本文以1962-1989 年水文资料和雨量站资料为基础,分析了藉河流域水沙的季节及年际变化规律,并且对降雨与人类活动导致的年径流泥沙变化影响进行了估算。研究结果表明,藉河流域水沙年内分配极不均匀,7-10月径流量占全年的61.6%,6-9 月泥沙量占全年的87.9%；水沙年际变化剧烈,输沙量和径流量的变差系数分别为0.725 和0.573,输沙量年际变化强于径流年际变化；径流与泥沙在多年变化中均呈先下降后平缓趋势。20 世纪70年代以来,藉河流域径流泥沙量衰减,主要是水土保持措施发挥了作用。

根据黑河流域重点控制水文站莺落峡、正义峡实测月径流量观测资料,应用不均匀系数、集中度(期)、变化幅度等方法指标,分析了黑河流域径流年内变化规律；采用累积滤波器和Mann-Kendall 秩相关法诊断了各月径流量的变化趋势。结果表明：①对于莺落峡站,总体上各个年代径流年内分配均呈明显的“单峰型”分布,其径流量7月达到极大值,对于正义峡站,总体上各个年代径流年内分配均呈明显的“双谷型”分布,其径流量基本上都是5 月和11 月达到低谷值,7 月和9 份到达峰值。②对于莺落峡站,不均匀性和集中程度20 世纪50 年代最大,2000-2008年最小,各年代最大径流量出现时间均在7 月下旬；对于正义峡站,不均匀性和集中程度90 年代和2000-2008 年较大,60 年代最小,各年代最大径流量出现时间在8 月或12 月。③1957 年以来,莺落峡站径流量除7 月呈略微减少趋势外,其余各月均呈现一定的增加趋势；正义峡站径流量除9 月呈略微增加趋势外,其余各月均呈现一定的减少趋势。

利用汉中市1950-2008 年的气温、降水、经济指标数据,分析了汉中市旱涝灾害对全球气候变暖的响应,并运用集对分析法分析了旱涝灾害对汉中市经济发展状况的影响。结果表明：全市平均气温为增温趋势,以90 年代初为界将汉中市59 年的气候分为冷、暖两个阶段,前为冷期,后为暖期；干旱气象灾害在气候变化影响下有愈演愈烈之势,对汉中市造成的经济损失也越来越大,其经济发展联系度在5 年中下降了0.5,表现为经济不适应。

坡面土壤流失预测、水保效益评估，无不需要坡面侵蚀模型。本文以岔巴沟流域坡面径流场降雨水文资料为基础，建立了次侵蚀性降雨坡面土壤侵蚀模型、次降雨坡面细沟侵蚀模型，并对各模型的精度进行了分析。结果发现模型具有较好的预报精度，对大侵蚀产沙事件预测很准；坡度、最大10 分钟雨强、植被覆盖度是影响次侵蚀性降雨主要因子，坡度、最大10分钟雨强、降雨量是影响细沟侵蚀主要因子，植被覆盖对细沟侵蚀产沙影响很小。

大规模的人类活动已经将不同流域连接为一个整体系统，针对跨流域复杂水问题的研究，从科研和管理的角度，迫切需要发展集多源数据集成、水循环过程模拟和决策支撑为一体的水系统综合管理与模拟平台。本文面向国家需求，采用面向对象设计方法，基于GIS 平台创建了具有自主知识产权的WIM(Water system Integrated Modeling and Management Tool)系统。WIM是一个基于模块化结构的水系统综合管理与模拟工具，实现了水循环多源数据集成和多过程耦合模拟，具有数据动态加载、模型在线耦合和模块按需定制等功能。WIM提出为复杂水问题的研究，跨流域调水对陆地水循环影响与水安全分析提供了支撑，促进了中国在水循环综合模拟与系统集成等方面的科技发展。

目前水文科学研究的热点是采用水文模拟途径，在确定水文变化基准期的基础上，利用流域水文模型还原人类活动影响期间的天然径流量，定量评价气候变化和人类活动对流域水资源变化的影响，得出气候变化及人类活动对流域水循环过程影响的响应规律和机理，其中应用最为广泛的流域水文模型是SWAT 模型和MODFLOW 模型。首先分析将SWAT模型与MODFLOW模型耦合进行地表水与地下水联合模拟的必要性，然后对实现这两种模型耦合中的单元转换等接口问题及框架结构作了重点研究。由于SWAT模型和MODFLOW模型模拟的最小计算单元分别为水文响应单元(HRU)和网格(CELL)，使得要实现SWAT模型与MODFLOW模型的耦合必须首先完成HRU 与CELL 之间的转换，即实现SWAT 与MODFLOW模型耦合的接口，因此提出了一种在Arc-SWAT2005 环境下实现HRU与CELL转换的方法，给出了SWAT-MODFLOW耦合模型的框架结构，并将该方法应用到浑河与太子河流域，为其进行地表水与地下水联合模拟奠定基础。

