滹沱河上游径流演变及其影响因素分析

【目的】通过分析滹沱河上游流域的水文气象变化特征,从气候变化和人类活动两方面定量探讨径流变化的影响因素,为区域水资源的优化管理、规划和决策提供理论基础.【方法】采用Mann-Kendall趋势和突变检测法、流量历时曲线法和水文敏感性分析法.【结果】1957～2013年,滹沱河上游径流呈现显著的减少趋势,减少量0.15×10~(8 )m~3/a.径流的年际变化序列在1979年发生突变,突变前后年径流均呈减少趋势.与1957～1979年相比,1980～2013年径流的减少趋势有所减缓,仅为之前的38%,而多年平均径流的减少量超过50%.同时流量历时曲线存在明显下移,径流的年内分配更加趋于均匀,季节变化的差异减小.基于水文敏感性分析法,1980～2013年流域径流减少有26.7%归因于气候变化,而有73.3%归因于人类活动.【结论】1957～1979年,降水减少可能是引起滹沱河上游流域径流迅速减少的主要原因;而1980～2013年径流减少的主因则为工农业耗水和城镇生活用水的激增,即人类活动是滹沱河径流减少的主因.     

降雨径流对江淮丘陵区农业流域磷素输出影响研究

选择位于安徽省滁州市城西水库上游的花山流域作为代表性流域,研究江淮丘陵区降雨径流对流域磷素输出的影响。2013—2015三个水文年高频次水量水质同步观测结果表明,流域出口断面径流总磷浓度和输出负荷与降雨、径流变化基本同步。研究期间49%和24%的水样总磷浓度超过地表水环境质量标准(GB 3838—2002)Ⅲ和Ⅴ类标准,水样超标主要发生在汛期雨洪过程。花山流域单位面积年总磷输出负荷分别为0.72、0.91 kg·hm~(-2)·a~(-1)和3.86 kg·hm~(-2)·a~(-1)。汛期和夏季总磷输出负荷占全年的比例分别为94%和80%。梅雨期间或台风雨期间单日磷素输出负荷最大值可达全年负荷的12%～18%。2013年和2015年梅雨时期总磷输出负荷占全年输出负荷约60%;2014年梅雨期总磷负荷输出比例仅占全年负荷的11%,受台风"麦德姆"影响,一次台风雨过程磷素输出负荷占全年负荷的22%。花山流域全年10%的时间内发生的5～10次雨洪过程中,约30%的直接径流输出的总磷负荷约占全年总负荷的50%。流域出口断面TP输出负荷主要受流量影响,建立了基于日平均流量的TP输出负荷预测模型。梅雨和台风雨形成的暴雨径流是江淮丘陵区花山流域磷素负荷输出的主要驱动因子。     

大通河流域上游径流变化特征与突变分析

【目的】分析大通河流域上游径流变化特征,明晰其演变规律,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】利用累积距平、滑动平均、R/S法、Cramer法和小波分析法等方法,对大通河上游流域径流的年内年际变化特征、趋势、突变状况及周期进行分析,并针对径流变化的成因进行了探讨。【结果】大通河上游流域径流量存在以下特点:(1)径流量年内分配不均,81.6%~87.2%的径流量主要集中在汛期;年际变化波动频繁,1956-2010年经历了"丰-枯-丰-枯"4个循环交替;(2)近半个世纪以来,大通河流域上游径流呈减少趋势,尕日得和尕大滩站径流年均递减系数分别为0.010 2和0.006亿m3/年,两站Hurst指数分别为0.70和0.58,表明径流减少趋势具有正持续性;(3)大通河上游径流在1989年出现突变,原因是1989年汛期发生大面积集中降水,因此突变不具有持续性;(4)大通河上游流域年径流量在6,18及30年左右时间尺度上周期振荡明显;(5)气候变化是大通河上游流域径流减少的主要原因,而人类活动(主要是外调水工程)直接导致了上游径流的减少。【结论】受人类活动和气候变化影响,大通河流域上游径流量已经发生明显变化,在大通河流域水资源开发利用和管理中应引起重视。     

