玛河流域山区冰雪覆被变化与驱动因素的关联性分析

对1977—2013年Landsat影像运用监督分类进行解译获取冰雪覆被信息,并运用回归分析法对其驱动因素进行分析。结果表明:（1）冰雪覆被消融面积为2 372.92 km²,年均消融速率为2.1%。冰雪覆被斑块由大面积破碎,转向小面积斑块消失。（2）驱动因素中气温、人口、GDP在0.01水平上显著相关。冰雪覆被变化趋势滞后于气温变化趋势13～15 a,滞后于GDP变化趋势5 a,与人口变化呈非线性相关。驱动因素中坡度、坡向的影响为冰雪覆被分布趋于缓坡且多分布在西坡,雪线高度也逐年上升。（3）驱动因素与冰雪消融关联强度的顺序为:气温>人口> GDP,气温为主要影响因素。     

新疆开垦河流域径流变化特征分析

根据新疆开垦河水文站的多年实测径流资料,利用方差分析法、回归分析法和Mann-Kendall秩次检验法等,分析了开垦河径流的分配和年际变化的特征.结果表明:开垦河径流年内分配较均匀;43 a的径流统计中,83.7%的年份径流集中度>50%,表明径流补给来源以雨水和高山冰雪(季节性积雪)融水为主.季节性积雪融水量占高山冰雪融水量和雨水量总和的比重在逐年增加.流域径流量主要集中在汛期(4-9月),最大径流量出现在6月,且汛期径流量占年径流量的比重逐渐增加.同时,春季径流量高于冬季.径流量年际变化平缓.呈微弱上升趋势,年径流变差系数仅为0.23;径流量代际变化特征明显,20世纪80年代由枯水期转向丰水期,但未发生突变;流域年径流量有较明显的周期成分,其显著周期为3,14,16,19 a.     

淮河上游山区迎河小流域年降雨与径流特征分析

根据1981~2004年连续24a的降雨、径流实测资料,采用数理统计方法分析了淮河流域上游迎河小流域的年降雨、径流变化特征及降雨与径流的关系.结果表明:迎河小流域降雨、径流的年际变异程度均较大,离差系数分别为0.28和0.45,显示出区域旱涝灾害出现机率大;降雨年内分配集中,汛期降雨量占年雨量82.1%;典型年份雨次的分析表明,流域次降雨雨型以均匀型为主;年降雨量同年径流量存在很好的线性正相关关系,可以用年降雨量对径流量进行预报;径流率与汛期雨量存在良好的线性正相关关系.     

未来气候情境下渭河流域陕西段非点源污染负荷响应

[目的]在全球气候变暖的背景下,探讨气候条件变化对渭河流域陕西段非点源污染负荷的影响,旨在为流域综合治理措施提供依据,从而缓解气候变化对水环境的不利影响。[方法]基于非点源污染分布式模拟模型(SWAT模型),分别对2020,2030和2050年气温和降雨等气候因子变化下渭河流域陕西段径流及非点源污染负荷进行模拟,探讨了气候变化对该流域径流及水体中氮、磷年均负荷的影响。[结果](1)气候变化对流域径流量影响较大。随着未来气温升高降雨增加的共同作用下,径流量增加;到2050年,在平均气温增加2.2℃,降雨量增加7%的情况下,渭河陕西段径流量将增加11.9%。(2)在未来气候变化的影响下,流域年均总氮负荷增加20.9%;总磷负荷增加13.3%。[结论]未来气温升高和降雨增多的气候变化共同作用下,河道径流量增加,总氮、总磷负荷增多,农业非点源污染问题越来越突出。     

三峡库区典型流域降雨变化与径流的关系研究

根据8年的降雨、径流定位、半定位观测,分析了三峡库区典型流域的降雨、径流变化及降雨对径流的影响。结果表明,端坊溪小流域年均降雨量为1266．4mm,年均径流量为511．29mm;年降雨量离差系数为0．159,降雨日数离差系数为0．128,年径流量、汛期径流量、枯水期径流量离差系数分别为0．292,0．333,0．283;端坊溪小流域降雨年际变化是影响径流年际变化的主要因素。     

