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数字黑河的思考与实践4:流域观测系统 总被引：2，自引：1，他引：1
数字化的流域观测系统是数字流域的重要组成部分.①首先介绍了水循环卫星遥感和地面观测的最新进展,以及航空遥感在流域观测中的重要作用.②介绍了对于流域观测系统的构想.认为流域观测系统应兼顾陆面过程、水文、生态观测的不同空间尺度和时间尺度,监测与控制试验并重,地面与遥感配合,重视采样设计,重视新兴观测手段,与信息系统扣模型高度集成,科学目标导向,模型需求驱动.③黑河流域观测系统由位于流域上中下游不同景观带的野外研究站、综合观测试验以及气象水文业务化观测网络组成,在流域内先后开展了HEIFE实验、金塔试验和黑河综合遥感联合试验.④介绍了对于流域观测系统的进一步构想:增强遥感观测能力是关键,集成遥感、地面观测和模型模拟才能更好地定量估计水循环,流域观测系统应和信息系统、综合模型等共同构成流域科学研究的信息基础设施,更好地为流域科学服务. 相似文献
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荒漠绿洲边缘凝结水量及其影响因子 总被引：16，自引：0，他引：16
以2004年7~10月在临泽内陆河流域综合研究站凝结水试验观测数据为基础,讨论了荒漠绿洲边缘凝结水凝结过程、不同下垫面凝结量及其影响因子.结果表明:荒漠绿洲边缘凝结水以吸湿凝结为主,北京时间16:00~18:00开始,至次日7:00~8:00结束.凝结开始的时间受控于沙地含水量,凝结量则主要受近地表相对湿度、近地表气温以及气温日较差三方面因素的影响.人工草地、平坦无植被沙地、沙丘顶部、丘间低地和人工林地在7~10月的平均月凝结量分别为:5.1 mm、4.0 mm、3.1mm、1.8 mm和1.0 mm. 相似文献
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针对1960—2010年径流量显著减少的中国主要流域,包括松花江、辽河、海河、黄河和汉江等,选择其上游地区受人类直接取用水影响较少的山区小流域,分析径流变化及其原因.采用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡方程,估计了流域年径流量变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,并对各流域径流变化进行了归因分析.结果表明,在气候较为湿润的地区,径流对气候和下垫面变化均不敏感;在气候较为干燥的地区,径流对气候和下垫面变化都更为敏感,且区域差异性明显.潜在蒸散发的变化对径流减少的影响微弱,降水减少和下垫面变化是径流减少的主导因素,其中人类活动导致的下垫面变化对径流减少的影响尤为显著.对比两个阶段的径流变化归因分析结果,近10年间流域下垫面变化对年径流量的影响程度较前20年有显著增加.通过分析近30年的归一化植被指数(NDVI)数据发现,植被覆盖改善是下垫面变化的重要原因,说明中国水土保持工程发挥了显著生态效益的同时也导致了流域径流减小. 相似文献
4.
利用SEBAL和改进的SEBAL模型估算黑河中游戈壁、绿洲的蒸散发 总被引：1，自引：0，他引：1
蒸散发是干旱、半干旱地区内陆河流域水分消耗的主要途径, 利用遥感估算流域尺度上的蒸散发对内陆河流域水循环和水资源的合理利用具有重要的指导意义. 基于2012年开展的黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验(HiWATER)的观测资料和高分辨率的ASTER影像, 分别利用 SEBAL 模型和改进的SEBAL(M-SEBAL)模型估算黑河中游不同时期戈壁、绿洲等不同下垫面的蒸散发, 通过涡动观测数据对比分析了SEBAL模型和M-SEBAL模型估算戈壁、绿洲蒸散发的精度. 结果表明: SEBAL模型在绿洲低估感热通量, 高估潜热通量; 在戈壁高估感热通量, 低估潜热通量. M-SEBAL 模型充分考虑不同下垫面地表辐射温度与植被覆盖度之间的关系, 能很好地反映不同植被覆盖区域的湍流通量的异质性, 估算黑河中游戈壁、绿洲蒸散发的精度高于SEBAL模型. 相似文献
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一、基本思路自然条件下的陆地蒸发直接体现热量交换过程与水量交换过程间的联系,是水分和热能的综合表现。湿润地区下垫面经常处于充分供水的状态,年陆地蒸发主要决定于热能条件。在一定流域,太阳辐射热能年际变化情况,可以间接用水体蒸发年际变化来论证。我们用了闽江古田蒸发实验站20平方米蒸发池观测的逐年水面蒸发资料(见表1)计算其偏差系数 相似文献
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近35a来黑河干流中游平原区陆面蒸散发的变化研究 总被引：13，自引：1，他引：12
利用FAO Penman-Monteith公式计算了黑河流域中游地区农田、草地和荒漠3种不同下垫面条件下的实际蒸散量,分析了1967-2000年近35 a蒸散量的变化规律及季节变化特性,并结合黑河中游甘州(张掖)、临泽、高台和民乐这4个地区的3期遥感影像资料分析了1967、1986、2000年的土地利用变化,最后根据计算的实际蒸散量计算这3种不同下垫面条件下的总蒸散量.结果表明:黑河流域中游平原区陆面蒸散量总体呈现减小的趋势,农田、草地和荒漠3种下垫面条件下的多年平均蒸散量分别为762 mm、285 mm和229 mm;蒸散量的季节变化差异较大,其季节变化在这3种下垫面条件下都表现为夏季实际蒸散量>春季>秋季>冬季,实际蒸散量受季节变化的影响较为明显;同时这4个地区的土地退化较为严重,其中,草地退化较为明显,荒漠面积明显增加,农田面积也有所增加;在1967年4个地区的3种下垫面条件下的总蒸散量为37×108m3,而1986年的总蒸散量为38×108m3,2000年的总蒸散量为39×108m3. 相似文献
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依据空气动力学方法和蒸散发量时间尺度扩展方案,利用MODIS资料和气象资料,计算中国西北内陆河黑河流域复杂地形下,2004年夏季7月蒸散发量空间分布及总量。利用Landsat-5TM资料对比分析发现,估算地表水热传输过程时,采用高分辨率遥感资料的估算结果受下垫面非均匀性影响程度,明显小于采用中分辨率资料。通过"金塔实验"湍流观测资料验证表明,利用高分辨率资料估算日蒸散发量的相对误差在10%以内。对月蒸散发量计算分析表明,黑河流域海拔2000m以上祁连山区,7月平均蒸散发量是海拔2000m以下山前地区的2.2倍,而山前平原区绿洲(NDVI>0.10区域)平均蒸散发量又是荒漠戈壁地区的12.3倍。因此,流域中下游绿洲地区特别是农业灌溉区是夏季主要水资源消耗区。 相似文献
