天山北坡中小流域输沙量变化及其影响因素——以呼图壁河流域为例

利用呼图壁河流域石门水文站1980—2011年实测日径流量、输沙量及降水量资料,采用Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、双累积曲线法等,研究了呼图壁河输沙量年内和年际变化趋势及可能的突变时间,并探讨了可能引起呼图壁河输沙量变化的影响因素。研究结果表明:呼图壁河流域输沙量年内分配极不均匀,连续最大4个月(6—9月)输沙量占全年输沙量的94.61%,7月输沙量最大,占全年输沙量的60.83%;1980—2011年输沙量总体呈增加趋势,年际尺度上呈丰枯相间的周期性变化,并在1989年发生了突变。输沙量受径流量、降雨量、大型水库和水土流失等综合影响,而径流量是影响输沙量的主要因素。流域干燥的气候和较低的植被覆盖率,加上人类对上游山区煤炭资源的过度开采,使得该区域山区突发暴雨洪水时,造成输沙量的剧增。     

诺敏河流域土地利用与覆被变化及其对水文过程的影响

流域土地利用/覆被变化及其水文效应是当前全球变化研究的重要内容.为正确认识大兴安岭森林采伐对水文过程的影响,以诺敏河流域为例,在遥感和地理信息系统技术支持下,结合地形图和卫星遥感影像数据,获取1954-2005年诺敏河流域5期土地利用/覆被数据,在GIS空间分析模块下分析诺敏河流域土地利用/覆被变化过程,并探讨土地利用/覆被变化对水文过程的影响.结果表明,近50 a诺敏河流域土地利用方式发生了明显变化,林地和草地分别减少1 940.1 km2和748.99 km2,与林草地的大面积减少相对应,耕地面积增加2 741.7 km2.自1998年实施大兴安岭天然林保护工程以后,林地采伐和耕地开垦速率明显降低;土地利用/覆被变化影响年径流量,林地大规模减少、耕地明显增加的后期土地利用较前期径流量有所增加,且随着降雨的增多,土地利用变化对径流的影响效应随之增强.同一降雨条件下土地利用/覆被变化对径流的影响在生长季具有明显差异.     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明：洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14．5～-4．6mm／10a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0．12～0．59℃／10a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0．05～0．12／10a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2～3,8～9,15a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

洮河流域气候变化及其对水资源的影响

利用洮河流域气象观测资料和水资源定位观测资料,分析气候变化特征、水资源变化特征及其二者的关系,建立水资源气候模式。分析表明:洮河流域降水量年际变化呈下降趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率在-14.5~-4.6 mm/10 a之间,降水量递减以夏季降水量递减为主。气温年际变化趋势呈显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率在0.12~0.59℃/10 a之间,增温率以冬季最大,年际变化趋势从20世纪70年代之后持续上升。年干燥指数变化呈显著上升趋势,年干燥指数变化曲线线性拟合倾向率在0.05~0.12/10 a之间。近50年来洮河流域气候趋于暖干化。洮河流域水资源呈显著下降趋势,年际变化存在2~3,8~9,15 a的年际周期变化。水资源与降水量呈显著正相关,与干燥指数呈显著负相关,降水量减少,干燥指数上升,导致水资源减少。     

天山北坡玛纳斯河流域草地长势遥感监测

[目的]进行国产高分1号遥感数据在草地长势监测方面的应用研究,为维持草地畜牧业可持续发展、维护草原生态平衡提供科学依据。[方法]以新疆典型草原区—玛纳斯河流域为研究靶区,在"3S"技术支持下,利用高分一号卫星数据的优越性及野外调查数据,进行国产高分一号遥感数据在草地长势监测方面的应用研究。[结果]研究区2014年草地长势比2013年差一些,2014年长势比2013年差的草地面积为209 074.7hm2,占研究区草地总面积的13.21%。研究区2013—2014年各类草地类型长势情况的结果显示,比2013年长势差的面积最大的草地类型是温性荒漠草原,面积为109 224.6hm2,占温性荒漠草原面积的36.8%,研究区草地总面积的6.9%。[结论]研究区草地长势监测精度比较高,即,88.6%以上,高分1号卫星数据是一个草地长势监测的有效数据。     

黄土高原藉河流域径流对气候和土地利用变化的响应

[目的]揭示黄土高原区中尺度流域径流对气候和土地利用变化的响应规律,为合理解决流域水资源利用和实现水资源的可持续管理提供理论支撑。[方法]以黄土高原藉河流域为研究对象,采用Mann-Kendall检验、距平累积曲线、双累积曲线以及分离评判法等方法进行研究。[结果](1)1962—2010年藉河流域年降雨呈下降趋势,但下降趋势不显著(p0.05);流域年径流深呈显著下降趋势(p0.001),且在1985年发生减少突变;(2)坡耕地面积减少,梯田面积增加是研究时段内流域土地利用变化的最明显特征。[结论]研究时段内土地利用变化是藉河流域径流量减少的主要驱动因素,影响贡献率为90.2%,而气候变化影响较小,贡献率仅为9.8%。     