1951—2014年洞庭湖水沙阶段性演变特征及驱动因素分析

基于洞庭湖1951-2014年实测径流量和输沙量数据,采用Mann-Kendall检验、滑动t检验和有序聚类分析等多种统计方法分析洞庭湖水沙演变特征,并以回归曲线拟合及归-化曲线对降水量、径流量和输沙量之间的相互关系进行分析,以期确定影响洞庭湖水沙变化的驱动因素.结果表明:(1)入出湖径流量、输沙量的突变年份有差异,入湖径流量、出湖径流量为1971年,入湖输沙量为1985年,出湖输沙量为1970年;(2)洞庭湖入湖径流量具有以分段衰减为特征的演变过程,1972-1977年表现最明显;(3)入湖输沙量呈现分段衰减的阶段性演变特征,2004-2014年间多年平均输沙量减幅最大,衰减率为75.34％;(4)入湖、出湖径流量在1951-1971年和1978-1985年主要受降水量变化驱动,1972-1977年和1986-2014年主要受沙滩子自然裁弯、葛洲坝水电站、五强溪水库、三峡工程等人类活动影响;(5)1951-1971年入湖径流量的多寡对入湖输沙量产生一定影响,1972-2014年影响输沙量减少的主要因素是水利枢纽工程.因此,洞庭湖流域水沙过程的不同阶段其主导驱动因素有所差异.其中,入湖径流1972-1977,20042014年2个阶段及出湖径流1976-1985,2004-2014年2个阶段以水利枢纽工程驱动为主,其余2个以降水量变化驱动为主.     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。     

坡面产流产沙影响因素的灰色关联法分析

影响坡面径流的因素有降雨量、雨强、植被等诸多因子。在陕西省长武县王东沟小流域布设径流小区,采用灰色关联度的方法,对不同影响因子进行了对比分析,研究了降雨和植被对地表径流量和侵蚀量的影响。结果表明,降雨量与径流量、侵蚀量的关联度最大,各因子对径流量的影响系数排序为:降雨量>最大雨强>雨强>植被覆盖度,对侵蚀量的影响系数排序为:降雨量>雨强>最大雨强>植被覆盖度。植被覆盖度与径流量和侵蚀量的关系为:当覆盖度<25%时,径流量没有明显变化;当其>25%时,径流量随着覆盖度的增加减少;当覆盖度<50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势明显;当其>50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势趋于平缓。     

贵州省年降雨量和天然年径流量年际变化研究

采用小波变换方法对贵州省总年均降雨量和径流量的突变点和周期性进行分析,研究结果表明:贵州省1956-2000年降雨量呈弱变异并且无明显增加趋势,而径流量具有中等程度的变异且有一定的增加趋势;降雨量无明显突变点,径流量在1964年和1989年有明显的突变特征;降雨量和径流量的变化周期具有同步性,降雨量的变化周期大致为42年、22年和5年,径流量的变化周期大致为40年、22年和5年.40年和22年尺度的周期具有全局性,而5年尺度的周期变化主要在1960s-1980s表现活跃.全省11个水资源三级区中洪水河、沅江浦市镇以上、思南以上、北盘江、石鼓以下千流和柳江的降雨、径流变化具有一定的同步性.     

陇东黄土高原农牧交错带土地荒漠化过程中自然与人为因素的定量分析

以农牧交错带南部的甘肃省环县为研究对象,以1949 2009年16组自然和社会经济统计数据为样本,采用主成分分析法,对引起土地荒漠化的自然因子与人为冈子进行了定量分析.结果表明:(1)在环县土地荒漠化发展过程中,自然与人为因素共同作用的贡献率为49.64％,自然因素的贡献率为21.79％,人为因素的贡献率为l0.89％.自然和人为因素共同的作用导致了环县荒漠化的发展,单独的人为因子和自然因素均处于较低水平;(2)在环县荒漠化发生发展过程中真正起决定作用的是人类活动,气候条件对于荒漠化的发展只起影响作用而不是决定作用.其中自然因子的影响主要是气温持续升高,降雨量减少,空气相对湿度下降,蒸发量增大导致干旱和土壤干层的发育,抑制了植物的生长,降低了植被覆盖度及土壤的抗冲蚀能力,而较强的风力及暴雨量的增加加速了土壤侵蚀;人为因子的影响主要是人口急剧增长,农业人口过大,大面积垦殖导致土地利用不合理,超载放牧引起草场大面积退化直接导致了土地荒漠化扩展.     

Driving forces of nature and human activities on water and sediment changes in the middle reaches of the Yellow River in the past 100 years

Purpose

The runoff and sediment load of the Yellow River have changed greatly in recent decades and therefore it is important to understand the drivers of such changes. In the assessment of water and soil erosion, multiple questions can only be addressed given a better understanding of the past.

Materials and methods

In this study, taking the He-Long section of the Middle Yellow River as the research site, the vegetation coverage in the He-Long district since 1888 was reconstructed based on tree rings, and the natural and social driving factors of water and sediment change were analyzed with hydrometeorological data, reconstructed vegetation coverage, and data on population; cultivated land; policy systems; and other factors over the last 100 years.

