基于Budyko假设的海河流域蒸散发量和径流量估算研究

通过对海河流域内平原及山丘区三级子流域的多年平均降水量、径流深及实际蒸发量和蒸发能力的分析,发现Budyko假设在海河流域山区参数 的平均值远小于平原区,山丘区计算蒸散发量和径流量的误差较小,而平原区误差大。在此基础上,建立了海河流域平原区地下水埋深变化与Budyko公式计算误差之间关系,改进了平原区Budyko计算公式,提高了实际蒸散发和径流量计算精度。     

气候变化和人类活动对东鱼河流域径流影响的探析

20世纪80年代以来,山东东鱼河流域径流出现显著减小趋势,本文运用Mann-Whitney-Pettitt突变点分析法和Mann-Kendall检验法对东鱼河流域降水量和径流量序列突变点进行分析,并通过弹性系数法和水文模拟法对气候变化和人类活动对东鱼河流域径流的影响过程及结果进行探讨.结果表明,人类活动是引起东鱼河流域径流量减小的主要原因.     

三峡入库径流变化归因多方法识别

受气候变化、人类活动等因素影响，近年来长江上游径流特性发生明显变化，给长江上游流域水资源的合理开发利用、三峡及上游水库群等国家战略淡水资源库作用的发挥带来诸多挑战，径流变化归因定量识别的研究对流域水资源的开发利用具有重要的意义。基于1951-2013年三峡入库径流序列资料，采用Mann-Kendall法、Spearman法、Pettitt法等统计方法，诊断了三峡入库径流的演变规律；基于同期气象、土地利用等资料，分别利用气候弹性模型、水热耦合平衡模型、SWAT模型定量识别三峡入库流量变化原因。结果表明：(1)三峡入库径流在1993年前后发生明显的突变，1993年以前为径流受气候变化和人类活动影响较小的相对天然期，1993年以后径流为受气候变化和人类活动影响较大的变化期；(2)研究期三峡入库径流发生了显著减少，减少速率为8.8 mm/10 a，长江上游大规模的人类活动是三峡入库径流减少的主要原因，降水量减少和气温上升是径流减少的重要原因；(3)气候弹性模型法与SWAT模型法归因识别结果一致，水热耦合平衡模型法低估了人类活动这一引起三峡入库径流减少的主要因素；(4)考虑土地利用时空变异的SW...     

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。     

新疆和田河径流演变特征及其影响因素分析

【目的】研究和田河径流演变特征及其影响因素。【方法】采用M-K检验、Pettitt突变检验、Morlet小波分析等方法,分析径流及影响因素的变化趋势、突变特征及周期规律。在确定影响因素与径流的相关性基础上,建立了影响因素与径流的多元线性方程及神经网络模型,定量分析了气候因素与人类活动对径流变化的贡献水平。【结果】玉龙喀什河径流表现出增加趋势,喀拉喀什河径流呈减少趋势,突变年份为2009、2004年,在40~55 a尺度下的玉龙喀什河与33~55 a尺度下的喀拉喀什河都经历2个枯-丰变换周期。玉龙喀什河、喀拉喀什河降水量都呈显著增加趋势,突变年份均为2001年,两河降水同时展现出3次偏多-偏少交替。年均气温呈显著性增加,在1984年发生突变,气温经过2个冷-暖变换周期。玉龙喀什河与喀拉喀什河径流变化的主要影响因素为气候变化,人类活动影响较小,气候变化对径流的贡献率分别为84.06%和72.51%,而人类活动的贡献率为15.94%和27.49%。【结论】玉龙喀什河和喀拉喀什河在40~55、33~55 a尺度下由丰水期转为枯水期,玉龙喀什河和喀拉喀什河流域降水未来为少水期,和田河流域气温在40~50 a尺度下处于偏暖阶段。喀拉喀什河突变点与乌鲁瓦提水库的修建有关,降水和气温发生突变时间于西北地区气候转变相一致。气温因素是径流补给的主要影响成分,气候变化为径流变化的主要因素。     

气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响分析

甄别气候变化和人类活动对黑河中游流域径流的影响,对于维护该流域水安全具有重要意义。黑河中游流域降水和径流的变化趋势不完全一致,其中径流均呈减少趋势。应用累积距平曲线、Mann-Kendall法及Pettitt法分析流域降水和径流序列变点,径流突变均发生在20世纪80年代,确定以径流序列最早突变点1980年划分基准期和变化期。采用双累积曲线法和敏感性系数法对黑河中游流域的径流进行气候变化和人类活动影响的定量识别与评估。结果表明:黑河中游鸳鸯池流域、高崖正义峡流域和正义峡流域的水文水资源变化主要受人类活动影响,各流域人类活动影响贡献率均高达85%以上,最大可达96%。     

