人类活动对黑河水文过程的影响分析

本文以黑河流域年降水序列为参照,利用小波分析方法对黑河年径流序列的周期性变化进行分析,利用Spearman秩次分析法对比检验了黑河年径流序列的趋势性,利用有序聚类分析法推估了人类活动对黑河年径流序列的显著干扰年份。结果表明:黑河流域年降水序列和河流年径流序列存在着多时间尺度周期;距平累积分析表明,1965年以前黑河山口以上年径流序列的趋势性较显著,1971以后对河流入渭年径流序列的趋势性较显著;黑河入渭年径流序列显著突变年份在1979年。     

河西走廊三大内陆河流域出山径流变化特征及其影响因素分析

以1961-2010年河西走廊三大内陆河流域出山年径流资料为基础,综合运用趋势分析、MannKendall突变检测、Morlet小波分析、R/S分析、降水-径流深度双累积曲线等多种数理分析方法,研究了河西走廊三大内陆河流域出山年径流的变化特征、影响因素及未来可能的变化趋势。结果表明:(1)1961-2010年,石羊河流域出山年径流呈微弱减少趋势,黑河流域和疏勒河流域出山年径流呈显著增加趋势,50年来黑河流域和疏勒河流域出山年径流存在显著突变特征;(2)1961-2010年,石羊河流域和黑河流域出山年径流经历了"枯-丰-枯-丰"4次交替,疏勒河流域出山年径流经历了"枯-丰"2次交替;(3)1961-2010年,石羊河流域、黑河流域、疏勒河流域出山年径流变化的主周期分别为5年、22年和15年,但不具有统计显著性;(4)河西走廊三大内陆河流域出山年径流变化受祁连山区降水影响较大,山区人类活动对年径流变化影响较小;(5)未来石羊河流域出山年径流可能呈减少趋势,黑河流域和疏勒河流域出山年径流可能呈增加趋势。     

刘家峡水库调度方式对黄河上游水文情势的影响

水库调度方式对河流水文情势的改变有着重要的影响,文中结合水库防洪、发电、供水调度模拟模型,设置了水文情势的量、时间、频率、延时和变化率5种基本特征的32个指标,采用水文变异法(RVA)对不同水库功能模式下,河流水文情势的改变进行定量化研究。研究表明:刘家峡水库发电调度有15个水文情势指标发生高度改变,占指标总数的47%;水库供水引发了20个水文情势指标发生高度改变,占指标总数的近63%;供水调度对河流水文情势整体改变度为0.77,较发电调度改变程度0.43更高,相对防洪和发电调度,改变更为强烈,影响更为广泛。在防洪、发电、供水三个水库功能中,供水调度对河流水文情势的影响最显著,防洪调度最小。     

黑河中游正义峡径流变化趋势及归因分析

以黑河中游正义峡水文站的实测径流量数据为基础,采用线性回归法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t检验法、Pettitt检验法和累积距平法分析了正义峡水文站1970―2020年径流序列的变化趋势和突变年份,并利用基于Budyko假设的水热耦合平衡方程,对正义峡径流量变化趋势进行了归因分析。结果表明：（1）研究期内正义峡径流量波动变化,丰枯交替,但整体呈现增加趋势,2004年径流发生突变,突变后的年平均径流量增加了3.08×108m3,增加率为32.7%。（2）突变后的2005―2020年,正义峡径流量对降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数分别为1.40、-0.40、-1.57,且各因子对径流的贡献率分别为42.73%、-12.52%、69.79%,表明径流量对下垫面变化最为敏感,气候因子中降水对径流的影响大于潜在蒸发。（3）在一定的区域气候条件下,植被覆盖、土地利用、流域调水等人类活动引起的中游下垫面变化是正义峡径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门制定水资源合理分配及调用方案提供科学依据。     

黑河流域40多年来生态环境变化驱动力分析及对策

结合黑河流域40多年来水文,社会经济等方面的资料,采用趋势分析法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流之间的关系。研究结果表明:随着从上游至中下游的顺序,各水文站年径流量差积曲线先上升,而后呈长时期连续下降的趋势,而且顺河流方向越往下,曲线的坡度越明显,即径流量减少的趋势越明显,但黑河干流上游地表径流在过去的几十年里并没有减少,且有一定程度的增加,这说明各水文站径流的差积曲线主要是由于人类活动的影响,导致下游生态环境受损。     

