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%)。     

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%)。     

澧水流域径流泥沙变化及驱动力研究

为了掌握澧水长时间序列的径流泥沙演变规律,运用Pearson相关系数法对1955~2009年澧水年径流量和年输沙量进行分析。结果表明,近55年来澧水年径流量没有发生明显变化,而年输沙量呈显著下降趋势,年输沙量在1983年发生了突变。通过分析降雨、径流及输沙量之间的变化关系,在1955~2009年澧水年降水量无明显变化的情况下,人为因素是年输沙量显著减少的主要因素,水土保持综合治理和水利工程拦沙使澧水入洞庭湖泥沙量每年相应减少约459.03×107kg。     

黄河上游2008—2017年兰州水文站水沙特性分析

通过对黄河上游河道泥沙来源及兰州水文站近10年水沙特性分析,探讨不同年份径流量、输沙量及平均含沙量的变化特性。研究表明:2008—2017年年径流量呈先增加后减少的趋势,最大径流量出现在2012年,输沙量和平均含沙量除2012年外,其余年份变化不明显;2012年受降雨集中导致的洪水过程,径流量、输沙量和平均含沙量均高于其他年份;随着径流量的增加,年输沙量呈线性增加的趋势。研究为黄河上游水资源调控配置及可持续利用提供了一定的理论基础。     

渭河陕西段水情对气候变化的响应

根据20世纪中期以来渭河降水、径流、泥沙、洪水等方面的资料,对陕西省渭河的水情动态变化进行了统计分析,并对水情变化的主要原因进行了探讨,以揭示其对环境因素的响应关系。结果表明,渭河流域水沙输送主要集中于降水量较大的汛期,年内分布相对集中;年际变化较大,20世纪50～90年代期间径流量和输沙量总体均呈下降趋势,90年代径流量下降明显;洪水演变出现新的特点;流域径流量、输沙量、洪水等水情要素与气候变化之间存在密切的响应关系。     

辽河口潮间带景观破碎度演变驱动因素

辽河口湿地近30年高速发展的城镇化、湿地旅游开发和辽河泥沙量改变,使得湿地景观破碎度加剧。为了研究辽河口潮间带湿地景观破碎度演变驱动因素,利用辽河口湿地1985～2017年Landsat遥感影像,在地理信息系统技术支持下,通过景观格局分析法,对辽河口潮间带景观破碎度演变及驱动因素进行研究。结果表明:景观指数NP(斑块个数)值呈现先增加后减小又增加的趋势,总NP值增加139个,1985年时最低(92个),2016年时达到最高(267个)。斑块数增多,说明景观破碎程度增大。景观指数LPI(最大斑块所占面积比例)值总体来说呈下降趋势,总体LPI值减少1.31%,说明最大斑块所占的百分比减少,景观的破碎程度增大。影响辽河口潮间带土地利用面积变化的因素有气温、降雨量、径流与径流量、输沙量与含沙量、人口数量、GDP等,其中,年输沙量与年均流量是影响湿地变化的主要自然因素,人口因素是导致辽河口潮间带土地利用面积变化的主要人为因素。随着人口的增长,道路、养殖、油井、城镇的面积随之增加,湿地和潮滩的面积减少。人口因素是导致辽河口潮间带景观破碎化的主要因素,随着人口数增加,斑块个数增加,最大斑块所占的百分比减少,景观破碎度增大。     

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,确保入湖径流量。     

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。     

凌河保护区水量综合管理研究——凌河流域水沙特性分析

通过对凌河流域代表水文站的实测径流量和输沙量分析,得出凌河流域的水沙变化规律.探讨了凌河流域典型水文站(朝阳水文站)流域径流量、输沙量和含沙量的年内和年际变化趋势,比较了不同水文站径流量、输沙量和含沙量的年际变化.同时,探讨了凌河流域径流量、输沙量的沿程变化规律,并对大、小凌河流域的径流量和输沙量等水沙特性进行了比较.结果表明,凌河流域径流量和输沙量年内分配不均,多集中于汛期(6～9月),且年际变化较大,径流量随沿程增大;而输沙量在山丘区随沿程增大,到达平原区随沿程减小.     

28年吴起县水文特征分析

本研究根据该县1980～2007年水文站的观测资料,经过统计计算,对降水、蒸发、径流、输沙量等因子的变化规律进行了详细分析.结果表明:28 a间该地区8月份的平均降水量、径流量和输沙量最大,而5月份的蒸发量最大;夏季的降水量、径流量和输沙量明显高于其他几个季节,春季和夏季的蒸发量相差不大,均高于秋、冬季;降水量年际变化总的趋势是上升的,而蒸发量、径流量和输沙量均有不同程度的减少.此结果为探讨水文特征与森林植被之间的关系,给吴起县植被建设提供理论依据.     