清水河流域不同尺度水沙变化归因分析

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的水文气象序列进行趋势性分析和突变检验,基于Budyko弹性系数法、双累积曲线法和累积量斜率变化率比较法对流域不同尺度水沙变化进行归因分析。【结果】1970—2019年,清水河流域年径流深呈显著增加趋势,年输沙模数呈不显著减少趋势,流域上中游区域的年径流深和年输沙模数呈显著减少趋势;与突变前相比,人类活动对上游区、上中游区和全流域的年径流量减少的贡献率分别为99.9%～114.3%、77.5%～104.0%和-117.4%～-74.0%,对年输沙量减少的贡献率分别为104.7%～116.4%、110.2%～132.2%和113.0%～139.0%。【结论】引黄灌溉、水土保持措施等人类活动是影响清水河流域水沙变化的主要因素。     

土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响研究

研究土地利用变化对横排头流域蒸散发的影响。以1980,1990,2000年土地利用专题地图和横排头流域1980-2009年30a资料,通过GIS技术与Matlab相结合的手段,首先检验了基于Budyko假设的傅抱璞公式在研究流域的适用性,而后应用它分析研究了土地利用变化时的蒸散发规律。研究表明:不同土地利用的傅抱璞公式的v从大到小依次为耕地未使用地林地城镇草地;研究流域砍林使得多年平均实际蒸散发平均增加193mm,而造林使得多年平均实际蒸散发变化平均减少290mm。     

气候变化和人类活动对西拉木伦河径流的影响

【目的】定量识别气候变化和人类活动对西拉木伦河流域径流变化的影响程度。【方法】以西拉木伦河流域为研究对象,基于该流域1958―2015年气象水文资料,采用皮尔逊相关分析、逐步多元回归分析、双累积曲线、累积距平、SCRCQ方法,揭示引起流域径流变化的主导因素,量化气候变化与人类活动对流域径流的影响程度。【结果】年径流的变化最主要受到夏季降水的影响,其次是夏季平均气温。T1(1972―1981年)、T2(1982―1997年)、T3(1998―2015年)阶段降水对径流变化的影响程度分别为0.26%、17.51%、26.13%;人类活动对径流变化的影响程度分别为99.74%、82.49%、73.88%;各阶段径流的变化主要是由人类活动导致,但随着时间推移,降水对径流的影响作用增强,人类活动减弱。     

气候变化对和田河径流的影响研究

以和田河为研究对象,根据和田河流域1953-2014年径流数据,以及和田气象站的降水(0.1 mm)、气温、湿度(1%)同时段的数据,采用Mann-kendall突变检验、功率谱分析方法及模比系数差积法分析了和田河流域的气候和径流特征,同时采用标准化方法分析气候因子以及利用逐步回归分析法计算出每个气候因子对径流的影响系数,结果表明:和田河流域降水变化不显著,流域温度变化显著性高。降水变化的周期是5 a、突变年份是2001年,温度变化的周期是13 a、突变年份是1997年。和田河径流有波动上升的趋势,倾向率为0.3123,标准化之后变差系数是0.28,说明径流年际变化比较大且不稳定。计算气候因子对径流的相关性,得出温度对径流的相关系数最大,为0.437,建立回归方程,得出当和田河流域温度偏多或偏少2%时,和田河年径流量会偏多3.2%或偏少0.8%。气候变化对流域径流的影响主要是气温引起的。     

人类活动和气候变化对岚河流域河川径流的影响

径流变化归因识别是流域治理开发和水资源管理的重要基础工作。[目的]识别岚河流域河川径流的主要影响因素。[方法]采用水文模拟的途径定量评估了气候要素变化和人类活动对山西省岚河流域河川径流的影响。[结果]RCCC-WBM模型对岚河天然径流过程具有较好的模拟效果,NSE超过80%,总量模拟误差RE小于2%;由于气候和人类活动等环境要素变化的影响,1968年之后,上静游站实测径流量较前期减少了50%以上;1969 2015年,人类活动的影响量占径流总减少量的76.1%,是岚河径流减少的主要原因;由于近期降水增加,气候要素变化对径流减少的影响有减弱趋势。[结论]人类活动是岚河径流的主要影响因素。     

