干旱区流域土地利用变化对基流的影响

基流是干旱区最重要的枯季水文特征之一,在维持河川径流和维护流域生态安全等方面具有重要意义。基于宁夏清水河流域上游1980年、1995年、2000年、2013年四期土地利用数据及原州水文站1984—2014年日径流资料,采用枯季径流分割法进行了基流分割,分析了流域基流、基流指数与景观格局指数之间的相关关系,研究了流域景观格局变化对基流的作用。结果表明:(1)30年中,草地是清水河上游的主导性景观类型。流域景观多样性随时间的推移逐渐增加,整体向好;(2)1984—2014年,清水河上游径流量呈显著减少趋势(p0.01),基流量呈极显著减少趋势(p0.001);(3)景观格局指数与基流量的关系较径流量密切,基流量与面积加权平均形状指数(SHAPEAM)、斑块结合度(COHESION)、最大斑块指数(LPI)、斑块丰富度密度(PRD)、周长—面积分维数(PAFRAC)这5个指标的相关性较高,其中与SHAPE_AM,COHESION,LPI呈显著正相关,与PRD,PAFRAC呈显著负相关。研究结果可为清水河上游流域生态建设提供科学依据。     

渠江流域基流变化及气象关联性分析

河川径流是水资源的重要存在形式,基流是径流的重要组成部分,研究基流变化及影响因素对于掌握流域水资源变化具有重要的意义。采用渠江流域2007—2018年日流量资料,对9种不同基流分割方法的适用性及基流变化特征进行分析。结果表明:(1)不同方法差异较大,时间步长法和滑动最小值法分割结果偏高,F4滤波法方差与变异系数分别为0.038和0.138,说明该方法分割更加稳定且离散程度较低,在渠江流域适用性最好;(2)流域多年平均基流指数31.5%,年内存在伏汛与秋汛双汛期,多年平均月降水、径流和基流变化趋势存在一致性,而且流域径流、基流峰现时间相对于降水存在滞后性;(3)采用小波相干分析,表明流域降水和基流序列均存在10~14个月的变化周期且同向变化,时频上基流滞后于降水序列,同时基流对气候变化的响应具有时滞性,当基流相对于同期气候指数滞后8~10个月时二者的相关程度显著提升。研究成果有助于提升对渠江流域基流变化的认识,为流域水资源管理与调控提供一定的科学依据。     

水土保持措施对秃尾河径流的影响

在黄土高原地区,水土保持措施是影响流域产汇流的重要因素之一。本文采用双累积曲线、时间序列分析等方法,分析秃尾河流域降水及河川径流、暴雨洪水特征变化及其对流域水土流失治理的响应。结果表明:流域多年平均降水量406.4mm,河道多年平均径流量3.4亿m3,1977年后年径流量呈显著性减小趋势。与1977年之前相比,在水土保持措施影响下,汛期径流量占年径流量比例下降,枯水期径流量比例上升,季节分配趋于均匀。相似降水条件下,场次洪水总量、洪峰流量减少,洪水过程均化。     

嘉陵江流域降水及径流演变规律分析

流域降水与径流演变规律的异同性,可有效表征人类活动对流域径流的影响。基于嘉陵江流域1958—2008年水文、气象资料,探寻流域年降水量、年径流量的空间分布规律,采用经验正交函数和时间序列分析法,研究年降水量、降水量年内分配指数和年径流量的演变规律,对比演变规律的同步及异步变化特征。结果表明:年降水量自流域东南向西北递减,年径流深分别于涪江、渠江上游和流域北部、涪江中游、流域中游干流段出现相对高值和低值。流域年降水量、降水量年内分配未呈现显著变化趋势,无突变点,把口站北碚站年径流量下降趋势明显,于1990年产生突变;年降水量和年径流量主周期一致,均为35a和21a,但主周期显著程度不同;年降水量和年径流量于2002—2008年丰枯状态不同,径流相对于降水呈现强减少趋势。流域自然条件和水利水保措施、城市化等人类活动造成降水与径流主周期显著程度的差异,以及降水与径流趋势性、突变性及阶段性变化的不同步。     

