气候变化与人类活动对博斯腾湖入湖径流影响的定量分析

[目的]研究气候变化和人类活动对新疆博斯腾湖流域的影响,将有助于提高气候变化条件下对水文过程的认识,对探讨流域资源的综合开发利用和开展建设节水型社会等都具有重要意义.[方法]基于博斯腾湖流域49年(1960～2008年)的入湖流量、温度、降水和大山口径流资料,利用Mann - Kendall秩次相关法进行趋势检验,同时应用滑动T检验及YAMAMOTO检验信噪比突变点检测方法对入湖径流量近49年的实测径流量进行突变点分析.[结果]研究发现流域降水、温度和大山口径流量增加趋势显著,而入湖径流量呈现不显著的增加趋势;1960～2008年间有两次突变发生,分别在1973年和1987年;将1973年之前作为基准期,并以之为界分为两部分,利用1960 ～ 1972年资料建立气候因子与径流量的多元回归关系,同时利用1973年之后的气象数据代入该关系式就能得到天然情况的径流序列,进而定量分离气候变化和人类活动对径流的影响并评估其强度.分析表明,人类活动对博斯腾湖流域的入湖径流量的影响强度呈增加趋势.[结论]为保证流域农业生态环境和入湖径流的稳定及可持续发展,应合理分配地表水资源,减少人类活动对地表径流的影响,确保人湖径流量.     

伊犁河谷喀什河流域降水变化特征分析

利用喀什河流域1965—2018年逐日降水量实测资料，采用线性趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、突变检验、Morlet小波分析方法对近54年新疆喀什河流域气候变化背景下的降水特征进行研究。结果表明，近54年喀什河流域年降水量总体呈24.14 mm/10 a的增加趋势，降水量在20世纪90年代增加最显著；喀什河流域降水量在冬季上升显著，夏季和秋季增加趋势较缓慢；喀什河流域降水量在冬季1月和2月增加明显。喀什河流域年降水量突变时间为1986、1988、1990年，春季降水量突变年份为1993、1994、1995、1997年，冬季降水量突变年份为1993年。喀什河流域年降水量主要存在15、6年2种周期性变化，其中15年为第一主周期，6年为第二主周期。由此可见，喀什河流域降水量呈显著增加趋势，冬季降水量对年际降水量增加贡献最大，1、2月份降水量对冬季降水量增加贡献最大。     

新疆天山北部气候变化及其对径流的影响

[目的]研究新疆天山北部气候变化及其对径流的影响。[方法]利用新疆天山北部16个气象站和肯斯瓦特近51年的气象、水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势及突变检验、小波分析、R/S分析及周期性叠加趋势模型,对新疆天山北部气候变化及玛纳斯河的时间序列进行了分析,探讨了近51年来新疆天山北部气候及径流变化的趋势、突变、周期、未来变化趋势及气候变化对源、干流年径流的影响量。[结果]新疆天山北部气温、降水量皆呈显著性增加趋势,且其Hurst指数均大于0.5,表明未来的一段时间内仍将保持这种走势;从年代际来看,1957～1959年气温偏低,降水量偏多,为低温多雨期,60和70年代为低温少雨期8,0年代气温接近多年平均值,降水量偏少,进入90年代以后为高温多雨期,并在2000～2007年尤为显著;气温、降水量分别在19951、996年发生了1.1℃和30.2mm的显著性增多突变;气温在112、2年处周期性显著,降水量存在5、81、42、2年的主周期。玛纳斯河流域年径流量与气候因子均存在周期性与趋势性,且呈周期性波动上升趋势;该流域年径流量和气候因子存在显著的相关关系,气温与年径流量的关系比降水量更密切。[结论]该研究为新疆天山北部的水资源合理配置、生态保护和农业生产提供科学指导。     