新疆呼图壁河流域径流时序变化特征

 依据呼图壁河石门水文站1956—2005年50a径流量资料,选取多种径流量统计参数,分析流域范围内不同径流补给来源的径流年内分配规律和多年变化特征。结果表明:径流量时序特征与径流的补给来源有密切关系;径流量年内分配极不均匀,集中度高达66.47%;而径流量的多年变化变差系数小,仅为0.15。Kendall秩次检验显示在过去的50年,呼图壁河年径流表现出显著的递增趋势;而不同时间分辨率下的Hurst指数,尤其年径流的Hurst指数为0.8,表明径流具有强劲的持续性趋势,即年径流量在未来变化周期内将表现为持续增加的趋势。     

三工河流域40年来气温、降水变化特征分析

分析了三工河流域40a来气温、降水变化的基本特征，所得的主要结果如下：（1）阜康、天池的气温和降水的变化有线性增加的趋势，气候由暖干向暖湿转变。（2）阜康、天池各季平均气温的变幅以冬季最大，夏季最小；各季的降水以夏季最大，冬季最小，总体趋势是温度升高、降水增多。（3）自60年代来气温基本上呈上升趋势，每年代增幅都在0．3℃以上；降水没有气温变化明显，但降水量在增加。（4）阜康的气温和降水分别具有5．0年左右和3．3年左右的周期；天池的气温具有2．7年左右的主周期和8年左右的次周期，降水则存在2．9年左右的主周期和4．4年左右的次周期。     

玛纳斯河流域融雪径流与积雪-气象因子分析

利用雪盖、径流、气象因子数据分析了玛纳斯河流域融雪径流特征及其与积雪-气温-降雨的关系。根据地形、植被和积雪分布特征建立了流域分带体系。以2000-2008年3-6月8日合成MODIS积雪产品（MOD10A2）为基础,插值获取流域分带日均积雪面积数据。根据天山山区气温-降雨的垂直地带性特征,以肯斯瓦特水文站1995-2008年逐日气温、降水数据为数据源,应用DEM递推获取流域分带日均气温、降水数据。定性分析了流域各带气温、降雨和积雪分布特征及其定量相关关系。同时,分析了流域积雪面积和径流的定量关系。结果表明:①低山荒漠草原带3月22号前后,云杉林带4月11号前后,高山高寒草甸带5月14号前后,高山冰雪带6月12号前后气温持续在零度以上;②降水年内分配不均,降水主要集中在夏季,占年降水量的43.39% ,春季占28.14% ,秋冬季降雨偏少,分别为13.04%和15.24%;③各带积雪面积和气温相关性很高,3-6月各带气温逐渐升高,积雪逐渐融化,除高山冰雪带不完全消融外其余分带积雪在此期间全部消融;高山高寒草甸带和高山冰雪带积雪面积和气温呈线性相关;④流域总的积雪面积和径流散点图显示出很好的幂指数相关;不同年,积雪面积与径流关系呈规律性变化。     

天山北坡降水对河流水沙情势影响

以天山北坡头屯河流域为例，在对山区不同海拔的降水特征，侵蚀产沙情势以及河流水少运移特点分析的基础上，详尽就山区降水对河流水沙情势的年际变化，年内变化以及月变化的影响进行了分析研究，并就降水对不同海拔的河流水沙情势的影响强度及相互关系作了探讨。     

滦河流域气候变化的水文响应研究

以滦河流域为研究区,基于未来气候变化研究成果建立了16种气候变化情景,结合SWAT分布式水文模型模拟了不同气候变化情景下的水文过程,对滦河流域气候变化的水文响应进行了分析。结果表明:SWAT模型可以较好地模拟滦河流域的月流量过程,在研究区具有较好的适用性;流域气温升高将会导致蒸发量增加、径流减少。在以升温为主、降水变化存在很大不确定性的情况下,滦河流域径流量可能进一步衰减。在未来降水增加的情况下,流域年均地表径流增加趋势的空间差异显著,尤其是流域下游的迁西县等地增加幅度超过12mm,研究结果将为变化环境下滦河流域的水资源管理提供参考。     