自动基流分割方法在黄土区流域的应用研究

基流是河川径流在枯水季节的主要径流来源.由于难以通过实测方法获得基流量数据,选择适合的基流分割技术对于基流研究至关重要.利用黄土区6个流域的多年径流量资料,选取PART法、滤波法及滑动最小值法等目前广泛使用的自动基流分割方法对区域内河流的基流量进行了分割,以检验自动基流分割方法在本地区的适用性,并应用选定的基流分割方法对黄土区流域的基流特点做了简单分析.研究结果表明,3种方法所获得的基流指数值有所差异,滤波法分割的基流过程与实际基流状况更为相符.因此,滤波法可作为黄土区流域基流的最优分割方法.应用滤波法得到的研究流域基流占总径流比重为37%～64%,而基流量在近50 a中呈现逐渐降低趋势.     

平凉市纸坊沟小流域近50年径流对降水的响应分析

根据纸坊沟小流域1955—2002年降水、径流观测资料,采用时间序列分析法和统计回归分析法对降雨及径流的响应情况进行了分析,结果表明:降水量在年内分配不均,凸显单一峰值;降水在年际上呈平水年—干旱年—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趋势相吻合,在同一周期中径流量峰值推后于降水量峰值一个时段,流域径流年变化幅度很大;径流深在季节分配上也有很大差异,主要集中在夏、秋季,占年总值的86.2%,而春、冬季仅占13.8%;径流距平值变化无论是季节上还是月度上均呈下降趋势;当年降水量增加或减小10%,20%,30%时,年径流深表现出分别增加或减少23.29%,46.59%,69.88%的正响应;随着时间的推移和流域治理程度的提高,流域径流量和径流深相应减小,径流深总体呈下降趋势。     

鄱阳湖流域降水量变化对水沙演变影响研究

利用鄱阳湖流域"五大"入湖河流控制水文站实测水沙资料,探讨了鄱阳湖流域1961—2006年水沙变化特征及其演变趋势,在此基础上应用线性回归分析方法揭示了鄱阳湖流域水沙演变过程对流域降水的响应。研究结果表明,1961—2006年鄱阳湖流域降水量和入湖径流量总体略呈上升趋势,降水日数呈下降趋势,表明降水强度增加、降水时间分布不均匀更加明显。鄱阳湖流域降水和径流基本符合幂函数关系。相关分析结果显示,鄱阳湖入湖泥沙总量和径流量、降水量、降水强度均具有很好的正相关关系,水体中的泥沙含量和径流系数具有很好的负相关性,说明流域降水量和降水强度均对流域产沙量和输沙量有促进作用;流域月降水量与月输沙量基本符合幂函数关系,进一步说明了流域产沙量是降水量和降水强度综合作用的结果。     

无定河流域基流变化特征及其对降水的响应

基流是干旱区河流水资源的重要组成部分，在维持河川径流和维护流域生态安全等方面具有重要作用。探究无定河流域基流变化特征及其对降水的响应，对优化黄土高原水资源配置意义重大。基于无定河流域1960—2019年逐日降水量、径流量数据，利用数字滤波法、小波变换、双累积曲线及弹性系数法等，分析了降水量与基流深年际和年内变化特征，探讨了降水量与基流深的时频域关系及基流对降水的时滞效应，并明确了降水—基流关系的变化方向。结果表明：无定河流域年基流深和年基流指数分别呈极显著下降趋势(p<0.001)和不显著增大趋势(p<0.1),多年平均值分别为23.83 mm和0.67。基流深和基流指数值在春秋两季较大，夏冬两季较小；夏秋季降水对基流的控制能力在高能量和低能量区均明显强于春冬季；基流对降水的年均时滞时长为3.2天，月均(5—10月)时滞时长均在7天内。在过去60年间，流域基流储量增加7倍以上；降水量与基流深的关系发生2次变化，变化点分别为1971年和2000年；2000年后基流对降水的敏感性减弱，二者关系变化的方向更加稳定。研究结果以期为黄河中游地区水资源可持续开发利用提供理论支撑。     