气候因素对白洋淀上游主要河流径流的影响

采用Mann-Kendall(M-K)检验法、小波分析及R/S分析法,对白洋淀上游主要河流1986—2015年3个典型水文站点径流及降雨、气温的年际变化趋势、突变点、周期变化和持续性等演变规律进行分析,并探讨径流对降雨、气温的响应关系。结果表明:流域上游3个水文站点年径流均呈下降趋势,周期变化呈大-小-大趋势,且未来一段时间年径流仍将处于减少趋势。紫荆关站不存在突变点,倒马关站突变点发生在1994和2009年,阜平站突变点发生在2006年。流域上游年降雨量也呈下降趋势,但下降趋势不明显,其变化率为1.68/(mm·年~(-1));年均气温呈上升趋势,变化率为0.05℃/年。通过突变检验分析可知年降雨量没有明显的突变点,气温突变点发生在1993年。年降雨量和年均气温第一主周期分别为13年和14年。未来一段时间降雨、气温Hurst指数分别为0.69和0.75,流域会延续降雨量减小、气温升高的趋势,且持续性较强。通过演变规律分析得出气温变化影响径流量的大小,而降雨周期变化对径流周期影响更显著。     

杂谷脑河径流趋势及周期变化特征的小波分析

该文基于四川岷江上游桑坪、杂谷脑两个水文站1962—2002年的月径流实测资料,采用小波理论分析杂谷脑河流域径流变化趋势及其周期特征. 选用db3小波函数对标准化径流序列进行多分辨分析,其低频重构序列显示该流域径流变化呈递减趋势,并且植被平均状况较差的区域相对植被平均状况较好的区域径流下降趋势明显,变化剧烈,证明了森林植被的水源涵养功能及调节能力,植被恢复与更新有助于改善流域的水文状况.另外,除森林对径流影响较大外,人类活动如灌溉、水电站等也是引起流域径流量递减的重要原因.选用复Morlet小波函数对标准月径流序列进行连续小波变换,根据小波方差图可以确定,杂谷脑站上游径流过程存在6 a左右的显著周期,桑坪站上游径流过程存在7～8 a的显著周期. 研究结果表明,小波变换是分析非平稳随机时间序列的有效工具,在水文水资源领域应用潜力很大.      

新疆精河气温、降水与径流量近51 a变化分析

[目的]针对气候和水的变化研究已成为世界瞩目的热点,新疆属于干旱半干旱地区,对于新疆来说水资源极其重要,利用1957～2008年精河流域的气温、降水、河流年径流量数据对该流域的气候、降水、河流年径流量进行研究分析,为流域经济今后更好的发展提供服务.[方法]应用Excel软件和DPS软件对精河流域1957～2008年的气象数据及水文数据做数理统计分析.[结果]径流与降水的相关性较大,而气温对径流的影响较小,三者的年变化表现出一定的规律性.[结论]该区(1)年平均气温变化大,20世纪80年代后呈明显的上升趋势,气温时间序列的6 a周期较突出.(2)降水量波动变化大,年降水变化趋势呈波浪状分布,1957～2008年可分为三个阶段.(3)年径流量的年际变化大,与年降水量的变化趋势相似,呈波浪状.同时,年径流量会出现周期为4～5 a的稳定期.     

河北燕山山区径流变化规律研究

运用河北燕山迎风区与背风区主要代表水文站1956—2005年的实测径流资料,采用Mann-Kendall统计检验方法和小波分析法来分析研究燕山山区径流的突变性及其周期性变化的趋势。结果表明:近50年来,燕山山区的迎风区与背风区年径流量均出现逐渐减少的趋势;其中背风区突变主要发生在1972、1985年,迎风区则主要在1977年发生一次较大的突变;且背风区与迎风区年径流序列均主要存在25~32,5~8年的变化周期。利用降雨和径流的双累积曲线,定量分析降雨变化和人类活动对径流的影响贡献率,得出在变化期内,人类活动和降雨对径流变化的影响贡献率分别为67.86%和32.14%,说明人类的活动是1978—2005年径流减少的主要影响因素。     

CMIP5RCP情景下汉江上游流域径流对气候变化的响应

以汉江上游流域为研究流域,建立SWAT分布式水文模型,以黄家港站1981—1990年月径流数据对模型进行校准和验证。采用CMIP5模式RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5情景下的输出数据集,利用率定好的SWAT模型模拟未来气候变化对研究流域径流的影响。结果表明,不同RCP情景下2021—2050年汉江上游流域平均气温、降水量、径流量较基准期都呈增加趋势,增幅从大到小依次为RCP8.5、RCP 4.5、RCP 2.6,并且降水量的增幅均大于径流量的增幅。3种情景下冬季降水量和径流量均呈增加趋势,且增幅较大;春季降水量和径流量均呈减少趋势,RCP 4.5和RCP 8.5情景下减幅较大;夏季和秋季降水量和径流量均呈增加趋势,RCP 8.5情景下增幅较大,RCP 2.6情景下增幅较小。     