基于多变量时间序列CAR模型研究

根据呼图壁河流域石门水文站1978-2011年的气温、降水及径流量资料,研究了呼图壁河流域近34年来径流量的变化趋势和突变特征,建立了基于多变量时间序列CAR(Controlled Auto-regressive)的径流预测模型,并应用该模型预测了未来不同气候变化情景下呼图壁河流域的年径流量。结果表明,呼图壁河流域年径流量、气温及降水量都呈现不同程度的增加趋势,其中年径流量在1987年发生明显突变,而年降水量和年均气温突变特征不明显;CAR模型在呼图壁河流域年径流量模拟的结果较好,平均相对误差为7.1%,达到了模型精度要求,说明该模型在呼图壁河流域有较高的适用性。在未来区域气候暖湿化背景下,对呼图壁河流域未来不同气候变化情景下的径流量进行预测,发现在降水和蒸发增加的情景下,呼图壁河年径流量均呈增加的趋势;在极端干旱条件下,径流量也表现出增加的趋势。该研究对流域水资源的合理利用与综合管理具有重要意义。     

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。     

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。     

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...     

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GEE云平台的黄土高原生态修复区植被变化与归因

植被为地球生态系统主要构成之一,也是人类社会经济活动的重要资源,监测植被动态变化有利于区域的环境保护及生态环境建设,基于谷歌云平台GEE,集成了Sen+MK趋势分析、MK突变分析、偏相关分析、多元回归残差以及相对贡献率分析等多种统计分析方法,构建了一套自动化植被恢复综合分析体系,可用于植被变化趋势检测及归因分析。在此基础上,区分人工修复和自然恢复对植被变化的影响,以陕西省黄土高原生态修复工程实施区域之一——铜川市耀州区为例,开展生态修复区与自然恢复区植被变化趋势及归因分析。分析结果表明：耀州区1990—2020年土地覆盖格局整体呈现自东南向西北耕地逐渐减少、林地草地逐渐增加的分布特征。植被覆盖变化特征呈现以速率0.55%/a波动上升的趋势,上升突变点为2007年。气候变化和人类活动对耀州区植被变化的相对贡献率具有一定的异质性,主要受到人类活动的正向驱动,相对贡献率为79.10%,气候变化相对贡献率为15.22%。在植被改善区域,应归因于以人类活动主导的生态修复工程,生态修复工程实施治理效果较好;在植被退化区域,主要为气候变化和人类活动的共同影响。     

2参数月水量平衡模型在尼洋河流域的应用研究

随着全球气候变化和人类活动的影响,长时段确定性水文模拟技术变得日益重要。选择尼洋河流域作为研究对象,采用2参数月水量平衡模型模拟该流域自然条件下的径流变量。研究表明2参数月水量平衡模型可以较好地模拟尼洋河流量过程,为西藏类似流域开展月水资源量长期预测方案提供参照。     

气候变化和人类活动对流域水环境的影响研究进展

全球性气候变化耦合人类活动的影响对流域水环境构成严重威胁,相关问题已成为学术界关注的热点。针对气候变化和人类活动对流域水环境的影响机理,以前人的研究成果为基础,从水环境各方面变化特征及归因分析的角度对现有研究成果进行剖析,综述了气候变化和人类活动如何通过改变水体中污染物来源、迁移转化方式、生化反应速率以及物质和能量的交换等过程,进而对流域水环境产生影响;归纳了目前关于气候变化和人类活动对流域水环境影响的已有研究方法;针对目前研究成果中表现出的问题及不足,进一步就相关方面未来的研究方向作出了展望:从过去单纯考虑流域尺度气候变化和人类活动对关键水环境要素的独立影响,目前定量化分离气候变化和人类活动对流域水环境要素的影响权重,逐步过渡到定量化分析全球大尺度气候变化和人类活动交互作用对水环境的综合影响。     

大汶河流域河川天然径流演变规律研究

大汶河流域河川天然径流量具有年内变化不均、年际变化幅度大的特点,为分析河川天然径流的演变规律,本文应用累积距平法、Mann-Kendall法、小波分析等多种方法对大汶河流域53年的河川天然径流的变化趋势、突变特征以及周期特性进行了研究。分析结果表明:流域河川天然径流量略呈下降趋势,且存在阶段性变化特征,并于60年代中期达到突变水平;对天然径流序列的小波分析表明,主要存在2个尺度的周期变化,现阶段处于5年尺度下的相对枯水期。