源区水资源演变特征与归因分析成为 当前水科学研究的关键问题，引起了很多学者的关 注。梁川等［３］采用数理统计方法，对长江源区的降 水和河川径流的年内、年际和年代际的多尺度时间 变化规律进行了分析，并从距平值上探讨了各站的 降水量和径流量的空间分布；张士锋等［４］建立了三 江源区降水和潜在蒸发对径流的驱动模型，认为降 水对径流起正向驱动作用，潜在蒸发对径流起负向 驱动作用；刘 希 胜 等［５］从 降 水 的 产 流 能 力、时 滞 相 关等角度分析了黄河源区径流演变及其对降水的响 应；陈利群等［６］采用 ＳＷＡＴ（ＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＡｓｓｅｓｓ ｍｅｎｔＴｏｏｌ）和 ＶＩＣ（ＶａｒｉａｂｌｅＩｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔｙ）分布 式水文模型，分析了黄河源区气候变化和土地覆被 对径流的影响，认为气候变化是径流减少的主要原
长江上游地区生态需水量变化研究
水利水电技术(中英文) 第52卷 2021年第8期WaterResourcesandHydropowerEngineeringVol.52No.8刘玉婷,许继军,刘思敏,等.长江上游地区生态需水量变化研究[J].水利水电技术(中英文),2021,52(8):120-131.LIUYuting,XUJijun,LIUSimin,etal.Studyonchangeofeco-waterdemandinregionofupperYangtzeRiver[J].WaterResourcesand
HydropowerEngineering,2021,52(8):120-131.
长江上游地区生态需水量变化研究刘玉婷1,许继军1,刘思敏2,沙志贵1,郭鹏哲3,袁 喆1(1.长江科学院水资源综合利用研究所,湖北武汉 430010;
2.国家林业和草原局经济发展研
究中心北京 100714;3.华北水利水电大学地球科学与工程学院,河南郑州 450046)
收稿日期:2021-06-03基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFA0601503);国家自然科学基金项目(41890821,52079008)作者简介:刘玉婷(1996—),女,硕士研究生,主要从事气候变化下的生态水文格局响应研究。E-mail:1990688789@qq.com
通信作者:许继军(1971—),男,正高级工程师,博士,主要从事资源与环境领域科研规划和技术咨询工作。E-mail:xujj07@163.com
摘 要:生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复的基本依据和关键。为了确保流域生态系统健康发展,实现水资源合理配置,基于GIS技术与水文气象实测数据等,采用Tennant法计算研究区河流生态需水和Penman-Monteith法计算植被生态需水。结果表明:长江上游地区河流生态需水量为1022亿m3,植被生态需水量为4668.43亿m3。研究区1981—2007年年均生态需水量呈下降趋势;
1960-2005年长江上游水文循环变化特征
1960-2005年长江上游水文循环变化特征刘波;翟建青;高超;姜彤【摘要】Variations of the water vapor content, water vapor flux, and water vapor budget in the upper reaches of the Yangtze River were analyzed, and a conceptual model of the water cycle was established in this study. Through analysis of the variation of water cycle parameters, the interaction and change process of the land surface branch and the atmosphere branch of the water cycle were studied. The results show that the water vapor was concentrated in the upper reaches of the Yangtze River, and the net water vapor input was 23790 t/ s. Water vapor flowed out in the latitudinal direction, and there was a significant declining trend of the water vapor flux in this direction. There was a slight variation in the water vapor budget in the upper reaches of the Yangtze River and a slightly decreasing trend of the water vapor input. Although the precipitation caused by the local evapotranspiration accounts for less than 10% of the total regional precipitation, it has an increasing effect on the local water cycle year by year.