黄土高原昕水河流域径流变化及其对环境要素的响应

以黄土高原昕水河流域为对象,采用有序聚类等数理统计方法,诊断了近60 a来实测径流的变化及其阶段性特征,在此基础上,分析了不同阶段实测径流与气候要素之间的响应关系,初步揭示了径流演变的驱动机制。结果表明:近60 a来昕水河流域实测径流量以1965年和1979年为分割点总体呈现阶段性减少趋势,其中,21世纪以来减少尤其明显。不同阶段的年降水、径流关系有一定差异,相比而言,汛期（6—10月份）的月降水量与径流量具有相对较好的相关关系,非汛期（11—5月份）的月降水径流关系点群散乱。积雪及融雪对河川径流量的影响存在±5℃阈值,当气温介于该阈值区间,气温变化对河川径流影响较大。昕水河流域汛期产流受高强度降水支配,非汛期径流量以地下径流和融雪径流为主。人类活动对河川径流的影响有增大趋势。     

1952-2008年延河流域降水与径流的变化趋势分析

利用延河流域控制站甘谷驿水文站流量实测数据及流域内5个县级气象站降水观测数据,分析了1952-2008年间甘谷驿水文站以上延河流域降水与径流的年内、年际变化特征,并运用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和Sen斜率估计法对延河流域降水、径流的变化趋势进行了分析。结果表明,延河流域汛期降水量和径流量分别占全年降水量和径流量的72%和64%。20世纪50年代至90年代,径流变化过程基本与降水过程一致,但到了21世纪初期,降水量呈先升后降的变化趋势,而径流量呈下降趋势。1952-2008年间流域降水量呈微弱的减少趋势,而冬季降水却以0.18mm/a的幅度显著递增。甘谷驿站汛期径流量以99.25万m3/a幅度显著降低。从径流的季节变化上来看,春季降低趋势不显著;夏秋两季径流分别以83.83万m3/a和26.16万m3/a的幅度显著减少;而冬季径流以15.62万m3/a的幅度显著增加。虽然相关分析表明降水变化与径流变化有较好的相关关系,但人类活动对径流的影响不容忽视。     

天山南坡清水河1639-2015年径流量重建与变化特征

[目的]揭示树轮宽度对气候水文的响应特征,重建1639—2015年天山南坡清水河径流量变化历史,分析其长期变化特征,并给出水文特征值,为流域水资源规划管理提供科学依据。[方法]采用Pearson相关法分析树轮宽度与气候水文要素的关系,基于树轮宽度与径流量之间的指数转换方程重建清水河径流量长期变化。[结果]建立了清水河流域山区雪岭云杉树轮宽度年表（1436—2005年）,树轮宽度与巴仑台气象站上年7月到当年5月的降水量相关系数为0.579,与克尔古提水文站上年8月至当年7月径流量相关系数为0.641。基于树轮宽度标准年表与径流量之间的指数转换方程,重建了清水河1639—2015年径流量序列。[结论]树轮宽度对极端丰水年的捕捉能力有限。重建径流量序列的低频变化记录了4个持续枯水期和4个丰水期。从近400 a的径流量记录来看,近百年来（特别是1950年代以来）极端干旱出现的频率明显较高。     

气候变化及生态建设措施对宁夏典型入黄流域径流变化影响

为分析气候变化及植被和淤地坝等生态建设措施对径流变化的影响，选取宁夏典型入黄流域清水河和苦水河为研究对象，采用Pettitt突变方法分析研究流域气象水文和生态建设措施等要素的变异点，基于Budyko理论，通过建立水热耦合控制参数与生态建设措施的多元线性回归方程，构建耦合生态建设措施下的降水—径流模型，并对模型进行适用性评估，采用弹性系数法，量化不同生态建设措施对径流变化的贡献率。结果表明：研究流域径流均呈减小趋势，且年径流突变均发生在2000年；水热耦合控制参数与NDVI和淤地坝指数呈显著的正相关关系，引入NDVI和淤地坝指数构建的降水—径流模型模拟值接近实测值；清水河流域生态建设措施实施对径流减少的贡献率高达78.25%,其中，植被和淤地坝对径流减少贡献率分别为23.11%,46.50%,生态建设措施对径流的影响远大于气候变化对径流产生的影响。苦水河流域降水对径流减少贡献率可达47.30%,生态建设措施对苦水河径流减少贡献率为59.57%,植被和淤地坝贡献率分别为18.57%,13.96%,其他生态建设措施对径流减少贡献率为27.04%。生态建设是引起宁夏入黄流域径流变化的主要驱动因...     