滦河的水沙关系及水利工程对下游河道的影响

滦河径流年内分配极不均匀,有73％的输水量和96％的输沙量集中在汛期,大水挟大沙的特征明显.修建于干流上的潘家口水库、大黑汀水库和支流上的桃林口水库控制了流域89.9％的汇水面积,削减了滦河63％的径流量、99.3％的输沙量和汛期30％的径流峰值,引起了下游河道的快速响应,导致河床展宽变浅,出现衰亡迹象.     

石羊河流域年径流序列的变异诊断

采用重新标度极差分析法(R/S分析方法),对石羊河流域8条河流的年径流序列进行了变异诊断,计算了变异前后序列均值和年径流随时间的变化关系。结果表明,石羊河流域8条河流的年径流序列已发生了变异,变异年份分别为:杂木河1989年,西营河1989年,金塔河1973年,黄羊河1982年,古浪河1984年,大靖河1959年,东大河1967年,西大河1960年。经回归分析表明,对这些变异年份的诊断是合理的。     

黑龙江省西部半干旱区雨季及融雪期径流特性

为揭示黑龙江省西部半干旱区季节性径流特征并准确推求该地区地表径流,以流经内蒙古东部和黑龙江省西部的阿伦河流域为研究区,构建适用于该流域具有物理基础分布式水文模型,计算阿伦河流域2011～2015年耦合融雪降雨-径流过程,推求阿伦河流域雨季(6～9月)月径流量、径流系数、年径流系数、主要融雪期融雪径流量及其对年径流贡献率。结果表明,5年内6～9月平均径流系数分别为0.26、0.37、0.54和0.39,年径流系数0.34～0.42,均值0.38;各年主要融雪期(3月1日～4月15日)融雪径流峰值10 m3·s-1,融雪径流对年径流贡献率分别为1.4%、1.4%、0.8%、2.0%和2.2%,均值1.6%。研究对黑龙江省西部半干旱区季节性径流量予以准确量化,以期为该地区地表水资源合理开发和利用提供决策依据。     

山西省吉县清水河流域森林动态变化对水沙影响的初报

我们使用流域内(黄河中游河龙区清水河流域水文站断面以上425km~2)不同时期航片,判读出森林的动态变化。然后依据27年的水文资料,分析森林的动态变化对径流、泥沙的影响。研究表明:由于森林面积的增加以及土壤下渗和蒸发散的增加,年径流量、枯水期流量、洪峰流量以及悬移质输沙量都不同程度地减少。     

洞庭湖水沙演变特征及其影响因素分析

三峡水库的运行,使洞庭湖水情发生了变化,对洞庭湖区社会经济建设产生了极大的影响.主要讨论了三峡运行以来洞庭湖三口、四水入湖的年径流量、入湖沙量的变化以及出湖水沙变化,分析了洞庭湖水沙演变的特征和长江干流水利工程、三峡工程以及流域降水量变化对水沙演变的影响.     

昕水河流域“水文法”基准期降水输沙相关关系统计方法研究

  目的  基于昕水河流域日尺度降雨和输沙数据，分析1958—2015年昕水河流域降水与输沙变化趋势及相关关系，比较年降雨量、汛期降雨量、侵蚀性降雨量、轻度产沙降雨量、中度产沙降雨量、强度产沙降雨量等6种统计标准和降水空间分布对“水文法”基准期分析降水输沙相关关系的影响，筛选最佳的降水输沙相关关系统计方法，提高“水文法”的计算精度。  方法  利用Mann-Kendall非参数检验方法分析降水量与输沙量变化趋势，双累积曲线法判定“水文法”基准期，Pearson相关分析法比较水沙关系相关性结果。  结果  昕水河流域年降水量无显著变化趋势，年输沙量呈显著下降趋势；6种统计标准下的水沙关系相关性由高至低依次为:强度产沙降雨量、年降雨量、侵蚀性降雨量、中度产沙降雨量、轻度产沙降雨量、汛期降雨量；低降雨强度但高降雨量降雨事件对研究区产沙贡献小，剔除产沙无效降雨能提高水沙关系相关性；午城、黄土、蒲县雨量站水沙关系相关性较好，大宁、桑峨雨量站水沙关系相关性较差。  结论  昕水河流域年输沙量变化与三北防护林及淤地坝建设等地表人类活动变化直接相关；研究区的产沙主要发生在夏秋季的强降雨事件中，强度产沙降雨量用于降水输沙相关关系研究结果最优，汛期降雨量不适用于降水输沙相关关系研究，产沙无效降雨会增加水沙关系研究的偏差，在缺乏降雨强度准确数据时，应选择降雨历时短、降雨量大的产沙有效降雨进行水沙关系分析；在流域尺度，降水空间分布对降水输沙相关关系有影响，距流域出口站距离较近雨量站降水数据的水沙相关关系较好。      

