中国干旱内陆流域水体 N、P负荷特征与动态变化——以黑河流域为例   总被引：6，自引：0，他引：6  

王根绪  程国栋  钱鞠  常娟 《地球科学进展》2003,18(3):338-344

以黑河流域中游地区为研究区域，通过11年在不同河流断面的长期监测和区域内各类水体如地下水、泉水、水库和河流的空间选点取样分析，研究了干旱内陆流域水体 N、P等植物营养元素的负荷与时空分布及动态变化特征。浅层地下水与河水中NO₃-N含量普遍较高，含量超过 1．1 m g／L，大部分平原水库水中NH₄-N含量超过 0．3 m g／L；河水与浅层地下水TP、NH₄-N与NO₃-N含量均呈现沿流域从出山口至下游的显著递增变化，同时还具有明显的随时间递增趋势，其中NH₄-N含量在河流出山口及下游断面平均年增加幅度分别为 0．11 m g／L和 0．114 m g／L；流域水体 N、P含量的季节变化明显，黑河流域春季及春夏之交的枯水期大部分河段NH₄-N、NO₃-N和TP等要素含量为全年最高并出现水质超标污染。控制干旱内陆流域水域尤其是枯水期的 N、P污染，应成为干旱内陆流域水资源保护问题中值得关注的关键内容。  相似文献   

一个基于模拟退火法的陆面数据同化算法   总被引：15，自引：3，他引：15  

李新  小池俊雄  程国栋 《地球科学进展》2003,18(4):632-636

陆面数据同化系统是近年来兴起的新领域。我们发展了一个实验型的陆面数据同化方案,它使用一种启发式优化算法——模拟退火法极小化目标泛函。与变分法和Kalman滤波方法比较,这一算法具有独立于目标泛函的优点,可处理模型和观测算子的非线性和不连续性。使用GAME—Tibet实验中的土壤水分观测值进行单点数值实验,成功地将土壤水分观测同化到陆面过程模型SiB2中。结果表明,与不进行同化相比,土壤水分的估计值有较大改善。  相似文献   

论变化环境下流域管理的知识创新   总被引：1，自引：0，他引：1  

Wei Yongping  郑航  John Langford  程国栋 《地球科学进展》2012,27(1):52-59

提出全球气候变化与世界社会经济动荡等变化环境下流域可持续发展的科学内涵、制约因素以及解决途径。以自然与社会协同进化的复杂系统作为变化环境下流域概念的抽象表征,以科研能力与管理能力作为流域可持续发展的重要影响因素,以流域管理中科学研究与管理实践的相互作用机理为出发点,分析当前流域管理中科学研究与管理实践的种种错位,提出适应变化环境的流域管理知识创新机制,为提高流域科研水平、充分发挥科学在流域可持续发展中的作用提供理论支撑。  相似文献   

山区太阳辐射对水热过程影响的敏感性分析     

张艳林  程国栋  李新  韩旭军  常晓丽 《冰川冻土》2012,34(3):650-659

山区短波辐射的空间异质性非常强, 地形的遮蔽影响在山区能水循环模拟研究中不容忽视. 改进了SHAW模型和SHAWDHM模型的辐射模块, 使之能考虑地形的遮蔽作用对山区辐射平衡及其空间分布的影响, 并在单点和流域尺度进行数值模拟实验, 对比分析山区辐射过程对流域能水循环和径流的影响. 结果表明, 因地形的遮蔽作用, 地表接收的太阳直射辐射可减少25%左右, 模型模拟的土壤温度和蒸散发量分别降低约0.5 ℃和20%. 考虑山区辐射过程后, 模型模拟的春季融雪和夏季蒸散发均有所减缓, 导致春季融雪径流降低和夏季径流增加. 与观测径流对比发现, 考虑山区辐射过程后, 模型对径流量的模拟精度有所提高, 逐时径流量的纳什效率系数由0.677提高到0.711, 径流量的观测值与模拟值间的相关系数由0.835提高到0.851.  相似文献   

黑河下游典型生态系统水分补给源及优势植物水分来源研究   总被引：5，自引：1，他引：4  

尹力  赵良菊  阮云峰  肖洪浪  程国栋  周茅先  王芳  李彩芝 《冰川冻土》2012,34(6):1478-1486

通过对黑河源区降水、 黑河下游河岸林生态系统、 人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统土壤水和浅层地下水稳定氢氧同位素组成(δD、 δ¹⁸O)的测定, 对黑河下游典型生态系统土壤水和浅层地下水的补给源进行了研究. 同时通过对比分析河岸林生态系统胡杨和柽柳、 人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统红砂等优势植物根系水及其对应的土壤水及浅层地下水的δ¹⁸O, 对黑河下游典型荒漠植物水分来源进行了研究, 并对不同潜在水源对植物水分来源的贡献率进行了计算. 结果表明: 河岸林生态系统和人工梭梭林生态系统的土壤水和浅层地下水来自黑河源区的降水, 源区降水通过黑河河道输水补给河岸林进而形成土壤水和浅层地下水, 但人工梭梭林的土壤水蒸发作用强烈. 戈壁红砂生态系统由于远离黑河, 土壤水不受黑河源区中上游输水的补给. 就植物水分来源而言, 在河岸林生态系统中, 乔木胡杨主要利用40~60 cm的土壤水和地下水, 灌木柽柳主要利用40~80 cm的土壤水; 人工梭梭主要利用200 cm至饱和层土壤水和地下水; 戈壁红砂主要利用175~200 cm的土壤水. 因此, 在黑河下游极端干旱区, 土壤水和地下水是维持荒漠植物生存、 生长及发育的主要来源.  相似文献   