密云县红门川流域降水影响下径流的阶段性和不均匀性研究

为研究北京市密云县水文生态变化过程,收集红门川流域1990a - 2006a逐日降水与径流资料,进行统计分析.结果表明:研究区多年平均降水在600mm左右,1990a ～ 2006a降水相对较少,总体呈缓慢减少的趋势.1990a～2006年红门川流域径流量年际变化波动很大,平均年径流量1609.00万m3,总体呈明显的减少趋势.径流全部集中在汛期,即6月～9月.且具有明显的阶段性,1990a ～1998a径流量较大,径流系数为0.39;而后期相对较小,径流系数为0.09,减少了332.79％.就径流的年内分布而言,1998a～2006a阶段的径流年内不均匀性较大,而1990a～1998a的径流年内不均匀性较小.     

大通河流域上游径流变化特征与突变分析

【目的】分析大通河流域上游径流变化特征,明晰其演变规律,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】利用累积距平、滑动平均、R/S法、Cramer法和小波分析法等方法,对大通河上游流域径流的年内年际变化特征、趋势、突变状况及周期进行分析,并针对径流变化的成因进行了探讨。【结果】大通河上游流域径流量存在以下特点:(1)径流量年内分配不均,81.6%~87.2%的径流量主要集中在汛期;年际变化波动频繁,1956-2010年经历了"丰-枯-丰-枯"4个循环交替;(2)近半个世纪以来,大通河流域上游径流呈减少趋势,尕日得和尕大滩站径流年均递减系数分别为0.010 2和0.006亿m3/年,两站Hurst指数分别为0.70和0.58,表明径流减少趋势具有正持续性;(3)大通河上游径流在1989年出现突变,原因是1989年汛期发生大面积集中降水,因此突变不具有持续性;(4)大通河上游流域年径流量在6,18及30年左右时间尺度上周期振荡明显;(5)气候变化是大通河上游流域径流减少的主要原因,而人类活动(主要是外调水工程)直接导致了上游径流的减少。【结论】受人类活动和气候变化影响,大通河流域上游径流量已经发生明显变化,在大通河流域水资源开发利用和管理中应引起重视。     

1960—2021年昌吉市气温和降水变化特征研究

本文利用昌吉市国家站1960—2021年降水量及平均温度资料,运用线性倾向率、滑动平均、MannKendall法和Morlet小波分析法对昌吉市近62年的气温和降水进行分析。结果表明：昌吉市年及四季平均气温均呈现上升趋势,其中春季气温的增温率最大;年降水量呈微弱的上升趋势,冬、夏季降水量呈上升趋势,春、秋季降水量呈下降趋势。春、秋、冬季及年平均气温存在6～10 a周期特征,夏季气温周期不同。年降水量具有3～5 a的主周期特征,冬季降水量有5～10 a和10～15 a的周期特征,春季降水量有3～5 a和6～10 a的周期特征,夏季降水量有1～8 a、10～15 a的周期特征,秋季降水量有2～5 a的周期特征。年及四季气温都有突变特征。冬季降水量存在明显的突变特征：春、秋季降水量虽有突变点,但没有通过显著性检验;年及夏季降水量有突变特征,通过了显著性检验,但是很快又回到置信区间内。     

1969—2018年紧水滩流域降水特征分析

基于紧水滩水库内13个雨量观测报汛站点1969—2018年的逐月降水数据,采用一元线性回归拟合、滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验和Morlet小波分析,对紧水滩流域近50 a降水序列在年代际、年际和季节不同时间尺度上的动态趋势、突变状况和周期性进行研究。结果表明,近50 a紧水滩流域年降水量总体呈微弱上升趋势;春季降水序列呈下降趋势,其他季节均呈增加趋势;春、夏、冬季降水序列分别在1999、1991、1987年发生突变,秋季降水量序列未发生显著突变;近50 a年降水序列在2、6 a尺度下降水信号周期震荡较强烈;20世纪90年代以前四季降水量5~8 a尺度的周期较为明显,90年代以后2~3 a的周期表现较明显。     

