不同气候变化情景模式对大凌河流域径流的影响研究

为定量研究不同气候变化情景对大凌河径流的影响,探索气候变化下大凌河径流响应规律,基于分布式水文模型SWAT模型,通过设定不同气候变化情景(假定气温±2℃,降水量变化±10%),定量分析不同气候变化情景对大凌河径流的影响。研究成果表明:模型适合于大凌河径流模拟,模型参数率定期和验证期年径流模拟相对误差均在10%以内,确定性系数均达到0.8以上;气温升高2℃,流域径流增加5.8%,降雨量减少10%,流域径流量减少4.7%;降雨量增加10%,流域径流量增加4.3%。研究成果对于大凌河应对气候变化下水资源保护以及利用可提供参考。     

旬河流域景观格局变化对泥沙输出的影响

为探究河流输沙量对景观格局变化的响应,以旬河流域为研究区,选取旬河上、中、下游12个典型流域,借助SWAT模型对各支流泥沙进行了模拟分析;在此基础上,通过1995年和2015年遥感影像解译及景观指数分析,探究流域内部景观格局变化及其与河流输沙量的关系。结果表明:SWAT在径流、泥沙模拟过程中,率定期和验证期的决定系数(R~2)均大于0.75,Nash-Sutteliffe系数(Ens)为0.74～0.85,模型的适用性良好。通过遥感影像解译,旬河流域土地利用类型主要以林地和农用地为主。受"退耕还林还草"和"植树造林"等植被恢复措施的影响,2015年流域景观的优势化程度比1995年显著加深,景观类型之间的连通性趋于优良,斑块分布更加集中,景观格局朝着单一化方向发展,导致河流输沙量显著降低。其中,景观水平上的景观分离度指数(DIVISION)和类型水平上水体的斑块密度指数(PD_5)对输沙量解释度最大。此外,相较于景观水平,以类型水平指数表征对输沙量的解释度,拟合效果优良。该研究可为旬河流域水土流失治理及减缓土壤侵蚀等方面提供一定的科学依据。     

SWAT模型在辽西地区土壤侵蚀模拟的应用

结合辽西地区3个水文站点2005—2018年实测含沙量数据,对SWAT模型在区域土壤侵蚀模拟的适用性进行分析。结果表明:SWAT模型年土壤侵蚀量模拟的相对误差可控制在±25%以内,月尺度纳什效率系数均在0.5以上,总体可满足流域土壤侵蚀模拟的精度要求。模型可作为辽西土壤侵蚀模数时空模拟的有效平台。     

宁夏园河流域综合治理初显成效

<正> 一、流域概况 宁夏回族自治区海原县园河流域,是清水河一级支流西河的上游部分,全长44.8km,流域总面积929km~2(含甘肃省的303km~2),属半干旱黄土丘陵沟壑区第五副区。该流域气候干旱,植被稀疏,水土流失严重。年平均气温7℃,日照时数2700小时,无霜期155天,年均降水量368.3mm,年均输沙量247万吨,最大年982万吨、最小年33万吨,主要集中在汛期第     

基于SWAT模型的抚河流域土壤侵蚀模拟

为模拟流域土壤侵蚀状况,分析土地利用方式对土壤侵蚀的影响,构建抚河流域SWAT模型.应用SWAT模型对研究区的径流、产沙状况进行了校准和验证,在此基础上分析了抚河流域土壤侵蚀强度特征,探讨了不同土地利用方式对产沙的影响.结果表明:4个测站月径流、月输沙量的校准期和验证期的决定系数(R2)均在0.7～0.93之间,Nash-Sutteliffe效率系数(NSE)在0.64～0.92之间,径流、泥沙模拟结果达到满意精度,模型在本区域具有良好的适用性;土壤侵蚀以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,城乡及工矿用地的土壤侵蚀模数最大,而林地的产沙量绝对量最大.研究成果可为研究区水土保持提供参考.     

