基于Budyko假设的黄河源区径流变化归因识别

黄河源区是黄河水塔,其径流量变化的归因分析对黄河流域水资源开发利用至关重要。采用基于Budyko假设的弹性系数法量化气候因素和其他环境驱动因素对黄河源区河川径流量变化的影响。研究结果表明:1965-2013年黄河源区年降水增加,年潜在蒸散发减少,变化趋势均不显著,同时期的年径流序列呈现不显著减少趋势。在1989年实测径流序列存在突变现象,1990-1999年气候因素对径流减少的贡献率约为39%～45%,其他环境驱动因素的贡献率约为55%～61%;2000-2013年气候因素使径流量增加,其他环境驱动因素是径流量减少的主要原因。流域1980-2010年时期土地利用类型和覆盖无显著变化,研究区域冰川退缩、冻土层持续下移等其他环境驱动因素是造成黄河源区径流量减少的主要原因。     

气候变化对多年冻土区径流组成的影响分析——以长江源区为例

以多年冻土为主要下垫面的寒区流域水资源对气候变化敏感,以长江源区为例,根据数字滤波法对直门达水文站1966-2015年月径流的基流分析结果,明确了长江源区径流及其不同成分的变化规律;进一步利用格兰杰因果检验和累积斜率法分别定性和定量地分析了降水和温度对径流组成的影响。结果表明:近50年来,长江源区总径流呈现增加趋势,2004年发生突变后年平均径流量增长36.49亿m~3,基流和地表径流各贡献了50%;近50年持续地增温是引起径流变化的格兰杰原因,更有助于对河道径流成分变化的预测分析;对比径流突变前后,增温不仅改变降水形式,影响了地表产流,同时也改变了下渗后土壤水的冻融过程,对基流和地表径流改变的贡献率分别为90%和76%、高于降水变化68%和57%的贡献率。气候变化背景下,持续的增温对降水产流和下渗过程的影响,是多年冻土区流域径流成分变化的主要原因。     

吉林省径流量时空变化特征及成因分析

根据吉林省地形地貌特征,分别以东部、中部、西部代表性雨量站和径流测站1956-2000年平均降水量和径流量资料为基础,对吉林省多年平均天然径流量以及典型年径流量的年内分配状况进行计算.同时,选用MannKendall非参数秩次相关检验法分析径流量年际变化趋势,并通过绘制径流深等值线和变差系数Cv等值线对径流量空间变化进行分析.最后以降水量、气候、地形地貌、水系河网为主要因子,通过相关系数、双累计曲线方法,对径流量时空变化的成因进行探讨.研究结果表明:吉林省径流量年内分配主要集中在6-9月;径流量年际变化规律并不一致,与随处位置有关,多年平均径流量的Mann-Kendall非参数秩次相关检验系数为-0.07,径流量呈减少趋势;吉林省径流量呈分带性,东部山区径流量较大且变化较小,西部平原区径流量较小且变化较大.降水量与径流量相关性较大,延边、吉林、白城降水量与径流量双累积曲线存在突变点,突变点时间分别为1975、1978、1984年;除降水量的影响,气候、地形地貌和水系河网对径流量时空变化的影响也较明显.     

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m~3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。     

近60年来长江入海水沙演变规律及影响因素分析

根据长江下游大通水文站长时间序列资料,运用累积曲线法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析等统计方法,揭示了长江入海水沙的演变规律及其影响因素。结果表明:①年径流量呈微弱减少趋势,而年输沙量显著下降,通过95%置信度检验;②径流量在1955年发生突变,输沙量在1997年发生突变;③小波分析表明径流量和输沙量分别存在23a和24a的周期性变化规律;④1971-1996年累积减沙量为22.13亿t,1997-2015年累积减沙量为44.44亿t;⑤年输沙量显著减少受降水影响不明显,主要是水库拦沙、河道采砂和水土保持等人为因素所致。     