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西北内陆河山区流域内循环过程与机理研究:现状与挑战 总被引：2，自引：1，他引：1
山区水资源及其变化对于中国西北干旱区的绿洲经济系统和生态系统具有重要意义,准确认识山区流域中不同下垫面(冰川、冻土、积雪、森林带、草甸带等)中植被—土壤—大气中水分的迁移和循环过程既是寒旱区水研究的基本问题,也是开展寒旱区水资源精细化管理和调控的基础。目前国内外对山区不同下垫面的水文功能、流域水文过程等已有较好的研究积累,但对流域内不同下垫面之间水分在土壤—植被—大气之间的内循环过程的认识才刚刚开始,对于内循环的机制及内循环在流域水文过程中作用的定量研究还处于探索阶段,也面临诸多挑战。国家自然科学基金重点项目"西北内陆河山区流域水文内循环过程及机理研究"拟选择具有较好观测基础和资料积累的阿克苏河山区流域和疏勒河山区流域为研究对象,通过对不同下垫面的径流小区试验,植被水分、土壤水分和大气水分的同位素示踪与解析,不同下垫面蒸散发的地面观测和遥感反演,区域气候模式与陆面水文模式的耦合,以及再分析资料的水汽通量分析,获取不同下垫面的水汽交换特征和输移过程,识别大气中水汽输移路径,从而系统分析不同下垫面对山区水文过程的作用及其对中下游绿洲的影响,为深入理解我国西北内陆河流域的水循环过程提供科学支撑。 相似文献
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黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案 总被引：44，自引：17，他引：27
介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据. 相似文献
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黑河流域不同下垫面水热通量特征分析 总被引：10，自引：1，他引：9
"黑河流域遥感—地面观测同步试验"在黑河上中游地区不同下垫面上建立了多个自动气象站和涡动相关仪及大孔径闪烁仪通量观测站。选取草地、森林及农田3种下垫面的观测资料,分析了水、热和CO2通量特征。结果表明:黑河流域内不同下垫面能量收支各分量(净辐射、感热、潜热和土壤热通量等)有明显的日变化特征;各通量观测站观测结果如季节变化趋势等差异明显,反映了不同下垫面地气交换特征的不同。黑河上游阿柔冻融观测站和中游临泽草地站两套大孔径闪烁仪(LAS)的观测与涡动相关仪有关结果有较好的对应关系。结合浅层土壤热储存量的计算等分析了地表能量平衡的闭合情况。LAS观测的感热通量一般大于涡动相关仪的测量值;两者的差异主要由下垫面的非均一性、通量贡献源区大小不同以及影响大气湍流通量观测的涡旋尺度不同等原因引起。 相似文献
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内陆河流域水文过程研究的一些科学问题 总被引：5，自引：0，他引：5
水科学研究的发展，对水文科学提出了新的挑战，即如何在流域、区域和全球尺度进行学科交叉、综合集成和协同研究，从而更全面地认识水在地球资源和环境变化中的作用，认识水圈及其与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用。为了解内陆河流域水文循环和水量平衡各分量之间的变化和转化关系及其与生态和环境之间的相互作用，以及对全球变化和人类活动的响应和反馈，基于内陆河流域上游山区径流形成区、中游人工绿洲水资源开发利用区和下游荒漠绿洲径流散失区的流域水文循环特征，从能水通量、生态和生物地球化学过程讨论了山区水文过程；从生态水文、尺度转换、阈值和反馈讨论了水文和植被的相互作用；从国外提出的关键作用带的概念讨论了内陆河流域地下水—土壤—植被作用层的水文过程。提出了开展内陆河流域水文过程观测和研究的基本框架。 相似文献
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Ersi Kang Rensheng Chen Zhihui Zhang Xibin Ji Bowen Jin 《Frontiers of Earth Science》2008,2(4):384-392
The challenge is put forward to scientific hydrology by the advancement of water sciences; that is, how should we carry out
a multidisciplinary, integrated and cooperative research on hydrological processes in the basin, regional and global scales,
in order to better understand the role water plays in the changes of the natural resources and environment of the earth, and
to understand the hydrosphere and its interactions with the atmosphere, lithosphere and biosphere. How the changes and transformation
of the components of the water cycle and water balance occur in an inland river basin has yet to be understood. We also need
to understand what the interactions of water cycle, ecosystems and environment are, and what the responses and feedback of
the changes to global change and to human activities are. The water cycle in an inland river basin characterizes the runoff