基于模块化建模方法的寒区水文过程模拟——在中国西北寒区的应用   总被引：2，自引：2，他引：0  

周剑  张伟  John W.Pomeroy  程国栋  王根绪  陈冲  李弘毅 《冰川冻土》2013,35(2):389-400

中国西北高山、 高原广泛分布着冻土和积雪, 春季融雪和冻土融化是该地区重要的水文过程.基于模块化的寒区水文建模环境CRHM, 根据流域水文过程特征和观测数据约束, 选取描述不同寒区子水文过程的模块构建寒区水文模型, 并基于长期观测的两个典型寒区小流域来验证模块化的寒区水文模型.在冰沟流域, 主要模拟雪的积累/消融、 雪的升华、 融雪下渗和融雪径流过程. 结果显示: 冰沟流域积雪升华占降雪量(145.5 cm)的48%, 其中风吹雪引起的升华损失量(35 cm)占积雪升华(69 cm)的一半, 风速和辐射引起的积雪升华是该地区积雪物质平衡的重要组成; 构建的寒区水文模型可以再现春季积雪消融引起的径流过程.在左冒孔冻土流域, 主要模拟冻土下渗过程、 冻土坡面产流过程和土壤冻融对径流的影响. 结果显示: 构建的寒区水文模型可以捕捉到春季主要的冻土融化径流过程.两个流域的验证结果揭示: 模块化的建模方法在搭建模型结构的时候减少了模型的不确定性, 所以在未经率定的情况下, 具有在无资料和资料缺少地区模拟寒区水文要素和水文过程的能力.  相似文献   

祁连山区黑河上游俄博岭多年冻土区活动层碳储量研究   总被引：2，自引：2，他引：0  

牟翠翠  张廷军  曹斌  万旭东  彭小清  程国栋 《冰川冻土》2013,35(1):1-9

为了探索在全球气候变化背景下多年冻土区碳储量现状, 通过野外实地勘探和室内实验, 对黑河上游俄博岭多年冻土区地貌特征及不同海拔活动层内的碳储量进行考察和估算. 结果表明: 黑河上游俄博岭冰缘现象显著, 土壤季节冻融过程活跃, 且活动层中碳储量丰富. 在研究区约2.5×10⁶ m² 的范围内, 活动层平均厚度约为1.1 m, 活动层土壤有机质平均含量约为72.1%, 碳储量估算约为1.57 Mt C. 活动层不同深度处有机质含量呈现不同的变化规律. 随着活动层深度增加, 土壤有机质的含量逐渐降低, 在多年冻土上限附近有机质含量较高. 另外, 活动层有机质含量随着海拔和土壤含水量的不同而变化, 同时多年冻土区微地形和地质条件也对有机质含量具有重要的影响.  相似文献   

青藏高原北部高海拔地区嵩草草甸植物多样性分析   总被引：12，自引：3，他引：9  

郭正刚  程国栋  王根绪 《冰川冻土》2004,26(1):95-100

基于75个样条的野外调查资料, 分析了青藏高原北部高海拔地区嵩草草甸的植物多样性. 研究表明: α多样性指数从高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、藏嵩草(K. tibetica)草甸到矮嵩草(K. humilis)草甸依次降低, 而β多样性指数从高山嵩草草甸、矮嵩草草甸到藏嵩草草甸依次降低, 同时, βws多样性指数趋于稳定的样方面积为8～16 m2时. 公路两侧迹地上次生恢复群落的α多样性均小于各自原生群落的α多样性, 而恢复群落的β指数均大于原生群落的β指数. 在冻土持续退化过程中, 高寒草甸的α多样性指数和β多样性指数表现为先增加后降低的趋势.  相似文献   

乌鲁木齐河源区不同海拔的火绒草叶片结构特征的比较研究     

安黎哲  戴怡龄  陈拓  徐世健  张满效  刘艳红  程国栋 《冰川冻土》2004,26(4):474-481

采用PEG和Epon-812二次包埋方法, 利用光学显微镜和扫描电子显微镜对乌鲁木齐河源区海拔4 000 m、 3 400 m、 2 500 m三种不同高度的火绒草(Leontopodium leontopodiodes(Willd.) Beauv.)叶片剖面及表面结构进行了观察. 结果表明: 火绒草叶片既具有中生植物又兼有旱生和湿生植物的部分结构特征; 其叶片厚度、表皮细胞外壁角质层表面、外角质层蜡质分泌物的有无、表皮细胞形状、气孔器分布特征、保卫细胞极区"T"型角质加厚程度、气孔开口(长/宽)、气孔密度、维管束形态、 CTR值、叶肉细胞叶绿体含量等性状特征,在不同海拔的火绒草间呈现出明显差异; 而表皮的气孔水平位置类型、毛状附属器等性状则差异较小. 数值分析火绒草叶结构各类性状以及不同性状状态的组合, 显示出个体形态的多样性及其对高山环境和海拔高度的适宜性特征.  相似文献   

西北干旱区生态需水研究   总被引：16，自引：2，他引：14  

赵传燕  程国栋 《地球科学进展》2006,21(11):1101-1108

西北干旱区是水资源稀缺和生态环境相对脆弱的区域。以人类需求为中心的传统水资源开发利用及评价忽视了水资源与生态环境系统之间的关系,引发了众多的生态环境问题。日益恶化的生态环境使得生态需水量受到广泛关注,生态需水量研究由此成为干旱区生态水文学研究新的增长点。文章在综述国内外生态需水研究现状及其面临挑战的基础上,分析西北干旱区水资源转化特点,结合Falkenmark 水资源分类,突出生态需水在水分流中的地位,提出保障生态需水的策略,即：①生态环境稳定性界定;②绿水的保护与高效利用; ③虚拟水战略,旨在为平衡人类需水与自然需水提供重要的理论基础。  相似文献