汾河上游径流演变特征及其驱动力

基于汾河上游兰村站1956-2000年径流数据,采用累积距平、M-K趋势检验、有序聚类、EMD分解和双累积曲线等方法,探讨了径流的年内分布和年际变化特征,定量分析了降水和人类活动对径流的影响率,进一步研究了径流对太阳活动和ENSO循环的响应。结果表明:1汾河上游径流年内分布极不均匀。径流年际变化呈显著减少趋势,经历了丰枯两个阶段,并在1970年发生突变。年径流具有准2~4年等周期。21970年前径流主要受降水影响,1970年后人类活动对径流减少贡献最大,降水次之。3厄尔尼诺发生年径流减少,结束年增加;拉尼娜发生年径流增加,结束年减少。两事件主要影响夏季和秋季的径流。太阳活动和径流丰枯有很好的响应关系。     

基于集对分析的黄河源区气候变化分析

理论与实际相结合综合确定气候特征突变年份,进而根据黄河源区气象站2015年前日照、气温、风速及降水数据,应用粗糙集及集对分析相关理论构建黄河源区气候特征联系度模型,结合Mann-Kendall及R/S方法探讨黄河源区气候特征的变化趋势。结果表明:与基准期1990年前相比,黄河源区气候特征存在向不稳定发展的态势, 20世纪90年代末以来针对黄河源区保护措施的实施遏制了变差的趋势,效果较为明显,但对于改变黄河源区现阶段整体变差趋势的效果较弱,且Hurst指数为0.38,系统具有反持续性,促使该状态的转变仍需很长一段时间。     

洞庭湖三口河系地区径流演变情势与农业用水面临的挑战

基于1960-2012年实测径流及降水资料,利用M-K检验分析法得出三口河系年径流变化趋势及汛期径流变化趋势都显著减少,年径流量与年降水量变化过程中的突变年份为1973年与1982年;以1960-1968年为基准期,运用累积量斜率变化率比较方法,计算得到流域降水量变化和水利工程运行对洞庭湖三口径流量减小的影响贡献率在1974-1982年间分别为15.25%和84.75%,在1983-2012年间依次为11.01%及88.99%;随着本区农业生产规模的不断扩大,工程性缺水与季节性缺水问题日益凸现,到2020年洞庭湖三口河系地区90%保证率总缺水量为44 127万m3,其中农业生产缺水39 652万m3,农业供需水量的缺口对该区农业可持续发展将产生不同程度的约束性。     

锦江水库对下游径流年际变化影响分析

基于仁化、长坝2个研究站点及参照站点犁市1958-2009年的日径流资料,分别采用滑动平均法和Mann-Kendall检验法定性与定量分析各站点径流年际变化趋势,再联合R/S分析法计算出Hurst指数评估趋势的持续性,最后用改进的Mann-Kendall法作突变点检验,以此来分析锦江水库对下游径流年际变化的影响。同时,分析研究区域的降水年际变化以印证水库对下游径流年际变化的影响。结果表明,建库后多年平均降水量增加,锦江下游多年平均径流量却减少;Mann-Kendall检验表明建库后锦江下游仁化段在汛期(4、5、6月)的月径流量年际间呈显著下降趋势,年径流总量虽成下降趋势,但Hurst指数显示这种趋势的持续性很弱;突变检验表明锦江下游年径流在2004-2008年期间发生突变。总体而言,锦江水库对锦江下游的影响程度要大于对干流浈江的影响。     

黄河上游近60年水沙演变及影响因素分析

为揭示黄河上游水沙演变规律及其驱动因素,根据黄河上游3个代表水文站长时间序列资料,均值差异T法、双累积曲线分析法、小波分析法等方法对其多年水沙变化的特征进行了分析研究.结果表明,黄河上游三个代表站1960-2019年径流量和输沙量均呈现出下降趋势;黄河上游唐乃亥、兰州和头道拐站三站年径流量突变年份分别为1989年198...     

