降雨和水保措施对无定河流域径流和产沙量影响

基于无定河流域降雨、泥沙、径流和水土保持措施的历年统计数据,根据M-K-S检验得到径流和侵蚀产沙序列的突变点,将研究期分为基准期(1957—1972年)和措施期(1973—1996年)。采用双累积曲线、经验公式和修正系数法,研究该流域降雨变化和水保措施对径流和产沙量变化的影响,并采用多元回归模型分离了降雨和水保措施对径流和产沙量变化的贡献。结果表明:与基准期相比,水保措施引起径流减少3.16亿～3.42亿m3,占基准期年均径流量的23.0%～24.4%;引起产沙量减少0.71亿～1.07亿t,占基准期年均产沙量的47.1%～57.3%。措施期降雨变化引起径流量减少0.46亿m3,产沙量减少0.13亿t,分别占措施期水、沙实际减少总量的11.6%和11.4%。水土保持措施建设是流域径流和侵蚀产沙减少的主要原因,其对水、沙减少的贡献率分别为80.3%和60.5%。其中,植被措施(林地+草地)对径流影响显著,引起径流量减少2.78亿m3,占径流减少总量的70.2%;工程措施(梯田+坝地)对产沙影响显著,引起产沙量减少0.46亿t,占产沙减少总量的40.3%。降雨变化、植被及工程措施对水沙量变化的影响表现出阶段性变化,主要原因在于降雨的丰枯变化和工程措施对水土流失防治功能的时限性。因此,在水保措施建设过程中,需合理配置工程和植被措施比例,重视对已建梯田、坝地等工程的维护和废弃工程的替换,以增强水土保持措施体系功能的持续性。     

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。     

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。     

黄土丘陵沟壑区治理与非治理对比小流域侵蚀产流比较研究

研究水土保持综合治理时小流域侵蚀产流量和次降雨径流过程的影响.以黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区内治理小流域桥子东沟和未治理小流域桥子西沟为对象,分析水土保持综合治理不同阶段小流域侵蚀产流量年际变化和次降雨径流过程.结果表明:桥子东沟产流次数较桥子西沟减少了42.86%,年径流模数为桥子西沟的5%～63%;桥子东、西沟的多年平均径流系数分别为1.80%和4.03%;桥子东、西沟年径流深比值略有下降,治理后期在0.6以下.桥子东沟在治理后期的次降雨起流和洪峰流量的出现都晚于桥子西沟;桥子东、西沟次降雨洪峰流量、洪水历时比值不断下降,治理后期分别为0.41和0.61.水土保持综合治理的实施有效减少了治理流域的侵蚀产流量,对次降雨径流过程影响很大.     

杉木植被小流域产流特征研究

应用基准集水区法比较系统地研究了杉木植被小流域的产流特征。采用Hewlett等所确立的通用水文过程线分割方法,对10场典型降雨径流过程分析后确认:当地主要产流类型有两类;当地条件下杉木植被小流域水文响应值较大,水源涵养作用不佳,原因在于当地森林植被处于中幼林期,且破坏严重。建立了一日降雨径流数学模型,可用于预报一场降雨的日平均流量,确定不同小流域产流差异的降雨量临界值。     

渭河流域气候变化与人类活动对径流影响的定量分析

【目的】定量分析渭河流域人类活动和气候变化对径流的影响,为该流域水资源可持续利用与管理提供理论依据。【方法】采用累积距平法和Mann-Kendall法诊断渭河流域径流序列变异位置,以径流变异之前时间段为基准期,变异点之后时间段为计算期,采用累积量斜率变化率比较法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响。【结果】渭河流域径流序列分别在1971、1991年发生变异,1972-1991年气候变化对径流减少的贡献率为14.60%,其中降水、蒸发所占比例分别为24.55%和-9.96%,人类活动的贡献率为85.40%;1992-2005年,气候变化对径流减少的贡献率为30.37%(降水占25.00%,蒸发占5.37%),人类活动对径流减少的贡献率为69.63%。【结论】人类活动对渭河流域径流的减少有决定性影响,平均贡献率接近80%。     

无定河流域1961～2012年水沙变化归因分析

为探究在气候变化和人类活动共同影响下的水沙变化问题,基于无定河流域1961~2012年的水文气象数据及水土保持措施数据,分析了流域径流泥沙的变化,并定量分解了气候变化及人类活动对流域径流泥沙影响的贡献率。结果表明:1961~2012年无定河流域径流量、输沙量均显著减小;径流量和泥沙量的突变分别发生在1986年和1978年。根据弹性系数法和敏感性分析法得出人类活动对径流减少的贡献率分别为78.75%和79.02%,气候变化的贡献率分别为21.25%和20.98%。根据累积量斜率变化率方法得出人类活动与气候变化对输沙量减少的贡献率分别为87.78%和12.22%。     