河北省口头水库入库径流变化规律及归因分析

本文基于1980-2018年口头水库上游流域水文气象数据,采用M-K突变检验结合滑动t检验法对口头水库水文气象要素的变化情况进行分析并通过建立SWAT模型对流域径流进行归因分析。结果表明,口头水库年际入库径流呈减少趋势,线性递减率为-1.35 mm/a,在1997年和2004年发生了突变,变化期（1997-2018年）与基准期（1982-1996年）相比径流减少了47.80%,其中显示降雨、气温等气候变化对径流减少贡献率为48.93%,土地利用变化、取用水和水利工程运行等人类活动对径流减少贡献率为51.07%,并且在变化期人类活动对径流的影响程度呈增加趋势。     

人类活动和气候变化对北洛河径流变化的影响

【目的】研究气候变化和人类活动对北洛河径流变化的贡献,分析径流变化的主要驱动因子,为北洛河流域水资源的合理利用提供决策依据。【方法】以北洛河流域1956-2011年共56年的降水量以及实测、还原径流深序列为研究对象,采用Mann-Kendall法、径流系数法、降水-径流双累积曲线法进行变异点诊断,量化分析气候变化、下垫面变化和其他人类活动对径流变异的贡献率。【结果】北洛河流域1956-2011年降水量变化不明显,但还原径流深呈现出不显著增加趋势,变异点出现在1964和2001年。以变异点为分界点,将第一阶段(1956-1963年)作为下垫面Ⅰ,第二阶段(1964-2000年)作为下垫面Ⅱ建立降水-径流关系式,模拟在下垫面Ⅰ和下垫面Ⅱ情景下第三阶段(2001-2011年)的径流序列,模拟结果显示,建立的降水-径流关系式能够很好地反映不同下垫面径流的变化情况。下垫面Ⅱ与下垫面Ⅰ情况下模拟径流的变化量为-7.00mm,表明径流下垫面Ⅱ情况下的产流比下垫面Ⅰ大。定量分析下垫面变化、其他人类活动和气候变化对径流变异的贡献,发现气候变化的贡献率为40%;人类活动为主要影响因素,总贡献率为60%,其中下垫面变化的影响占19%,其他人类活动的影响占41%。【结论】人类活动是北洛河流域径流变异的关键驱动因子,下垫面变化的影响也不可忽视。     

气候变化和人类活动对延河流域泥沙影响的定量分析

对延河4个子流域1982—2010年的产沙量、降雨量采用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法分析其变化趋势及产沙量突变点,分析汛期和全年产沙量与径流量的关系,使用水文分析法分离了人类活动和气候变化对流域产沙量的影响,最终结合景观指数阐述植被与泥沙的关系。结果表明:1该流域产沙比较集中,主要在6—9月份。研究时段内研究区的产沙量显著下降(P0.01),降雨量也呈下降趋势,并且不同子流域产沙量突变时间不一致,主要集中在1996年。2人类活动对4个子流域产沙量的变化起主导作用,甘谷驿人类活动所占比重最小仍达到69%。3延河各子流域水土流失得到缓解主要是由于草地以及森林面积增加的同时对应破碎度降低、农田面积减少的同时对应破碎度降低。     

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%)。     

基于Budyko理论定量分析窟野河流域植被变化对径流的影响

  目的  植被变化可影响流域下垫面条件,改变水文过程和水资源可持续利用量。揭示植被时空变化格局,明确其对径流变化的贡献是流域水资源管理规划的前提,也是植被恢复工程实施效果评价的依据。  方法  本研究以植被恢复的典型半干旱区窟野河流域为研究区,基于遥感植被指数NDVI和水文、气象数据,通过基于Budyko假设的弹性系数法,分析了1982—2015年植被变化对径流变化的影响。  结果  （1）径流突变点在1998年左右,突变点前后,径流和人类取耗水变化率分别达到?55.5%和92.3%,存在显著性差异（P < 0.05）;降水、干燥指数分别增加2.6%和1.9%,前后两个时段差异不显著（P > 0.05）。（2）流域植被指数NDVI在突变点前后差异显著,88.7%以上区域呈显著增加趋势（P < 0.001）,尤以下游明显,表明植被得到了极大恢复。Budyko弹性模型中表征流域属性信息的参数最优值为2.37,拟合出来的参数系数和常数项分别为20.407和?1.868（P < 0.05）,表明拟合效果较好,适用性较强。（3）植被变化对径流的贡献率达到84.9%,气候变化和人类活动影响分别为9.3%和5.8%。  结论  窟野河流域内植被得到了极大的恢复;植被变化成为决定径流变化的主导因素,其次为气候变化和人类活动。植被变化的长期生态水文效应有待进一步加强研究,本研究结果可为生态恢复工程实施和政策制定提供参考依据。      