基于Copula函数的汉江流域水文干旱风险研究

研究汉江流域水文干旱风险及驱动因素,为区域干旱预警和水资源管理提供参考。选用1964—2016年汉江流域白河、黄家港和沙洋3个水文站逐月实测径流资料,采用标准化径流指数SRI进行水文干旱分析,基于游程理论进行干旱特征变量识别,运用Copula函数计算干旱特征变量之间的联合累积概率,分析了联合重现期和同现重现期。结果表明:(1)在1964—2016年,白河站共发生水文干旱事件54次,干旱发生频繁但旱情较轻; 黄家港和沙洋站分别发生干旱事件34,32次,发生频次相对较少但旱情较重,旱情总体呈现从上游向下游加重的趋势;(2)随着干旱特征变量值增大,联合累积概率值也增大,但增大趋势变缓;(3)两变量重现期随着单变量取值增大而增大,但在相同增幅情况下,同现重现期的增幅要明显高于联合重现期;(4)当白河站干旱历时和烈度达到最大时,水文干旱事件的联合重现期为50 a左右,同现重现期为1 600 a左右,黄家港与沙洋站呈现出与白河站大致相同的趋势;(5)人类活动是1991年以来汉江流域径流减少的主要原因,对白河和沙洋站径流变化的贡献率分别为59.6%和69.2%,是汉江流域水文干旱加重的主导因素。研究显示汉江流域下游旱情较上游重,且持续受人类活动影响,应增强变化环境下区域干旱风险应对能力。     

新安江流域降水、径流演变特征分析

为了掌握新安江流域降水、径流的演变特征,采用Mann-Kendall检验法、Morlet小波分析法对新安江流域近57年的降水、径流数据的月、年际变化,年序列的突变和周期特征进行了统计和分析。结果表明:春夏季的4—7月是新安江流域降雨和径流最为集中的时段,新安江流域年降雨、径流的年际变化均呈明显增多的趋势,新安江流域年径流、降雨的突变异常时间基本吻合,两组序列的第1主周期均为17 a,第2,3周期分别是7 a,3 a,目前正处于不同周期中的丰水年中。两组序列高度相关,且具有极其吻合的同步变化特征。可见新安江流域属于雨水补给型河流,降雨是影响该流域径流最主要的因子。新安江流域可利用径流和降雨两组序列建立了线性回归模型,其拟合和预报效果较好,在流域长期径流量预报业务中有一定的应用价值。     

基于HBV模型确定沁河流域洪涝致灾临界雨量

对暴雨洪涝较为严重的沁河流域进行暴雨洪涝风险评估需要致灾临界雨量。运用半分布式水文模型HBV,选取以润城水文站为控制站的沁河流域1977—1988年逐日气象数据和水文数据,在率定和验证水文模型HBV的基础上,结合水位—流量关系,对沁河流域洪涝致灾临界雨量进行确定,并且运用1982年洪涝灾情的实测水文数据和降水量数据,验证致灾临界降水量的合理性。结果表明:沁河流域的三级致灾临界降水量是合理的,可作为判断该流域在不同前期水位条件下是否发生暴雨洪涝灾害的依据。     

基于SPEI指数泾河流域近50年干旱时空演变特征

基于泾河流域内外14个国家气象站1971-2019年逐日气象资料,使用降水和潜在蒸散数据得到不同时间尺度标准化降水蒸散指标(SPEI),并结合反距离权重插值(IDW)、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,分析了泾河流域干旱时空演变特征。结果表明:近50年来泾河流域总体较干旱,但年际及春夏干旱趋势有所减轻,干旱事件易发生的季节次序为秋季>春季>夏季>冬季;年干旱在2011年发生突变,春、秋、冬干旱分别在1994年、2010年、1996年发生显著突变(P<0.05);跨越夏秋季的持续性干旱事件发生次数最多,其中秋季持续性干旱事件发生概率最大。研究结果对泾河流域抗旱预警工作以及社会经济发展具有重要意义。     

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明：1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q₁分位点总是接近1且第二个流量Q₂分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性...     

