气候变化和人类活动对白河流域径流变化影响的定量研究

分析气候变化和人类活动对白河流域径流变化的贡献率,可为流域水资源规划与管理提供依据。以白河流域作为研究对象,首先采用线性趋势法、滑动平均法分析水文气象要素的年际变化趋势,其次采用Mann-Kendall检验、有序聚类检验和滑动t检验探究年径流量的突变年份,最后采用基于Budyko假设的水量平衡法评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:白河流域年径流量呈下降趋势,2008-2017年平均径流量仅为1960-1969年平均径流量的36.5%;年径流量在1979年发生突变,在1986年以后呈显著下降趋势;与基准期相比,变化期流域的干旱指数在增加,2001-2017年流域的干旱更为明显;人类活动是白河流域径流变化的主要原因,1980-2000年、2001-2017年人类活动对径流变化的平均贡献率分别为85.6%、73.6%,说明2000年以后气候变化对径流变化的影响呈上升趋势。     

抚河临水流域径流量变化及其对降雨的响应

利用抚河临水流域1979—2008年降水和径流数据,采用累积距平法、M-K非参数检验、小波分析以及累积量斜率变化率法,分析了临水流域径流量变化特征及趋势,并定量分析降水和人类活动对临水流域径流变化的影响程度。结果表明临水流域径流量年内变化为单峰型曲线,径流量的季节差异较大;年径流量呈下降趋势,但变化趋势都不明显;径流量变化的突变年份为1984年和2002年;年径流量存在7 a和14 a周期变化,其中14 a周期振荡最显著;相对于基准期AR(1979—1984),BR(1984—2002)和CR(2003—2008)时期降雨对径流的降水变化对径流变化的贡献率分别为75.5%和59.92%,贡献率均在59%以上,说明降雨是导致临水流域年径流量减少的主导因素。随着社会经济的发展,人类活动对径流变化的影响也逐渐显现出来。     

岷江都江堰降雨与径流变化趋势分析及预测

依据岷江上游紫坪铺水文站监测1955—2008年降雨量与年径流量资料为基础数据,用线性倾向法、滑动平均法、Mann-Kendall法进行系列趋势检验,采用小波分析进行序列周期性分析,用ARIMA模型法构建降雨径流预测模型。结果表明:近54 a来,岷江流域都江堰段降雨量与径流量均有下降趋势,其中降雨下降较快,降雨的突变点比径流少且二者存在6~21 a的周期,得到的ARIMA模型预测精度较高,结合序列趋势变化与周期性,可得到该区未来降雨径流更合理的预测。     

湟水水沙情势变化定量归因研究

水沙情势变化定量归因是水文学和流域地貌学的重要理论问题。以青藏高原向黄土高原过渡带的湟水为研究区,采用滑动t检验法、双累计曲线法系统分析了湟水干流径流泥沙的变化特征,量化评价气候变化和人类活动对湟水水沙变化的贡献率。结果表明:1956—2016年湟水干流上游石崖庄站径流量呈增大趋势,中下游站点径流量均呈减小趋势,各控制站输沙量年际变化呈显著减小趋势;径流量和输沙量表现出很强的年代际变化规律;各站径流量均在1980年、2004年左右发生突变,输沙量在1980年、2000年左右发生突变;不同时期,气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率不同;径流量和输沙量减少的主导因素是人类活动。     

降水及人类活动对阜平流域径流的影响

为了研究近年来气候变化和人类活动影响条件下的阜平流域径流的演变规律,采用5 a滑动平均法和线性回归法,对阜平流域径流量、变化趋势及影响因素进行了分析,并利用降水径流经验统计模型估算了降水变化和人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明:降水量与径流量有一致性的变化趋势,降水量下降的趋势不明显,而径流量呈显著减少的趋势;1969—1979年、1980—1989年、1990—1999年、2000—2005年,受人类活动影响所减少的年均径流量分别占径流总减少量的21.04%、46.05%、58.30%、54.93%,受降水变化影响所减少的年均径流量分别占径流总减少量的78.96%、53.95%、41.70%、45.07%;随着年代的推移,人类活动对径流的影响逐渐增大,而降水变化的影响逐渐减小,20世纪80年代以后,人类活动导致径流量减少的贡献率要大于降水因素。     

