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西宁市油松人工林生长季水量平衡特征

林业科学 2023年第4期59卷 46-56页

作者：刘文浩王晓段文标于澎涛王彦辉于艺鹏东北林业大学林学院哈尔滨150040 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

【目的】深入理解和定量评价西宁市重要造林树种油松人工林的水文影响,为其林水协调的多功能管理提供科学依据。【方法】在西宁市湟水林场选择中龄、郁闭的油松人工林典型样地,于2021年生长季(6—10月)同步监测林外降水、林冠截持、干... 详细信息

【目的】深入理解和定量评价西宁市重要造林树种油松人工林的水文影响,为其林水协调的多功能管理提供科学依据。【方法】在西宁市湟水林场选择中龄、郁闭的油松人工林典型样地,于2021年生长季(6—10月)同步监测林外降水、林冠截持、干流、穿透雨、树木蒸腾、林下蒸散和土壤含水量变化,并基于水量平衡计算林地产流。【结果】1)生长季降水量为396.5 mm,林冠截留量、林木蒸腾量和林下蒸散量分别为117.6、109.4和187.5 mm,各占同期降水量的29.66%、27.59%和47.29%,存在先增后减的月份变化。2)0~100 cm土层储水量在生长季净增130.2 mm,接受高达189.3 mm的外来输入水分(来自深层土壤及上坡);土壤体积含水量6—8月为消耗期,整体走势一直减少,均在10%以下,存在明显的土壤干旱胁迫;9—10月为恢复期,呈波动上升趋势,均在9.3%以上。3)生长季总蒸散量为414.5 mm,超过同期降水量18.0 mm;基于0~100 cm土层水量平衡,考虑外来输水和土壤储水变化影响后,林地净产流-18.0 mm,即林地可降低坡面或流域产流。【结论】在西宁市半干旱气候条件下,即使在丰水的2021年生长季,自然降水也难以满足郁闭的油松人工林蒸散耗水需求,需通过降低密度(郁闭度)减少蒸散或适当灌溉补水来维持林分的抗旱稳定性,以保障其发挥好城市景观林的主导功能。

关键词：油松人工林水量平衡林冠截持林木蒸腾林下蒸散林地产流西宁市

南方丘陵灌区水田-塘堰-沟道系统水循环特征及回归水重复利用规律分析

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农业工程学报 2023年第11期39卷 106-117页

作者：邵培寅熊玉江袁念念彭正艺李亚龙苏沛兰魏广飞叶磊林晓炜太原理工大学水利科学与工程学院太原030024 长江水利委员会长江科学院农业水利研究所武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 湖北省漳河工程管理局荆门448156 江苏省科佳工程设计有限公司无锡214000

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟... 详细信息

南方丘陵灌区因其地势起伏、塘堰众多,为农田灌溉储水、用水提供了便利,导致灌区水循环路径复杂、不同系统水量交换不清晰、回归水重复利用无法定量计算。为了探明灌区水循环规律,通过2 a(2021—2022年)现场观测试验,对水田、塘堰和沟道分别构建水量平衡模型,提出“首尾比较法”来复核田间灌溉水量,区分了回归水重复利用的发生场所,分生育期评价水循环规律和回归水重复利用程度。结果表明,通过水田水量平衡公式并结合DRAINMOD模型计算的田间灌水量,2 a的结果与塘堰、沟道和渠道灌溉实测值之和的相对误差分别4.65%和-2.74%,表明“首尾比较法”复核灌溉水量较为可靠。在田间灌溉水不同来源中,渠道直灌、沟道、塘堰分别占9.77%、71.81%和18.42%。由于灌溉需求,整个生育期塘堰消耗了82.73%的初始蓄水量,渠道补给、降雨、沟道来水分别补充了38.15%、29.98%和14.60%。塘堰回归水重复利用率全生育期呈逐渐减小的趋势,沟道是回归水重复利用的主要场所,且回归水重复利用率是塘堰的2倍(80.86%)。渠道灌溉水初次分配仅有29.44%进入田间,但是塘堰和沟道二次分配使得至少72.10%的渠道水进入田间。南方丘陵灌区塘堰和沟道水循环受人类活动影响严重。灌区管理者“补给塘堰为主、直灌田间为辅”的灌溉策略符合农民需求、实际灌溉效率较高。