%对长江上游水汽含量以及各边界水汽通量、水汽收支的变化特征进行分析,建立了长江上游水文循环概念模型,并通过分析水循环参数的变化特征讨论水文循环的陆面分支与大气分支之间的相互作用和变化过程.结果表明:长江上游为水汽汇区,净水汽收支为23790 t/s;纬向为水汽输出向,纬向水汽通量减小趋势显著.整个上游地区水汽收支变化趋势不显著,水汽输入总体呈微弱减小趋势.尽管当地蒸散发形成的降水在区域总降水量中的贡献尚不足10％,但蒸散发量对当地水文循环的作用正逐年增加.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(040)001【总页数】5页(P95-99)【关键词】水文循环;水汽收支;概念模型;长江上游【作者】刘波;翟建青;高超;姜彤【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;中国气象局国家气候中心,北京100081;安徽师范大学国土资源与旅游学院,安徽芜湖241000;中国气象局国家气候中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P339相对于地表水循环过程,水文循环的大气过程具有更大的空间尺度,对于流域水分循环起着至关重要的作用.长江上游由源头至湖北宜昌,长约4500 km,约占长江总长度的70%,集水面积占流域总面积的58.9%,河川径流量占全流域的48%[1].近几年,受到气候变化的影响,长江上游的洪涝、干旱[2-3]等极端气候事件呈增加态势.而随着三峡工程的建设、南水北调工程的开工和长江上游流域经济的进一步发展,人们更加迫切需要全面了解整个长江上游的水循环规律及其长期变化特征[4-5].关于长江流域水分收支与水分循环年际变化的研究,主要分析流域旱涝与其水汽通道和水汽源汇之间的关系[6-7],并且关于长江流域水汽输送的研究大多集中于长江中下游地区[8-9],对长江上游的相关研究较为有限.而长江上游由于受多重气候的影响,旱涝灾害经常发生,且对周围地区的水分收支有重要影响.陶诗言等[10]指出,高原对水汽通量的分布及其季节变率有很大影响.由于青藏高原独特的地形作用,夏季风从印度洋及南海洋面携带大量水汽经过长江上游地区,对该地区水文循环过程产生影响,同时间接影响我国其他地区的水汽循环特征.研究[11]表明,美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料(简称NRA)的水分循环可以合理反映长江流域水分循环的季节、年际变化以及部分年代际气候变化特征.本文利用NRA资料分析长江上游流域各边界水汽输送以及水循环要素的变化特征.1 数据与方法本文所使用的大气水汽数据为NRA资料中1960—2005年的2.5°×2.5°空间分辨率下1次/6h网格资料,包括8层等压面(至300hPa)的水平风速和湿度、地面的水平风速和湿度以及地面气压资料.分别计算了垂直积分(考虑地形)的整层大气水汽含量和整层水汽输送量.降水量等气象资料来自国家气象局整编的47个国家标准气象站1960—2005年逐月观测成果;蒸散发量采用平流-干旱模型,根据上述气象资料计算求得;长江上游干流径流分析选用控制站宜昌的月径流数据[1,5].对时间序列低频振荡特征的分析采用Tome等[12]提出的非线性趋势分析NLTF(non-linear trend forecast)方法.此外,通过对水文循环参数变化特征的分析,建立长江上游总的水文循环概念模型.本文水文循环参数的计算,采用刘国纬[13]提出的一系列参数及相应公式:外来水汽形成的降水量当地蒸发形成的降水量式中:P——区域降水量的面平均值;E——区域蒸发量的面平均值;I——水汽总输入量的面平均值.水文内循环系数K E表示当地蒸发的水汽 E与其在区域内经过多次水分再循环过程所形成的降水量P E的比值,反映了当地蒸发对区域内水文循环的作用.水文循环系数分析过程中采用的系数1-K,反映了当地蒸发形成的降水P E对区域内总降水量的贡献.2 结果分析2.1 大气水文循环要素变化通过对长江上游地区各方向边界月平均水汽通量变化过程(图1)的NLTF分析,可见水汽输送总体均呈减小趋势,且20世纪70年代前减小速率较大.东边界(图1(a))平均水汽通量为92100t/s,总体减小趋势显著,1974年前呈现迅速减小过程,水汽通量由1974年前的平均104200t/s减小到其后的86200t/s,平均线性倾向率高达-2510t◦s-1/a.西边界平均水汽通量为63800 t/s,波动过程与东边界较为一致,但1974年后呈缓慢上升趋势.南、北边界的平均水汽通量分别为58200t/s和5500t/s,其中北边界1977年后水汽通量均值由11900t/s减小到1300t/s,水汽输出量显著减小,部分年份该边界转化为水汽输入边界.