抚河流域水文要素演变特征与驱动因素分析

气候变化和人类活动导致流域水循环过程发生改变,对水文过程的变化进行检测与归因,能够为流域水资源开发利用、防洪减灾等提供技术支撑。以抚河流域为研究区,利用非参数检验、回归分析等方法,分析了1955—2008年流域降水、径流等水文要素的演变特征与突变节点,定量分析了气候变化和人类活动对径流影响的贡献率。结果表明:近60 a来,抚河流域年均降水量呈弱增加趋势,年径流量呈弱减少趋势;1967年之前,人类活动扰动较小,年径流量相对比较稳定;1968—2002年间,年径流量呈弱上升趋势,该阶段人类活动对径流量的改变占主导作用,贡献率为78.6%;2002年以后,径流量呈减小趋势,该阶段气候变化对径流量的改变占主导作用,贡献率为76%。     

降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响

定量评估降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响,有助于更合理地利用流域水资源。采用线性拟合、滑动平均和累积距平等方法分析了1969—2013年浏阳河流域径流和降水的演变规律及其相关关系,应用累积斜率变化率比较法定量估算了不同时期降水变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:浏阳河流域降水量表现为增加趋势,上升率为3 mm/(10 a);年径流量表现为下降趋势,下降率为2.7 (m³·s^-1)/(10 a);降水和径流在1988年和1999年均发生显著性突变,经历了“减少—增多—减少”的交替变换。与基准期1969—1988年相比,1989—1998年和1999—2013年这2个时期的降水量变化对径流量变化贡献率依次为56.8%,7.62%,而人类活动对径流量的贡献率依次为43.2%,92.38%,可见人类活动已成为影响浏阳河流域径流变化的主要因素。     

基于弹性系数法的阿克苏河径流归因分析

为了探究阿克苏河径流对气候变化和人类活动的响应情况,采用Mann-Kendall、Pettit检验法结合距平序列变化分析水文、气象要素的变化趋势和突变情况,基于弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,并探究了冰川积雪消融对径流量的影响。在此基础上,根据突变点检验结果,将历史长序列划分为基线期(1956—1976年)、改变期I (1977—1993年)及改变期II (1994—2018年),定量研究了阿克苏河径流变化的归因。结果表明:(1)阿克苏河流域1956—2018年的年平均降雨和径流呈现出显著的上升趋势,降雪量呈现不显著的上升趋势,而潜在蒸散发呈现出递减趋势;(2)径流变化对降雨和潜在蒸散发变化的敏感性程度自基线期到改变期II呈显著的增加趋势;(3)径流变化对降雨变化的响应更敏感,降雨的增加与潜在蒸散发的减少都会导致流域径流量的增加;变暖引起的积雪与冰川的加速消融都将显著地促进径流量的增加;(4)自1977—2018年,气候变化使径流量增加的影响(59%)明显大于人类活动使径流减少的影响(-41%),气候变化是阿克苏河径流量变化的主导原因。     

基于分位数回归的赣江章水流域径流特征研究

以赣江章水流域为研究区,基于流域卡口站坝上水文站1953—2018年实测径流、降雨资料,采用分位数回归和Mann-Kendall检验等分析方法从年、季、月等不同时间尺度分析了径流时间变化的特征,并利用累积量斜率变化率比较法揭示了气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明：(1)流域多年径流在传统趋势检验时无显著变化趋势,但在0.2低分位显著上升;(2)径流年内分配不均,春、夏径流量占年径流总量的70.04%,传统趋势检验时仅冬季径流显著上升,分位数回归时夏、秋两季小径流也呈显著上升趋势;(3)月径流呈“丰减枯增”的变化特征;(4)月降雨、径流序列在分布尾端响应关系不明显,以1953—1972年为基准期,1973—2002年期间气候变化和人类活动对章水流域径流量变化的贡献率分别为22.58%和77.42%,2003—2018年期间的贡献率分别为63.38%和36.62%,人类活动是章水流域年径流量变化的主导因素。研究结果可为流域水资源年内、年际调度及合理、高效开发利用提供科学依据。     

