长江源区年际冰水情变化及其影响因子分析

受限于高寒山区地形、气候和环境条件,目前关于长江源区河流的冰水情研究较少,源区降雨径流年际变化和冰盖分布等规律不明确。为了明晰长江源区水文与水资源现状和冰水情本底,本文收集整理了2006—2018年沱沱河和直门达水文站近十年的降雨、蒸发、径流、水温、气温和冰厚资料,采用统计分析、线性回归、单一因子分析和相关性分析等结合的研究方法,重点揭示了源区河流流量、冰期和冰厚现状、其年际变化特征和主要影响因子。研究表明,源区河流洪峰年际波动范围超50%,洪峰集中在7—9月,非汛期流量仅为汛期流量的1/7,非汛期流量年际波动小于汛期,且直门达站水位流量年际变化幅度小于上游沱沱河站;沱沱河站冰期持续时间7个月,而下游直门达站冰期为5个月,多年平均冰盖厚为0.15 m,造成两站冰情差异的主要原因是源区垂直地形急变引起的高程差;源区降雨量年际波动与年际径流波动一致,蒸发量年际波动仅为降雨量的一半,因此两站流量的年际波动受降雨影响较大。长江源区降雨和气温变化是冰水情变化的主要驱动因子,与源区河流的地形高程密切相关,亟需系统的科考进一步明晰长江源冰水情时空变化规律。     

鄱阳湖枯水期入湖径流变化特征分析

依据1957—2012年鄱阳湖流域控制水文站的实测资料,运用Mann-Kendall检验法、小波分析方法,对该时段内枯水期入湖径流的趋势及周期变化特征进行分析,分析其变化规律对鄱阳湖水资源合理利用、水生态保护具有重要意义。结果表明:1957—2012年鄱阳湖流域各站点枯水期径流大致呈增加的趋势,平均增加幅度约为0.199/a,且在0.1的显著水平下,万家埠站、梅港站、虎山站枯水期径流增加趋势显著;鄱阳湖流域各站点的枯水期径流变化具有较显著的周期特征,其中21 a为鄱阳湖流域枯水期径流变化主周期,各站点径流变化还存在5,12,28 a的变化小周期。鄱阳湖流域枯水期径流的周期规律的研究,为流域水利工程建设、生态环境保护及水资源合理利用提供了科学依据。     

雅砻江流域径流极值变化规律及影响因素分析

利用雅砻江流域雅江和洼里站逐日径流资料,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类法、突变检验(Pettitt)法和小波功率谱法对流域极值流量的趋势性、突变性及周期性进行分析。结果表明,雅江和洼里站年最大流量序列均有不显著增加趋势,年最小流量序列则均有不显著减小趋势;雅江站年最大、年最小流量序列和洼里站年最大流量序列均存在1～2 a和6 a周期,洼里站年最小流量序列为1～2 a周期。雅江站年最大日流量在1998年发生突变,与流域极值降水变化有一定关系。     

桂林市青狮潭水库入库径流变化分析

采用极值比和变差系数分析桂林市青狮潭水库1958—1995年入库径流量的年际变化特征,采用距平百分率法和Kendall秩次相关法分析入库径流变化趋势。分析表明,洪水期径流年际变化最剧烈,枯水期径流年际变化最小;年径流、雨期径流、洪水期径流和枯水期径流均呈增加趋势,但趋势不显著。     

三江源沱沱河气象站53年来气候演变规律分析

三江源区是长江、黄河及澜沧江的发源地和我国淡水资源的重要补给地,深刻掌握该区域的气候及水循环演变规律对三江源区的保护工作意义重大。利用三江源源沱沱河气象站1959~2011年逐日降水量、气温资料,分析了该站降水量及气温演变趋势、突变情况及波动周期。结果表明:①1959~2011年间沱沱河站年降水量呈弱增加趋势,并在2006年前后发生了增加趋势较显著的突变,同时存在着大约5,15 a和28 a三个较明显的波动周期;②年平均气温基本呈增长趋势,并在2003年前后呈现显著增加的突变现象。根据以上分析,初步判断2020年前沱沱河站气温将继续显著升高,降水有可能进入一个丰水期。     