各边界中,南边界为水汽主要输入边界,其中夏季输入量最大,但南边界水汽通量减小的趋势也非常显著,平均线性倾向率达到-1890t◦s-1/a,且南边界水汽通量减小的速率在各个季节中均为最快.各季节中东边界均为水汽主要输出边界,其中春季水汽通量最大,为109900 t/s,夏季水汽通量最小,而夏季通量减小的趋势最为显著;北边界的水汽通量为各边界中最小,春季与冬季北边界通量转为负值,即北边界由水汽输出转化为水汽输入边界,其中冬季水汽输入量呈微弱增加趋势.从季节上看,夏季各边界水汽通量减小的幅度均为最大,而冬季各边界水汽通量减小最为缓慢.图1 长江上游各边界水汽通量变化过程Fig.1 Variation of water vapor flux at four boundaries of upper reaches of Yangtze River总的来看,长江上游地区水汽净收支为正,是水汽汇区.上游地区纬向为水汽输出向,纬向平均水汽输出量为27650t/s,经向平均水汽输入量为51440t/s,净水汽输入为23790t/s.经向、纬向、净水汽收支年际变化过程如图2所示,整个上游地区纬向水汽通量减小趋势显著,平均线性倾向率为551t◦s-1/a,其中,20世纪70年代前减小趋势非常显著,平均减小速率达到4643t◦s-1/a.总的来看,长江上游地区水汽收支变化趋势不显著,水汽输入总体呈微弱减小趋势,线性倾向率为123t◦s-1/a.2.2 水文循环概念模型的建立根据上述分析,整个长江上游区年平均水汽总输入量为122550t/s,折合水量2555.29mm.929.36mm的总降水量中水汽来自外来水源的为847.23mm,占总降水量的91%;当地蒸散发形成的降水量为84.99mm,占总降水量的9%.水文内循环系数K E为0.17,表明当地蒸散发的水汽对区域内水文循环的贡献率为0.17.根据上述分析,建立了长江上游地区水文循环概念模型,如图3所示.图中:I为水汽总输入量;O为水汽总输出量;R为流域出口径流量;OE为当地蒸发形成的水汽输出量.图2 长江上游经向、纬向水汽通量及净收支Fig.2 Water vapor flux in longitudinal and latitudinal directions and net water vapor budget in upper reaches of Yangtze River图3 长江上游地区水文循环概念模型Fig.3 Conceptual model of water cycle of upper reaches of Yangtze River在空间上,长江源头区年水汽输入总量为8650t/s,折合水量1202.34mm.该区域377.62mm的年降水量中有334.96mm的水量来自外界水汽输送.当地蒸散发形成的降水量为42.41mm,占总降水量的11%.当地蒸散发量对区域水循环的贡献为0.14.横断山区年水汽输入总量为76460t/s,折合水量3985.44mm.该区域年降水量822.21mm,其中当地蒸散发形成的降水量为42.76mm.该地区蒸散发量对区域水循环的贡献显著小于源头区,水文内循环系数为0.10.四川盆地区年水汽输入总量为100210 t/s,折合水量4642.90mm.该区域年降水量1061.36mm,其中当地蒸散发形成的降水量为62.75mm.该地区蒸散发量对区域水循环的贡献相对较小,水文内循环系数K E为0.06.2.3 水文循环参数变化特征水文内循环系数K E表示当地蒸发的水汽 E与其在区域内经过多次水分再循环过程所形成的降水量P E的比值,反映了当地蒸发对区域内水文循环的作用,是代表陆面与大气水循环联系的重要参数之一,因此,围绕水文内循环系数K E,以长江上游及其各子区域为对象,对K E的时间变化特征进行了分析.分析结果(图4)表明,长江上游水文内循环参数总体呈增加趋势,1977年前,上游内循环参数快速增加,其后增加幅度减缓.各区域的增加过程有所不同:长江源头区水文内循环系数增加的平均速率为0.00129/a,1981年前增速较快,线性倾向率为0.00221/a,其后略有放缓;横断山区K E增加幅度相对较小,平均速率为0.00050/a,变化过程总体存在2个阶段,1988年前K E变化缓慢,平均值为9.4%,其后增加幅度有所加快,尤其20世纪90年代后,K E快速增加,1998年后平均值增加到11.3%.四川盆地水文内循环参数的变化过程明显地分为2个阶段,1977年前,K E快速增加,平均增速达到0.00257/a,随后变化趋势有所放缓,但增加特征仍然非常显著,K E的平均值由20世纪60年代的0.0877增长到20世纪90年代的0.1279.对于整个长江上游,由于四川盆地的面积最大,且水分循环特征最活跃,因此上游的水循环参数变化特征与四川盆地较为一致.根据前文分析可知,长江上游西边界与南边界水汽输入量均呈减小趋势,总的水汽收支也具有一定的减小特征,而降水量自2000年后减小特征非常显著,蒸散发量也具有缓慢波动减小的趋势.尽管当地蒸散发量形成的降水在区域总降水量中的贡献尚不足10%,但随着水循环过程的一系列变化,长江上游以及各子区域中蒸散发量对当地水文循环的作用正逐年增加.