不同时间尺度濂水流域水沙变化及其驱动因素分析

为深入分析流域水沙变化特征及其驱动因素,揭示水沙变化机理机制。以赣南濂水流域为研究区,基于1965—2020年的水文气象数据和土地利用数据,在年尺度和场次暴雨尺度,利用Mann-Kendall检验法、累积距平法、水沙关系曲线、经验统计分析法等,分析水沙变化特征,建立不同时期水沙关系,并定量评估降雨变化和人类活动对水沙变化的贡献率。结果显示：(1)在年尺度,流域径流深、输沙量分别呈非显著下降和极显著上升趋势,突变年份分别为1998年和1995年。(2)与基准期相比,变化期不同时间尺度的径流深和输沙量波动更大,且水沙相关性均增强,表征外界人为干扰的参数(a)和河流本身输沙能力的参数(b)均增大。(3)在年尺度和场次暴雨尺度,降雨变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为-1.1%,101.1%和30.2%,69.8%,对输沙增加的贡献率分别为0.5%,99.5%和-2.0%,102.0%。研究成果可为流域的水沙合理调控及生态可持续发展奠定基础。     

三峡库区香溪河流域水沙关系变化及其驱动因素

[目的]分析降水量及水土保持措施等人类活动对流域水沙关系的响应,为水土保持措施效益评价提供科学依据。[方法]以香溪河流域兴山站输沙量数据为基础,采用Mann—Kendall趋势检验、线性回归、水文频率曲线及双累积曲线等方法,分析了1973—2010年香溪河流域面降雨量、径流量和输沙量变化,并进一步量化分析了流域水沙变化极其驱动因素。[结果]香溪河流域年降水量,年径流量和年输沙量均呈下降趋势,年降水量和年径流量变化趋势不显著,但年输沙量减少趋势显著;年输沙显著减少开始的年份是1994年,流域径流量开始减少的年份是1991年。[结论]水土保持等人类活动是香溪河流域水沙变化的主要驱动因素。     

黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化及其驱动因素

[目的]探究黄土高原典型流域次洪事件水沙关系变化,探讨水土保持综合治理对流域水沙关系的调控,以期为黄土高原地区未来的生态恢复与水土保持综合治理提供参考。[方法]基于孤山川、佳芦河和西川河流域1974—1989年和2007—2019年的洪水水文要素资料,采用线性函数分析了流域不同时期水沙关系变化特征,采用皮尔逊相关系数法探讨了径流指标(年径流深、平均洪峰流量和平均流量)和输沙指标(年输沙量、平均最大含沙量和平均含沙量)间的相关性,辨析了不同流域水沙变化的驱动因素。[结果]2007—2019年各流域次洪事件的年均径流深和年均输沙量较1974—1989年均显著减少(p<0.05),孤山川流域变化最大,分别减少56.48%,95.03%;佳芦河流域的年均输沙量变化不明显且年均径流深有所增加,主要由于该流域植被覆盖较差、水土保持措施治理占流域比例小,加之近年来极端降雨量增加。[结论]各流域的水沙关系在经过水土保持综合治理后发生显著变化,径流深-输沙模数线性关系减弱,黄土高原水土保持措施的实施尤其是大规模植被恢复使流域产输沙能力下降,从而导致径流和输沙变化的不同步。     

金沙江流域云南段景观格局特征及其变化研究

金沙江流域是我国西部的生态脆弱区,植被受人为干扰程度较大.通过分析区内各植被类型的斑块规模与变化.可望得出人类活动对流域内植被的影响程度.研究基于TM遥感数据进行,首先,对金沙江流域云南段进行景观格局特征研究,分析该地区各植被类型的斑块数、面积,面积标准差和变异系数及该地区的斑块粒度等;然后,对比分析了流域内前后两期(相隔10 a)的植被与景观规模的变化.分析得出,流域内植被类型的斑块多为小斑块和中斑块,体现出植被景观的高度破碎化.经过10 a的变化后,暖温性针叶林等植被面积增加明显,充分反映出人工造林的成效;此外受人为活动影响后形成的次生性植被增多,说明人类活动对植被的不良影响.在植被总体面积增加的同时.区域内景观的斑块总数却有所减少,说明区域内有小斑块融合成大斑块的趋势.从两个时段植被景观斑块规模的变化可以看出,整个流域植被景观破碎的程度体现出减弱的趋势.     