基于青藏高原冰芯记录的长江源区径流重建

近几十年来长江源区河川径流条件发生了较大变化,研究全球变暖背景下长江源区径流变化特征对于认识气候变化引起的水文效应具有重要的现实意义。利用沱沱河水文站和气象站1960—2019年实测水文气象数据,分析径流演变规律及其与降水、气温、蒸发等气象因素间的关系。采用青藏高原5根冰芯δ¹⁸O记录与冰芯积累量,分析了不同冰芯间δ¹⁸O记录、冰芯积累量之间的关系,以及冰芯记录与沱沱河径流之间的相关性。在此基础上重建沱沱河水文站1900—1960年10 a滑动平均径流系列,并初步分析100多年来沱沱河径流的丰枯变化规律。研究结果表明,沱沱河水文站年径流在2002年前后发生显著增加的趋势,长江源区气温急剧上升导致的冰川和积雪融水增多是长江源区流量急剧增加的重要原因之一。重建沱沱河1900年以来径流系列表明,长江源区经历了多次的丰枯交替变化,径流变化规律与青藏高原3次气候突变时间点基本吻合。研究结果对揭示气候变化条件下长江源区河川径流演变规律及其水文响应提供了参考。     

长江源径流演变及原因分析

变化环境下江河源区水文水资源效应问题已成为国内外水科学领域的研究热点。为了探究长江源径流演变及其原因,在分析长江源径流演变特征的基础上,探讨了地面气象因子和大气环流因子对径流的影响。结果表明:长江源区直门达站径流年内分配不均,年径流有显著上升趋势;1956—2016年径流系列在2004年发生突变,具有23~24 a和42~43 a的显著周期,42~43 a的周期项具有最大波动能量;降水量是径流变化的主导因素,水面蒸发量是径流变化的重要影响因素,但气温影响径流的变化不显著;直门达站月流量对青藏高原指数(TPI_B)有很好的响应,青藏高原低涡与降水的空间分布和暴雨量级相吻合。研究成果可为长江源水资源管理部门决策提供参考。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。     

黑河流域1957-2008年径流变化特性分析

根据黑河干流莺落峡站和正义峡站1957-2008年52年的实测年径流资料,应用累积距平、滑动平均、M ann-Kendall非参数统计检验和R/S分析等多种方法,分析了黑河流域年径流变化规律。结果表明:①总体上,莺落峡站年径流存在增加趋势,正义峡站年径流存在减少趋势,同时两站径流趋势具有一定的持续性;②1961年和1998年是莺落峡站径流量突变开始的年份,1957-1961年间,径流量处于明显增加阶段,1962-1997年间,径流量出现了增长率逐渐减小、径流量减小及径流量微弱增加等阶段,1998年后,径流量再次出现明显增加的现象。③20世纪80年代中期以前,莺落峡、正义峡两站径流量变化规律较为一致,均是丰水年和枯水年交替出现,丰枯转化较为平衡。20世纪80年代末至90年代末,莺落峡站径流量处于增加的趋势,而正义峡站呈现显著减少趋势,主要是这一阶段中游用水量急剧增加,两站径流量差值呈显著增加趋势。进入21世纪由于国家在黑河流域实施了水量统一调度,两站径流量差值保持平稳态势。     

变化环境下汉江径流时空演变规律分析

径流序列是水利工程规划、设计和运行管理的基础资料,汉江作为长江的最大支流,是南水北调中线工程和陕西省引汉济渭工程的水源区,研究其径流演变规律对保障水资源安全、提高区域水资源承载力具有重要意义。基于汉江干流的洋县水文站、黄家港水文站和皇庄水文站的48 a实测日径流序列,采用多方法、多维度综合分析了汉江流域径流的时空演变趋势、变异年份、周期变化、年际变化和年内分配,结果表明径流一致性遭到破坏:①汉江干流的上、中、下游的年径流量分别以-3.12亿、-14.78亿、-5.93亿m~3/(10a)的趋势减少,且下降趋势具有强持续性,但下游的月径流量在1、2月明显增加;②汉江干流在1985、1990年均发生变异,变异后时段的年际变化特征值及年内分配特征指标变化均小幅度下降;③汉江干流的径流序列均存在40～48、11、4～7 a三类周期;④汉江干流的径流年际变差系数介于0.28～0.46之间,极值比介于2.72～7.73之间;⑤汉江干流的最大月平均径流量为7月或9月、最小月平均径流量为12月或2月,径流量的年内分配集中在7—10月、占年径流量50%以上。对该流域的水利工程规划、设计、运行管理及水资源配置方案均具有实际指导意义,同时可为其他流域的径流时空演变规律分析提供一种研究思路。     

长江源区近32年径流变化及影响因素分析

以长江源区控制站直门达1978-2009 年实测径流量序列为基础,运用 Mann-Kendall 趋势分析法和滑动 T 检验方法,对径流量的趋势变化和突变进行了详细分析,并对其影响因素降水、气温和下垫面条件等进行了分析。结果表明 : 长江源区近 32 年来年径流量总体呈现增加态势,但趋势不显著,年径流序列 2004 年前后发生突变;长江源区降水序列在 2002 年前后发生突变,气温序列呈显著增加趋势,长江源区降水增加和冰雪消融是长江源区径流增加的主要原因。     