1961-2012年蒸水流域径流演变规律研究

利用湘江一级支流蒸水流域控制站神山头水文站近50 a的径流量实测数据和流域内及邻近的7个气象站同期日降水观测数据,应用Mann-Kendall趋势检验和突变分析、距平累积曲线、双累积曲线等方法分析了1961—2012年蒸水流域径流量和降水量变化的趋势性及阶段性,定量评价了降水和人类活动对流域径流量变化的影响程度。结果表明:蒸水流域径流量和降水量变化阶段性明显,都经历了枯水期和丰水期2个时期;年径流量和年降水量整体呈上升趋势,但径流量上升趋势较降水量更为显著,径流量的突变年份为1988年,降水量的突变年份为1991年,突变年份之后在降水和人类活动的共同影响下径流量明显增大,人类活动对径流量增大的贡献率为75.74%,降水对径流量增大的贡献率为24.26%。目前人类活动是蒸水流域径流变化的主要影响因素,人类可以通过合理的活动在一定程度上调节径流量。     

近40年来蒲河流域径流变化及影响因素分析

根据蒲河流域内沈阳站1975年以来近40 a实测径流资料和降雨资料,采用线性回归分析法、滑动平均法、M-K检验法、累积距平曲线、方差分析法和双累积曲线法,分析了蒲河流域径流年内年际变化特征、径流变化趋势、降雨及人类活动对径流的影响。结果表明:径流的年际变化不均匀丰枯变化较为剧烈;多年径流整体上有增加趋势,但增加趋势不明显,且存在5 a和10 a的周期变化。受降雨及人类活动影响,蒲河径流年际变化过程经历了1975—1984、1985—1994、1995—2004、2005—2015年4个阶段,人类活动成为影响径流变化的绝对主导因素。     

降水和人类活动对乌江上游径流变化的影响分析

径流量变化与气候和人类活动密切相关,其相互作用使得流域水循环发生变化,对气候变化和人类活动进行定量分析,可为流域调控水资源效率、协调农业发展等提供参考。以乌江上游为例,基于鸭池河水文站和流域内及周边共12个气象站,根据1960-2013年长时间序列实测径流与气象资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法判断流域降水量和径流量的突变时间,用Morlet小波法对径流量进行周期变化分析,重点分析乌江上游流域降水与人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:1960-2013年间,径流量与降水量无显著增加趋势;径流量和降水量在此期间存在1986和2002年两个突变点,且突变特征和阶段特征同步;径流量与降水量的共振周期为18～19 a及19～20 a,流域径流量对降水量变化具有一定滞后作用,滞后时间为1～2 a;以1960-1986年为基准期,1987-2002年降水和人类活动对径流的贡献率分别为50.93%和49.70%,2003-2013年降水和人类活动对径流的贡献率分别为49.30%和50.70%。降水对径流变化的影响程度在降低,而人类活动对径流变化的作用在增大,因此,未来流域水资源管理应重视良性人类活动的构建与调控。     

旬河流域年径流的突变分析

为研究在气候变化与人类活动双重影响下旬河年径流的突变特性,采用滑动平均法和滑动t检验分别分析旬河年径流的趋势和突变点,再结合旬河流域已有的降水变化规律分析径流突变的驱动因素。结果认为:旬河流域1956~2011年径流量存在"平缓下降—剧烈下降—急剧上升"的变化趋势;下降突变点发生在1975年,上升突变点发生在2002年,均通过显著性检验。进一步结合流域已有降水量规律得出结论:旬河流域降水量的变化是其年径流的趋势变化与突变点产生的主因。     

基于Mann-Kendall检验的王瑶水库降水、径流变化趋势及突变分析

基于mann-kendall检验法对王瑶水库降雨、径流系列的变化趋势和突变情况进行分析,在分析结果基础上对年径流量减少原因进行探讨。分析结果表明,降水系列无显著下降趋势,年径流系列呈现显著下降趋势,突变时点在1995年左右,突变前后年径流减少了25.1%;年径流总变化量中,人类活动引起的变化量为-8.4 mm,贡献率为68%,气候变化引起的变化量为-3.8 mm,贡献率为32%,说明人类活动是王瑶水库径流量减少的主要原因。     