关键词：排水灌溉水循环水量平衡南方丘陵灌区回归水重复利用

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柴达木盆地湖泊天然生态水文特性辨识

水资源保护 2023年第1期39卷 225-233页

作者：陈一迪诸葛亦斯石岳峰杜强张馨予聂睿三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038 黄河生态环境科学研究所河南郑州450000

针对柴达木盆地内盐湖资源开发布局与生态空间矛盾日渐突出的问题,以柴达木盆地那棱格勒河尾闾湖泊东、西台吉乃尔湖为例,基于长序列遥感影像及气候观测数据,结合水量平衡等方法进行湖泊天然生态水文特性辨识。结果表明:东台吉乃尔湖以2... 详细信息

针对柴达木盆地内盐湖资源开发布局与生态空间矛盾日渐突出的问题,以柴达木盆地那棱格勒河尾闾湖泊东、西台吉乃尔湖为例,基于长序列遥感影像及气候观测数据,结合水量平衡等方法进行湖泊天然生态水文特性辨识。结果表明:东台吉乃尔湖以2.19 km^(2)/a的速率呈扩张趋势,湖面积为180~220 km^(2),西台吉乃尔湖以3.50 km^(2)/a的速率缩小,湖面积为130~140 km^(2);水量减小时,东台吉乃尔湖以原有形态向内缩小,西台吉乃尔湖从近似三角形形态萎缩至椭圆形,由于地形和上游来水路径的原因,两湖的湖岸线主要在湖西南侧和西北侧发生变化;对长序列湖泊面积变化做累积频率曲线,确定湖泊面积保证率,选取25%、50%、75%和90%的保证率,可识别天然状态的湖泊面积、湖容及空间形态。

关键词：高原湖泊天然状态辨识水量平衡缺资料地区柴达木盆地

基于HYDRUS对稻田不同阶段土壤水分的模拟与分析

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排灌机械工程学报 2022年第7期40卷 729-736页

作者：马黎华胡笑涛蒋先军王文娥西南大学资源环境学院重庆400715 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100

为探寻稻田不同阶段土壤水分状况下的差异性,基于重庆丘陵区紫色土常规轮作水稻土壤水分的连续监测数据,利用HYDRUS-1D模型对稻田淹水、排水落干和收获后3个不同干湿阶段(阶段Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的土壤水力参数和土壤含水量开展验证模拟分析.研... 详细信息

为探寻稻田不同阶段土壤水分状况下的差异性,基于重庆丘陵区紫色土常规轮作水稻土壤水分的连续监测数据,利用HYDRUS-1D模型对稻田淹水、排水落干和收获后3个不同干湿阶段(阶段Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)的土壤水力参数和土壤含水量开展验证模拟分析.研究表明:①根据R^(2)与RMSE的误差分析结果,HYDRUS可以实现对不同阶段稻田土壤水分变化的有效模拟.②根据土壤水量平衡分析,阶段Ⅰ的稻田土壤水分以水分补充的形式为主;阶段Ⅱ和Ⅲ的土壤水分以水分损失为主,底层渗漏量分别占总水分损失量的52%和95%.③根据HYDRUS的模拟结果,降雨直接影响土壤上下边界流的变化;阶段Ⅱ的实际作物蒸腾量和实际地表蒸发量低于阶段Ⅰ的,阶段Ⅲ稻田土壤的地表实际蒸发量与日照时数的关系更密切.

关键词： HYDRUS模型稻田土壤含水量边界流水量平衡

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叶尔羌河下游河岸林草耗水分析

水力发电学报 2023年第2期42卷 45-55页

作者：付翔永杨汉波谢艳玲余欣清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 塔里木河流域喀什管理局新疆莎车080022

叶尔羌河是塔里木河的主要源流之一,研究下游河道水量平衡与河岸林草耗水对于流域水资源配置具有重要意义。本研究从地下水与植被状态的关系出发,建立反映河道输水损失及水分转化规律的水量平衡模型,同时耦合潜水蒸发与地下水运移模型,... 详细信息