generation region of the mountains upstream, the artificial oases region of water resources exploitation and utilization midstream
and the natural desert oases region of runoff dissipating downstream. The mountain hydrological processes are discussed from
water cycle, energy balance, water balance and ecological processes. The interactions of water and vegetation are discussed
in relation to ecohydrology, and the hydrological processes in the ground water-soil-vegetation layer are discussed from the
concept of the critical zone newly put forward abroad. The basic frame is put forward to carry out the field measurement,
experiment and studies of hydrological processes in a typical inland river basin.
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Translated from Advances in Earth Science, 2007, 22(9): 940–953 [译自: 地球科学进展] 相似文献
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Along with the continuous urbanization process, massive riparian buffers are developed to satisfy the increasing demands for flood protection and economic growth. Such changes of land use types and landscape patterns pose a significant challenge to the protection of the eco-system of urban rivers. This research concentrates on revealing the potential relation between the water quality of the urban river and land characteristics including land use types and landscape patterns of the riparian area and discusses if the relationship varies with spatial scales. The study area of this research are the 800 m riparian buffer of the six river water quality monitoring sections along Huangpu River. Based on the long-term monthly collection data of six monitoring points in Huangpu River, Shanghai, China, and the land use data of 100 m downstream of 1 km upstream of the monitoring point. Using landscape indicators, GIS spatial analysis, and statistical methods, the responses of land use and landscape patterns to water quality in different scales are obtained. Results show that: (1) Urban Land (UL) and Agricultural Land (AL) have an enormous negative contribution to each buffer, which is the primary non-point source pollution and influencing factor. (2) The active contribution of Wetland (WL) and Forestry Land (FL) is the most significant in the small range buffer of 0–200 m. (3) The negative effect of Industrial Land (IL) on water quality is only significant in the small buffer. (4) The effect of landscape pattern on water quality is more significant on the large spatial scale than the small scale. At the same time, this paper extends the conclusion to discuss the land use of the 800 m buffer zone of Huang River by using point to the area, proving that the research result is helpful for the political decision of urban management and provides suggestions for the land optimization of riparian buffers.