黄土丘陵沟壑区典型流域气候和土地利用变化 对径流泥沙产量的影响

为探讨气候和土地利用变化对流域径流与泥沙产量的影响,了解黄土高原区域水土资源变化规律, 以黄土丘 陵沟壑区罗玉沟流域为研究对象, 采用数理统计、双累积曲线、灰色关联度分析、多年平均水量平衡模型等方法分 析了流域1986—2008 年间降水、径流、泥沙年际变化特征, 并量化分析了气候与土地利用变化对流域径流、泥沙的 影响。结果表明: 1)1986—2008 年间,流域年均降雨量变化趋势不显著(P = 0.22); 流域径流、泥沙呈减少趋势, 减少趋势显著程度分别达到P =0.025 和0.087, 且二者均在1994 年发生减少突变; 2) 除降水外,径流与潜在蒸 散敏感性最强,而输沙量大小与日照时数关系更为密切; 3) 气候变化对径流、泥沙变化的贡献率分别为33.1% 和 32.5%, 土地利用变化贡献率则分别为66.9%和67.5%      

无定河流域1961～2012年水沙变化归因分析

为探究在气候变化和人类活动共同影响下的水沙变化问题,基于无定河流域1961²012年的水文气象数据及水土保持措施数据,分析了流域径流泥沙的变化,并定量分解了气候变化及人类活动对流域径流泥沙影响的贡献率。结果表明:19612012年的水文气象数据及水土保持措施数据,分析了流域径流泥沙的变化,并定量分解了气候变化及人类活动对流域径流泥沙影响的贡献率。结果表明:1961²012年无定河流域径流量、输沙量均显著减小;径流量和泥沙量的突变分别发生在1986年和1978年。根据弹性系数法和敏感性分析法得出人类活动对径流减少的贡献率分别为78.75%和79.02%,气候变化的贡献率分别为21.25%和20.98%。根据累积量斜率变化率方法得出人类活动与气候变化对输沙量减少的贡献率分别为87.78%和12.22%。     

潇河流域降水的时空特征及其利用

基于潇河流域23个雨量站1971—2011年的逐月降水数据,对区域内降水的时空分布特征以及水资源农业利用进行了分析。结果表明,近41 a来潇河流域的年降水量具有明显的年际变化特点,最大年降雨量是最小年的2.40倍,平均值为(462.1±90.57)mm,变异系数为16.9%,降雨递减率为5.39 mm/10 a;夏季、汛期降雨量分别为(277.37±79.88),(399.15±107.77)mm,分别占年降雨量的60.0%和86.37%,降雨递减率分别为7.28,5.35 mm/10 a;春、秋和冬季降水量分别占年降水量的14.5%,21.67%和2.9%,春秋季降雨有递增趋势,冬季为递减趋势。年尺度上降水量突变出现在1979,1997年,季节尺度上春、冬季降水突变出现在1982,2000年,夏季、汛期和秋季降水没有突变出现。在年尺度上降水的空间分布呈中间少、南北区域较多的"哑铃"状;降水的变化率与降水的空间分布具有相似性,但东南地区多为增加区,西北为减少区。并提出了服务于农业生产的降水量季节、年际调节的主要措施。     