漳河上游径流变化特征及其归因分析

基于漳河上游流域周边台站的气象水文数据,综合运用Mann-Kendall突变检测、Hurst指数、流量历时曲线和气候弹性系数法等,分析了流域径流的年际变化特征和年内格局变化,探讨了气候变化和人类活动对径流减少的作用。结果表明:1955-2016年,流域径流的年际变化呈显著减少趋势,减少率为0.316×10~8m~3/a。年径流序列在1973年发生突变,突变前径流的减少趋势显著,其主要原因可能是气候变化;突变后减少趋势有所减缓,其主要原因是人类活动,具体表现为1970s-1980s的水利工程建设和土地改革兴起,1990s之后的工农业用水激增和城镇化加速推进。突变前后各月平均径流减少十分显著,相对减少率均超过70%,径流年内分布更加趋于不均,季节变化差异加大。基于气候弹性系数法,气候变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为29.7%和70.3%。     

气候变化和人类活动对干旱区内陆河径流量的影响——以新疆玛纳斯河流域肯斯瓦特水文站为例

近55 a来,新疆玛纳斯河流域肯斯瓦特水文站年径流量呈增加趋势,为了研究气候变化和人类活动影响下肯斯瓦特径流的变化规律,利用肯斯瓦特水文站1955-2010年数据资料,采用线性回归、趋势分析及滑动平均等方法,分析肯斯瓦特站的径流和气候变化特征,并运用Mann Kendall和累积距平法识别出径流变化过程中1995年为其突变年份,降水量变化过程中突变年份为1997年,而蒸发量突变年份为1996年。利用统计分析法分析了1955-1995年和1996-2010年2个时期的累积径流量、降水量和蒸发量与年份之间的线性关系。采用累积量斜率变化率比较法,计算得出肯斯瓦特站降水量增加对径流量增加的贡献率为59.64%,蒸发量增加对径流量增加的贡献率为31.83%,人类活动对径流量增加的贡献率为8.53%,表明气候变化是影响径流量变化的主要因素。     

近50年玛纳斯河流域径流变化规律研究

玛纳斯河流域上游山区形成的径流是供给中下游平原区和玛纳斯绿洲的重要水源.文中利用玛纳斯河上游2个水文站和4个雨量站1956～2006年系列径流和降水资料,利用多种指标和小波分析法分析径流年内、年际变化特征.结果表明:玛纳斯河上游流域径流年内分配不均匀,主要集中在6～8月份,占多年平均流量的66.9%～70.3%;径流年...     

河西走廊3大内陆河近51年出山径流分布特征

以河西走廊疏勒河、黑河和石羊河1955～2005年时段的河流流量和气象实测数据为资料,应用多种数值诊断方法,系统分析了流域内51年间出山径流的季节及年际变化等.结果表明,走廊内出山径流的年内分配差异较大;三大河流的夏汛流量的峰值出现在同一时期,出山径流量自西向东疏勒河、黑河和石羊河分别占年总出山径流量的74.75%、75.04%和80.94%;径流的年际变化,平水年份最多,占总序列的38.56%,偏枯年大于偏丰年7.84%,说明出山径流量呈减少趋势;累积滤波器和Kendall秩次相关分析结果表明,年出山径流的变化趋势总体呈缓慢下降趋势,三大河流的年出山径流系列累积平均曲线在2005年趋于重合;Morlet分析结果预示未来径流量将处于相对偏少期.     

气候变化对冰川融水型河流水情的影响──以玛纳斯河为例

我国西北地区的河流主要靠冰雪融水补给。８０年代新疆北部气候变化突出，分析玛纳斯河流域实测水文气象资料表明，８０年代年平均气温升高０．６℃，流域年降水量平均比５０—７０年代增加１６％，但河流水量趋于减少，年最大洪水减小１２．４％，河流径流的年内分布的不均匀性明显改变；春季水量增加，消融期提前，５月流量增大１９．５％，夏季略有减小。降水增多对河流径流影响不大，大河水文对气候变化的反应强烈，气候变化使河流水情向着不利于绿州经济与环境的方向发展。     

张掖市水环境演化对黑河下游绿洲生态的影响与对策

绿洲是干旱区特有的地理景观,有水成绿洲,无水变荒漠。黑河下游的额济纳绿洲极度干旱,黑河是其唯一的水源。然而由于中游张掖市人口的迅速增长和工农业大规模发展,加上对水资源的不合理开发利用,导致正义峡径流量日益减少,额济纳绿洲的生态环境急剧恶化。本文着重论述了黑河中游张掖市水环境的现状及其对下游额济纳绿洲生态的影响,并提出了相应的对策。     

新疆天山北麓奎屯河流域径流变化特征研究

奎屯河流域水资源总量为17.83×108m3,其中地表径流量为16.21×108m3,占水资源总量的90%以上。因此,研究径流补给来源及变化特征有助于掌握水资源的变化趋势,为水资源的开发利用提供可靠的依据。本文采用奎屯河流域各水文站径流系列资料,选取变差系数、年际极值比、集中度、集中期等参数,分析了奎屯河流域径流补给特性、来源、年内分配规律及年际变化特征。分析结果表明:奎屯河流域径流补给具有地带性和多样性特点,补给来源主要以冰川融水和雨水补给为主;年内分配极不均匀,集中程度高;年际变化相对稳定,变幅小,多年呈微弱增加趋势。     

