基于氢氧稳定同位素和水化学的青藏高原高寒内陆流域水文过程示踪研究 被引量：14

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作者 雷义珍 曹生奎 +4 位作者 曹广超 杨羽帆 兰垚 季雨桐 李华非 《地理研究》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第5期1239-1252,共14页

氢氧稳定同位素和水化学已成为研究水文循环过程的良好示踪剂,两者的结合能很好地揭示流域或者区域(特别是缺少水文观测数据的高寒内陆地区)的水文循环过程。青藏高原地表环境较恶劣,缺乏流域尺度的水文观测资料,不利于对流域尺度水文... 氢氧稳定同位素和水化学已成为研究水文循环过程的良好示踪剂,两者的结合能很好地揭示流域或者区域(特别是缺少水文观测数据的高寒内陆地区)的水文循环过程。青藏高原地表环境较恶劣,缺乏流域尺度的水文观测资料,不利于对流域尺度水文循环过程的综合理解和认识,成为水资源高效综合利用的瓶颈。为此,本文以青海湖沙柳河流域为研究对象,通过对降水、河水和地下水的定期定点高密度采样和对其氢氧稳定同位素组成(δD、δ^(18)O)和水化学氯离子(Cl^(-))浓度的分析测定,其目的旨在识别和示踪流域不同水体间的补给关系,探究D-18O同位素和Cl^(-)离子能否指示流域水文过程。结果显示,青海湖沙柳河流域干、支流河水和地下水均受降水补给,自上游至下游,干流河水受降水补给作用较强,支流河水受补给作用依次减弱,地下水受降水补给作用较弱。下游干流河水主要受下游地下水和全域支流河水补给,比例分别为15.45%和84.55%;下游地下水主要由中上游的河水和地下水补给,比例分别为42.40%和57.60%。上述结果表明结合氢氧稳定同位素和水化学手段可定量揭示高寒内陆河流域的水文过程,可为青藏高原其他类似流域水文过程示踪研究提供范例。 展开更多

关键词 氢氧稳定同位素 水化学 水文过程 青海湖 沙柳河流域

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青海湖沙柳河流域蒸散发时空变化特征 被引量：3

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作者 康利刚 曹生奎 +3 位作者 曹广超 杨羽帆 严莉 王有财 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期358-372,共15页

蒸散发(Evapotranspiration,ET)是植被和地面整体向大气输送的水汽总通量,其作为能量平衡及水循环的重要组成部分,不仅影响植物的生长发育,还可通过影响大气环流从而调节气候。本研究基于MODIS影像数据,结合数字高程模型(DEM)数据和气... 蒸散发(Evapotranspiration,ET)是植被和地面整体向大气输送的水汽总通量,其作为能量平衡及水循环的重要组成部分,不仅影响植物的生长发育,还可通过影响大气环流从而调节气候。本研究基于MODIS影像数据,结合数字高程模型(DEM)数据和气象数据,采用ArcGIS空间分析和数理统计方法对2000—2019年青海湖沙柳河流域近20 a的蒸散发时空特征进行了研究,并探究了流域蒸散发和气象因子的相关关系及其地形和海拔效应。结果表明:(1)青海湖沙柳河流域年均蒸散量在379.7~575.4 mm,平均蒸散量为501.9 mm,年均蒸散量呈显著的增加趋势(P<0.01),线性斜率为5.98 mm·a^(-1)。(2)青海湖沙柳河流域多年平均蒸散量空间差异显著,其值表现为“中间高,两端低”的分布格局,即河源地区和下游河口三角洲地区低于中游地区。从不同植被类型带的多年平均蒸散量来看,高山草甸带>高山寒漠带>高山草原带。蒸散量较显著增加的区域主要分布在流域下游河口三角洲地区,占流域面积的9.7%,较轻微增加的区域占据流域主体,占流域81.2%。(3)年均蒸散量与年均气温、年均降水量呈显著正相关关系,与年均相对湿度呈不显著负相关,气候变暖是蒸散量增加的根本动力。(4)多年平均蒸散量随坡度的增大呈现“增减增”趋势,但坡度间总体差异不明显。多年平均蒸散量在不同坡向除了平面蒸散量最小外,其余坡向的差异较小。多年平均蒸散量随海拔升高,呈先急剧增加后趋于平缓的趋势。以上结果说明,近20 a来青海湖沙柳河流域气候的暖湿化导致了流域蒸散量增加,其增幅主要集中在海拔较低的高山草原带,海拔较高的高山草甸带和高山寒漠带增幅较小。 展开更多