未来气候情境下渭河流域陕西段非点源污染负荷响应

[目的]在全球气候变暖的背景下,探讨气候条件变化对渭河流域陕西段非点源污染负荷的影响,旨在为流域综合治理措施提供依据,从而缓解气候变化对水环境的不利影响。[方法]基于非点源污染分布式模拟模型(SWAT模型),分别对2020,2030和2050年气温和降雨等气候因子变化下渭河流域陕西段径流及非点源污染负荷进行模拟,探讨了气候变化对该流域径流及水体中氮、磷年均负荷的影响。[结果](1)气候变化对流域径流量影响较大。随着未来气温升高降雨增加的共同作用下,径流量增加;到2050年,在平均气温增加2.2℃,降雨量增加7%的情况下,渭河陕西段径流量将增加11.9%。(2)在未来气候变化的影响下,流域年均总氮负荷增加20.9%;总磷负荷增加13.3%。[结论]未来气温升高和降雨增多的气候变化共同作用下,河道径流量增加,总氮、总磷负荷增多,农业非点源污染问题越来越突出。     

全球气候变化对泾河流域径流和输沙量的潜在影响

 全球气候变化对水循环产生巨大影响,而降水特征的变化因区域的不同有较大差异,这些变化对河流径流、泥沙及区域水土流失具有重要影响。以1961—2006年泾河流域降水、径流和输沙量等资料为基础,建立降水和径流、径流和输沙量之间的统计关系。通过5个大气环流模式(HadCM3、CGCM2、CSIRO-Mk2、ECHAM4和GFDL)对泾河流域未来不同时期(2010—2039年、2040—2069年和2070—2099年)的降水量进行模拟,进而根据统计关系计算出未来不同时期该流域的径流、输沙量。结果表明:不同大气环流模式对该流域降水量模拟结果不同,导致未来气候条件下径流和输沙量的预测也存在一定差异。比较IPCC排放情景中的A2、B2气候情景发现,在A2情景下径流和输沙量响应更为强烈。与近期实测资料(1961—2006年)相比,未来(2010—2099年)泾河流域降水、径流和输沙量的变化范围分别为-5.53%～31.65%、-9.26%～53.44%和-11.13%～64.59%,平均增加11.69%、19.78%和23.94%。研究结果对未来黄土高原水土保持规划和治理策略的制订具有指导意义。     

大凌河流域水土流失模拟研究

以大凌河流域为例,将改进的通用土壤侵蚀方程与垂向混合产流模型相结合构建水沙耦合模型,并以土地利用、土壤类型、数字高程等流域地理信息数据为基础,运用朝阳水文站2006—2015年水文资料率定和验证了模型参数;为进一步探究流域土壤侵蚀受土地利用变化的影响,利用土壤侵蚀空间模拟结果设定3种土地利用情景模式。研究表明:对于流域水土流失的模拟该模型表现出较好适用性,验证期和率定期内模拟的确定性系数均超过0.50,年含沙量相对误差都低于20%,能够达到泥沙模拟的预期精度;3种土地利用情景模式中草地、林地和旱地面积均增大12.0%,土壤侵蚀模数依次减少6.82%、15.37%、13.40%,为保护流域生态环境、土壤侵蚀现状调查以及合理规划区域经济发展提供科学指导。     

滦河流域气候变化的水文响应研究

以滦河流域为研究区,基于未来气候变化研究成果建立了16种气候变化情景,结合SWAT分布式水文模型模拟了不同气候变化情景下的水文过程,对滦河流域气候变化的水文响应进行了分析。结果表明:SWAT模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;流域气温升高将会导致蒸发量增加、径流减少。在以升温为主、降水变化存在很大不确定性的情况下,滦河流域径流量可能进一步衰减。在未来降水增加的情况下,流域年均地表径流增加趋势的空间差异显著,尤其是流域下游的迁西县等地增加幅度超过12mm,研究结果将为变化环境下滦河流域的水资源管理提供参考。     