Results and discussion

The results show that there was no significant change in the precipitation-sediment loads and runoff relationship during the period from 1919 to 1970, whereas the vegetation coverage fluctuated significantly (from 42 to 49%). The runoff and sediment in the He-Long area decreased significantly from 2000. The annual average vegetation coverage in the He-Long section was 51.6%, reaching the highest level in the past 100 years. But the effect of vegetation on runoff and sediment reduction may have been overestimated, considering that the average vegetation coverage at this stage was only slightly higher than the vegetation coverage (49.8%) from 1946 to 1957. The reduction of sediment may be the result of the combined impact of vegetation, terrace farming, and check dams.

Conclusions

Human activities play a leading role in the reduction of runoff and sediment in the He-Long section of the Yellow River owing to vegetation coverage, terrace farming, and check dams, but the single human activity factor on runoff and sediment reduction is not significant. Reasonable spatial distribution and optimal allocation of multiple soil and water conservation factors are dominant in the runoff and sediment load reduction.

     

东北黑土区融雪径流对流域产沙的贡献及因素分析

[目的]揭示流域融雪期径流产沙特征及对全年总产沙的贡献,阐明东北黑土区影响融雪期产沙贡献的主控因素,并进而为东北黑土区流域综合治理提供科技支撑。[方法]基于东北地区203个气象站点数据以及15个流域水文站点径流泥沙资料,通过提取流域降水、地形、气候、土壤和土地利用等因子,采用多因素相关分析的方法,开展融雪期产沙贡献影响因素研究。[结果]东北黑土区不同流域年均降雪量占年均降水量的比例为3.7%～23.9%,空间分布差异较大,呈东南多、西北少的分布特点。融雪期径流深占全年径流深比例为13.7%～32.5%,融雪期产沙量对全年产沙量的贡献3.8%～23.47%,融雪期产沙模数占全年产沙模数的3.1%～35.9%,且它们空间分布规律性差。年均降水量、降雪量占降水量比例、融雪期径流深占全年径流深比例3个因素与融雪期产沙贡献在0.05的水平上呈显著相关。降雪量占降水量比例对流域融雪期产沙量和产沙模数的贡献率分别为25.41%和30.22%。最大高程对流域融雪产沙量和产沙模数的贡献率分别为24.36%和20.38%。[结论]东北区融雪期产沙对流域全年产沙有较大贡献,且受多重因素影响,未来应加强融雪期的侵蚀产沙观测研究。     

气候变化对黄河中游河龙区间径流量的影响分析

通过对黄河中游河龙区间的气候变化分析发现,河龙区间年平均气温和四季气温均呈现上升趋势;进入20世纪90年代后河龙区间年平均降水量呈明显减少趋势;春、冬季降水量呈微弱增加趋势,夏、秋季降水量呈明显减少趋势.同时计算分析了龙门站径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流量的影响程度.结果表明,年径流量随降水的增加而增加,随气温的升高而减少;径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更为显著;20世纪90年代后,气候变化对径流量的影响幅度为21%.     

近60年湘江流域水沙特性及其对人类活动的响应

湘江流域人类活动对湘江水沙变化具有显著影响。利用M-K次序法、Pettitt非参数检验法和双累积曲线法分析湘江干支流1953-2014年的年径流量、汛期径流量和非汛期径流量与输沙量的关系,并分析水土保持和水库建设等人类活动与水沙演变的关系。结果表明:1)湘江干支流水文站的年径流量、汛期径流量与输沙量的相关性强,且1990年后湘潭站径流量-输沙量的相关系数为0.83,而非汛期相关性较弱。1990年前,干流站点径流量和输沙量处于波动状态,1990年后干流站点径流量总体呈增加趋势,但输沙量呈减小趋势,且老埠头站的输沙量发生微幅突变。除个别站点之外,支流站点的径流量和输沙量发生突变的年份与变化规律均一致。2)水土保持以及水库建设对湘江流域的拦沙作用是输沙量减少的主要原因。相比支流,水土保持对湘江干流流域的输沙量减少影响更显著,水库建设与湘江干支流输沙量减少均密切相关。3)根据湘江流域输沙量突变点可划分A(1960-1987年)、B(1988-1996年)、C(1997-2013年)3个时期,在不考虑温度变化的影响下,以A时期1960-1987年为基准期,利用累积量斜率变化率比较法可知,相比基准期A时期,B、C时期水土保持和水库拦沙等人类活动对输沙量的减少的贡献率为88.58%和94.01%,人类活动为输沙量减小的主要因素。     

共和盆地近50年来草地荒漠化驱动因素定量研究

共和盆地是黄河上游土地沙漠化严重地区,土地沙漠化已经成为共和盆地生态环境恶化的主要问题。选取青海共和盆地从1953-2008年共56 a的农牧业人口数量、牲畜数量、耕地面积、粮食总产量、年平均气温、年降水量、年大风日数、年蒸发量8个社会经济和自然因素数据进行分析,运用因子分析法研究了盆地草地荒漠化的驱动因素。结果表明:共和盆地1953-2008年这个时间段人类活动对草地荒漠化的贡献率为53.75%;自然因素对草地荒漠化的贡献率为38.25%,超过1/3;人为因子和自然因素的综合影响,其贡献率仅为7.99%。说明人类活动对共和盆地生态环境的影响大于自然因素,是影响共和盆地草地荒漠化的主体因素。     