关键词 MODIS 蒸散发 时空变化 气象 地形 青海湖 沙柳河流域

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沙柳河流域1969—2020年径流变化及归因分析

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作者 田庆斌 王海彬 +1 位作者 刘家宏 严建功 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第3期22-27,69,共7页

以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET0时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化... 以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET0时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化的贡献。1969—2020年沙柳河流域潜在蒸散发量呈下降趋势,平均下降速率为4.8 mm/10 a。突变检验识别径流在2004年存在突变点(2004年之前径流减少,之后显著增加)。基于流域水热耦合平衡方程的径流变化弹性分析表明,研究期内年降水量、潜在蒸散发量、下垫面参数分别增大10%时,年径流量增加14.4%、减少4.4%、减少8.8%。径流变化归因分析结果显示,气候变化和人类活动对沙柳河流域径流量减少的贡献率分别为70.4%和29.6%,气候变化是导致沙柳河流域径流量增加的主要原因,且降水是影响径流量变化的主要因素。 展开更多

关键词 水热耦合平衡理论 归因分析 沙柳河流域 青海湖盆地

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青海湖流域基流演变规律及影响因素研究

4

作者 姬海娟 李晓东 汪清旭 《水电能源科学》 北大核心 2023年第7期19-22,共4页

为揭示青海湖流域的基流演变和时空变化规律,基于青海湖布哈河流域和沙柳河流域的径流资料,利用滤波平滑最小值法计算每年的基流指数,采用TFPW-MK法分析该流域基流时空变化和基流演变规律,并分析了基流的影响因素。结果表明,布哈河流域... 为揭示青海湖流域的基流演变和时空变化规律,基于青海湖布哈河流域和沙柳河流域的径流资料,利用滤波平滑最小值法计算每年的基流指数,采用TFPW-MK法分析该流域基流时空变化和基流演变规律,并分析了基流的影响因素。结果表明,布哈河流域的基流指数呈增大—减小—增大的变化,5月达到了最大值,8月达到了最小值;沙柳河流域的基流指数呈减小—增大的变化,4月达到最小值。布哈河流域和沙柳河流域的年均径流量呈显著增加趋势,年均基流量和基流指数均呈不显著增加趋势;布哈河流域基流倾向率是沙柳河流域的2倍。布哈河流域和沙柳河流域的基流序列受到降水、流量、干旱指数和蒸发的影响较大,沙柳河流域受到蒸发的影响更为显著。 展开更多

关键词 青海湖 布哈河流域 沙柳河流域 基流 基流指数

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青海湖沙柳河流域水汽再循环研究

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作者 王志刚 曹生奎 +1 位作者 曹广超 侯瑶芳 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第3期37-45,共9页