1969—2018年紧水滩流域降水特征分析

基于紧水滩水库内13个雨量观测报汛站点1969—2018年的逐月降水数据,采用一元线性回归拟合、滑动平均、Mann-Kendall检验、滑动t检验和Morlet小波分析,对紧水滩流域近50 a降水序列在年代际、年际和季节不同时间尺度上的动态趋势、突变状况和周期性进行研究。结果表明,近50 a紧水滩流域年降水量总体呈微弱上升趋势;春季降水序列呈下降趋势,其他季节均呈增加趋势;春、夏、冬季降水序列分别在1999、1991、1987年发生突变,秋季降水量序列未发生显著突变;近50 a年降水序列在2、6 a尺度下降水信号周期震荡较强烈;20世纪90年代以前四季降水量5～8 a尺度的周期较为明显,90年代以后2～3 a的周期表现较明显。     

洞庭湖流域径流量对气候变化和人类活动的响应研究

为了定量化研究气候变化和人类活动对洞庭湖流域径流量变化的影响,采用累积距平分析和Mann-Kendall趋势检验对流域内4个水文站和16个气象站1985—2010年的水文及气象数据进行统计分析,并利用径流量变化定量分析方法,计算了气候变化和人类活动对径流的改变量及其贡献率。研究结果表明:降水量的下降和潜在蒸散发量的上升导致整个洞庭湖流域及湘江、资水、沅江、澧水4个子流域突变后相对于突变前径流量分别减少了28、15、130、112 mm和102 mm;洞庭湖流域径流量的减少主要受气候变化的影响,其贡献率为64%,人类活动虽然能增加径流,但是两者的叠加影响整体上仍使径流量减少。因此,洞庭湖流域的水文干旱是自然环境演化的结果,与全球气候变化的大格局息息相关。     

气候变化背景下石羊河下游径流特征

利用近50年石羊河下游蔡旗水文站径流观测资料和该站上游凉州、古浪、乌鞘岭、永昌4个气象站气温、降水、蒸发量观测数据,运用累计距平、Mann-Kendall(M-K)突变检验、Morlet小波分析和皮尔逊相关系数法分析气候变化背景下石羊河下游径流量的变化特征。结果表明,石羊河的径流变化存在2年、4年、22年变化周期,其中以22年时间尺度径流的变化最为明显,径流量在该尺度上表现为丰水期-枯水期-丰水期-枯水期-丰水期交替变化,截至2017年,径流量表现持续增加趋势。流域内气温、蒸发量呈上升趋势,降水量变化趋势平稳,三者变化周期较一致,在2年、3年、4年、5年、20年、22年等年际和年代际尺度上,径流量变化与气温、蒸发量变化呈显著负相关关系,且时间尺度越大相关性越强;降水量在年际和多时间尺度上对径流量变化有一定影响,但2-5年时间尺度上无明显相关性,20年、22年时间尺度上却呈显著负相关关系,说明石羊河径流量变化可能还与除气候变化外的人类活动等其他因素有很大关系。     

气候变化和人类活动对丹江流域泥沙变化影响的定量分析

以丹江流域9个气象台站的降水资料和荆紫关水文站实测的径流、泥沙数据为基础,运用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt变点检测法分析了丹江流域1980~2009年的径流量、输沙量和降雨量的变化趋势,检测了输沙量的突变点,并使用水文分析法定量分离了气候变化和人类活动对流域输沙量的影响。结果表明:丹江流域径流量、输沙量均显著下降,降雨量有不显著的下降趋势;输沙量在1989年发生突变,与基准期1980~1989年相比,丹江流域1990~2009年的径流量、输沙量以及降雨量分别减少了57%、57%和11%。输沙量和径流量相关性较高(R~2=0.47),而与降雨量的相关性相对较低(R~2=0.28),降雨对输沙量的直接作用较小。气候变化对丹江流域的输沙量的变化起主导作用(60%),但人类活动的作用仍不可忽视(40%)。     