不同时间尺度孤山川流域水沙关系变化及驱动因素

以黄土高原孤山川流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变检验分析年际尺度水沙变化趋势和突变年份。结果表明:孤山川径流量和输沙量于1965—2014年呈现极显著减少趋势(p<0.01),突变年份为1979年和1996年,据此将研究时段划分为基准期(1965—1979年)、过渡期(1980—1996年)和效益期(1997—2014年)。同基准期相比,过渡期年均径流深和输沙模数分别减少34.11 mm和401.48t/km^2,效益期减少65.05mm和213.09t/km^2。径流深低于10mm时,水沙关系较为离散;高于该值时,水沙关系变化相对稳定。过渡期人类活动的减水减沙贡献率分别为79.12%和86.45%,效益期人类活动减水减沙贡献率分别为86.45%和87.45%。     

近70年长江干流寸滩站以上流域水沙关系变化及其驱动因素

以长江干流寸滩水文站以上流域为研究对象,基于1953-2018年的实测水沙资料,采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验和水沙关系曲线分析径流、输沙的时间趋势及其关系变化,并采用双累积曲线法分析水沙变化的驱动因素。结果表明:寸滩站以上流域多年平均径流量为3425亿m^3,多年平均输沙量为3.61亿t;多年平均月径流量为294.8亿m^3,多年平均月输沙量为3013万t,且主要分布在6-10月,分别占年径流泥沙总量的70%和95%以上。趋势分析显示,流域年降雨量和径流量变化趋势不明显,年输沙量呈极显著减小趋势;月径流量在1-4月显著增加,其他月份变化不显著,而各月输沙量均呈显著减少趋势。水沙关系曲线均可用幂函数拟合,拟合参数受时间尺度影响,统计检验显示悬移质输沙量实测值与水沙关系曲线的估算值差异不显著。双累积曲线分析发现水利工程建设和水土保持等人类活动是寸滩水文站输沙减少的主要原因,其作用占69%~93%,其中2000年以来人类活动的贡献超过90%。     

黄河中游昕水河流域水沙变化及归因研究

为了探讨人类活动和气候变化对黄河流域水沙情势的影响,选取黄河中游典型流域——昕水河流域为研究区域,分析流域1958—2015年水文气象年际变化规律,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域径流量、输沙量及含沙量进行趋势分析和突变检验,并分别利用双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法对水沙变化的归因进行了对比评价。结果表明：（1）流域多年平均径流量、输沙量和含沙量分别为32.0 mm,1 289.1 t/km²和33.7 kg/m³,年径流量、输沙量和含沙量均呈现显著下降趋势,且其突变时间均出现在1980年附近;（2）在1958—1980年和1981—2002年期间,流域年水沙关系表现出较好的线性关系,但是2003—2015年期间流域年径流—输沙关系的相关性明显减弱,水沙关系难以用确定的回归方程来表征,其主要原因为流域内水土保持工程措施的实施特别是淤地坝的建设,削弱了流域的水沙关系;（3）双累积曲线法、回归分析法和弹性系数法的计算结果较为接近,人类活动是引起昕水河流域水沙变化的主要驱动因素,传统的经验统计法确实有一定的可靠性和适用性。研究成果可为黄河流域生态恢复及水沙调控提供科学依据。     

近60年黄河干流水沙变化及其驱动因素北大核心CSCD

基于1952-2011年黄河干流4个重要水文控制断面径流量和输沙量的时间序列资料,定量分析黄河水沙的沿程变化规律及主要驱动因素。结果表明：1）近60年黄河水沙减少趋势显著,且在未来一段时间继续呈减少趋势;4个断面径流量在1968年和1985年出现丰枯转折,输沙量则在中下游3个断面出现差异性变化;潼关和花园口断面径流量年际变化在1980年代后期出现突变,输沙量4个断面均在1985-1998年期间出现突变。2）头道拐断面水沙关系在1968年和1989年出现突变,潼关与花园口断面均在1979年和1999年出现突变,利津断面只在1999年出现突变。3）黄河水沙存在多尺度周期变化,径流量以准3年,准9年,准25年为主,输沙量以准3-4年,准9年为主,而且径流量与输沙量之间以及上中下游均存在较强的周期变化响应。4）上游水沙变化以气候变化为主要驱动因素,也包括水利工程、取耗水等人为因素,中游以强烈的水土流失、水利水保措施为主,下游水沙变化除了表现为对上中游地区的强烈响应之外,还受取耗水等因素影响。     

黑河流域水沙关系模型及其应用

利用黑河黑峪口水文站的长系列泥沙和径流实测资料,分别建立了黑河年输沙量和次暴雨输沙量的水沙关系,精度较高;同时,还对这两种水沙关系一些特殊点据的产生原因进行了深入分析.然后应用所建立的水沙关系对1996年非点源污染水质水量监测中存在的泥沙施工影响问题进行了定量修正.     