流域水文模拟对输入数据空间详细程度的要求受流域面积大小的影响，而流域面积影响作用的定量描述有助于模拟时的数据选取。本文以美国Brewery Creek 流域(约19.5 km^{2)为例，在逐级连续的汇流面积上，分析了SWAT 模型基于1∶2.4 万的SSURGO和10m分辨率的SoLIM 土壤数据模拟的径流量的差别随汇流面积的变化。结果显示：汇流面积较小时，基于不同土壤图的模拟径流一致性较差；随着汇流面积的增大，模拟径流的差别逐渐减小并趋于稳定，在汇流面积大于约10 km2时，差别变得相对不明显，不同土壤数据的模拟径流相当。根据实验结果，流域径流模拟对数据的要求受模拟面积的潜在影响，当流域面积大于一定值时，较粗分辨率的输入数据同样可能取得较好的模拟效果。研究度量了面积对模型响应的潜在影响作用，为中小流域水文模拟时土壤数据的选取提供了初步参考。}

以“退耕还林”为主体的黄土丘陵区生态环境建设在过去10 年来取得了显著成效。为揭示“退耕还林”政策实施以来黄土丘陵区的降水与地表水和地下水的关系，本文以延安康沟流域为例，根据1997-2006 年延安站的逐日气象数据和康沟流域地表径流、泉水、井水水位实测水文数据，以及康沟流域地形地貌和土地利用等资料，利用相关分析法分析了康沟流域的降水、地表径流及地下水的时空变化特征，探讨了降水与地表水、地下水之间的关系，揭示了地表水和地下水对降水补给响应时间的差异性。分析结果表明：地表径流量与降水量有极好的季节响应关系，地表径流呈现为峰、谷交替曲线形态，降水少的年份出现单峰值，降水多的年份具有双峰值。降水量的多少和季节分配直接影响着井水、泉水的变化，同样降水条件下，井水的变化较泉水更敏感，泉水响应降水的时间大约滞后22~30 天，井水为7~10天。

运用经验公式法、双累积曲线法和不同系列对比法计算出岔巴沟、大理河与无定河流域在20 世纪70 年代水土保持综合措施的平均减水效益分别为14.47%、20.22%和20.78%，平均减沙效益为64.97%、43.62%和47.26%。对计算结果进行分析发现，用3 种方法对岔巴沟、大理河与无定河流域水土保持综合措施减水减沙效益的计算结果之间的关系没有尺度效应。引进“减水效率”和“减沙效率”的概念来表示水土保持措施减水减沙作用的能力，然后通过对3 个流域水土保持综合措施减水效率和减沙效率的分析发现：①无论是小流域还是中、大流域，水土保持综合措施减沙效率都大于减水效率，小流域的减沙减水效率比大于中、大流域的减沙减水效率比，尺度效应明显，后两者减沙减水效率比都各自趋于一致，尺度效应不明显；②小流域水土保持综合措施减水效率要低于中、大流域的减水效率，而小流域水土保持综合措施减沙效率远高于中、大流域的减沙效率，尺度效应明显，中、大流域减水减沙效率都各自趋于一致，尺度效应亦不明显。

黄土高原尤其是黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀异常严重,在该区开展单元流域产沙模拟对于流域侵蚀产沙及沟道系统泥沙输移比研究有着重要的意义.本文选取陕北岔巴沟单元流域团山沟为研究对象,利用1961-1969年间水文泥沙资料,构建了流域产沙模型:以流域输沙关系表达式Ms=CsH为理论框架,经分析发现洪峰流量、最大含沙量、平均流量与次洪含沙量相关性显著,近而以洪峰流量、平均流量、最大含沙量及径流深为模型变量,通过模拟误差分析,构建并选取了以径流深和洪峰流量、径流深和最大含沙量为变量的经验模型:Ms=H(109.2ln(Q_z)+546.1);Ms=H(C_z-141.2).与目前已有模型相比,以上模型具有很好的模拟效果,尤其是在模拟小产沙事件时模拟效果较好,模型在临近流域水旺沟上的应用效果也较好.另据研究发现,高含沙水流的存在,使得在不同产沙模数水平下产沙模拟响应机制不同,对产沙模数小于300 t/km²次暴雨事件,流量的对数函数拟合效果明显优于幂函数拟合;对产沙模数大于1000 t/km²次暴雨事件,流量的幂函数拟合效果好于对数函数拟合,但差异不大.