降雨和水保措施对无定河流域径流和产沙量影响

基于无定河流域降雨、泥沙、径流和水土保持措施的历年统计数据,根据M-K-S检验得到径流和侵蚀产沙序列的突变点,将研究期分为基准期(1957—1972年)和措施期(1973—1996年)。采用双累积曲线、经验公式和修正系数法,研究该流域降雨变化和水保措施对径流和产沙量变化的影响,并采用多元回归模型分离了降雨和水保措施对径流和产沙量变化的贡献。结果表明:与基准期相比,水保措施引起径流减少3.16亿～3.42亿m3,占基准期年均径流量的23.0%～24.4%;引起产沙量减少0.71亿～1.07亿t,占基准期年均产沙量的47.1%～57.3%。措施期降雨变化引起径流量减少0.46亿m3,产沙量减少0.13亿t,分别占措施期水、沙实际减少总量的11.6%和11.4%。水土保持措施建设是流域径流和侵蚀产沙减少的主要原因,其对水、沙减少的贡献率分别为80.3%和60.5%。其中,植被措施(林地+草地)对径流影响显著,引起径流量减少2.78亿m3,占径流减少总量的70.2%;工程措施(梯田+坝地)对产沙影响显著,引起产沙量减少0.46亿t,占产沙减少总量的40.3%。降雨变化、植被及工程措施对水沙量变化的影响表现出阶段性变化,主要原因在于降雨的丰枯变化和工程措施对水土流失防治功能的时限性。因此,在水保措施建设过程中,需合理配置工程和植被措施比例,重视对已建梯田、坝地等工程的维护和废弃工程的替换,以增强水土保持措施体系功能的持续性。     

黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态

【目的】研究黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态,为当地森林的经营管理提供理论依据。【方法】通过对陕北黄龙山林区典型油松人工林的长期水文定位观测,以采伐上层乔木后自然恢复的灌草地（以下简称“采伐地”）为对照,研究油松林在中龄林-近熟林-成熟林过程中林冠层对降水的再分配、枯落物层对降水的截留率及其对产流与产沙量和土壤储水量等的影响。【结果】从中龄林到成熟林,油松林冠年截留率由17.0%增加到29.7%,其年平均截留率为采伐地灌草层的5倍左右;油松林树干年茎流率平均为2.8%,且与林龄、年降水量关系不明显;油松林枯落物层对降水的年截留率约为9.7%,随林龄变化保持稳定,且与采伐地差异不显著;油松林地多年平均径流深和产沙量分别为1.76 mm/年和1.11 t/(km²·年),采伐地较油松林地分别高出10.4%和100%;油松林地0～300 cm土层年均土壤储水量为420.1 mm,较采伐地减少139.2 mm,且随林龄增加以1.8 mm/年的速率下降。【结论】油松人工林由中龄林到成熟林的发育过程中,冠层截留降水能力显著增加,年径流深、土壤储水量呈微弱下降趋势,而枯落物层截留率、林地产沙量等则无明显变化;油松林显示出强大的水土保持功能,采伐上层乔木保留地被物层不会导致严重的水土流失;通过合理间伐,可以减轻林地径流深和土壤储水量逐渐减少的不利影响,改善林地水文状况。     

新安江水库四条入库河流水文状况的比较研究

根据武强溪、进贤溪、新安江和练江等4条入库河流近20年的水文和气象资料的比较分析,得到如下结果:4条河流的年输沙量与年降水量呈显著的指数相关。单位面积上单位降水量负荷的年输沙量,70年代与60年代相比有增加的迹象。这可能与河流流域森林植被资源的破坏有关。武强溪与进贤溪相比,前者的年迳流深、迳流系数较大,洪水迳流量所占比例较小,枯水迳流量所占比例较大,土壤流失量显著地少,这些可能是森林植被的差异造成的。因此,加强各流域的封山育林,提高森林复盖率,对保护新安江水库有重要意义。