Impacts of groundwater flow on the evolution of a thermokarst lake in the permafrost–dominated region on the Qinghai–Tibet plateau     

Jinlong Li  Wei Wang  Xianmin Ke  Jianhua Li  Yating Yu  Zeyong Gao  Fujun Niu 《水文研究》2021,35(12):e14443

As a result of global warming induced permafrost degradation in recent decades, thermokarst lakes in the Qinghai–Tibet plateau (QTP) have been regulating local hydrological and ecological processes. Simulations with coupled moisture–heat numerical models in the Beiluhe basin (located in the hinterland of permafrost regions on the QTP) have provided insights into the interaction between groundwater flow and the freeze–thaw process. A total of 30 modified SUTRA scenarios were established to examine the effects of hydrodynamic forces, permeability, and climate on thermokarst lakes. The results indicate that the hydrodynamic condition variables regulate the permafrost degradation around the lakes. In case groundwater recharges to the lake, a low–temperature groundwater flow stimulates the expansion of the surrounding thawing regions through thermal convection. The thawing rate of the permafrost underlying the lake intensifies when groundwater is discharged from the lake. Under different permeability conditions, spatiotemporal variations in the active layer thickness significantly influence the occurrence of an open talik at the lake bottom. A warmer and wetter climate will inevitably lead to a sharp decrease in the upper limit of the surrounding permafrost, with a continual decrease in the duration of open talik events. Overall, our results underscore that comprehensive consideration of the relevant hydrologic processes is critical for improving the understanding of environmental and ecological changes in cold environments.  相似文献   

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化     

廖静娟  薛辉  陈嘉明 《遥感学报》2020,24(12):1534-1547

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升，可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法，利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列，并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上，青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势，但上升速度较2003年—2009年趋缓，年均变化率0.159 m/a。从地域分布上，北部湖泊的水位上升最为显著，而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上，2010年—2012年和2016年—2018年，大多数湖泊的水位呈现快速上涨，而其他时间水位相对稳定或略有下降。  相似文献   

Investigation of inner-basin variation: Impact of large reservoirs on water regimes of downstream water bodies     

Xue Dai  Zhongbo Yu  Guishan Yang  Chong-Yu Xu  Rongrong Wan 《水文研究》2021,35(5):e14241

Large dams and reservoirs alter not only the natural flow regimes of streams and rivers but also their flooding cycles and flood magnitudes. Although the effect of dams and reservoirs has been reported for some vulnerable locations, the understanding of the inner-basin variation with respect to the effects remains limited. In this study, we analyse the Three Gorges Dam (TGD) built on the Changjiang mainstream (Yangtze River) to investigate the dam effect variations in the system of interconnected water bodies located downstream. We investigated the effect of flow alterations along the downstream river network using discharge time series at different gauging stations. The river–lake interactions (referring to the interactions between the Changjiang mainstream and its tributary lakes i.e. the Dongting and Poyang lakes) and their roles in modifying the TGD effect intensity were also investigated in the large-scale river–lake system. The results show that the water storage of the tributary lakes decreased after the activation of the TGD. Severe droughts occurred in the lakes, weakening their ability to recharge the Changjiang mainstream. As a consequence, the effect of the TGD on the Changjiang flow increase during the dry season diminished quickly downstream of the dam, whereas its impact on the flow decrease during the wet season gradually exacerbated along the mainstream, especially at sites located downstream of the lake outlets. Therefore, when assessing dam-induced hydrological changes, special attention should be paid to the changes in the storage of tributary lakes and the associated effects in the mainstream. This is of high importance for managing the water resource trade-offs between different water bodies in dam-affected riverine systems.  相似文献   