黄河内蒙古河段的河道淤积近年来有所加重,一些人寄望于人造洪峰冲沙来降低河床.本文根据典型年份的最大洪水的流量—水位过程线变化特征,揭示黄河内蒙古不同河型段对这些洪水的响应机制,得出黄河内蒙古河段洪水的流量—水位过程线类型有线形、顺时针环线、逆时针环线3类单一关系和线形+逆时针环线、逆时针环线+线形、“8”字形+线形、嵌套状逆时针环线以及交叉线形5类复合关系.这些关系总体上可以反映洪水过程中河床是侵蚀还是沉积、何时侵蚀何时沉积、以及冲淤是否具有反复性.黄河内蒙古冲积性河段的河道对同一次洪水过程的响应沿程表现出分化现象,其中辫状河段以河床侵蚀下降为特征,弯曲河段以河床明显沉积升高为特征,而顺直河段以少量沉积或冲淤平衡为特征.不同河型段的河道对洪水的响应趋势与洪水动能的沿程减小相适应,洪峰含沙量沿程减小是该趋势的具体体现.人造洪峰冲沙难以逆转上述淤积趋势,对防治洪灾帮助有限.

利用1982-2000年NOAA/AVHRR卫星的NDVI数据(时间分辨率旬,空间分辨率8 km×8 km),结合同时期的气温和降水资料,基于时滞互相关方法和GIS工具,分析了青藏高原植被覆盖对水、热条件年内变化的时滞响应及其空间特征.结果如下:①除高寒荒漠、森林外,青藏高原植被NDVI与同期旬均温和旬降水相关性均呈高度正相关.其中,中等覆盖度的植被受水、热影响表现更为强烈.②青藏高原植被NDVI对气温和降水有滞后效应,且滞后水平存在空间差异,高原北部(柴达木盆地、昆仑山北冀)和高原南部植被对降水、和温度的响应比较迟缓,而高原中、东部地区植被对温度和降水的响应比较敏感.③不同植被类型对水热条件的响应程度也存在差异,由高到低依次是草甸、草原、灌丛、高寒垫状植被、荒漠,最后是森林.

土壤侵蚀是影响区域生态环境的重要因素，它受气候、地形地貌、土壤、植被和人类活动等因素的影响。为寻找流域上土壤侵蚀的主导影响因子，收集了黄河流域气候、地形、植被、土壤等数据，通过引入信息熵原理分析了 各个影响因子与土壤侵蚀的空间相关性。结果表明，在黄河流域1∶10 万地图比例尺条件下，各因子对土壤侵蚀影响的大小排序为：①水蚀区，加权降雨量>地形起伏度>植被覆盖度>土壤类型>沟壑密度；②风蚀区，地形起伏度>风蚀 气候因子>植被覆盖度>土壤类型>沟壑密度；③冻融区，沟壑密度>地形起伏度>气温变化率>植被覆盖度>土壤类 型。该研究在定性变量和定量变量之间建立了定量的空间相关性分析，研究结果给出了影响黄河流域水力侵蚀、风 力侵蚀、冻融侵蚀的主导性因子，可为流域土壤侵蚀过程研究和水土保持决策提供参考。

地表水-地下水联合调度是解决干旱内陆河流域水资源短缺的一个有效途径，对干旱区水资源优化配置具 有重要意义。以地表水地下水联合调度内涵为基础，分析了干旱内陆河地表水-地下水联合调度模式的国内外研究 现状，对地表水地下水联合调度的研究方法进行了评价并指出存在的不足之处，展望了地表水与地下水联合调度 的研究趋势。指出在未来地表水-地下水联合调度中应加强与气象学、生态学等多学科交叉研究。探讨内陆河水资 源高效利用模式和基于生态健康和环境发展的内陆河环境需水定值方法与阈值。开发内陆河地表水地下水联合调 度信息系统和管理模式。指出综合水循环组成部分的集成模型是地表水-地下水联合调度模型发展的必然趋势。