陆地蒸发水汽是水循环过程的关键环节,深刻影响内陆河流域的水资源和生态环境,研究水汽再循环比例对区域水资源调配和管理具有重要意义。选取2019年5—9月份青海湖沙柳河流域13个采样点的月降水同位素数据,利用基于稳定同位素的水汽再... 陆地蒸发水汽是水循环过程的关键环节,深刻影响内陆河流域的水资源和生态环境,研究水汽再循环比例对区域水资源调配和管理具有重要意义。选取2019年5—9月份青海湖沙柳河流域13个采样点的月降水同位素数据,利用基于稳定同位素的水汽再循环模型,分析了再循环水汽对流域降水的贡献比例,以期为该流域水循环研究提供基础数据和理论参考。分析结果表明:①2019年5—9月份青海湖沙柳河流域逐月平均水汽再循环比例分别为11.01%、12.64%、8.13%、9.48%和14.97%,平均为11.25%;其季节变化特征明显,5月份流域水汽再循环比例开始增加然后降低,到9月份达到最大值,呈先增加后降低再增加特征。②各月水汽再循环比例空间分布状况存在差异性。③6—8月份流域河源地区水汽再循环比例均大于河口地区,从河口地区到河源地区呈现明显的增加趋势,水汽再循环比例最高值均位于流域的西北部山区。④5—9月份水汽再循环比例主要受500 m高度东向水汽来源和海拔影响。沙柳河流域水汽再循环是该流域重要的降水来源之一,关注流域水汽再循环有利于流域的水资源管理和有效利用。 展开更多

关键词 水汽再循环 稳定同位素 大气降水 水资源调配 青海湖 沙柳河流域

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青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水水化学特征 被引量：4

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作者 季雨桐 曹生奎 +1 位作者 曹广超 李华非 《青海师范大学学报（自然科学版）》 2021年第2期63-75,共13页

河水和地下水的水化学特征能够反映流域水环境的特点和水质情况.本文以青海湖沙柳河流域为研究区,选取夏季典型月份进行了河水和地下水样品采集及可溶性离子含量的测定,对青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的离子含量特征、水化学类型... 河水和地下水的水化学特征能够反映流域水环境的特点和水质情况.本文以青海湖沙柳河流域为研究区,选取夏季典型月份进行了河水和地下水样品采集及可溶性离子含量的测定,对青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的离子含量特征、水化学类型、离子来源和灌溉适宜性进行了研究.结果显示:(1)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水的pH平均值分别为7.59和7.12,电导率(EC)平均值分别为365.17μs·cm^(-1)和592.93μs·cm^(-1);河水和地下水的阳离子平均浓度顺序依次为Ca^(2+)>Mg^(2+)>Na^(+)>K^(+)>Li^(+)>NH_(4)^(+),阴离子平均浓度顺序为HCO_(3)^(-)>SO_(4)^(2-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)>NO_(2)^(-)>F-.Piper三线图结果显示该流域夏季河水和地下水水化学类型均以HCO_(3)^(-)Ca·Mg和HCO_(3)^(-)Ca型为主.(2)Gibbs图结果显示,夏季河水和地下水Na^(+)/(Na^(+)+Ca^(2+))质量浓度比值范围为0.03~0.62,Cl^(-)/(Cl^(-)+HCO_(3)^(-))质量浓度比值范围为0.01~0.18,表明岩石风化作用是控制整个沙柳河流域夏季河水和地下水水化学组分的主要因素.(3)青海湖沙柳河流域夏季河水和地下水钠百分比(Na^(+)%)平均值均为15%,钠吸附比(SAR)平均值分别为0.37和0.46,表明该流域夏季河水和地下水很适宜灌溉. 展开更多

关键词 水化学特征 河水 地下水 青海湖 沙柳河流域

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气候异常年份青海湖沙柳河流域降水水汽来源对比研究 被引量：3

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作者 王志刚 曹生奎 +2 位作者 曹广超 王有财 康利刚 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第5期1153-1160,共8页