应用核磁共振技术分析干盐湖地区地下卤水空间分布特征——以昆特依干盐湖为例   总被引：3，自引：1，他引：2  

杨修猛  刘文玉  韩凤清  韩继龙  HUSSAIN Syed Asim  年秀清  毛庆飞  严维德 《湖泊科学》2018,30(1):220-233

昆特依干盐湖位于柴达木盆地西北部,为特大型综合盐类矿床.大盐滩是昆特依干盐湖内最大的盐滩,地下赋存有一定量的卤水矿床,但该矿床的水文地质条件差,主要卤水矿层含水性弱,开采难度大.核磁共振找水方法作为当今世界上唯一的直接找水地球物理新方法,具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解的唯一性等优点,本文运用该方法对昆特依干盐滩地区地下卤水空间分布特征进行研究,通过对核磁共振数据进行处理与反演,结合已有的地质与钻井资料,对测点进行综合地质-地球物理解释,获得以下认识:1)大盐滩0~130 m深度范围内,共存在3个卤水含水层,主要呈扁平状或漏斗状、近似层状展布,W1为晶间潜卤水层,渗透系数较大,颗粒较粗,单位体积含水量为0.4%~2.7%,W2和W3为晶间承压卤水层,渗透系数较小,颗粒较粗,单位体积含水量分别为0.2%~1.1%和0.1%~0.8%;2)大盐滩地区存在两个卤水富集区,分别为研究区西南部沉积盆地中心的Ⅰ号富卤区和盆地东北部的Ⅱ号富卤区;3)根据区域内卤水富集分布以及构造情况,划定大盐滩向斜沉积中心、大盐滩北侧F1~F8及遥F6断裂发育区和冷湖构造带为区域内主要的找矿找水远景区;4)GMR核磁共振系统在干盐滩地区理论探测深度为130 m,该系统不仅可以有效地探测自由水,而且可以依据束缚水的分布解译地下各类含水盐类矿物和含水黏土矿物的存在与分布.  相似文献   

云南错恰湖两百年来气候环境变化与重金属污染     

柴轶凡  张灿  孔令阳  赵成 《湖泊科学》2018,30(6):1732-1744

高海拔地区由于特殊的自然环境对气候变化和营养输入的响应十分敏感.在人类活动逐渐加强的背景下，高山湖泊高分辨率的沉积物记录了人与自然相互作用的演变过程.选取云南西北部典型高山湖泊——错恰湖，获取长度37 cm的连续湖泊沉积序列，基于铅铯测年法得到年代深度模型，并对湖芯样品进行总有机碳、总氮及正构烷烃的多指标测定和元素测量，结合气象监测数据探讨分析错恰湖的有机质来源和流域环境演化特征.根据气候代用指标的变化，两百年来错恰湖泊环境及区域气候演化可以分成4个主要阶段：1807-1900年：湖泊水位上升、湖面扩大，有机质丰度下降，有机质以外源贡献为主，内源比例上升；1900-1950年：湖泊水位开始下降、湖面收缩，有机质丰度下降，外源有机质来源增加；1950-1982年：湖泊水位下降、湖面进一步收缩，有机质丰度下降，外源输入比例继续增加；1982-2007年：湖泊水位下降、湖面收缩，有机质含量上升且以陆源输入为主，同时内源贡献比例开始增加.在元素测定结果中，人类活动对应了湖泊沉积重金属含量变化的3个阶段：1950年以前，重金属含量低且稳定，可视作自然背景阶段，人类影响忽略不计；1950年以后，湖泊流域工农业逐渐发展，人为干扰凸显；直到1982年以后，冶炼工业的进步加强了重金属的污染态势，并通过大气传输沉降被湖泊沉积物记录.错恰湖沉积记录的分析讨论在总结该区域气候环境演化历史的同时，加深了对气候人类活动湖泊生态系统相互作用过程的理解，为高山湖泊响应人类活动影响提供了证据.  相似文献   

砌体和钢混结构建筑群的破坏概率模型研究          下载免费PDF全文

王磊  孙海  高惠瑛  姜慧 《世界地震工程》2018,34(3):146-152

通过对已有震害预测的易损性矩阵进行研究，对目前易损性矩阵的概率模型进行了修改。分析了华南地区建筑群的3种主要结构类型:钢混结构，砖混结构和砖木结构。将3种结构在各种烈度下的破坏状态分别进行了拟合和参数计算，针对其差异性提出了偏态分布和正态分布，给出了不同的破坏概率模型。在广东省惠州市数据的验算下，证明了对于砌体和钢混建筑群易损性矩阵的呈现有一定的参考意义。  相似文献   

Assessment of 2DH and pseudo‐3D modelling platforms in a large saline aquatic system: Lake Urmia,Iran          下载免费PDF全文