晋西黄土区降雨过程对小流域产流的影响

目的探究降雨过程（雨型）对小流域产流过程的影响,为小流域尺度上产汇流分析提供依据。方法以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站的蔡家川小流域为研究对象,利用蔡家川小流域2007—2017年场降雨径流数据,根据雨量在降雨过程中集中的位置进行雨型划分,并采用LSD多重比较法分析不同雨型的特征,在不同土地利用类型的小流域尺度上探究雨型特征与产流的响应关系。结果（1）蔡家川流域的降雨可划分为前期型降雨（I型）、中期型降雨（Ⅱ型）、后期型降雨（Ⅲ型）和均匀型降雨（Ⅳ型）。Ⅰ型降雨为短历时强降雨,是主要降雨雨型,占总降雨频次的44.6%,平均雨量为24.6 mm,降雨侵蚀力最强,集中分布在6—8月;Ⅳ型降雨为长历时小雨强降雨,平均历时716 min,平均雨量为17.84 mm,降雨侵蚀力最弱,多出现在雨季的前期（5月份）和后期（9月份）;Ⅱ型和Ⅲ型降雨的特征介于Ⅰ型和Ⅳ型降雨之间,多发生在6—8月,降雨量和频次相对均衡。（2）不同雨型条件下小流域的径流深、洪峰流量排序为:Ⅰ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅳ型降雨,洪峰滞后时间排序为:Ⅳ型降雨 > Ⅱ型降雨 > Ⅲ型降雨 > Ⅰ型降雨。（3）Ⅰ型、Ⅲ型降雨条件下农地小流域的径流深和洪峰流量高于封禁小流域,Ⅱ型和Ⅳ型降雨条件下封禁小流域的径流深和洪峰流量略高于农地小流域,封禁小流域的洪峰出现时间均滞后于农地小流域。（4）降雨量和历时对农地小流域产流的影响更大,雨强分布对封禁小流域产流的影响更大。结论不同雨型的降雨特征差异性显著,Ⅰ型降雨是引起小流域产流的主要雨型,大雨量强降雨更易造成流域的水土流失;封禁小流域削减径流、延长洪峰出现时间的作用显著,尤其对大雨量强降雨的调节作用更明显;在晋西黄土区降雨量、降雨历时和降雨过程中的雨强分布是影响小流域产流过程的重要因素。      

气候因素对白洋淀上游主要河流径流的影响

采用Mann-Kendall(M-K)检验法、小波分析及R/S分析法,对白洋淀上游主要河流1986—2015年3个典型水文站点径流及降雨、气温的年际变化趋势、突变点、周期变化和持续性等演变规律进行分析,并探讨径流对降雨、气温的响应关系。结果表明:流域上游3个水文站点年径流均呈下降趋势,周期变化呈大-小-大趋势,且未来一段时间年径流仍将处于减少趋势。紫荆关站不存在突变点,倒马关站突变点发生在1994和2009年,阜平站突变点发生在2006年。流域上游年降雨量也呈下降趋势,但下降趋势不明显,其变化率为1.68/(mm·年~(-1));年均气温呈上升趋势,变化率为0.05℃/年。通过突变检验分析可知年降雨量没有明显的突变点,气温突变点发生在1993年。年降雨量和年均气温第一主周期分别为13年和14年。未来一段时间降雨、气温Hurst指数分别为0.69和0.75,流域会延续降雨量减小、气温升高的趋势,且持续性较强。通过演变规律分析得出气温变化影响径流量的大小,而降雨周期变化对径流周期影响更显著。     

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。      

阳坡小流域裸坡地产流产沙特征

以汾河上游阳坡小流域裸坡地径流小区为研究对象,进行天然降雨条件下裸露坡地的产流产沙研究。结果表明,阳坡小流域2013年降雨年内分布和年际变化明显异于多年平均;2013年内17次侵蚀性降雨产生的累积径流量与累积降雨量、累积产沙量之间相关性较强,相关系数分别达到0.953 4,0.925 9;同时分析表明,年内少数几次雨强较大的侵蚀性降雨对坡地产流量和产沙量贡献率较大。     

潮河上游土地利用/覆被变化对年径流影响模拟

该文以北京潮河密云水库上游流域为研究对象,分析了1961—2000年期间降雨、径流以及土地利用和覆被变化情况,利用一个集总式的水文模型(IHACRES模型)模拟土地利用和覆被变化对年径流的影响。结果表明,40年来,潮河上游流域降雨--径流的演变过程可划分为3个阶段:1961—1978年(第一阶段)、1979—1993年(第二阶段)、1994—2000年(第三阶段)。相对第1阶段而言,第2和第3阶段流域降雨的产流能力总体上呈减少趋势。20世纪80年代末以来,流域内土地利用和覆被变化比较明显,主要变化趋势是林地面积持续增加,耕地、草地及未利用土地向林地的转换构成了土地覆被变化的主导过程,成为影响流域年径流的主要因子。第2阶段,耕地和林地的面积分别增长了7.47%和7.78%,流域内水库和塘坝等水利设施的修建及大规模利用也发生在这一阶段;第3阶段,土地利用和覆被变化主要表现为林地面积的大幅度增加(11.81%)。利用IHACRES模型模拟了第2和第3阶段的"基准年径流",通过对比实测年径流和基准年径流的差异,得出了土地利用和覆被变化减少了流域年径流的结论。其中第2阶段土地利用和覆被变化的影响程度为27.76%,第3阶段为26.15%。     