图4 长江上游内循环系数的演变特征Fig.4 Variation of internal cycle parameters for upper reaches of Yangtze River3 结论a.长江上游地区水汽净收支为正,是水汽汇区,净水汽收支为23790 t/s,纬向平均水汽输出量为27 650t/s,经向平均水汽输入量为51440 t/s.整个上游地区纬向水汽通量减小趋势显著,至20世纪90年代中期后,部分年份纬向净水汽收支由输出转化为输入,经向水汽通量亦存在减小趋势.总的来看,长江上游地区水汽收支变化趋势不显著,水汽输入总体呈微弱减小趋势.b.长江上游西边界与南边界水汽输入量均呈减小趋势,总的水汽收支也具有一定的减小特征,而降水量自2000年后减小特征非常显著,蒸散发量也具有缓慢波动减小的趋势.尽管当地蒸散发量形成的降水在区域总降水量中的贡献尚不足10%,但随着水循环过程的一系列变化,长江上游以及各子区域中蒸散发量对当地水文循环的作用正逐年增加.参考文献:【相关文献】[1]姜彤,施雅风.全球变暖、长江水灾与可能损失[J].地球科学进展,2003,18(2):277-284.(JIANG Tong,SHI Ya-feng.Global climatic warming,the Yangtze floods and potentialloss[J].Advancein Earth Sciences,2003,18(2):277-284.(in Chinese))[2]ZHANGZeng-xin,ZHANGQiang,JIANGTong.Changing features of extremeprecipitation in the Yangtze River basinduring 1961-2002[J].Journal of GeographicalSciences,2007(1):33-42.[3]曾小凡,翟建青,姜彤,等.长江流域年降水量的空间特征和演变规律分析[J].河海大学学报:自然科学版,2008,36(6):727-732.(ZENG Xiao-fan,ZHAI Jian-qing,JIANGTong,et al.Spatial characteristics and evolutional trends of annual precipiration in the Yangtze RiverBasin[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2008,36(6):727-732.(in Chinese))[4]LIU Bo,JIANG Tong,REN Guo-yu,et al.Projected surfacewater resource of the Yangtze River Basin before 2050[J].Advances in Climate Change Research,2009(Sup):54-59. [5]陈莹,许有鹏,尹义星,等.长江干流日径流序列的多重分形特征[J].地理研究,2008,27(4):819-828.(CHEN Ying,XU You-peng,YIN Yi-xing,el al.Multifractal characteristics of daily discharge series in the Yangtze River[J].Geographical Research,2008,27(4):819-828.(in Chinese))[6]苗秋菊,徐祥德,张胜军.长江流域水汽收支与高原水汽输送分量“转换”特征[J].气象学报,2005,63(1):93-99.(MIAO Qiu-ju,XU Xiang-de,ZHANG Sheng-jun.Whole layer water vapor budget of Yangtze River valley and moisture flux components transform in the key areas of the plateau[J].Acta Meteorologica Sinica,2005,63(1):93-99.(in Chinese))[7]叶笃正,陶诗言.长江黄河流域旱涝规律和成因研究[M].济南:山东科学技术出版社,1996:388.[8]陶杰,陈久康.江淮梅雨暴雨的水汽源地及其输送通道[J].南京气象学院学报,1994(4):443-447.(TAO Jie,CHEN Jiukang.Diagnosis of role of moisture sources and passages in Meiyu rain gush genesis[J].Journal of Nanjing Institute of Meteorology,1994(4):443-447.(in Chinese))[9]曹丽青,葛朝霞.江淮地区大气中平均水汽含量特征及变化趋势[J].河海大学学报:自然科学版,2004,32(6):636-639.