气候变化和人类活动对水资源影响的初探——以陕西省为例

针对陕西省14个小流域1961~2009年的径流、降雨及潜在蒸散情况,运用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法分析了其变化趋势及径流突变点,使用敏感系数法分离了人类活动和气候变化对径流的影响,并基于Budyko假设,采用张氏曲线研究了各流域ω、β以及γ的变化。结果表明:(1)研究区径流呈现显著下降的趋势,降雨量呈现不显著下降的趋势,潜在蒸散发的变化各区域不一致并且不同流域径流突变点出现的时间不一致,主要集中在1980年和1990年前后。(2)ω在陕北关中从北到南逐渐增大,在陕南比较小;β陕南普遍较高,γ陕南普遍较高。(3)陕北由于实施水土保持、退耕还林、黄土治理等措施,人类活动对径流变化的贡献率高于气候变化;关中地区由于工农业用水以及生活用水,人类活动的贡献率有所下降;在陕南由于下垫面性质,人类活动的贡献率亦占有很大比重。     

气候变化和人类活动对水资源影响的初探——以陕西省为例

针对陕西省14个小流域1961²009年的径流、降雨及潜在蒸散情况,运用Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法分析了其变化趋势及径流突变点,使用敏感系数法分离了人类活动和气候变化对径流的影响,并基于Budyko假设,采用张氏曲线研究了各流域ω、β以及γ的变化。结果表明:(1)研究区径流呈现显著下降的趋势,降雨量呈现不显著下降的趋势,潜在蒸散发的变化各区域不一致并且不同流域径流突变点出现的时间不一致,主要集中在1980年和1990年前后。(2)ω在陕北关中从北到南逐渐增大,在陕南比较小;β陕南普遍较高,γ陕南普遍较高。(3)陕北由于实施水土保持、退耕还林、黄土治理等措施,人类活动对径流变化的贡献率高于气候变化;关中地区由于工农业用水以及生活用水,人类活动的贡献率有所下降;在陕南由于下垫面性质,人类活动的贡献率亦占有很大比重。     

新疆天山北部气候变化及其对径流的影响

[目的]研究新疆天山北部气候变化及其对径流的影响。[方法]利用新疆天山北部16个气象站和肯斯瓦特近51年的气象、水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势及突变检验、小波分析、R/S分析及周期性叠加趋势模型,对新疆天山北部气候变化及玛纳斯河的时间序列进行了分析,探讨了近51年来新疆天山北部气候及径流变化的趋势、突变、周期、未来变化趋势及气候变化对源、干流年径流的影响量。[结果]新疆天山北部气温、降水量皆呈显著性增加趋势,且其Hurst指数均大于0.5,表明未来的一段时间内仍将保持这种走势;从年代际来看,1957～1959年气温偏低,降水量偏多,为低温多雨期,60和70年代为低温少雨期8,0年代气温接近多年平均值,降水量偏少,进入90年代以后为高温多雨期,并在2000～2007年尤为显著;气温、降水量分别在19951、996年发生了1.1℃和30.2mm的显著性增多突变;气温在112、2年处周期性显著,降水量存在5、81、42、2年的主周期。玛纳斯河流域年径流量与气候因子均存在周期性与趋势性,且呈周期性波动上升趋势;该流域年径流量和气候因子存在显著的相关关系,气温与年径流量的关系比降水量更密切。[结论]该研究为新疆天山北部的水资源合理配置、生态保护和农业生产提供科学指导。     