根河流域1980-2017年气候和径流的变化特征分析

根河流域处于我国寒温带地区,气候和自然环境较为特殊,分布着大面积冻土,对于气候变化非常敏感。【目的】通过分析根河流域气象要素和径流的变化,探讨气候和水文之间的相互关系,为该流域的水资源科学管理提供理论依据。【方法】以额尔古纳水系根河流域为研究对象,利用M-K检验和Hurst指数等方法,分析根河流域1980-2017年气象要素和径流的变化趋势及相互作用关系。【结果】①根河流域年平均气温在1980―2017年,共上升了1.10℃,在α=0.01的水平上呈上升趋势,且上升趋势有较强的持续性(H=0.75)。其中,生长季的气温变化最为强烈(Z=4.63)。②根河流域生长季降水量占年降水量的85%,趋于下降趋势,下降幅度为1.68 mm/a。③根河流域始冻期和完全冻结期的空气相对湿度分别α=0.001和α=0.01的水平上显著下降,且下降趋势有很强的持续性(H=1.0),变化幅度为0.05%/a。④根河流域径流量趋于下降趋势,在1997年和1999年发生突变,不年降水量发生突变的时间基本吻合,且降雨不径流的变化趋势一致,相关性分析表明,降雨不径流的相关系数为0.91。⑤根河流域径流量不年均气温相关系数为0.50,气温主要以增加流域各因子的蒸散发以及土壤和河流冻结、融化的时间或面积来影响流域径流量。【结论】根河流域降水量和径流在1980―2017年没有很大的变化趋势,气温呈猛烈的上升趋势,流域气候整体上趋于夏季越来越干冷,冬季干热的趋势。     

近50a来黄河流域温度和降水基本特征和变化趋势分析

利用黄河流域87个代表气象站1961－2010年的逐日温度和降水观测资料,采用算术平均、线性倾向估计、滑动平均方法对流域年、季和年代际温度和降水特点和变化趋势进行分析。结果表明：流域多年平均温度为6.96℃,总体呈东高西低、南高北低的空间分布特征。年平均温度呈明显上升趋势,线性倾向率为0.03℃/a;流域季节温度均呈明显增加趋势,冬季温度增加较为明显,夏季温度增加相对较低。流域多年平均降水为448mm,降水空间分布由东南向西北呈带状递减趋势。流域年平均降水呈不显著的增加趋势,线性倾向率为-0.97mm/a,流域季节降水增减变化趋势不明显,变化较为复杂。     

挠力河流域径流变化特征与影响因素分析

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析,然后采用滑动移除近似熵法(MC-Ap En法)和Mann-Kendall突变检验法分别对径流进行突变检验,并对径流发生变化的原因进行了探讨。结果表明:挠力河流域上、中、下游径流量分布不均匀,且同一水文站径流年际变化较大,不利于挠力河流域水资源的开发利用;挠力河流域近50 a来径流量呈明显的减少趋势,其中宝清站、保安站、菜咀子站径流下降趋势明显;挠力河径流量在1966年发生突变,突变后径流呈明显的减少趋势,发生突变的主要原因是降雨量减少、农业开垦的扩张以及水利工程建设的日益增多;滑动移除近似熵法在进行径流突变分析的过程中,表现出精确度高、抗干扰能力强等特点,是一种适于径流序列突变检测的方法。     

基于条件概率分布的玛纳斯河年径流序列频率分析

根据玛纳斯河1956―2006年年径流序列数据,采用Mann-Kendall突变检验法和累积距平法对其变化趋势及突变进行了分析,通过条件概率分布法、K-S检验、OLS及AIC对其进行了拟合优度检验。结果表明,玛纳斯河年径流在1956―1995年呈现减少趋势,在1996―2006年年径流呈现增长趋势,并在1995年发生突变;最优分布的设计年径流值在各频率下均较传统频率法求得的设计年径流值增加1%~10%,条件概率分布相对于传统的水文频率计算方法得到的设计结果更有利于玛纳斯河的防洪安全及洪水资源利用。     

西江流域干流径流量演变特征分析

为了更全面地反映西江流域径流演变规律,以西江流域干流1957-2016年迁江水文站、大湟江口水文站、梧州水文站和高要水文站径流数据为基础,运用Mann-Kendall趋势检验法、T检验及有序聚类法等分析方法对西江干流年径流变化进行了分析。结果表明:①西江干流4个水文站径流年际变差系数在0.177~0.216之间变化,年际变化不大;②丰、枯特征具有一定的同步性,其中迁江站容易发生洪水及干旱;③经趋势性检验分析发现,四站变化趋势相同,其中迁江站变化最显著;④迁江站年径流量在2002年发生显著突变,其他3个水文站点并未出现显著突变点。结果可为西江流域水资源利用提供科学依据。     