(CAO Li-qing,GE Zhao-xia.Characteristics of averagewater vapor content in the atmospherein Yangtze-Huaiheregion and its variation[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2004,32(6):636-639.(in Chinese))[10]陶诗言,伊兰.第二次青藏高原大气科学实验理论研究进展[M].北京:气象出版社,1999:204-214.[11]徐影,丁一汇,赵宗慈.美国NCEP/NCAR近50年全球再分析资料在我国气候变化研究中可信度的初步分析[J].应用气象学报,2001,12(3):337-347.(XU Ying,DING Yi-hui,ZHAO Zong-ci,Confidence analysis of NCEP/NCAR 50-year global reanalyzed datain climate change research in China[J].Quarterly Journal of Applied Meteorlolgy,2001,12(3):337-347.(in Chinese))[12]TOME A R,MIRANDA P M A.Continuous partial trends and low-frequency oscillations of time series[J].Nonlinear Processes in Geophysics,2005(12):451-460.[13]刘国纬.水文循环的大气过程[M].北京:科学出版社,1997.。
2005长江流域水质的评价和预测
承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们参赛的题目是：长江流域水质的评价与预测我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：中南大学参赛队员(打印并签名) ：1. 封朋成2. 李平衡3. 周佳指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：秦宣云日期： 2005 年 9 月 19 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：长江流域水质的评价和预测摘要本文根据长江流域水质监测数据和近十年长江流域水质统计报告，对长江水质进行了综合评价和污染源分布分析，并分别建立了水质预测和水质控制模型，提出了解决长江水质污染问题的可行性建议。
首先对长江水质作定量评价。
考虑长江水质污染物浓度受水文流量及污染物排放因素的影响较大，存在随机性，且影响大小的量化存在模糊性。
因此建立了模糊概率综合评价模型。
模型建立大致分3个步骤：1、对各评价指标值的等级分布进行概率统计；2、计算各个评价指标值对各个水质等级的隶属度和权重；3、计算被评价点对各个等级的综合隶属度，并据其进行等级划分。
通过模型求解得出各监测点的细致的污染等级分布（见正文中表1），发现17个监测地区的水质大部分（13个）处于等级I与等级Ⅱ之间，Ⅱ级以上的有4个，其中江西南昌滁槎（赣江的鄱阳湖入口处）综合评价等级为5.0859，水质属于劣Ⅴ类，污染强度大。
2050年前长江流域地表水资源变化趋势
大， 但不 同排放情景下年际变化特征较 为复杂 ， 且变化 趋势有所不同 其 中 ， ２ Ａ 高排放情景 下地表水 资源量 呈缓慢减小 的趋势 ， １ Ａ Ｂ中等排放情景下变化趋势不 明显 ， １ Ｂ 低排放情景下呈相对最为显著的增加趋势 。 地表水 资源 量年 代际变化 波动幅度也较大 ， ０ １ ２３ 年 ３ ２０ － ００ 种情景 下地表水资源 量总体呈现下 降特 征 ， 但从 ２３ 年起 ，则均表现 出不同程 度的 ００ 增加 ，最高增幅达 ７ ７ 其 中尤以 夏季和冬 季增加显 著。模式预估长江 流域未来水资 源量 仍保 持 目前水 平 ， 、 ％， ４ 水资源空
摘 要： 利用 Ｅ Ｈ Ｍ５ Ｐ．Ｍ气候模式预估 ２０ — ２ ５ 年长江流域不同排放情景 （Ｒ ＳＡ ， Ｂ Ｂ ） ＣＡ ／ Ｉ Ｍ Ｏ ０ １ ＯＯ Ｓ Ｅ — ２ Ａ１ ， １ 下径流深的
变化 ， 分析 了长江流域地表水资源量的时空变化特征 。 果表 明 ： 种排放情景下长江流域 多年平 均地表水 资源量相差不 结 ３
水 资 源 条 件 。 本 文 采 用 德 国马 普 气象 研 究 所 Ｅ Ｈ Ｍ５ Ｉ Ｍ模式输 出的逐 日地表径流 ， Ｃ Ａ ／ － ＭＰ Ｏ 将其
换 算 成 径流 深 来表 征 地表 水 资 源量 ，分析 了 ＩＣ ＰＣ
Ｓ Ｅ － ２ Ａ１ １１ 景下 ２ 世纪 前 ５ 长 江 流域 Ｒ ＳＡ 、 Ｂ、 ３ 情 １ ０ａ 地 表水 资源 时空变 化特 征及 趋势 。
统的 变暖毋 庸 置疑 ｌ 。随 着全球 气 温升 高 ，水 循 １ １
势 ，上游 地 区年 平 均 降 水 量 自 １ ７ 起减 小 趋 势 ９ ５年 明显 ［ 。流 域 内蒸 发皿蒸 发 量 、参 照蒸发量 和 实际 ４ １