1959-2000年妫水河流域气候变化与水文响应分析

基于北京延庆县东大桥气象水文站观测的气温、降水和径流数据,采用Thornthwaite水文模型和Mann—Kendall突变与趋势检验法,对该站点所控制的部分妫水河流域的年平均气温和降水进行长期趋势检验和突变分析,同时对模型模拟的径流、蒸散量、土壤含水量进行长期趋势检验和突变分析。结果表明:1980—2000年与1959—1979年相比,研究区气温升高了2.45%,降水量减少了8.57%,地表径流减少了8.86%,实际蒸散量降低了8.54%,土壤含水量减少了76.95%。20世纪50年代以来,研究区一致表现为气温升高和降水减少。径流、实际蒸散量、土壤含水量也随之减少,并在1975年左右发生突变,整体表现出干旱化倾向。气候变化已经对区域水循环产生重要影响。     

塔里木河流域水文过程的特点初探

根据1957-2003年塔里木河流域气温、源干流水文资料，对塔里木河流域基本水文过程，山区降水和温度变化、源流区来水情况以及干流区各段水资源消耗进行分析，试图对近50年来塔里木河流域水文过程的特点进行初步分析和讨论。结果显示：塔里木河流域特殊的自然条件造成流域径流的形成区与水资源开发利用区，水资源荒漠平原消耗区相分离，而由于全球气候的变化。山区温度升高和降水增加，源流区径流量大幅增加，其中对干流影响最大的阿克苏河近10年进入特丰来水时期；但是，塔里木河干流来水量并未增加反而呈现微递减的走势，随着干流上游段耗水量的不断增加，塔里木河中下游生态环境明显退化。     

渭河中游气候变化及其对水文要素的影响

为了探究渭河中游气候变化及其对水文要素的影响,基于渭河中游1970-2017年气候与水文要素资料,运用线性回归、Mann-Kandall检验、小波分析等方法分析了50年来气候及水文要素的时空变化趋势、周期及突变特征。采用双累积曲线法判定径流量突变点,累积量斜率变化率法探讨了气候变化与人类活动对径流量变化的影响程度。结果表明:渭河中游年均气温、气压、水汽压和潜在蒸发量分别呈0.349℃/10 a,0.96 hPa/10 a,0.11 hPa/10 a,2.66 mm/10 a的上升趋势;风速与大气相对湿度每10 a呈-0.16 m/s,-0.65%的下降趋势,各气候要素冬春季节的变化幅度更大;除水汽压外各气候要素均存在明显的周期变化;气温、水汽压及大气相对湿度分别在1996年、1983年和2003年发生显著突变。水文要素中径流量与降水量呈显著下降趋势。气候要素与水文要素的变化有较强相关性。人类活动对径流量减少的贡献率大于气候变化的贡献率,但气候变化的贡献率近年来有增长趋势。     

渭河流域近50年来气候舒适度对气候变化的响应

气候舒适度(CCI)是反映气候条件对人体感受影响的指数.根据渭河流域内13个站点19612010年温度、风速、相对湿度等气象要素的平均值,计算出流域内各站点气候舒适度指数各级日数持续时间及分布情况.结果表明,冷和寒冷的日数在减少,可达舒适的日数在缓慢增加,其变化规律与温度变化密切相关.除华山站外,各站点的舒适度都比较高,大部分站点可达舒适的时间为5个月以上.流域内可达舒适的平均天数占全年的46.9％,寒冷及冷的日数可占27.1％,没有出现炎热和酷热的天气.流域内西安、武功、天水和宝鸡站点的气候舒适度较高,其次为铜川、洛川、环县等地区.     

气候变化对挠力河流域水文情势驱动影响的分析

为了达到挠力河流域以及整个三江平原水资源综合利用、管理和农业可持续发展的目的,基于1961—2013年挠力河流域宝清与菜咀子站气象、水文监测资料,采用统计相关和趋势分析、Mann-Kendall突变检测等方法,分析研究了流域中游区段降水、气温及径流变化特征,特别是突变前后特征变化。结果表明:近53年气温呈明显的升温趋势,而降水和径流呈稍降趋势,基本变化不大。文中揭示出挠力河流域气温和降水突变时间基本发生在1987年。从1987年后开始由低温多雨时段转为高温少雨时段。近53年宝清降水与径流相关系数为0.85,尤其突变前时段相关系数高达0.96,在降水距平百分率10%和10%的年份对应径流多和少正确率达0.93;突变后略有下降,表明降水多少几乎完全驱动了挠力河中上游径流大小的变化,并分析了温度变化是加速或减弱降水对径流的驱动影响。另外还分析了宝清降水对挠力河中下游径流的驱动作用,表现在突变前降水对径流的驱动作用不大,而主要是依靠下垫面蓄水和水利工程对径流变化起着重要的驱动作用,突变后宝清的降水对下游的驱动作用在增加。     