白龙江流域近40a气候变化及径流的响应

采用M-K突变检测法和小波分析法对白龙江流域近40a来气候变化特征进行分析。结果表明:白龙江流域气温变化20世纪80年代之前趋势不明显,80年代至90年代之间波动明显,呈下降趋势,90年代中后期气温年际变化呈显著上升趋势;降水量年际变化90年代中期之前上下波动趋势不显著,90年代中期以后呈下降趋势,流域气候趋于暖干化。上游气温年际变化存在7a、27a和4a尺度的周期变化,中下游武都和文县均以17a为主要周期;上游降水变化以7a和4a为第1、第3主周期,中下游的武都、文县则以25a、9a和4a为第1、第2和第3主周期。并且据相关分析得出降水量与径流量呈正相关关系,而气温与径流量呈负相关关系。     

基于Budyko理论的黑河流域中游地区实际蒸散发估算及其变化归因分析

蒸散发是黑河流域中游地区农业绿洲水分消耗的主要途径,准确估算该地区的实际蒸散发量并对其变化规律进行分析对于科学指导当地农业灌溉、优化水资源配置等具有重要意义.基于Budyko理论及其改进的傅抱璞经验模型估算黑河流域中游地区2006-2015年的实际蒸散发量,利用Mann-Kendall方法分析实际蒸散发序列的趋势特征和...     

不同水文序列突变检测方法在漳河观台站径流分析中的对比研究

科学诊断水文序列的突变特性,对于认识水文循环的演变规律,研究环境变化对水文过程的影响具有重要的科学意义。基于漳河观台水文站1951-2015年实测径流序列,利用降水-径流双累积曲线、有序聚类突变检测法、Mann-Kendall突变检测法、基于水文模拟的突变检测法等多种方法对比分析了其突变特征。结果表明:1951年以来,观台水文站实测年径流序列呈现出显著的下降趋势,20世纪50和60年代处于丰水期,从70年代初开始年径流持续下降,80年代以后进入连续枯水期。4种突变检测方法得到观台水文站实测年径流序列的突变点位于1971-1978年。4种方法相比,降水-径流双累积曲线检测的突变点反映的是流域降水-径流关系发生明显改变的时刻;有序聚类突变检测方法检测的突变点反映的是径流序列的聚类特征;Mann-Kendall突变检测方法检测的突变点反映的是径流序列的综合突变特征;基于水文模拟的突变检测方法检测的突变点反映的是人类活动对流域降水径流关系干扰的起始点。     

关河水库流域水文序列突变诊断与非一致性研究

在气候变化和人类活动影响下,近年来很多流域的水文序列发生了突变,呈现出了时间序列上的非一致性。同时,水文序列的自相关性影响其突变点的准确识别。为研究关河流域降雨以及径流序列的变化规律,根据流域内5个雨量站以及2个实测径流站点近50年的实测资料,利用Mann-Kendall秩次检验其趋势性,同时利用3种突变检验方法分别在无、有去趋势预置白(trend free pre-white,TFPW)前处理的条件下对序列突变点进行识别,并使用Morlet小波对序列进行周期性分析,从突变点诊断、周期性分析和驱动机制3方面剖析关河水库流域水文序列非一致性变化特点。研究结果表明:对系列的自相关性去除以后,TFPW对水文系列中初步识别出来的多个伪突变点有校正作用,有助于识别出真正的突变点,这一结论在随后的周期性分析Morlet小波方法中得到了验证。研究区降雨在1978年发生突变,径流在1979年发生突变,降水是引起两站径流产生突变的原因,且突变点前后径流序列的状态发生了根本性变化;相较于受单一气候影响的石栈道站,受气候因素以及人类活动双因素影响下的关河站其径流总量下降更为明显,径流变化周期不稳定且峰值有所减小。