相似文献16.
河西内陆河流域土地利用对地表水资源影响研究 总被引：3，自引：2，他引：1
土地利用对水资源的影响,直接导致水资源空间和时间分布格局发生变化,从而对流域生态、环境以及经济发展等多方面产生深刻影响.采用多期TM等卫星影像解译土地利用/覆被变化要素,应用斑块破碎度和分段比重百分比指标等方法,研究河西内陆河流域土地利用/覆被变化;应用河川径流的溯源性和零地表水资源尺度等理论,研究土地利用对地表水资源格局的影响.结果表明:土地利用驱使地表水资源格局产生剧烈变异,地表水资源整体向河源溯进;疏勒河水资源受耕地面积扩张等影响中下游径流变化产生紊乱;黑河耕地面积10万hm2成为水资源格局变化的极值,地表水资源损耗量出现逐步减少的趋势;石羊河耕地面积的扩张对地表水资源的影响力不断减小,转化为对地下水影响的加剧. 相似文献
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The water resource and its change of mountainous area are very important to the oasis economic system and ecosystem in the arid areas of northwest China. Accurately understanding the water transfer and circulation process among vegetation, soil, and atmosphere over different hydrological units in mountainous areas such as snow and ice, cold desert, forest and grassland is the basic scientific issue of water research in cold and arid regions, which is also the basis of water resource delicacy management and regulation. There are many research results on the hydrological function of different land covers in mountain areas, basin hydrological processes, however, there are only very limited studies on the water internal recycle at basin scale. The quantitative study on the mechanism of water internal recycle is still at the starting stage, which faces many challenges. The key project “Study on water internal recycle processes and mechanism in typical mountain areas of inland basins, Northwest China” funded by National Natural Science Foundation of China will select the Aksu River and Shule River Basin, which have better observation basis, as study area. The internal mechanism of moisture transfer and exchange process of different land cover and atmosphere, the internal mechanism of water cycle in the basin, and water transfer paths in atmosphere will be studied through enhancing runoff plot experiments on different land cover, analyzing the mechanism of water vapor transfer and exchange between different land covers in the watershed by isotope tracing on the water vapor flux of vegetation water, soil moisture and atmospheric moisture, improving the algorithms of remote sensing inversion and ground verification on land surface evapotranspiration on different land cover, and analyzing the water vapor flux from reanalysis data, and the coupling modeling of regional climate model and land surface process model. At last, the effect of different land cover in hydrological process of mountain area, and the impact of land cover on downstream oasis will be systematically analyzed. 相似文献
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Land-use change and its environmental impact in the Heihe River Basin, arid northwestern China 总被引：3，自引：0，他引：3