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第16卷第4期2011年7月气候与环境研究Climatic and Enviro nm ental Research Vo l 116 No 14Jul.2011马倩,谢正辉,陈锋,等.2011.长江流域1982~2005年陆地水储量变化及时空分布特征[J ].气候与环境研究,16(4):429-440.M a Qian ,Xie Zh engh ui,Chen Feng,et al.2011.T em poral an d spatial distribution of ter restrial w ater storage in the Yangtz e River basin durin g 1982-2005[J].Climatic and Environm ental Research (in C hinese),16(4):429-440.收稿日期 2009-05-30收到,2011-05-11收到修定稿资助项目 国家重点基础研究发展规划项目2010CB428403,财政部/科技部公益行业专项GYH Y200706005,国家自然科学基金项目40821092作者简介 马倩,女,1981年出生,博士研究生,目前主要从事水文气象研究。
E -mail:maqian@mail 1iap 1ac 1cn 通讯作者 谢正辉,E -mail:zxie@lasg 1iap 1ac 1cn长江流域1982~2005年陆地水储量变化及时空分布特征马倩1,2 谢正辉1 陈锋1,2 赵琳娜31 中国科学院大气物理研究所,北京 1000292 中国科学院研究生院,北京 1000493 中国气象局国家气象中心,北京 100081摘 要 利用PER (Pr ecipitatio n -Evapor atio n -R unoff)水量平衡方法结合大尺度陆面水文模型VI C (V a -riable I nfiltr ation Capacity)模拟了长江流域1982~2005年陆地水储量的时空变化特征。
结果表明:PER 方法模拟的长江流域陆地水储量变化与重力卫星的观测试验(GRA CE)结果呈现良好的一致性,显示该方法的合理性。
长江流域在1982~2005年的多年平均气温、降水、蒸散发和径流分别为1313b C 、103618mm 、45914mm 和57617mm,陆地水储量季节和年际变率分别为2313mm 和3710mm,水储量这24年变化的量级在200mm 左右。
按照年代对1982~1990年、1991~2000年和2001~2005年这3个时段进行了统计分析,其多年平均气温分别为1310、1314和1319b C,多年平均降水分别为103116、105112和101714mm;与此相应的多年平均蒸散发分别为45918、45919和45717mm,多年平均径流深分别为56910、59011和56318mm;长江流域陆地水储量的季节变率分别为2118、2618和2219mm,而年际变率分别为3717、2918和1716mm 。
相对于基准时段(1982~1990年),2001~2005年时段的增温速率远大于1991~2000年时段,但该时段降水却呈现减少趋势;然而两个时段的蒸散发变化不大,并且径流与降水变化趋势相同;流域平均来讲,与基准时段相比1991~2000年时段陆地水储量增加而在2001~2005年时段减少,这与降水的变化趋势相同。
此外从空间分布来讲,1991~2000年和2001~2005年时段的水储量均在中部和西北呈现减少趋势,其余地区呈现增加趋势,特别地1991~2000年时段在东南地区的增加趋势尤其明显而2001~2005年时段流域的中部区域呈现明显的下降趋势,由此推断长江流域东南部水储量资源丰富,中部一些地区和西北部地区是储水量的脆弱区且对气候变化响应敏感。
关键词 长江流域 陆地水储量 气候变化 水量平衡文章编号 1006-9585(2011)04-0429-12 中图分类号 P467 文献标识码 ATemporal and Spatial Distribution of Terrestrial Water Storagein the Yangtze River Basin during 1982-2005M A Qian1,2,XIE Zhenghui 1,CH EN Feng1,2,and ZH AO Linna31 I ns titute of A tmos p her ic Phy sics ,Chines e A cademy of Sciences ,Beij ing 1000292 Gr aduate Univers ity o f Chinese A cademy of Sciences ,B eij ing 1000493 N ational Climate Center ,Beij ing 100081气候与环境研究Climatic and Env iro nmental R esear ch16卷V o l116Abstract T he water balance method PER(P recipitation-Ev apo rat ion-Runo ff)combined w ith the land surface model V IC(Var iable Infiltrat ion Capacity)is used to estimate