气候变化和人类活动对丹江流域泥沙变化影响的定量分析

以丹江流域9个气象台站的降水资料和荆紫关水文站实测的径流、泥沙数据为基础,运用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt变点检测法分析了丹江流域1980²009年的径流量、输沙量和降雨量的变化趋势,检测了输沙量的突变点,并使用水文分析法定量分离了气候变化和人类活动对流域输沙量的影响。结果表明:丹江流域径流量、输沙量均显著下降,降雨量有不显著的下降趋势;输沙量在1989年发生突变,与基准期19802009年的径流量、输沙量和降雨量的变化趋势,检测了输沙量的突变点,并使用水文分析法定量分离了气候变化和人类活动对流域输沙量的影响。结果表明:丹江流域径流量、输沙量均显著下降,降雨量有不显著的下降趋势;输沙量在1989年发生突变,与基准期1980¹989年相比,丹江流域19901989年相比,丹江流域1990²009年的径流量、输沙量以及降雨量分别减少了57%、57%和11%。输沙量和径流量相关性较高(R2009年的径流量、输沙量以及降雨量分别减少了57%、57%和11%。输沙量和径流量相关性较高(R²=0.47),而与降雨量的相关性相对较低(R2=0.47),而与降雨量的相关性相对较低(R²=0.28),降雨对输沙量的直接作用较小。气候变化对丹江流域的输沙量的变化起主导作用(60%),但人类活动的作用仍不可忽视(40%)。     

平凉市纸坊沟流域降水、径流及输沙变化特征初步分析

对纸坊沟流域近50年降水、输沙及径流特征资料分析,并应用相关分析法在年尺度上讨论降水量与径流量、土壤侵蚀模数及时段治理程度与时段年均输沙量之间关系。结果表明,降水量在年内分配不均,凸显单一峰值,流域降水在年际上呈平水年一千旱年一平水年（较丰水年）周期性变化,流域月径流变化基本与月降水量变化相吻合;输沙量年内分配不均,且...     

1957—2015年舒城县降水气候特征分析

该文以舒城县1957—2015年的降水、气温等资料为基础,采用线性趋势分析、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验、相关性检验等方法,系统分析了近59年来舒城县降水气候特征.结果表明:近59年舒城年降水量呈现以14.227mm/10a的线性趋势缓慢增加;1957—1965年存在7a振荡的主周期和3a振荡的次周期,1966—1975年存在10a振荡的主周期和7a振荡的次周期,1976—1998年存在10a振荡的主周期和2a振荡的次周期,1999—2010年存在6a振荡的主周期和4a振荡的次周期,2011—2015年存在5a振荡的主周期和2a振荡的次周期;近59年舒城年降水量没有显著的增长或减少趋势;年降水量与年雨日数之间存在显著正相关性;年降水量与年平均温度存在负相关性,自进入21世纪以来,与年平均温度的相关性正在逐渐减弱.     

滹沱河上游径流演变及其影响因素分析

【目的】通过分析滹沱河上游流域的水文气象变化特征,从气候变化和人类活动两方面定量探讨径流变化的影响因素,为区域水资源的优化管理、规划和决策提供理论基础.【方法】采用Mann-Kendall趋势和突变检测法、流量历时曲线法和水文敏感性分析法.【结果】1957～2013年,滹沱河上游径流呈现显著的减少趋势,减少量0.15×10~(8 )m~3/a.径流的年际变化序列在1979年发生突变,突变前后年径流均呈减少趋势.与1957～1979年相比,1980～2013年径流的减少趋势有所减缓,仅为之前的38%,而多年平均径流的减少量超过50%.同时流量历时曲线存在明显下移,径流的年内分配更加趋于均匀,季节变化的差异减小.基于水文敏感性分析法,1980～2013年流域径流减少有26.7%归因于气候变化,而有73.3%归因于人类活动.【结论】1957～1979年,降水减少可能是引起滹沱河上游流域径流迅速减少的主要原因;而1980～2013年径流减少的主因则为工农业耗水和城镇生活用水的激增,即人类活动是滹沱河径流减少的主因.