气候变化深刻影响水分收支与水汽循环,研究气候异常条件下水汽来源对研究区域水循环具有重要意义.2017年和2019年分别为拉尼娜和厄尔尼诺年,选取这两年典型月份的GDAS(全球资料系统)数据,利用HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian... 气候变化深刻影响水分收支与水汽循环,研究气候异常条件下水汽来源对研究区域水循环具有重要意义.2017年和2019年分别为拉尼娜和厄尔尼诺年,选取这两年典型月份的GDAS(全球资料系统)数据,利用HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Intergrated Trajectory)拉格朗日模式对气候异常年份下青海湖沙柳河流域的降水水汽来源进行了对比研究,以期为该流域水循环研究提供理论依据.结果表明:(1)2017年和2019年青海湖沙柳河流域降水水汽来源4月前均以西向进行水汽输送,4月后东向水汽开始逐渐输送,直到9月,东向水汽输送逐渐减弱,西向水汽输送逐渐增强.(2)沙柳河流域2017年水汽来源与2019年水汽来源相比,沙柳河流域2019年北向水汽来源比2017年较早,西向水汽输送向东向水汽输送转变较早;2017年沙柳河流域受西向水汽输送时间较长,输送路径单一.(3)2017年拉尼娜发生期加剧了沙柳河流域水汽西向输送强度,缩短了东向水汽输送时间;2019年厄尔尼诺发生期减弱了该流域水汽西向输送强度,增加了北向水汽输送路径,延长了东向水汽输送时间. 展开更多

关键词 青海湖 极端气候 沙柳河流域 水汽来源

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青海湖沙柳河流域浅层地下水水化学组成空间分布特征

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作者 王有财 曹生奎 +1 位作者 曹广超 康利刚 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第11期42-50,共9页

地下水水化学组成空间分布对地下水资源科学管理保护具有重要意义。基于青海湖沙柳河流域不同典型月份地下水水化学组分数据,利用GIS空间分析方法对该流域地下水主要阴阳离子浓度、pH值、TDS浓度等的空间分布及其来源的空间异同性进行... 地下水水化学组成空间分布对地下水资源科学管理保护具有重要意义。基于青海湖沙柳河流域不同典型月份地下水水化学组分数据,利用GIS空间分析方法对该流域地下水主要阴阳离子浓度、pH值、TDS浓度等的空间分布及其来源的空间异同性进行了研究。结果显示:①不同月份阴阳离子空间分布差异较大,6月份离子空间分布差异比1月份和10月份较为明显。6月份比1月份流域地下水K^(+)、Na^(+)、F^(-)和SO^(2-)_(4)浓度的高值区范围缩小,Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO^(-)_(3)浓度的高值区范围扩大,NO^(-)_(3)浓度的高值区与低值区范围无明显变化。10月份比6月份Ca^(2+)、Mg^(2+)、NO^(-)_(3)和HCO^(-)_(3)浓度高值区缩小,K^(+)、Na^(+)、F^(-)和SO^(2-)_(4)浓度高值区扩大。研究期内地下水Cl-浓度的空间分布无明显变化。②青海湖沙柳河流域地下水主要阳离子受碳酸盐风化作用影响,在流域下游存在一定硅酸盐风化作用。③青海湖沙柳河流域地下水多数离子空间分布特征大致呈流域中上游向河口汇聚,再向河口三角洲分散。 展开更多

关键词 浅层地下水 水化学组分 空间分布 沙柳河流域 青海湖

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青海湖沙柳河流域土壤水氢氧稳定同位素组成与土壤贮水量关系 被引量：3

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作者 侯瑶芳 曹生奎 +3 位作者 曹广超 王志刚 王有财 康利刚 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2022年第6期153-164,共12页