土地利用变化对产流和产沙的影响分析

LUCC(土地利用覆盖变化)对径流的影响研究主要集中在对年径流量的影响,选用基于ArcviewGIS的SWAT模型,利用情景模拟来分析土地利用变化对产流量和产沙量的影响,并重点探讨森林对产流的影响。以黄河下游支流洛河上游卢氏水文站以上流域为研究区域,选取了1992～2000年24个雨量站的雨量资料和同期的气象资料,采用土壤类型图(1∶4000000)以及设定的不同土地利用情景,作为模型的输入,进行土地利用变化的产流量和产沙量的情景模拟。模拟表明:森林的存在增加了径流量,减少了产沙量;草地也能减少产沙量;农业用地的增加将会增加产沙量;平水年土地利用变化对产流量影响最小,降雨量的增大能弱化下垫面对产流量的影响。     

辽河重污染支流招苏台河径流和泥沙模拟研究

在3S技术和基础信息数据库的支撑下,应用SWAT模型对招苏台河流域径流和泥沙进行了模拟研究,利用2004—2009年的日径流量、输沙率等水文实测数据对模型进行校准和验证,评价参数满足要求。模拟结果表明:研究区年平均径流量和输沙量为1.64m3/s、6.90万t,土壤侵蚀模数为62.93t/(km2·a),侵蚀强度为微度侵蚀,耕地的土壤侵蚀模数最大,是该河泥沙的主要来源;径流量和输沙量在时间分布上具有季节性特点;根据研究区的水土流失特征,提出拟采取的水土保持措施,并模拟了河流两岸不同尺度植被缓冲带控制情景条件下的水文响应。该研究揭示了招苏台河流域径流和泥沙产生的规律和特征,为研究区水土保持和重污染河流的治理提供数据和管理决策支持。     

气候变化对开都河流域径流的影响研究

利用SWAT模型模拟开都河流域的径流变化,并采用1990—2009年的水文站点径流数据进行精度验证,然后设定气候变化情景,模拟不同气候条件下径流的响应特征。结果表明:模拟结果与实测径流较吻合,剔除异常年份（1994年、1995年）后,校准期（1990—2000年）效率系数为0.58,平均相对误差为-5.7%,线性拟合度为0.8;验证期（2000—2009年）的结果与校准期接近,均达到了模型的评价标准,说明SWAT模型在开都河流域的适用性较好。基于此,采用任意情景设置方法,设置了25种气候变化（气温和降水）组合情景,研究了该流域对气候变化的响应,结果表明,气候变化对径流量的影响较为显著,降水增加或气温降低均会导致径流量增加,流域未来年均径流变化的主要影响因素是降水,温度的影响相对较弱。     

气候和土地利用变化情景下闽江流域水沙变化模拟

[目的] 模拟未来土地利用和气候影响下的流域水沙变化有利于制定适合的流域管理计划。[方法] 基于土地利用和气象数据,结合CMIP6气候模式数据、PLUS模型和SWAT模型,定量模拟2030年土地利用及不同气候情景下径流和泥沙的时空变化。[结果] (1) SWAT模型在闽江流域月尺度模拟精度较好,其中径流模拟的R²范围为0.80~0.95,NSE范围为0.75~0.91;泥沙模拟的R²范围为0.75~0.98,NSE范围为0.64~0.94。(2)利用2020年土地利用数据对PLUS模型进行精度评估的Kappa系数为0.77,模拟2030年闽江流域建设用地和耕地将分别增加325.64,1 157.51 km²。(3) SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2025—2035年平均降水量分别增加0.15%和2.18%,年平均气温分别增加0.23,0.62℃。(4)低碳情景和高碳情景下,仅土地利用变化导致年平均径流量相较于基准期分别增加0.08%和0.07%,年平均输沙量分别增加0.24%和减少0.05%;仅气候变化导致年平均径流量相较基准期分别减少4.76%和4.11%,年平均输沙量分别增加18.12%和0.13%;土地利用和气候综合影响导致年平均径流量相较于基准期分别减少4.57%和3.93%,年平均输沙量分别增加18.28%和0.33%。(5)未来气候和土地利用综合变化情景下,地表径流和产沙量较高且增幅较大的区域集中在以南平邵武市为中心的流域西北部和以三明将乐县为中心的流域西南部。[结论] 研究结果为未来闽江流域的合理开发建设提供一定参考依据。     