晋江流域径流演变规律研究

根据晋江流域安溪和石砻水文站历年径流量序列和降水序列,应用了Mann—Kendall法、集中度和集中期Morlet小波等数学方法,对该流域径流的演变规律进行了分析,研究结果表明：径流年内分配极不均匀,全年径流主要集中在5、6、7、8、9月份,占全年径流量的60％以上,冬季径流量很小,占全年平均径流量的比例不足10％;从径流年内分配的集中性来看,安溪水文站的径流年内分配集中度20世纪60年代最大为49％,其余年代均较小;从变化趋势来看,晋江上游安溪站年均径流量较稳定,基本无变化,晋江下游的石砻站年均径流量趋势变化较上游强烈,具体表现为50年代未至70年代初表现出下降趋势,90年代至今表现为上升趋势。但晋江流域水文站的年均径流量在过去的53年中均没有明显的上升或是下降趋势。     

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。     

基于SWAT模型的北江流域气候变化的水文响应

[目的]建立SWAT分布式水文模型,模拟分析气候变化对北江流域径流的影响。[方法]以北江流域为研究对象,运用分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟,以流域出口石角站1961～1980年月流量数据对模型参数进行率定,用1981～1990年月流量数据对模型参数进行了验证。设置15种气候变化情景,利用率定好的SWAT模型模拟了未来气候变化对北江流域径流的影响。[结果]SWAT模型模拟精度较高,可用于北江流域径流模拟。在降水量不变的情况下,温度升高将会使蒸发量增大,径流深减小;气温保持不变时,降水量增加会使蒸发量和径流深有所增加。[结论]该研究可为北江流域水资源管理提供参考依据。     

河北燕山山区径流变化规律研究

运用河北燕山迎风区与背风区主要代表水文站1956—2005年的实测径流资料,采用Mann-Kendall统计检验方法和小波分析法来分析研究燕山山区径流的突变性及其周期性变化的趋势。结果表明:近50年来,燕山山区的迎风区与背风区年径流量均出现逐渐减少的趋势;其中背风区突变主要发生在1972、1985年,迎风区则主要在1977年发生一次较大的突变;且背风区与迎风区年径流序列均主要存在25~32,5~8年的变化周期。利用降雨和径流的双累积曲线,定量分析降雨变化和人类活动对径流的影响贡献率,得出在变化期内,人类活动和降雨对径流变化的影响贡献率分别为67.86%和32.14%,说明人类的活动是1978—2005年径流减少的主要影响因素。     

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。     

1959～2009年土默川地区气温和降水量变化分析

应用1959~2009年土默川地区气温和降水量观测资料,对该地区的气温和降水量变化状况进行了分析。结果表明,区域内各站降水量年变化趋势不明显,但20世纪60~80年代呈下降趋势,80~90年代呈上升趋势,最近10年又处于下降趋势。该地区年平均气温一直呈明显的上升趋势,特别是近20年处于气温变暖的快速增长期,呼和浩特市区气温的升高幅度大于该地区内其他测站,上升幅度最大的是90年代,比80年代升高0.83℃;春、夏、秋季气温上升幅度相对小,而冬季气温上升幅度最大,90年代冬季变暖最为明显,比80年代升高1.35℃。呼和浩特市区年平均气温的分布表明了城市化进程对局地气温的影响。     

龙川江径流年内分配及变化趋势研究

河川径流年内分配特征影响水资源开发利用和区域生态环境,它的变化在一定程度上能反映人类活动和气候变化。本文根据龙川江干流主要水文测站 １９５４～２００１的月天然径流资料,分析了年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和变化幅度等特性及变化趋势。结果表明：小黄瓜园站和楚雄站径流年内分配不均匀系数、完全调节系数都存在减小趋势,２个测站总体变化趋势相近;对比楚雄站和小黄瓜园站不均匀系数和集中度的拟合曲线,可以发现楚雄站年内分配不均匀系数、集中度降低趋势比黄瓜园站明显,同时,径流集中期无明显变化,但楚雄站的径流集中期要略早于黄瓜园站。     

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。     

基于BP神经网络的河川年径流量预测

运用人工神经网络模型对松花江流域年径流量径流序列做出预报,表明了人工神经网络模型在水文预报中具有一定的优势。通过对基本BP网络算法和L-M算法的比较工作,得到了适合该神经网络模型的训练算法,既L-M算法,提高了预报的精度。以松花江流域哈尔滨站年径流量实测序列为研究对象,在数值试验的基础上找到了适合于松花江流域哈尔滨站年径流序列预报的人工神经网络预报模型结构,提高了该模型的预报准确性。