the t em po ral and spatial distr ibution of T W S(T er-r estria l Water Stor age)o ver t he Y angtze Riv er basin during1982-2005.T he T WSC(T er restrial W ater Sto rag e Change)der ived fro m PER method ag rees w ell with that fro m G RA CE(Grav ity R eco ver y and Climate Experiment) obser vation,w hich indicates its r easo nability.During the w hole time per iod the mean annual temper ature,precipita-t ion,evapot ranspir atio n,and runoff are1313b C,103618mm,45914mm,and57617mm,r espectiv ely;the season-al and annual variabilities of T WS are2313mm and3710mm respectiv ely;the mag nitude o f T WSC is about200 mm.F or the three t ime periods1982-1900(co nt rol t ime),1991-2000,and2001-2005,the mean annual temper atur e is1310,1314,and1319b C,and the mean annual pr ecipitatio n is103116,105112,and101714mm,r espectively; the co rr esponding mean annua l evapotr anspir ation is45918,45919,and45717mm,and t he mean annual r unoff is 56910,59011,and56318mm,r espectively;the seasonal var iability is2118,2618,and2219mm,w hile the annual var iability is3717,2918,and1716mm;compared w ith1982-1990,the w arming r ate dur ing2001-2005is g reater than that dur ing1991-2000;ho wev er,pr ecipit ation dur ing2001-2005time perio d is r educed;w hile ev apo transpira-t ion chang es a little during the thr ee time per io ds and the r uno ff tr end is similar to the precipitat ion t pared with t he contr ol t ime per io d,basin-integ rated T WS incr eased dur ing1991-2000w hile decr eased dur ing2001-2005. On the other hand,spatia lly T W S incr eased all ov er the basin apart f rom the middle and nort hw est of the reg ion in co mpa rison w ith contro l time per iod,and especially during1991-2000there is a distinct recha rge o f water in so uth-east w hile during2001-2005there is a g reat discharg e in middle pa rt o f the basin,fr om w hich the autho rs infer red that the w ater resources of T W S in the so utheast o f the Y ang tze Riv er basin is abundant while that in middle and no rthw est o f the whole basin is v ulner able and sensit ive to climate chang e.Key words Y ang tze R iver basin,terr est rial water stor age,climate chang e,w ater balance1引言包含土壤水、地下水和植物水等的陆地水储量,作为水循环中最基本的变量之一,在水资源、天气、农业和生态系统等方面有着非常重要的作用。