稻田径流易发期不同类型肥料的氮素流失风险

依据60年典型自然降雨资料分析了太湖地区稻田径流易发期,结合不同肥料减量运筹长期定位试验(2009年开始)近3年的径流监测数据,比较了径流易发期内不同处理的实际径流氮素控制效果。结果表明,太湖地区水稻生长前期降雨概率较大,6月21日—7月6日单日降雨概率均超过50%。从阶段统计结果来看,基肥期和蘖肥期(含基肥-蘖肥阶段)降雨概率和降雨量均明显高于穗肥期、蘖肥-穗肥阶段和穗肥后至成熟阶段,降雨概率分别达48.15%和49.81%,降雨量分别为12.81 mm和12.84 mm,均超过实际监测到径流的同期最低降雨量11.5 mm,产生径流可能性较大,是稻季径流易发期。从定位试验的实际产生径流和田面水氮素浓度结果来看,易发期径流和田面水氮素以铵态氮为主,硝态氮差异不显著。与常规用量分次施肥处理(CN)相比,化肥减量优化处理(RF)和有机无机减量配施处理(OCN)径流易发期径流氮素浓度分别较CN处理平均降低8.83%和19.18%。缓控释肥减量替代处理(SCU)的基肥期和基肥-蘖肥阶段径流氮素浓度和田面水氮素浓度明显高于其他处理,径流氮素浓度较CN处理分别增加了20.3%和11.72%,但蘖肥期径流氮素浓度减少30.72%。全有机肥减量替代处理(OF)肥期径流和田面水氮素浓度降低,其中基肥期径流氮素浓度较CN处理降低9.04%、蘖肥期降低28.53%,但基肥-蘖肥阶段氮素浓度较CN处理增加了19.7%,增加了氮素径流损失风险。不同氮肥减量措施能够降低易发期内不同阶段径流氮素浓度,但在径流易发期的径流氮素损失控制效果不能一概而论。     

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。     

退耕还林还草对泾河水系东川流域径流水资源的影响

本文以泾河水系的东川流域为例,应用分布式生态水文模型SWIM(Soil and Water Integrated Model)模型模拟比较了退耕还林和还草对流域径流的影响.结果表明:(1)高覆盖度草地与森林的产水能力相当,占流域面积10%的高覆盖度草地造林后,流域年径流深仅减少0.01mm(针叶林)和0.08mm(阔叶林),减少0.2%(针叶林)和1.2%(阔叶林);(2)低覆盖度草地造林后流域径流大幅下降,占流域面积10%的低覆盖度草地变为高覆盖度草地、针叶林和阔叶林后,流域年径流深分别减少8.0mm、8.2mm和6.7mm,减少了29.9%、30.4%和25.0%;(3)造林后流域径流减少量的70%发生在夏季.     

鲁南地区汛期暴雨变化特征分析

利用鲁南58024站1971—2015年汛期逐日降水资料,运用线性回归、相关分析、突变检验、小波分析等方法,对鲁南地区汛期暴雨及以上量级降水的长期变化趋势、振荡周期及突变特征进行研究,结果表明:汛期暴雨日数、暴雨量和贡献率都具有明显的年际、年代际演变特征;汛期暴雨日数、暴雨量和暴雨贡献率的多年平均值分别为2.6 d、202.5 mm和36.0%,趋势系数分别为0.016 d/10年、-4.44 mm/10年、-0.009%/10年,长期变化趋势不明显,都没有通过0.05的显著性检验;20世纪70年代中后期到90年代中前期为少雨期,90年代末至2009年为多雨时段;汛期暴雨日数没有发生突变,汛期暴雨量和暴雨贡献率都发生了增大和减少的2次突变;汛期暴雨日数、暴雨量和暴雨贡献率大多存在2~3年、6~8年、10~15年和25~30年的多时间尺度周期变化特征。     

黄土丘陵第Ⅲ副区典型流域水沙演变过程及其驱动因素分析

流域水沙演变过程是构建区域水土流失模型及评价水土保持措施效益的基础。为探讨气候与下垫面变化对流域水沙变化的影响,以黄土丘陵沟壑区第Ⅲ副区罗玉沟流域为例,采用水文要素累积距平、Mann-Kendall趋势性检验和双累积曲线等方法,分析了1986—2010年间流域水沙关系演变过程及驱动因素,并定量分析了驱动因素的影响。结果表明:1)流域径流量在1993年发生突变,其中1994—2010年(后期)较1986—1993年(前期)不同降水水平年的径流量和输沙量减少率大多超过50%;2)土地利用结构优化可改变流域水沙过程和水沙量,而沟道淤地坝工程的运行改变了水沙搭配关系,使流域单位径流输沙量显著降低;3)降水和土地利用变化对流域径流减少贡献率分别为18.48%和81.52%;降水和土地利用变化对泥沙减少贡献率则分别为27.15%和72.85%。