黑河流域干旱化驱动力机制及其趋势预测

干旱与水资源短缺是黑河流域的基本环境特征。候变暖的背景下,该地区的降水量虽然有所增加,但是远远不能抵消气温升高带来的蒸发量。在气候干旱化增强的背景下,黑河流域的径流量在上游呈现增加的趋势,由于中上游对水资源的开发利用,使得黑河流域越往下游,径流量减少越明显,下游的水文干旱进一步加剧。受气候干旱、水文干旱、人为干旱的影响,近50a干旱灾害面积急剧扩张,选取1957—2004年的张掖市旱灾面积统计资料,采用马儿可夫预测方法,预测了2005—2010年的旱灾面积的状态概率,并提出一些对策。     

额济纳盆地1977～2005年景观格局演化及其生态学机制

基于1977、1993、2001和2005年四期Landsat遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术,分析了近30年来额济纳盆地景观格局的演化特征及其生态学机制。结果表明:(1)乔木林的结构不合理和回复力较低导致其始终处于退化之中,对黑河输水量变化的响应具有滞后和延迟效应;(2)灌木物种生态型的多样性较高,使得灌木林对水分变动的响应表现出一定的弹性,在快速退化后保持相对稳定;(3)草本植物对水分变动的响应十分敏感,草地的面积和空间分布受黑河输水量影响最为显著;(4)沙地总面积持续增加,单个沙丘的规模增大,与沙尘暴发生频率减少但强度持续增大的趋势相一致;(5)水域和干湖盆的景观格局具有明显的波动特点,主要受黑河向盆地内的输水量与输水方式控制。     

Understanding the impact of mountain landscapes on water balance in the upper Heihe River watershed in northwestern China

Estimating the impact of mountain landscape on hydrology or water balance is essential for the sustainable development strategies of water resources.Specifically,understanding how the change of each landscape influences hydrological components will greatly improve the predictability of hydrological responses to mountain landscape changes and thus can help the government make sounder decisions.In the paper,we used the VIC(Variable Infiltration Capacity)model to conduct hydrological modeling in the upper Heihe River watershed,along with a frozen-soil module and a glacier melting module to improve the simulation.The improved model performed satisfactorily.We concluded that there are differences in the runoff generation of mountain landscape both in space and time.About 50% of the total runoff at the catchment outlet were generated in mid-mountain zone(2,900-4,000 m asl),and water was mainly consumed in low mountain region(1,700-2,900 m asl)because of the higher requirements of trees and grasses.The runoff coefficient was 0.37 in the upper Heihe River watershed.Barren landscape produced the largest runoff yields(52.46% of the total runoff)in the upper Heihe River watershed,followed by grassland(34.15%),shrub(9.02%),glacier(3.57%),and forest(0.49%).In order to simulate the impact of landscape change on hydrological components,three landscape change scenarios were designed in the study.Scenario 1,2 and 3 were to convert all shady slope landscapes at 2,000-3,300 m,2,000-3,700 m,and 2,000-4,000 m asl respectively to forest lands,with forest coverage rate increased to 12.4%,28.5% and 42.0%,respectively.The runoff at the catchment outlet correspondingly declined by 3.5%,13.1% and 24.2% under the three scenarios.The forest landscape is very important in water conservation as it reduced the flood peak and increased the base flow.The mountains as "water towers" play important roles in water resources generation and the impact of mountain landscapes on hydrology is significant.     

SubTOPMODEL模块构建及其在清水河的应用

在TOPMODEL模型原理及其特点的基础上,结合塔里木河流域的雪冰水文特点,构建subTOPMODEL子模块,并与TOPMODEL模型松散耦合,以完善TOPMODEL模型.并把模型应用于垂直地带性明显,雪冰融水为重要补给的清水河流域,对原模型、改进模型、实测值的两两比较表明,模拟结果走型匹配较好,但由于在高强度降雨情况下,超渗地面径流对洪峰贡献很大,而TOPMODEL模型基于变源产流面积理论,没有充分考虑超渗地面径流,计算主洪峰流量明显小于实测流量;改进模型的模拟效率系数为0.738,效率系数结果提高度不是令人满意,仅提高了0.051,但其春冬季节细微表现证实改进模型的有效性.     