近80年来北洛河流域径流变化特征及其归因分析

为了探究北洛河流域径流变化特征及其驱动因子,对流域治理规划和生态环境建设提供科学依据,基于北洛河流域1937—2018年径流数据,采用现代数理统计方法对径流特征进行了分析,并结合1952—2019年气象资料分析了气候变化对径流的影响。通过降水—径流双累积曲线法定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：北洛河流域1937—2018年年均径流量显著减少(p<0.01),在1970年、1994年发生突变,且存在54 a的主周期变化。1956—2019年北洛河流域降水变化趋势不显著(p>0.05),气温显著增加(p<0.01),气候变化对北洛河径流量起到减小作用。与1957—1970年相比,1971—1994,1995—2018年人类活动对于径流减少的贡献率分别高达92%和97%,人类活动是使北洛河径流量发生减少和突变的关键因子。     

近60年来渭河甘肃段径流演变及驱动因素

分析径流量的长期变化趋势并研究其影响因素是高效利用地区水资源的前提。为明确气候变化与人类活动对渭河甘肃段径流的影响,利用Mann-Kendall方法和R/S方法,分析了渭河甘肃段径流、降水与气温等水文气象要素的变化趋势;利用小波分析对径流的周期性特征进行了研究;通过Mann-Kendall方法与累积距平法判定了径流变异年份,并将整个研究周期分为基准期与人类影响活动期;通过累积量斜率变化率法定量计算了气候变化与人类活动对径流变化的贡献。结果表明：(1) 1953—2010年,渭河甘肃段径流量与降水量整体呈下降趋势,气温呈显著上升趋势。(2)径流突变出现在1991年,人类活动影响期较基准期径流量下降8.02亿m³,其中气候变化对径流量减少贡献率为37.57%,人类活动影响占比62.43%。综上,人类活动对径流的影响占据主导。研究阐明了渭河甘肃段未来水文气象变化趋势,并对径流变化驱动因素的定量分析,为地区水资源的高效利用提供了理论依据。     

玛纳斯河洪峰周期分析

玛纳斯河是新疆境内最大的一条内陆河,多年平均年径流量13.1亿m^3,是玛纳斯河流域和绿洲生产生活的主要水源。利用玛纳斯河肯斯瓦特水文站50年水文观测资料分析洪水成因,对洪峰、径流量等洪水特征进行数理统计,结合气温、降水等影响洪水的因素,得到洪水变化特点,推断玛纳斯河洪峰周期,为水利工程规划设计、防洪抗旱提供参考依据。     

基于Morlet小波的辽河径流量变化及其成因分析

利用辽河流域58个气象监测站点1956—2009年的年均气温、年降水量、年蒸发量和铁岭水文站对应年份的径流量数据,综合运用小波分析、小波互相关及偏相关分析,研究了上述气候因子和径流量的多时间尺度波动特征及其相关关系。结果表明:辽河年径流量的主要波动周期为10,36 a;经偏相关分析校正后,流域年均温与径流量的波动周期在全部时间尺度上（1～54 a,下同）呈负相关关系;年降水量与径流量的波动周期呈显著的正相关关系;年蒸发量与径流量的波动周期不存在显著的相关关系。由此,年均温和年降水量是辽河径流量变化的主要影响因素。梳理了基于小波分析的水文特征研究方法,并引入偏相关分析对以往研究中存在的不足进行了纠正。同时本研究所得结果也可以成为辽河流域水资源管理和调度的重要参考。     

富春江流域径流量变化及其气候因子影响分析

为掌握富春江流域径流变化特征,从气候变化角度对水资源影响的研究做出了科学分析。利用该流域1969—2016年实测入库流量资料分析了流域径流的年、月际变化特征;同时结合流域内18个水文站的降雨资料及8个气象站点的气象要素资料等作为分析因子,利用相关分析方法分析了径流与降水、气温和蒸发等气候因子对径流的响应情况。结果表明:富春江流域的径流自20世纪60年代末至今均经历了两个丰—枯年的转换,目前进入第3个丰水年的阶段。年降水量的年际变化与径流一致,其多雨期与径流的偏丰期对应,少雨期与偏枯期对应。降水量是影响富春江流域径流量的最主要因子,气温因子仅在7—8月对流域径流的影响达到显著水平,年蒸发与年径流呈显著负相关,对径流的减少有一定影响。本研究结果可以为富春江流域的水资源优化开发和合理利用提供参考。