土地利用和气候变化对嘉陵江流域水文特征的影响

以嘉陵江流域为研究区,通过模型校准与验证得到适宜于该流域的SWAT模型,在综合考虑土地利用和气候变化特征的基础上构建多种情景模式,模拟了不同情景下的主要水文要素。结果表明:(1)1985—2005年,流域林地减少,城镇和农村居民用地增加;草地和工业用地在上游减少,中下游地区增加;耕地在上游增加,中下游地区减少。流域总体呈暖干化趋势,上游地区水热条件的变化较中下游地区大。(2)与1976—1995年相比,土地利用和气候变化共同作用使地表径流增加,地下径流、土壤含水量、壤中流、实际蒸散发和产水量减少。其中,气候变化对流域水文过程的影响大于土地利用变化。林草地具有明显的水土保持作用,耕地在水土保持和水源涵养方面呈负贡献。RCP8.5情景下年平均产水量较RCP 4.5情景高,但长期来看,RCP 4.5情景对降低地表径流和实际蒸散发,增加地下径流、壤中流和产水量的作用优于RCP 8.5。(3)土地利用和气候变化对流域地表径流的影响较大,对中下游的影响大于对上游的影响。     

长江流域NDVI对气候变化响应的时滞效应

利用1982-2006年GIMMS NDVI数据和气象站点资料,结合中国地形的三大阶梯分布,分析长江流域植被NDVI时空变化特征及其对气候变化响应的时滞效应.结果表明,长江流域植被覆盖变化空间差异显著,其中显著增加区域占总面积的18.22％,主要分布在“第一阶梯”和“第二阶梯”;显著减少的区域占总面积的8.72％,主要分布在“第二阶梯”和“第三阶梯”.在时间上,长江流域植被总体上对气温变化的响应程度大于降水,植被对气温变化最大响应无滞后,对降水变化的最大响应滞后1个月.春季植被对气温变化响应最大,秋季植被对降水变化响应最大,夏季植被对气温和降水的最大响应滞后期较长.在空间上,植被对气温和降水的最大响应表现为“第一阶梯”最显著,对应的最长滞后期则分别出现在“第一阶梯”和“第三阶梯”.另外,由于山脉的阻隔作用,导致在地形阶梯间高程突变线左右两侧,NDVI对气温和降水变化的最大响应程度存在高处明显大于低处的现象.     

1990-2011年南天山地区冰川面积变化对气候的响应

利用Landsat TM/ETM⁺影像资料,通过遥感图像计算机自动解译和目视解译方法得到南天山地区1990年、2000年、2011年三期冰川边界,并应用GIS技术系统研究了南天山地区冰川近21 a来的面积变化及其对气候的响应关系。结果表明:1990—2011年期间,南天山地区冰川面积变化了-13.2%。大规模冰川分解使得小规模冰川的总面积和条数均有所增加,朝西向的冰川退缩速率最大,为-15.9%。与1990—2000年时段对比发现,近10 a来,海拔大于3 800 m的冰川退缩速率加快。通过地面气象资料的分析发现,南天山地区的气温和降水均表现出增加趋势,海拔最高的巴音布鲁克站线性升温率为0.25℃/10 a,降水增幅为1.2 mm/a。与西风区其它现有研究对比,发现南天山地区冰川的强烈退缩可能主要受到气温升高的影响,降水的增加对其影响不大。此外,地形条件和冰川规模等都是影响冰川波动的重要因素。     

过去(1958-2007)和未来(2011-2060)50年淮河流域气候变化趋势分析

根据淮河流域1958-2007年观测资料和ECHAM5/MPI-OM模式对该流域2011-2060年气候变化的预估结果,分析淮河流域1958-2007年平均气温、极端高(低)温、农业界限温度和年降水量变化,并对2011-2060年气温和降水量变化趋势进行预估。结果表明:(1)淮河流域年平均气温,20世纪90年代以前以降温为主,90年代中后期增温显著;季节变化上,春秋两季气温呈波动增加趋势,冬季增温速率较高,夏季则呈下降趋势,极端气温事件出现次数和温度变化幅度均减小。淮河流域热量资源的时间变化以增温趋势为主,各界限温度初日提前,终日推迟,持续日数和累积温度增加。从区域分布上,流域东部增温趋势强于西部。1958-2007年年降水量和极端降水等无突变性的增加或减少趋势;季节变化上,流域夏季降水量变幅较大。(2)3种排放情景下淮河流域年平均气温升高趋势一致,且SRES-A1B情景升温幅度大于其它两种情景且约在2040年突变增温,3种情景下季节平均气温均为冬季升高最快;未来年降水量有微弱增加,但M-K检测均无显著变化趋势,未来50a淮河流域季节降水仍以春、夏季降水为主,约占全年降水量的70%。