黑河流域水沙关系模型及其应用

利用黑河黑峪口水文站的长系泥沙和径流实测资料,分别建立了黑河年输沙量和次暴雨输沙量的水沙,精度较高,同时,还对这两种水沙关系一些特殊点据的产生原因进行了深入分析,然后应用所建立的水沙关系对1996年非点源污梁水质水量监测中存在的泥沙施工影响问题进行了定理修正。     

基于Copula函数的泾河流域水沙丰枯遭遇频率分析

流域水沙关系变化是洪旱灾害防治、重大水利工程布局的重要理论基础,同时又对人们的生产、生活产生重大影响。根据泾河流域主要控制水文站的年径流量和年输沙量数据,采用P-Ⅲ型曲线分别拟合计算得到各水文站的径流量和输沙量序列的边缘分布函数,然后采用Copula函数建立了泾河流域水沙联合分布模型,计算泾河流域各水文站水沙丰枯遭遇频率。结果表明:(1)Clayton Copula,Frank Copula,Gumbel copula函数均能较好地拟合泾河流域各水文站的水沙数据,根据拟合优度评价结果选用Frank Copula函数拟合各站的水沙联合分布;(2)在所研究的泾河流域8个控制水文站水沙丰枯遭遇均表现为水沙丰枯同步频率大于异步频率。在水沙丰枯同步频率中,同丰的遭遇频率基本与同枯的遭遇频率相同,二者均大于同平的遭遇频率。(3)在水沙丰枯异步遭遇频率中,丰枯遭遇频率最小的组合是水枯沙丰和水丰沙枯。该水沙联合分布模型对流域治理规划、防灾减灾及生态恢复等具有重要意义。     

柳河流域径流、泥沙时变过程研究

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一,具有河道泥沙淤积严重、大量沉积以及向辽河泥沙输出量高等特点。对柳河流域径流、泥沙要素从20世纪中叶到21世纪初的年内分配及年际变化进行时变过程分析,并研究径流量与泥沙输沙量的相关关联系数及关联度,结果表明,柳河流域径流量年内及年际分配都很不均匀,且有随时间的发展更不均匀的趋势。径流量与输沙量之间有着很密切的相关关系,各站的关联度由0.560～0.921不等,但总体上,关联度较大。     

柳河流域径流、泥沙时变过程研究

柳河是东北地区泥沙问题最为严重的河流之一,具有河道泥沙淤积严重、大量沉积以及向辽河泥沙输出量高等特点。对柳河流域径流、泥沙要素从20世纪中叶到21世纪初的年内分配及年际变化进行了时变过程分析,并研究了径流量与泥沙输沙量的相关关联系数及关联度,结果表明,柳河流域径流量年内及年际分配都很不均匀,且有随时间的发展更不均匀的趋势。径流量与输沙量之间有着很密切的相关关系,各站的关联度由0.560～0.921不等,但总体上,关联度较大。     

金沙江流域输沙特性分析

金沙江是长江上游河流泥沙的主要来源。通过对金沙江流域主要控制水站径流泥沙资料的统计分析，论述了金沙江河流泥沙的来源和沿程分配、输沙量的年内分配和年际变化、径流量和输沙量的关系，以及泥沙形成的原因。为研究金沙江流域的水土流失和泥沙输移规律，合理地开发和利用其水土资源提供了科学依据。     

长江支流嘉陵江水沙变化趋势及其驱动因素分析

近20年来,嘉陵江流域输沙量明显减少,其变化将对长江三峡库区水沙运动以及泥沙冲淤变化等产生重要影响。根据嘉陵江控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了嘉陵江流域年降水量、河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明:嘉陵江流域的径流量和输沙量都有显著的减少趋势;年降水量没有表现出明显的变化趋势。年径流量及输沙量发生显著趋势性减小的临界年份分别为1993年和1984年。同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化了嘉陵江流域径流量与输沙量的减少量,定量分析了降水和人类活动对嘉陵江径流及输沙量的影响,进一步探讨了嘉陵江流域水沙变化的驱动因素。     