彰武县境内柳河流域水土流失时空模拟

以柳河干流彰武水文站上游为例,对其2010—2019年水土流失时空分布特征利用改进的RUSLE方程模拟。研究表明:改进的RUSLE方程能够显著提升确定性系数,降低USLE方程的相对误差,满足含沙量模拟的规范要求,预测柳河流域水土流失时表现出较高精度;在流域空间分布上土壤侵蚀模数呈东南低而西北高的特征,研究成果可为掌握水土流失特征、加强流域水保治理及改善区域生态环境提供参考。     

生态修复对区域小气候的影响——以中阳县武家庄项目区为例

武家庄生态修复项目,属黄河水土保持生态工程建设项目之一,地处中阳县武家庄镇。总面积95 km2,水土流失面积94.2 km2,占总面积的99.2%。年均土壤侵蚀模数1.35万t/km2,年输沙量127.17万t,水土流失十分严重。为了定量研究生态修复对区域小气候的影响,共设置了4个小气候监测点进行了为期3年的定位观测。结果表明:年均气温9.9℃,年均地表温度12.6℃,年均相对湿度59%,年均降水量486.4 mm,年均蒸发量1 750.2 mm,与县气象站多年实测资料相比,分别上升+1.7℃、+2.7℃、+3%、-10.7 mm、-240.4 mm,在气温升高和降水减少的情况下,空气湿度增加,蒸发量减小,小气候改善效果较为明显。     

基于SWAT模型的黄土高原典型区水土流失格局模拟评价

运用分布式生态水文模型SWAT对黄土高原典型区汭河流域的本底径流深度、本底侵蚀模数、现状径流深度、现状侵蚀模数分别进行了模拟研究,并以本底径流深度和本底侵蚀深度为标准分别对流域的现状径流和现状侵蚀进行定量空间评价。研究结果表明:(1)SWAT模型能够准确地模拟汭河流域水土流失总量及其空间格局。(2)汭河流域上游的多数集水区本底径流深度为70mm,占流域面积的68.68%,流域中下游集水区本底径流深度多数为60mm,占流域面积的28.96%。流域土壤侵蚀模数普遍在8t/hm2以下,只有极少数集水区的侵蚀模数在8～20t/hm2之间。(3)随着土地覆被盖度的增高,流域径流量减小,输沙量也减小,蒸发量增加,径流深度和侵蚀模数的空间异质性变小,水土流失的风险降低。(4)土壤侵蚀模数的空间异质性比径流深度的空间异质性对土地覆被变化更为敏感,5种土地覆被情景中,土壤侵蚀模数的空间异质性的大小顺序是:耕地、低覆盖度草地>裸地、沙化土地>当前土地覆被>疏林、草地>林地。     

变化环境下洮河流域径流变化归因

变化环境下干旱区河川径流锐减,定量分析不同驱动要素对河川径流的影响对流域治理具有重要意义。以黄河上游洮河流域为例,采用水文模拟途径,定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献。结果表明:(1)近60年来,洮河流域径流下降趋势显著,平均线性递减率为-1.38 mm/a,实测径流系列在1986年产生突变,1986年以来实测径流量较前期减少28.5%;(2) SWAT模型可以较好地模拟洮河流域的天然径流过程,纳什效率系数NSE和决定系数R~2均超过80%,相对误差RE小于7%;(3)气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为58.9%和41.1%,气候变化是径流减少的主要原因,但人类活动的绝对影响有增大趋势。     