叶尔羌河是塔里木河的主要源流之一,研究下游河道水量平衡与河岸林草耗水对于流域水资源配置具有重要意义。本研究从地下水与植被状态的关系出发,建立反映河道输水损失及水分转化规律的水量平衡模型,同时耦合潜水蒸发与地下水运移模型,构建河岸林草耗水模型,以此分析2000—2020年的叶尔羌河下游河岸林草耗水。结果表明:叶尔羌河下游河道水量损失主要是渗漏损失,占总损失量的95%;该区域林草耗水多年平均值为128 mm,其左岸多年平均耗水量为226 mm,大于右岸的93 mm。该模型能较好地计算叶尔羌河下游的河道水量平衡以及河岸林草耗水量,可应用于依赖于河道渗漏补给的西北内陆河流的河岸林草耗水分析。

关键词：叶尔羌河水量平衡林草耗水模型模拟

TRMM及GPM降水数据在高寒内陆河流域的准确性评估

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地球信息科学学报 2021年第3期23卷 395-404页

作者：金鑫金彦香青海师范大学地理科学学院西宁810016 青海省自然地理与环境过程重点实验室西宁810016 高原科学与可持续发展研究院西宁810016

降水数据的准确性和时空分辨率成为水文过程模拟的关键。卫星遥感降水资料的日益丰富为资料缺乏区的水文模拟带来了新的突破。本研究拟在资料缺乏、下垫面复杂,观测难、建模难的柴达木盆地高寒内陆河流域—巴音河中上游,基于近5年的TMPA... 详细信息

降水数据的准确性和时空分辨率成为水文过程模拟的关键。卫星遥感降水资料的日益丰富为资料缺乏区的水文模拟带来了新的突破。本研究拟在资料缺乏、下垫面复杂,观测难、建模难的柴达木盆地高寒内陆河流域—巴音河中上游,基于近5年的TMPA 3B42、GPM IMERG V5及GPM IMERG V6逐日降水数据和气象站点观测数据建立SWAT模型,采用流域出口径流数据及不同的参数化方案分别率定4个模型,比较和探究不同数据在巴音河流域的适用性。结果表明:(1)在月、年尺度上,实测降水数据及TMPA 3B42 V07对应的SWAT模型径流模拟效果较好,前者模拟精度较后者仅高6%~12%,且二者对于流域水量平衡的刻画均较准确。说明TMPA 3B42数据对应的径流模拟结果误差相对较小,可直接用于高寒内陆河流域水文模拟;(2)GPMIMERG V5数据对应的那什系数NSE值为0.13(月)、-1.58(年),误差百分数PBIAS值为41.2%(月、年),均方根误差与标准误差比率RSR值为0.93(月)、1.61(年),其径流模拟误差较大,模拟效果不可信,说明GPMIMERG V5数据集并不适用于巴音河流域水文模拟;(3)GPMIMERG V6-F对应的月径流模拟结果明显优于GPMIMERG V5-F,前者模拟精度较后者提高4倍,但其模拟的年径流对应的NSE值为-0.12,RSR值为1.09。该研究可为资料缺乏的高寒内陆河流域生态水文过程模拟提供参考。

关键词： TRMM GPM SWAT 巴音河流域降水径流量水量平衡柴达木盆地

长江中游荆江段地下水排泄的量化及其空间差异性分析

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地球科学 2024年第4期49卷 1448-1458页

作者：周子皓杜尧孙晓梁范红晨邓娅敏中国地质大学环境学院湖北武汉430078 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

地下水与河流的相互作用对于维持河流生态系统的健康十分关键,但是目前对于地下水向湿润地区大型河流排泄过程的定量化研究较为薄弱.针对这一问题,以长江中游荆江段为研究区,通过野外采样和水文气象数据收集,利用^(222)Rn质量平衡模型... 详细信息

地下水与河流的相互作用对于维持河流生态系统的健康十分关键,但是目前对于地下水向湿润地区大型河流排泄过程的定量化研究较为薄弱.针对这一问题,以长江中游荆江段为研究区,通过野外采样和水文气象数据收集,利用^(222)Rn质量平衡模型定量估算长江中游荆江段的地下水排泄,并用EC质量平衡模型及水量平衡模型验证^(222)Rn质量平衡的结果.结果显示:长江中游荆江段的平均地下水排泄速率为133 mm/d,排泄总量为1.06×10^(8)m^(3)/d,对水量平衡的贡献约为10.99%.其中枝城-沙市段地下水排泄速率最大,监利-螺山段地下水排泄速率最低.含水层富水性和地下水位可能是控制地下水排泄速率的关键因素.本研究对于流域水资源管理具有重要意义,也可为今后长江中游地区水资源的合理开发利用以及生态环境保护提供理论依据.

