利用TM图像反演翁牛特旗地表温度

为了对三北防护林体系和科尔沁沙地的沙漠化进行监测,选择内蒙古翁牛特旗作为实验区,利用Landsat TM遥感数据对实验区进行了地表比辐射率估计和陆面温度反演.文中采用普适单通道法、单窗算法和地表绝对温度反演算法进行温度反演,3种算法均能较好地反映地表温度的空间分布趋势.通过利用野外考察实测温度数据对3种反演算法进行验证,结果表明:地表绝对温度算法得到的地表温度与地面实测值最为接近.实验结果为三北防护林和科尔沁沙地沙漠化监测奠定了部分数据基础.     

典型草原地区地表温度的反演与敏感性分析

准确分析地表温度变化规律,对研究草原地区水热变化及旱情监测具有重要意义。基于此利用单窗算法反演了典型草原地区不同土地利用类型的地表温度。结果表明:卫星过境时刻流域地表温度的平均值在37℃左右;与其它土地利用类型相比,水体及下垫面含水量较高的地区地表温度相对较低。为进一步探究归一化植被指数、大气平均作用温度变化对地表温度的影响,本文通过设置两个参数不同的变化情景,分析地表温度对两者变化的敏感性。结果表明:大气平均作用温度大小变化对地表温度影响更为直接,归一化植被指数对地表温度相对误差的影响较低。     

黑龙江省冻土的时空分布

黑龙江省冬季漫长严寒,形成季节性和多年性冻土,文章分别介绍了多年冻土和季节冻土,对季节冻土从冻土的冻结日期、最大冻土深度、融化日期及冻融过程等几个方面阐述了冻土的时空分布。     

基于星地数据与GA-DNN算法河北省径流格点数据降尺度研究

为了克服现存径流量格点数据低分辨率问题,搜集基于多种遥感数据的环境变量集,运用遗传算法(GA),筛选出最优变量做为输入因子,运用随机森林(RF)算法,建立河北省2018年的径流量降尺度模型。结果显示,GA算法能排除冗余变量,筛选易于模型增益的协变量,进而优化模型性能。同时,地面水文站资料验证显示,降尺度后径流量格点数据的NSE为0.76,MAE和RMSE分别为28.39、37.97mm。相较于原始径流量格点产品,降尺度后的NSE增加8.57%,MAE和RMSE减小21.44%、23.92%。研究表明,GA-RF降尺度模型可为重构精细化地表径流量栅格数据集提供潜在途径。     

基于MODIS卫星遥感的河北省季节性冻土变化特征及其与气温的关系

近年来,在全球气候变暖的背景下,中国季节冻土最大冻结深度总体呈现减小的趋势。相比于传统的钻孔勘探的方法,卫星遥感技术可以更准确、方便、全面地估算河北省季节性冻土分布及最大冻结深度。利用2002—2022年的遥感地表温度数据,以及1970—2021年的气温数据,采用Stefan公式模拟了河北省季节性冻土最大冻结深度分布及变化规律,并分析了河北省季节性冻土最大冻结深度时空分布特征及其与平均气温的相关性。河北省季节性冻土最大冻结深度总体随海拔高程的降低呈由西北向东南递减的趋势;近50年来,随着气温的升高,河北省季节性冻土最大冻结深度总体呈现减小趋势,平均变化率为-3.60 cm/10 a;季节性冻土的最大冻结深度与平均气温的关系整体呈负相关,中南部及中北部地区的相关性较好,大部分地区的相关系数的绝对值达到了0.55以上;利用卫星遥感数据反演的最大冻结深度可为揭示河北省季节性冻土对气候变化的响应提供参考依据。     

含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原粘土在温度为-0.5～-6.0℃，含水率为30.0%～80.0%条件下，进行了一系列的三轴抗压强度试验，分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律，发现其力学性质与初始含水率和温度有密切的关系，在温度低于－1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下，强度随围压变化不大，故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时，高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数，得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明，该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

含水率和温度对高含冰量冻土力学性质的影响

对青藏高原黏土在温度为-0.5～-6.0℃,含水率为30.0%～80.0%条件下,进行了一系列的三轴抗压强度试验,分析了不同加载条件下高含冰量冻土的强度随围压、温度和初始含水率的变化规律。研究发现,其力学性质与初始含水率和温度有密切关系,在温度低于-1℃时存在最不利含水率。同时发现相同温度下,强度随围压变化不大,故可以用Mises准则作为其强度准则。给出了随温度、含水率变化时,高含冰量冻土的Mises准则的表达式。采用塑性功作为硬化参数,得到了高含冰量冻土的弹塑性本构模型。与试验值对比表明,该模型能够比较准确地反映高含冰量冻土的应力应变规律。     