嘉陵江流域输沙量演变规律分析

嘉陵江流域水土流失严重,是长江流域重点产沙区之一,研究流域输沙量演变规律及其影响因素,对揭示其水土流失规律及人类活动水文效应具有重要意义。基于嘉陵江北碚站月及年输沙量,分析了流域输沙量演变规律及流域内人类活动对输沙量的影响。结果表明:年输沙量总体呈降低趋势,1980s—1990s年输沙量波动程度相对较大;流域年输沙量在1992年发生突变,突变年份后年径流量有所增加,年输沙量明显减少,突变年份后年输沙量波动程度加剧;年内输沙量主要集中在汛期(7—9月),占全年72%以上,总体变化呈单峰型;根据北碚站1956—2008年降雨—输沙双累积曲线,流域输沙量相对降雨量在1984年发生突变,降水和人类活动在突变年份前后对输沙量衰减的影响分别为25%和75%,人类活动的影响占据了主导地位。     

五华河流域景观格局演变对径流泥沙的影响

根据五华河流域1981—2011年逐月的气温、降水、径流量和输沙量数据,以及1991年、2000年和2011年的Landsat TM遥感影像,运用景观格局指数分析方法和统计学方法,从景观水平和斑块类型水平两方面探讨了景观格局演变对径流泥沙的影响。结果表明:景观水平上,景观多样性指数（SEI）和景观边缘密度（ED）与年径流量和年输沙量呈正相关,而景观形状指数（PSCV,AWMSI,AWMPFD）与年径流量、年输沙量、输沙量变差系数呈负相关。类型水平上,林地景观破碎度（PD）和边缘密度（ED）、草地形状指数和边缘密度,建筑用地的斑块破碎度与年径流量、输沙量有明显的正相关关系,而林地斑块形状指数,草地和耕地斑块破碎度,建筑用地边缘密度和形状指数则与年径流量和输沙量呈负相关关系。同时,林地斑块形状指数、草地和耕地斑块破碎度、建筑用地边缘密度和形状指数均与输沙量变差系数存在明显的正相关关系。     

珠江流域下游近60年输沙率年际与年内变化特征

为了了解近几十年人类活动对珠江三角洲输沙率的影响,基于1960-2017年珠江流域下游主要水文站(西江高要、北江石角、东江博罗)输沙率数据,运用输沙率年际变差系数(S v)、M-K趋势分析、累积距平法、输沙率年内集中度(期)等方法研究了近几十年输沙率的年际与年内变化特征。结果表明:1960-2017年珠江流域输沙率年际变化率较大,输沙率稳定性较差,其中东江为三江中输沙率变异性最大的支流。近几十年西江、东江输沙率下降明显,下降开始的时间分别为2001年、1987年前后,北江输沙率变化不大。年内集中度显示珠江流域下游地区输沙率的年内集中程度为西江高于北江高于东江。近几十年人类活动在珠江流域输沙率变化方面起着很大的作用,主要表现在流域大坝、水库的修建与由于政策与经济原因导致的不同水土流失程度。     

洮河流域径流输沙演变与降雨及降雨侵蚀力的关系

[目的]揭示气候变化、人类活动耦合作用下复杂的水沙变化、水沙关系,探明降雨侵蚀力的影响及径流输沙变化的响应机理,为流域水土流失防治和生态建设提供科学参考依据。[方法]基于洮河流域及周边6个气象站点逐日降水和下游控制站逐月径流输沙数据,采用多元统计分析法、水沙曲线、相关系数、灰色关联度、弹性分析法等方法分析研究了径流、输沙、降雨(P)、降雨侵蚀力(R)演变规律,及其相互作用关系。[结果]洮河流域1956—2019年径流整体呈显著下降趋势,线性变化率-2.8×10⁷m³/a, 1987年发生突变,输沙整体呈显著下降趋势,线性变化率-4.61×10⁵t/a, 2003年发生突变,降雨、降雨侵蚀力均呈不显著上升趋势,且未出现明显突变。洮河流域R上中游小于下游,夏季(626.33)>秋季(125.31)>春季(122.22)>冬季(0),夏季降雨侵蚀力占比71.67%,夏季对泥沙侵蚀影响最大。P与R分布相反,P相对较小的下游流域R较大,P相对较大的上中游R较小,流域水沙异源,上中游产水,下游产沙。对输沙量影响最大...