开都河源区径流变化的气候响应

气候变化下的山区径流时空变异特征是干旱区水文水资源研究的热点之一。本研究选择天山南坡开都河流域源区为典型研究区,基于1958-2017年大山口水文站和巴音布鲁克水文站径流数据,及巴音布鲁克气象观测数据,采用TFPW-MK趋势检验、小波分析与小波相干等方法分析径流序列的趋势、突变和周期特征及其对气候变化的响应。结果表明:近60 a来,开都河源区径流、降水、气温呈显著增加趋势,并且径流量、降水量与最高气温的增率在加快,而平均气温与最低气温的增率减缓;径流量、降水与平均气温的突变年份集中在20世纪90年代,并且均存在28 a的周期;夏季径流量增加主要受夏季升温的影响,而早春径流量增加主要与冬季降水增加、早春升温有关;在年尺度上,降水是影响开都河径流变化的主要因素,气温主要以积温形式影响着径流的变化;在月尺度上,积温与降水均与径流呈显著正相关关系,且源区上游径流较下游径流对气温变化更为敏感。     

黑河洪峰变化及其对全球气候变暖的响应

利用黑河洪峰及黑河上、中游降水和气温资料,采用线性倾向方法、功率谱分析方法、滑动t-检验法、累计距平法、Cramer's法以及相关统计方法等,分析了黑河年最大洪峰流量及其出现时间的演变特征及其原因.结果表明:黑河年最大洪峰出现时间变化呈现波动性,并且与上游气温变亿趋势基本一致,其突变年在1983年前后,突变前年最大洪峰时间是推迟的,突变后则明显提前,黑河年最大洪峰出现时间与气候变暖关系密切,随着全球气候变暖,黑河年最大洪峰出现时间存在提前的趋势.黑河年最大洪峰流量的时间演变以波动形式为主,存在准3年和准11年的变化周期,其突变在1973年前后;黑河年最大洪峰流量与洪峰出现日前三天黑河上游的降水多少有关;黑河年最大洪峰与年平均流量的历史演变趋势也具有很好的相似性.     

黑河莺落峡年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律研究

黑河是我国一条重要的内陆河,对黑河流域年径流量的变化特征进行深入研究,具有重要的现实意义。文中应用Kendal趋势检验法、R/S分析法、条件概率分析法和M arkov过程基本的理论,对黑河上游莺落峡水文站1945~2000年实测年径流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明:莺落峡年径流量变化具有如下主要规律:呈增加趋势,但是并不显著;变化存在正的持续性,预计进入21世纪后将继续呈微弱增加趋势;无论何种长度的连续年数,都是连枯的概率最大、连平的概率次之,连丰的概率最小;径流枯水状态的自保守性最强,平水状态的自保守性次之,丰水状态的自保守性最弱;无论处于何种初始状态,径流向枯水状态转移的概率最大,向平水状态转移的概率次之,向丰水状态转移的概率最小。在径流的长期演化过程中,枯水状态的出现机会占有优势,平水状态和枯水状态的出现机会相同。     

Runoff characteristics and its sensitivity to climate factors in the Weihe River Basin from 2006 to 2018

Exploring the current runoff characteristics after the large-scale implementation of the Grain for Green (GFG) project and investigating its sensitivities to potential drivers are crucial for water resource prediction and management. Based on the measured runoff data of 62 hydrological stations in the Weihe River Basin (WRB) from 2006 to 2018, we analyzed the temporal and spatial runoff characteristics in this study. Correlation analysis was used to investigate the relationships between different runoff indicators and climate-related factors. Additionally, an improved Budyko framework was applied to assess the sensitivities of annual runoff to precipitation, potential evaporation, and other factors. The results showed that the daily runoff flow duration curves (FDCs) of all selected hydrological stations fall in three narrow ranges, with the corresponding mean annual runoff spanning approximately 1.50 orders of magnitude, indicating that the runoff of different hydrological stations in the WRB varied greatly. The trend analysis of runoff under different exceedance frequencies showed that the runoff from the south bank of the Weihe River was more affluent and stable than that from the north bank. The runoff was unevenly distributed throughout the year, mainly in the flood season, accounting for more than 50.00% of the annual runoff. However, the trend of annual runoff change was not obvious in most areas. Correlation analysis showed that rare-frequency runoff events were more susceptible to climate factors. In this study, daily runoff under 10%-20% exceeding frequencies, consecutive maximum daily runoff, and low-runoff variability rate had strong correlations with precipitation, aridity index, and average runoff depth on rainy days. In comparison, daily runoff under 50%-99% exceeding frequencies, consecutive minimum daily runoff, and high-runoff variability rate had weak correlations with all selected impact factors. The sensitivity analysis results suggested that the sensitivity of annual runoff to precipitation was always higher than that to potential evaporation. The runoff about 87.10% of the selected hydrological stations were most sensitive to precipitation changes, and 12.90% were most sensitive to other factors. The spatial pattern of the sensitivity analysis indicated that in relatively humid southern areas, runoff was more sensitive to potential evaporation and other factors, and less sensitive to precipitation.