黄河源湖间冻土区温度场与活动层厚度的变化

采用黄河源区2012年8月—2013年7月的日尺度地温观测数据,运用含有水相变化的地下水运动的水-热耦合原理,利用SUTRA-ice软件建立了模拟冻土在冻融过程中温度场分布的二维模型,在校正模型参数的基础上,预测了未来情景下黄河源区多年冻土活动层厚度的变化情况。结果表明:黄河源区冻土活动层浅层地温最高为14℃,最低为-9.5℃,分别出现在7月、1月;土壤温度变幅从浅层20 cm到深层150 cm不断减小且存在滞后现象,与20 cm处的冻结日期相比,50、90、120、150 cm处分别滞后9、24、41、51 d;在假定升温率为0.04℃/a的情景下,黄河源区冻土活动层厚度由3.90 m增加到20 a后的5.86 m,增加率为9.8 cm/a。     

黄河源区冻土变化特征及其与温度的关系

利用黄河源区9个气象站1997—2018年的逐日气温、地表温度和冻土深度资料,使用线性趋势分析法,基于ArcGIS的反距离权重插值法、高程插值法和相关系数法,对黄河源区温度和季节性冻土最大冻结深度以及封冻期起止时间进行分析,研究最大冻结深度与温度的相关关系。结果表明：黄河源区季节性冻土的最大冻结深度分布具有较明显的纬度分带性和垂直分布性,纬度较高地区大于纬度较低地区,海拔较高地区大于海拔较低地区。同时纬度高海拔高的地区相较于纬度低海拔低的地区来说,冻土冻结起始日出现的更早,解冻日出现的更晚,封冻期更长;黄河源区季节性冻土的冻结起止时间均发生了变化,大致表现为冻结起始时间延后,冻结消融时间提前,封冻期缩短,不同地区变化幅度有所不同,源区平均缩短速率为8 d/（10 a）。近20年来,源区绝大部分地区气温、地温和负积温均呈现不同程度的上升趋势,冻土最大冻结深度呈波动减小的趋势,最大冻土深度和冬季平均气温地温、周期内平均气温地温、负积温均呈负相关关系,其对负积温的响应最为显著,相关系数R=-0.762 7。这说明负积温每上升100 ℃,最大冻土深度将减少7.07 cm     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。     

寒冷地区面板坝接缝止水防冻害研究

寒冷地区的面板坝水位变化区的接缝止水最容易产生冰冻破坏,电站运行单位每年都要花费大量资金修复面板表面接缝止水,现采取工程措施对面板表面接缝止水加以保护,确保冬季水位变化区的接缝止水不会产生冰冻破坏,降低电站运行成本。     

季节性冻土区冻融对水工建筑物的危害及防治

阐述了有关冻害方面的问题,从冻害产生的原因入手,进而介绍了水工建筑物受冻害的破坏类型,最后叙述了应用中比较实用的防治方法,所探讨的内容在季节性冻土区有一定的研究价值和现实意义。     

季节性冻土区铁路路基冻融变形规律

为探究冻融循环作用对季节性冻土区铁路路基变形特性的影响,以兰新铁路的路基填土为研究对象进行冻融循环试验和固结压缩试验,得到了冻融变形和压缩特性的变化规律,并利用正交试验对压缩特性的影响因素进行显著性分析。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,冻胀率和融沉系数均呈多项式函数增加;在相同冻融循环次数下,两者均与含水率呈正相关,与压实度呈负相关。压缩模量随冻融循环次数的增加先增加,最终趋于稳定,各因素及其交互作用对压缩模量的影响从高到低依次为压实度B、含水率C、冻融循环次数A、B和C的交互作用BC、A和B的交互作用AB、A和C的交互作用AC。建议选取9次冻融循环后的压缩模量作为兰新铁路路基强度设计值,该研究成果对防治冻胀融沉和控制路基变形具有一定的指导意义。     