基于时变矩BMA方法的赣江流域年输沙量变化归因分析

分析河道泥沙影响因素并进行定量归因分析,对正确认识和评价流域水土流失治理措施有着重要意义。该研究通过对鄱阳湖赣江流域1958-2014年的年输沙量变化特征分析,引入降雨侵蚀、森林覆盖以及水库调控3个影响因素建立年输沙量时变矩模型,利用BMA方法融合4个时变矩模型模拟赣江年输沙量过程,并定量归因分析年输沙量变化中多因素的贡献程度。研究表明:1)以降雨侵蚀力、森林覆盖率和水库调控系数为主要物理影响因子构建的时变矩模型,可以较好地描述赣江年输沙量分布特征及时变过程,纳什效率系数达到0.93;2)BMA方法有效融合了多个时变矩模型的优点,年输沙量模拟的不确定性区间变小,通过遍历多因素情景组合可定量分离不同影响因素的贡献量及变化范围;3)相对于基准期(1958-1989年),变化期(1990-2014年)赣江流域年输沙量显著减少(P0.05),主要受人类活动影响,与双累积曲线法和产沙函数法的定量归因结果相近。森林覆盖率和大中型水库调控对赣江流域年输沙量减少贡献量分别为414.87和261.45×10~4t/a,两者贡献率分别为59.72%、37.63%,而降雨侵蚀导致年输沙量增加约42.99×10~4t/a,其他因素减少年输沙量61.40×10~4t/a。对于赣江流域,持续加强流域森林资源的保护,强化大中型水库的调控能力,是提升流域水土流失治理能力的重要举措。研究结果可为流域水土流失综合治理提供科学参考。     

2011-2020年赣江上游主要支流水沙变化特征

[目的]探讨近十年来赣江流域上游主要支流水沙变化的基本特征，阐明赣江上游水土保持措施与河川输沙量的关系，为赣江流域的水土流失综合治理提供科学依据。[方法]以赣江流域上游4条主要支流把口站2011—2020年水沙实测资料为基础，采用累积距平、双累积曲线等方法对支流水沙变化特征进行分析，并结合相关水土保持措施统计数据对输沙模数进行线性回归分析。[结果](1)赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化趋势大体相同，主要支流的输沙量呈现“丰水丰沙，贫水贫沙”的特征。(2)四条支流的输沙量均表现出持续2～3 a的上升(下降)随后出现下降(上升)的间歇性态势。除平江流域外其他流域输沙能力受非自然因素影响较大，影响因素较为复杂。(3) 2011—2020年赣江流域上游支流中平江、桃江及贡水流域输沙模数与5个水土保持因子无显著相关关系。章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。章水流域输沙模数与水土保持措施因子的关系方程如下：M_z=0.019S_水保林+5.126(M_z表示章水的年输沙模数，S_水保林代表对应支流流域内...     

柳河干流泥沙特性

柳河为辽河下游右岸的一条多泥沙支流,是辽河下游的主要泥沙来源。以柳河主要控制站的径流泥沙资料为基础,分析了1957年以来柳河干流年际、年内不同时期泥沙特性的变化。柳河干流径流量、输沙量年际变化剧烈,上游年径流量、年输沙量变化程度比下游变化程度大,同时年径流量和年输沙量变化趋势基本上是一致的。以1980年为转折点,之前各站无论是径流量、输沙量均很大;之后各站径流量、输沙量逐渐变小。即说明柳河近年来水土保持工作卓有成效。柳河干流从上游到下游沿程实测径流量急剧减小,而输沙量减小幅度不大。表明柳河干流区域土壤沙化比较严重,水土流失较大。加强流域内水土保持工作,改善流域内生态环境。