关键词：地下水排泄氡水量平衡荆江长江中游水文地质学

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白洋淀水量平衡生态风险评价

湿地科学 2023年第1期21卷 28-34页

作者：林梦婧陈丁楷石龙宇中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建厦门361021 中国科学院大学北京100049

在河北省雄安新区发展建设背景下,评价白洋淀的水量平衡生态风险,旨在为白洋淀周边水资源规划和管理提供依据,实现建设绿色生态宜居雄安新区的规划发展目标。通过构建白洋淀水量平衡分析模型,利用历史数据和最新的规划数据,预测白洋淀... 详细信息

在河北省雄安新区发展建设背景下,评价白洋淀的水量平衡生态风险,旨在为白洋淀周边水资源规划和管理提供依据,实现建设绿色生态宜居雄安新区的规划发展目标。通过构建白洋淀水量平衡分析模型,利用历史数据和最新的规划数据,预测白洋淀入淀水资源量、周边用水量和水的自然消耗量;根据预测结果,在生态适宜水位上,计算白洋淀的水资源缺口和水量平衡概率,确定白洋淀的水量平衡风险等级。研究结果表明,白洋淀存在平均每年0.15×10^(8) m^(3)的水资源缺口;白洋淀达不到在适宜水位上的水量平衡的概率为50.2%,白洋淀有中等水量平衡生态风险;未来,白洋淀的消耗水量主要是周边区域的用水量,占总消耗水量的77.92%,其中,农业用水量占总消耗水量的48.63%。在雄安新区建设过程中,建议从构建水源互通和多源互补的雄安新区供水保障体系、提高居民、工农业和生态水资源利用效率、建设精细化智慧水资源管理体系三方面采取措施,以维护白洋淀的水量平衡。

关键词：白洋淀水量平衡水位水资源风险评价雄安新区

基于水量平衡原理的黄土高原林草植被覆盖度恢复潜力评估

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生态学报 2022年第20期42卷 8352-8364页

作者：王凯利王志慧肖培青王铁生张攀华北水利水电大学测绘与地理信息学院郑州450045 黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土保持重点实验室郑州450003

为了科学评价黄土高原林草措施的可持续性,基于林草生态系统蒸散发(ET)与降雨补给之间的水量平衡动态关系,开展林草植被覆盖度恢复潜力研究具有一定的现实意义。利用实测水文气象要素数据和PML_V2 ET、GRACE和MOD13 A1 EVI等遥感产品,... 详细信息

为了科学评价黄土高原林草措施的可持续性,基于林草生态系统蒸散发(ET)与降雨补给之间的水量平衡动态关系,开展林草植被覆盖度恢复潜力研究具有一定的现实意义。利用实测水文气象要素数据和PML_V2 ET、GRACE和MOD13 A1 EVI等遥感产品,阐明了增强型植被指数(EVI)与ET的时空变化特征,构建了ET和EVI的定量响应关系,定量估算了不同降雨情景下黄土高原林草植被覆盖度恢复阈值与恢复潜力。研究结果表明:(1)PML产品基于通量站点观测值与水量平衡公式验证的误差分别为4.5 mm/8d、34.3 mm/a,产品精度优于MOD16 A2 GF。黄土高原2000—2018年多年平均ET为445.36 mm,多年平均EVI为0.17;黄土高原林草植被ET和EVI的增长速率分别为5.08 mm/a和0.0026/a。(2)利用多元逐步回归方法逐像元构建了ET与气象要素和EVI的最优响应关系模型,平均均方根误差(RMSE)为44.5 mm。(3)丰水年、平水年、枯水年不同降雨情景下黄土高原林草植被覆盖度平均恢复阈值为(71.5±37.3)%、(55.6±35.9)%和(22.4±26.0)%;平均恢复潜力为(9.4±30.4)%、(-6.4±23.8)%和(-39.7±26.2)%,平均RMSE为5.7%。(4)林草植被覆盖度恢复潜力存在空间异质性。不同历史降雨情景对干旱指数2.5—4区间的林草植被恢复潜力影响最为剧烈。若未来黄土高原经历长时期平水或枯水年时段,林草植被将会存在不同程度的退化风险。

关键词：水量平衡植被恢复潜力时空变化情景模拟黄土高原