潮河流域降雨径流变化趋势分析

基于趋势分析、突变分析和小波分析方法对密云水库主要汇水流域之一的潮河流域1973—2013年的降雨径流资料进行分析,结果表明:潮河流域1973—2013年的降雨量总体保持稳定且有缓慢减少的趋势。1998年降雨量突然增多主要是由于气候异常引起的突变。流域的径流量呈显著减少趋势,特别是1998—2013年经历连续15年的干旱,密云水库来水量明显减少。突变检验结果表明1998年是流域降雨径流变化发生突变的显著年份。近年来强烈的人类活动是造成径流持续明显减少的主要因素,当人类取用水活动影响较弱时,径流变化同降雨变化基本保持一致。潮河流域降雨、径流变化受自然气候变化和人类活动影响,其变化周期均包括2个主变化周期,其中降雨有2~3年的变化周期,径流变化有3~6年变化周期。根据周期变化特征,潮河流域未来降雨量基本保持稳定,但由于人类活动的强烈影响,即使某些特别年份降雨量波动性增多,但密云水库入库流量总体仍将维持在比较低的水平。     

1950—2016 年赣江径流量变化特征及其影响因素分析

为了阐明赣江径流近50 多年的变化特征及影响因素,以赣江外洲水文站1950—2016 年水文资料为基础,利用距平累积法分析赣江径流年际变化特征,结合 Mann － Kendall 检验法和滑动 T 检验法对赣江径流特征进行突变性检验,采用 Morlet 小波分析法对径流序列进行周期性分析,并对导致赣江径流序列产生这种特征及其变化趋势的原因进行了讨论。结果表明: ( 1) 赣江 10a 径流量呈现增加趋势,10a 径流量最小值发生在20 世纪60 年代,最大值发生在2010—2016 年; ( 2) 1962—1963 年和 2010—2011 年的赣江径流累积距平和年均径流量均呈现显著下降状态,且前者的变化特征比后者更加显著; ( 3) Mann － Kendall 检验结果和滑动 T 检验结果均表明赣江年均径流在 1991 年前后存在着明显的突变性特征; ( 4) 17a、6a 和3a 这 3 个周期的波动控制着赣江外洲水文站在1950—2016 年这整个时间域内的变化特征; ( 5) 赣江径流受气候变化和人类活动共同作用,气候变化主要影响径流长期 变化趋势,径流变化的突发点与人类活动关系更大。研究结果可为鄱阳湖流域赣江水资源科学、合理的规划及利用提供一定的参考依据。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

大汶河流域径流对人类活动及气候变化的响应

基于1980—2010年4个时期的土地利用影像资料以及1971—2010年的水文、气象资料,分析了大汶河流域20世纪70年代至今的降雨量和径流量的变化趋势,并分别建立了相关关系,研究了气候变化和人类活动对径流的影响贡献程度。结果表明,近40 a径流变化主要受降雨时空分布的影响,且变化趋势基本一致。但随着人类活动的加剧,土地利用变化对径流的影响逐步增加。1980—1999年气候变化和人类活动对径流的贡献率分别为51.49%和48.51%;2000年突变后气候变化和人类活动对径流的贡献率分别为37.04%和62.96%。近40 a来,径流在降雨量时空变化和土地利用变化等的共同影响下增幅显著,揭示了土地利用对流域洪水形成的影响机制,为防洪减灾事业提供建议和意见。     

变化环境下南渡江干流径流特征分析及变化趋势研究

根据南渡江干流福才、龙塘水文站1959—2018年共计60 a的月实测径流资料,运用统计学分析法、目估适线法、Mann-Kendall法及滑动t-检验对其径流特征、长期分布及变化趋势进行研究与分析。结果表明:南渡江干流径流年内分配相对集中,汛期(5—10月)径流量占全年径流总量约80%,流域汛期防洪任务重;南渡江流域在1986年后,流量呈现不显著的下降趋势;自1959年来,年均流量变化较为平缓,未出现突变点,受人类活动影响不大。     

大沽河入海径流演化特征及其影响因素研究

为揭示胶东半岛大沽河入海径流量演化特征及其主要驱动因素,采用Mann-Kendall法与改进Mann-Kendall法、累积距平法与滑动t检验法、Morlet复小波变换等研究了1956～2016年大沽河入海径流量及其变化趋势、突变特征与变化周期;采用降水-径流双累积曲线法,定量计算了气候变化与人类活动对大沽河入海径流量变化的贡献率。结果表明：大沽河入海径流量呈显著减少趋势,平均减少速率为0.158 5亿m3/a, 1976年发生了由多到少的突变,变化的主周期为21 a;导致径流量减少的主要影响因素为人类活动,大规模水资源开发活动改变了流域水资源转化过程。研究成果可为胶州湾水资源开发利用保护和生态环境评价提供参考。