海岸地貌形成演化的过程和机制是当今海岸地貌与沉积学研究的核心任务。但是，对于海岸带这样高维数 非线性系统行为的认识与研究还很有限，因而预测海岸地区地貌演变与沉积物输运就变得比较困难，尤其是动力 数值模型在较大时空尺度上的模拟并不理想。数据驱动模型可以一定程度上解决这一问题，并且在数据驱动模型 构建之前，经验正交函数(EOF)分析技术能够有效提取、定量表达数据中的主要型式与它们的时空演变，以及不同 型式之间是如何相互联系的。这不但有助于构建数据驱动模型进行模拟，更有益于理解这些主控因素是如何影响 海岸地貌演化的，进而不断丰富对于海岸地貌演化的过程与机制的认识。故本文在系统整理大量国内外文献的基 础上，首先简要介绍了EOF 分析的基本原理，然后从砂质和淤泥质海岸剖面的时空变化特征、河口近岸海底冲淤 变化的时空演变特征和预测、海岸海洋地区沉积物粒度分布特征和输运等几个方面综述EOF 分析在这些研究中 的应用进展，同时比较分析研究实例中的问题，进而分析当前研究中的不足，提出应该主要从提高海岸地貌与沉积 数据的野外获取手段与时空分辨率，拓宽可供EOF 分析的时间或非时间序列的数据类型；深入挖掘EOF 分析结果 所显示出的海岸地貌与沉积现象中的物理过程与机制，以期为特定时空尺度的海岸地貌与沉积数值模拟提供有价 值的参考信息； 多与其他线性或非线性分析技术联合使用以作深入分析解释或模拟这三方面来做进一步改进，为 实现EOF 分析在海岸地貌与沉积学研究中的深入应用与发展提供借鉴。

以黄河、延河、杏子河、纸坊沟四级流域尺度为例，应用信息熵原理分析了各级流域尺度上土壤水力侵蚀与 其影响因子之间的空间相关性，通过比较各因子在不同空间尺度上与土壤侵蚀的相关性，定量分析了土壤侵蚀过 程的空间尺度效应。分析结果给出了降雨、地形、土质、植被等因子在不同流域尺度上对土壤侵蚀的影响大小，以及 每个尺度上各影响因子重要性的主次顺序。总体而言，随着流域空间尺度的增大，各因子对土壤侵蚀的影响具有放 大或缩小效应，影响因素的主次顺序随之易位，其中微观因子的控制作用有所减小，而宏观因子的控制作用则逐渐 突显。本文建立的流域土壤侵蚀空间尺度效应的定量分析方法和分析结果有助于解决当前土壤侵蚀评估模型普遍 存在的尺度转化和区域通用性问题。

随着地球信息科学的进步与发展，“3S”技术成为土壤侵蚀研究的有效工具。本文介绍了“3S”技术在土壤侵 蚀研究中应用的途径和使用的限制条件，在对大量研究文献分析的基础上，认为国外学者利用“3S”技术主要集中 在全球和区域土壤侵蚀调查、土壤侵蚀的生态效应等2 个方面。而国内学者主要开展了区域土壤侵蚀调查、土壤侵 蚀动态研究和土壤侵蚀模式的构建等3 个方面的工作。指出目前和GIS 技术结合应用最为广泛的土壤侵蚀模式是 USLE 和RUSLE，这两个模式都是基于统计的经验模式，缺乏充足的实测资料，精度不高；利用“3S”技术对于区域土 壤侵蚀因子的研究缺乏与综合评价方法或模型间的协调。展望未来“3S”技术在土壤侵蚀研究中应用的可能趋势。

流域面积是综合地表一切要素的黑箱变量，而产沙模数是流域产沙强度的重要体现。自20 世纪50 年代以 来，有关产沙模数随流域面积变化的研究受到了国内外学者的广泛关注。本文对多年来有关该方面的研究成果进 行总结、提炼，在此基础上，把产沙模数与流域面积的变化关系划分为5 种类型，即负相关关系，正相关关系，先增 加后减小的非线性关系，先减小后增加的非线性关系以及无显著关系等，继而对每种类型出现的原因给出了合理 的解释；在此基础上，指出产沙模数随流域面积变化的本质原因，即产沙模数随流域面积的变化是对流域内各种因 素及因素间相互作用的响应，产沙模数与流域面积之间没有内在的联系，产沙模数随流域面积的增加可以出现任 何变化。

矿产资源开采带来的塌陷及其环境地质灾害已给矿区可持续发展带来严重影响，加快塌陷治理，搞好环境 修复是实现自然经济和谐发展的重要前提。在对莱芜铁矿区岩溶塌陷调查的基础上，探讨了铁矿区岩溶塌陷的影 响因素和形成机理，选取第四系厚度、第四系松散岩类孔隙水含水层厚度及其与岩溶水的水力联系、灰岩顶界面岩 溶发育程度、“天窗”内塌陷坑密度5 个指标对岩溶塌陷危险性进行了定性及半定量评价；根据评价依据将研究区 内不同天窗进行危险性划分；并针对评估结果，提出了相应的治理方案。本文的研究结果可以为区域生态环境修复 规划的编制，实现区域可持续发展提供科学的依据。同时本文提出的评估方法在类似矿山地质灾害危险性评估及 治理中具有参考和借鉴价值。