M. Zeinoddini  M. A. Tofighi  A. Bakhtiari 《水文研究》2014,28(18):4953-4970

The main objective of this paper is to provide comparative quantitative examinations on the capabilities of two‐dimensional horizontal and pseudo‐three‐dimensional (3D) modelling approaches for simulating spatial and temporal variability of the flow and salinity in Lake Urmia, Iran. The water quality in the lake has been an environmentally important subject partly because this shallow hypersaline aquatic ecosystem is considered to be one of the largest natural habitats of a unique multicellular organism, Artemia urmiana. This brine shrimp is the major food source for many of the protected and rare shorebirds that visit the lake. A. urmiana can grow and survive in certain ranges of salinity, and their disappearance could lead to an alteration of existing equilibria. The lake has also experienced considerable man‐made changes during the past three decades. A newly built crossing embankment almost divided the lake into two northern and southern halves. A relatively small opening of 1.25 km in the new embankment provides water connections between the two halves. As a result, the flow and salinity regimes have been significantly changed. This might have had adverse serious impacts on the lake ecosystem. In the current study, the two‐dimensional horizontal hydrodynamic model has been found to provide reasonable predictions for the flow regime in the lake, whereas its salinity predictions have not been consistent with the field observations. The pseudo‐3D model has produced results fairly close to the salinity measurements and its temporal and spatial variations. The pseudo‐3D model has been used for evaluating the embankment effects on the lake hydrodynamics and on the salinity conditions. The effectiveness of introducing a different number or length of openings in the embankment for restoring the pre‐embankment conditions has also been examined. These remedy options have been found not to offer substantial improvements to the lake's existing ecosystem. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

三峡工程运用后坝下游河道泥沙输移变化规律   总被引：2，自引：2，他引：0  

郭小虎  渠庚  刘亚  刘心愿 《湖泊科学》2020,32(2):564-572

三峡工程蓄水后"清水"下泄,坝下游河段将会长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起坝下游长距离冲刷,本文根据三峡工程蓄水前、后的实测资料分析了坝下游河道泥沙输移变化规律,探索不同粒径组沙量沿程恢复对河床冲刷的影响,得到以下结论:在蓄水初期d≤0.031 mm沙量恢复主要受河床补给与江湖入汇共同的影响,随着水库下泄该粒径组沙量递减,使得各站该粒径组年均输沙量均远小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给与江湖入汇的影响,这是造成坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一;在蓄水初期0.031 mmd≤0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,但江湖入汇的影响较大,随着河床补给量逐渐减少,各站该粒径组年均输沙量均小于蓄水前的水平,沙量恢复仍主要受河床补给的影响,江湖入汇的影响逐渐减小,这也是坝下游河道发生长距离冲刷的主要原因之一; d0.125 mm沙量恢复主要受河床补给的影响,蓄水初期该粒径组沙量在宜昌监利河段沿程恢复速率较快,且在监利站达到蓄水前的水平,随着时间推移,在宜昌监利河段沿程恢复且速率仍较快,在监利站达到最大值,其数值逐渐小于蓄水前的水平,这是造成坝下游河道冲刷重点集中在宜昌监利河段的主要原因.  相似文献   

气候变化对西藏湖泊变迁的影响(1973—2017)   总被引：1，自引：0，他引：1  

闫立娟 《地球学报》2020,41(4):493-503

西藏湖泊众多,其水位和面积变化对气候波动有敏感记录。本文运用RS和GIS技术,以1973—1977年、1989—1992年、1999—2001年、2008—2010年和2017年5期遥感影像为底图矢量化了西藏所有湖泊边界,建立了湖泊空间数据库。以湖泊空间数据为基础,分析了1973—2017年西藏湖泊面积动态变化特征,结论如下:从20世纪70年代至2017年,西藏湖泊总面积持续增加,共增长了47.23%;从20世纪70年代至90年代,研究区北部和中部湖泊呈萎缩的趋势,其余地区呈扩张的趋势;从2000年至2017年,西藏湖泊呈持续扩张的趋势。另外,笔者分析了研究区年平均气温、年降雨量和年蒸发量的变化特征。1981—2017年,西藏气候向暖湿方向发展,主要表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减少。气候变化对不同地区不同时期湖泊变迁影响显著:(1)西藏北部和中部湖泊主要以冰川、冰雪融水和地表径流为主要补给源。20世纪70年代至90年代,气温和降雨量波动较小,引起这些地区湖泊萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少。(2)从20世纪90年代至2017年,气温和降雨量增加、蒸发量减少,导致研究区湖泊呈现全面扩张的趋势。  相似文献   

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪   总被引：1，自引：0，他引：1  

许秀丽  李云良  谭志强  郭强 《湖泊科学》2020,32(6):1749-1760

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子，研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础，作为中国最大的淡水湖泊系统，鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成，识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源，并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比，湖水和湿地土壤水同位素较为富集，地下水同位素较少发生分馏；（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给，土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给，夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给，并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输；（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水，且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月），主要利用0~40 cm浅层土壤水，利用率约49%~68%；当浅层土壤含水量较低时（6—8月），主要利用40~80 cm深层土壤水，利用率高达74%~95%；当植物进入生长后期（9—10月），主要利用0~15 cm表层土壤水，利用率介于41%~70%.总体发现，湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源，优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度，具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.  相似文献