Rapid land-use change has taken place in many arid and semi-arid regions of China over the last decade as the result of demand for food for its growing population. The Heihe River Basin, a typical inland river basin of temperate arid zone in northwestern China, was investigated to assess land-use change dynamics by the combined use of satellite remote sensing and geographical information systems (GIS), and to explore the interaction between these changes and the environment. Images were classified into six land-use types: cropland, forestland, grassland, water, urban or built-up land, and barren land. The objectives were to assess and analyze landscape change of land use/cover in Heihe River Basin over 15 years from 1987 to 2002. The results show that (1) grassland and barren land increase greatly by 22.3, and 268.2 km2, respectively, but water area decreased rapidly by 247.2 km2 in the upper reaches of Heihe River Basin; (2) cropland and urban or built-up land increased greatly by 174.9, and 64.6 km2, respectively, but grassland decreased rapidly by 210.3 km2 in the middle reaches of Heihe River Basin; and (3) barren land increased largely by 397.4 km2, but grassland degraded seriously and water area decreased obviously by 313.3, and 21.7 km2, respectively in the lower reaches of Heihe River Basin. These results show that significant changes in land-use occur within the whole basin over the study period and cause severe environmental degradation, such as water environmental changes (including surface water runoff change, decline of groundwater table and degeneration of surface water and groundwater quality), land desertification and salinization, and vegetation degeneracy. 相似文献
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潜流驻留时间是反映潜流交换、溶质迁移转化、生物组成、生态过程的重要特征变量。应用双循环可控式河岸带模型,以NaCl为示踪剂,深入研究了河岸带蜿蜒性与植被密度对潜流驻留时间的复合效应;应用量纲分析和主成分分析法,探析了潜流驻留时间的关键影响因子及其作用程度和敏感性。结果表明:①河岸带植被密度对潜流驻留时间具有促进作用,但存在一定的阈值。②潜流驻留时间分布与河岸蜿蜒形态呈类镜像效应;潜流驻留时间在河岸带蜿蜒波不同位置差异明显,迎水面平均驻留时间约为背水面的1/2。③河岸带蜿蜒性与植被密度是影响潜流驻留时间的关键因子,总作用程度达91.07%。潜流驻留时间对蜿蜒性最敏感,对植被密度敏感性较弱,对复合因子的敏感性介于两者之间;迎水面内组合因子对潜流驻留时间具有共同促进效应,背水面内组合因子对潜流驻留时间具有抑制和促进双重效应。 相似文献
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河西内陆干旱区地表和地下水资源的相互转化研究 总被引：6，自引：1，他引：6
根据有关台站的水文气象观测资料及"九五"国家科技重点攻关项目"96－912"专题有关成果,对甘肃省河西内陆干旱区地表水、地下水资源的数量、分布特征与变化规律及相互转化关系进行了分析和研究。结果表明,内陆干旱地区的地表径流主要形成于中、高山区,散失于山前平原和沙漠。径流的补给来源主要为大气降水、冰雪融水和地下水。降水量及其时空分布对水资源的形成有着重要的影响。这里降水、河川径流与地下水转化关系十分明显。内陆干旱地区水资源最主要的特征就是从山区到平原地表水与地下水在不同地质地貌单元间的相互转化,并且由径流源区的山区到河流下游的平原,不同区域、不同地段地表水与地下水的转化关系及地下水的流动模式亦不相同：即由降水与冰雪融水下渗所形成的山区地下水绝大部分以基流形式排泄,形成地表径流进入盆地;而河流在进入盆地或平原区流经透水性极强的山前冲、洪积平原后又大量渗漏补给地下水,山前冲、洪积扇平原的地下水沿地形坡降向冲积平原运动至冲积扇缘地带后,由于含水层土壤颗粒变细,导水性减弱,形成地下水溢出带,地下水沿沟壑呈泉水大量溢出地表,汇集成泉沟进入河流而转化成为地表水。在冲、洪积扇以下的冲积平原上,潜水含水层土壤颗粒细,地下水埋藏浅,径流水平流动缓慢,地下水以垂向水量交替为主。在自然状态下,冲积平原下游直到尾闾湖;洪水季节（洪水季节外,河川径流量很小甚至没有）河流泻洪通过河道补给地下水,余水进入尾闾湖。正是水量不大的河水及其所转化形成的地下水维系着西北内陆干旱地河流下游地区的绿州的存在和这里十分脆弱的生态环境。这些地表水与地下水之间的转化过程的这种特征直接影响本地区水资源的开发利用模式。目前,在上游地区大规模发展经济、开发水资源的情况下,随着地表径流利用率的不断提高和地下水得到的补给减少,许多地方泉水量减少甚至枯竭,原来的泉灌区被迫变为井灌区。冲积平原下游即使在洪水季节也很难接受上游地表径流的补给,造成地下水位持续下降,植被死亡,土壤荒漠化。因此,内陆干旱区的水资源开发利用必须从整个流域的角度出发进行统一的合理的规划,总结不同类型地区水资源开发利用过程中的经验教训,逐步建立不同类型最优化的水资源利用模式,这将对今后干旱区的水资源开发利用具有重要的意义。 相似文献