氢氧稳定同位素技术和土壤贮水量是探究区域土壤水分特征的有效手段。基于青海湖沙柳河流域土壤水氢氧稳定同位素组成(δ2H和δ^(18)O)和土壤贮水量数据,分析其在流域的空间分布特征,探讨土壤水氢氧稳定同位素组成和土壤贮水量之间的相... 氢氧稳定同位素技术和土壤贮水量是探究区域土壤水分特征的有效手段。基于青海湖沙柳河流域土壤水氢氧稳定同位素组成(δ2H和δ^(18)O)和土壤贮水量数据,分析其在流域的空间分布特征,探讨土壤水氢氧稳定同位素组成和土壤贮水量之间的相关性。结果表明:(1)沙柳河流域土壤水δ^(18)O值从西北向东南呈现富集—贫化—富集的趋势;土壤水d-excess值在流域南部最低,在流域东北部支流上游地区最高。(2)土壤贮水量在流域空间分布上表现为北高南低的趋势。(3)土壤水δ^(18)O值、d-excess值与土壤贮水量间存在分段线性关系。当0—30 cm各土层土壤贮水量≤30 mm时,各土层土壤贮水量与土壤水δ^(18)O值分别显著负相关、与d-excess值显著正相关。青海湖沙柳河流域自然地理环境和植被特征的空间差异导致其土壤水氢氧稳定同位素组成和土壤贮水量表现出明显的空间变异性。温度变化对土壤水氢氧稳定同位素组成与土壤贮水量之间的相关性影响是通过其对土壤蒸发作用的影响来实现的。 展开更多

关键词 土壤水 氢氧稳定同位素组成 土壤贮水量 青海湖 沙柳河流域

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基于BP人工神经网络模型的沙柳河流域径流模拟后处理研究 被引量：2

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作者 陈昕 姚晓磊 鱼京善 《水资源研究》 2016年第4期391-401,共11页

基于自主开发的BP人工神经网络模拟应用工具V1.0,将与SWAT模型相同的气象数据与新增的月校正因子和SWAT模型的月径流模拟值作为输入层变量,以实测径流为训练数据,对沙柳河流域径流模拟进行后处理,比较其与单独运用SWAT模型和BP人工神经... 基于自主开发的BP人工神经网络模拟应用工具V1.0,将与SWAT模型相同的气象数据与新增的月校正因子和SWAT模型的月径流模拟值作为输入层变量,以实测径流为训练数据,对沙柳河流域径流模拟进行后处理,比较其与单独运用SWAT模型和BP人工神经网络模型进行径流模拟的结果,以此评价BP人工神经网络用于径流模拟后处理的精度与适用性。研究结果表明基于自主开发的BP人工神经网络后处理能显著提高该流域径流模拟精度,且操作简便,实现了模型的率定和验证同步进行,适用于沙柳河流域的径流模拟研究。 展开更多

关键词 BP人工神经网络 沙柳河流域 径流模拟后处理 SWAT模型

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气候变化下的青海湖沙柳河流域径流变化研究

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作者 马元希 陈治荣 +1 位作者 王欣烨 陈克龙 《青海国土经略》 2022年第4期57-66,共10页

全球气候变化中气温升高和降水变化是影响地球系统变化的主要因素,其中水文过程是受气候变化影响最直接和最重要的领域之一。本文以青藏高原重要生态安全屏障之一的青海湖沙柳河流域为例,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法、滑动... 全球气候变化中气温升高和降水变化是影响地球系统变化的主要因素,其中水文过程是受气候变化影响最直接和最重要的领域之一。本文以青藏高原重要生态安全屏障之一的青海湖沙柳河流域为例,采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验方法、R/S分析法分别对1961~2016年沙柳河流域56年来的河川径流量及气温、降水量、相对湿度、风速、日照时数等5项气候因子进行分析,并通过样本相关性热图分析等方法探究了气候变化与沙柳河径流量的相关性。研究发现:(1)沙柳河流域56年来年径流量呈线性明显增加趋势,且夏季与秋季增加趋势较为明显。(2)流域56年来,气温呈现不断上升趋势、降水持续增加,而相对湿度、风速及日照时数呈现降低趋势。(3)流域径流量对气候因子的响应呈现不同特征,其中与气温、降水呈现明显正相关,而与相对湿度、风速、光照时数呈现明显负相关,且气候因子对径流量贡献率排序为:降水量>气温>相对湿度>日照时数>风速。 展开更多

关键词 气候变化 径流变化 青海湖 沙柳河流域 相关性分析

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