三江源区径流演变规律分析

通过线性回归、滑动平均、Mann-Kendall检验、累积距平、滑动t检验和Morlet小波分析等方法分析了三江源区1956—2012年的年径流量演变规律。结果表明: 57 a来直门达、吉迈和香达站的年径流量呈上升趋势,唐乃亥站的年径流量呈下降趋势,直门达站的年径流量通过显著性检验;直门达和吉迈站均在2004年发生显著性均值突变,其余站点突变不显著;三江源区年径流量均存在6~8 a和23 a左右的主周期,以23 a左右时间尺度上的信号最强,周期相位变化均存在3个偏多期和2个偏少期。研究结果可为我国中下游的水资源保护与管理提供参考依据。     

基于MODIS的长江源区雪冰遥感监测及其变化规律分析

利用2005—2014年的MODIS积雪产品,提取长江源区积雪覆盖率,结合同期相关气象站点的逐月平均气温数据和逐月月降水量以及直门达水文站的径流数据,通过相关分析的方法,对长江源区冰雪覆盖变化规律及其变化原因进行了探讨。结果表明:2005—2014年间,长江源区冰雪覆盖率总体呈小幅度的减少趋势;每年的10月份和11月份长江源区冰雪覆盖面积达到最大值,7月份和8月份达到最小值。另外,2005—2014年的4月份,曲麻莱月均气温和月均降水量对长江源区月均冰雪覆盖度的影响为:气温呈低度负相关,降水呈高度正相关;曲麻莱月均气温和月均降水量对直门达月均径流的影响为:气温呈中度正相关,降水呈低度正相关。研究结果可为长江源区水资源管理与生态环境保护提供支撑。     

近年来青海三江源区河川径流变化特征及趋势分析

依据三江源区1956-2012年57年水文监测资料,采用距平分析,集中度、集中期、不均匀系数等方法,分析了自2005年青海三江源生态保护工程实施以来,三江源区河川径流变化特征及趋势。结果表明:三江源区2005-2012年系列径流的空间分布特征是由南向北递减;2005-2012年径流距平自东南向西北逐渐增大,最大为长江源头区,距平在80%以上,最小为源区东南部地区,距平在-10%左右;2005-2012年长江、澜沧江、黄河吉迈以上径流集中度、不均匀系数呈减小趋势,集中期有所推后,说明径流的年内分配趋于均匀、最大水量出现时间有所滞后;2005-2012年期间源区径流总体呈偏丰状态,各站径流较多年均值有明显增加;1956-2012年期间,长江源区径流有明显上升趋势,澜沧江、黄河源区径流无明显上升或下降趋势。     

塔里木河流域汛期地表径流变化趋势和预测分析

基于塔里木河流域三源流和干流1957-2008年实测月地表径流数据,运用Mann-Kendall非参数检验和小波变换等方法,探究三源流和干流汛期地表径流变化趋势,并建立周期性叠加趋势模型预测其2009-2025年地表径流量特征和变化趋势。结果表明:近50多年来,塔里木河源流7、8、9月地表径流均呈增加趋势,干流7、8、9月地表径流均呈减少趋势,反映出源流用水量持续增加挤占干流水资源量。根据预测,塔里木河三源流2009-2025年,7月和8月多年平均地表径流量属平偏丰水期,9月属偏丰水期;7月和9月地表径流量呈增加趋势,8月地表径流量呈下降趋势。塔里木河干流2009-2025年,7月多年平均地表径流量属平偏丰水期,8月和9月属偏丰水期;7月和8月地表径流量呈增加趋势,9月地表径流量无明显增大或减小趋势。     

玛纳斯河流域地表径流过程时空分异特征研究

新疆内陆河流域干旱缺水。在全球气候变化影响下,流域水资源不确定性增加。以玛纳斯河流域为研究典型,依据流域内塔西河、玛纳斯河、金沟河以及八音沟河出山口水文站1957-2012年径流量资料,统计分析了56年来玛纳斯河流域各河流年径流量的多年变化规律以及空间变异特征。研究结果表明,玛纳斯河流域内各河流年径流过程大致存在4~5个时间尺度的周期性规律,其中8~10 a和16~20 a左右的周期性变化起作用主导。通过泊松相关分析,基本可以认定,流域4条河流年径流过程存在着正相关性,也即存在着同步变化规律。     

黄河上游兰州站近500年天然径流量序列重建

通过对1934年~1977年兰州、临夏、大武、玛曲、久治、达日等6站的旱涝等级和祁连山树木年轮资料、黑河莺落峡站径流量距平和通天河直门达站年径流量等诸因素与兰州站汛期天然径流量的关系及回归分析,建立了兰州站汛期(5~10月)天然径流量计算公式,重建了1485~2004年的天然径流量序列,并对其阶段性和周期性进行了分析。