黑龙港地区土壤蒸散发计算模型的建立

土壤蒸散发量的计算,在墒情预报、降雨径流计算及水资源评价中都占有重要的地位。利用水力式土壤蒸发器及其配套的气象、辐射、水面蒸发仪器观测资料,综合考虑“土壤—植物—大气”系统中的各个因素对土壤蒸散的影响,建立了适于黑龙港流域的土壤蒸散量计算模型。     

华北平原典型区域土壤凝结水观测及其影响因素研究

为查明华北平原典型区凝结水发生情况,采用称重法进行了土壤凝结水的初步观测,结果显示:每日14时至次日10时均可观测到凝结水的生成,研究区凝结水大部分来自于大气中的水分,极小部分来源于下层土壤,其主要凝结集中在表层0～5cm范围内,共占观测深度总凝结水量的50%左右。根据土壤凝结水形成的影响因素分析结果,较低的温度、较高的相对湿度和无风的条件有利于凝结水的生成。     

黄河三角洲北区湿地生态需水量研究

自黄河河口改道清水沟流路后,面积占黄河三角洲国家级自然保护区1/3的保护区北区就失去了淡水补充,出现了海水倒灌、海岸侵蚀倒退、生态环境退化等一系列问题。根据当前生态调水工程实施的形势、保护区北区目前存在的问题以及国际湿地公约的要求,从生态学角度对保护区北区的生态需水量和补水量进行了等级划分和计算,得出北区湿地的最小需水量为4.34亿m3、适宜需水量为6.40亿m3、理想需水量为8.92亿m3,最小补水量为2.85亿m3、适宜补水量为3.81亿m3、理想补水量为4.28亿m3。     

黄河下游影响带(河南段)土壤盐渍化分析评价

以黄河下游影响带河南段土壤盐渍化监测资料为依据,对土壤盐碱化程度进行了评价,分析了土壤盐渍化影响因素。指出小浪底水库运行后河床侵蚀下切、河水位下降引起黄河影响带地下水位下降,这对消除土地盐碱化有利,而黄河下游不断流和引黄灌区引水的增加会导致土壤盐渍化的产生。建议加强引黄用水与地下水开发的统一管理,以有利于改善生态环境,减少土地盐碱化。     

甘肃省河东地区生态安全与可持续发展研究

采用压力-状态-响应指标模型(PSR模型),建立了甘肃省河东地区生态安全与可持续发展指标体系。运用归一化法、均方差赋值法和加权指数法对数据进行标准化处理,确定了各指标的权重,最后计算得出研究区的生态安全度。结果表明:甘肃省河东地区的综合安全指数呈现升—降—升的变化趋势,安全状态由较不安全态上升到临界态和较安全态,随后又由较安全态下降到临界态,最后再由临界态上升到较安全态。生态安全与可持续发展综合安全指数由1983年的0.25上升到2012年的0.69,提高了176%。全流域的生态安全与可持续发展状态的变化表现为总体趋势逐渐好转,但生态安全与可持续发展一直处于较低水平,未来甘肃省河东地区的生态环境建设任务仍然异常艰巨。     

半干旱黄土区沟谷土壤水分变化分析

根据甘肃省兰州市孙家岔流域2009年-2011年实测土壤水分资料,分析了该流域沟谷防护区土壤水分的变化特征。结果表明,在黄土丘陵区小流域内,依地貌部位不同,土壤含水率随之出现明显差异,基本呈现出沟底(17.3%)>沟边农地(12.4%)>沟边荒地(11.1%)>沟坡林地(10.1%),且与年降雨量呈现正相关。考虑到种植与土壤水分条件相适应的植被对于发展农业生产和应对水土系统良性发展的重要性,提出以下建议:耗水系数较高的植物应在沟底,而耗水量较低的植物应在沟边,耐旱的植物应种植在沟坡,与此同时做到适地植树、种草,从而保持现代沟谷系统的自然生态平衡。     

半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,利用1981-1983年、2011年的实测土壤水分资料,采用地质统计法分析了该流域土壤水分的垂向变异特征.结果表明,球状模型对丰水年和平水年不同土地利用（梯田和荒坡）土壤水分垂向分布的变异函数拟合,经F值检验后为显著水平.在枯水年,球状模型对梯田的实验变异函数依旧拟合较好,而荒坡在枯水年二次线性模型对土壤水分垂向分布拟合较好,对枯水年雨季分析,发现土壤水分的时空间自相关也很弱.半干旱黄土区土壤水分垂向变异性的研究,可对该区不同土地利用的蓄水特征和土地规划利用提供一定的理论依据.