富春江流域径流量变化及其气候因子影响分析

为掌握富春江流域径流变化特征,从气候变化角度对水资源影响的研究做出了科学分析。利用该流域1969—2016年实测入库流量资料分析了流域径流的年、月际变化特征;同时结合流域内18个水文站的降雨资料及8个气象站点的气象要素资料等作为分析因子,利用相关分析方法分析了径流与降水、气温和蒸发等气候因子对径流的响应情况。结果表明:富春江流域的径流自20世纪60年代末至今均经历了两个丰—枯年的转换,目前进入第3个丰水年的阶段。年降水量的年际变化与径流一致,其多雨期与径流的偏丰期对应,少雨期与偏枯期对应。降水量是影响富春江流域径流量的最主要因子,气温因子仅在7—8月对流域径流的影响达到显著水平,年蒸发与年径流呈显著负相关,对径流的减少有一定影响。本研究结果可以为富春江流域的水资源优化开发和合理利用提供参考。     

场次降雨条件下考虑田梗高度的农田产流规律模拟

条块分割、田埂密集是海河平原农田的典型特征,科学认知田埂作用下的农田产流规律对解析平原区水循环演变过程至关重要。目前,流域尺度的农田产流规律的研究较少,关于降雨特征-田埂高度-农田产流三者之间的影响关系还不明晰,田埂作用下的农田产流规律是平原区水循环演变解析的薄弱环节。该研究基于CMOPRH遥感降水数据产品分析了海河平原场次降雨特征,并以Smith & Parlange入渗模型为核心构建农田积水产流模型,模拟海河平原降雨-产流过程。结果表明：1）海河平原场次降雨总量以小于25 mm为主,占降雨总场次的95%,10 h以内的场次降雨占比为96%,降雨总量和降雨强度由东北部向西北部递减;2）在2008-2019年降雨条件下,模拟无田埂、10 cm田埂、12 cm田埂、15 cm田埂四种情景的农田年均产流量,结果分别为62.4亿m3/a、19.7亿m3/a、13.1亿m3/a、5亿m3/a;3）田埂高度已知的条件下,降雨历时和降雨强度是影响农田产流的关键因素,以降雨历时为横坐标、降雨强度为纵坐标,可以通过拟合反比例函数曲线划分一场降雨是否产流;4）根据海河平原历史农田面积变化估算,2000年海河平原农田产流量相对1979年减少10.2亿m3,2016年农田产流量相对2000年减少5.1亿m3。该研究定量解析了降雨特征、田埂高度对农田产流的影响,为解析海河平原区地表水资源衰减原因提供了重要的规律认知。     

淮河流域不同量级降雨时空分布特征及其影响因素

采用淮河流域1965—2016年67个气象站点52 a的逐日降水资料,应用Mann-Kendall趋势检验法、反距离权重插值法和Morlet小波分析法,研究了不同量级降雨时空分布特征及其影响因素。结果表明:（1）淮河流域各量级降雨的年降水量均呈增大趋势,其中暴雨的年降水量年际变化波动相对较大。（2）整个淮河流域的降雨以中、大和暴雨为主,且比较集中。（3）淮河流域小雨和中雨的年降水量由南向北的递减较为平均,各级雨量带呈条带状分布,而大雨和暴雨的各级雨量带无条带状分布的规律。此外,不同量级降雨的降水日数和降水量空间分布一致,均具有“由南向北,依次递减”的特点。（4）1965—2016年,太阳黑子出现极值的年份与淮河流域各量级降雨的降水量极值年份并不完全对应。淮河流域暴雨的年降水量和太阳黑子数都在15 a左右尺度上震荡明显,虽然尺度上不能完全对应,但有交叉,说明暴雨的年降水量和太阳黑子数存在相似的振荡周期变化。