汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。     

雅砻江流域径流演变特征及成因

利用M-K检验、滑动t检验等方法系统地分析了雅砻江流域两河口、锦屏、官地和二滩4个水文站点径流情况,研究其年内分配、年际变化、趋势特征、突变点等径流过程变化特征,并探讨其成因。结果表明,雅砻江流域年内径流量主要集中在6～10月,约占年径流总量的75.46%;各站点年径流量整体呈下降趋势,从月径流量变化趋势来看,4站均在5、9月呈不显著上升趋势;雅砻江流域径流突变点为1987年,与流域内实际的水利工程建设时间基本一致,两种突变检验方法相结合提高了突变点识别的准确率。气象因素是1953～2011年径流变化的主要驱动因素,但大量水电站的开工与建成导致雅砻江流域径流在1987年发生变化。     

呼兰河流域上游天然径流变化趋势及突变特征分析

鉴于呼兰河流域径流研究较少的问题,根据呼兰河流域上游铁力水文站1953～2014年天然径流资料,采用Db3小波分解法、Mann-Kendall法和R/S分析法分别研究了流域上游年径流量、月最小径流量的趋势性、突变性和持续性特征,并从气候变化和人类活动两方面定性讨论了径流发生变化的原因。结果表明,铁力气象站年降水量、铁力水文站年径流量变化特征一致,均呈不显著减少变化,未来将持续减少,突变点位于1965年;铁力水文站最小月径流量、铁力气象站春季月均最低气温变化特征一致,均呈不显著增加变化,未来将继续增加;降水变化是径流变化主因之一;春季月均最低气温升高会增加冰雪融水,加之各类水利工程建设的综合作用导致流域径流发生变化。研究成果可对合理开发利用呼兰河流域水资源起到一定积极作用。     

东江上游龙川站水文情势变化分析

针对河道受气候变化和人类活动影响致使水文情势变异的问题,基于东江上游龙川水文站1952~2010年的实测径流数据,利用Mann-Kendall检验方法分析了径流量的变化趋势和变异区间,并引入IHA指标、生态过剩和生态赤字指数来量化东江流域的水文变异程度。结果表明,在过去近60年期间,龙川水文站年径流量呈增长趋势,由于上游水库的调节作用,径流量大小、频率、延时及逆转次数都有显著改变;生态统计分析表明,生态过剩现象较生态赤字现象更为频繁,夏季洪水期高度运用水库调度的情况则除外。可见龙川站水文情势的变化对生态系统具有潜在影响,需加强东江流域的水资源管理来满足供水和生态系统的需求。     

气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响分析

为进一步了解气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响,将湘江流域划分为上游、中游、下游三个汇流区间,采用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法等数理统计法揭示了湘江流域上游、中游、下游径流与气象因素在1961~2013年之间的演变规律,利用弹性系数法定量分析了气候变化与人类活动对湘江流域径流量变化的影响。结果表明,湘江流域径流与降水变化趋势不明显,潜在蒸散发呈下降趋势,径流变化具有较明显的阶段性;湘江流域气候变化与人类活动均起着增加径流的作用,人类活动对上游与中游的影响较大,下游则是以气候变化的影响为主。     

嫩江流域中下游径流量变化的时空特征

为分析嫩江流域中下游径流量变化的时空特征,以1955~2005年嫩江中下游同盟、江桥、大赉站径流和降水为依据,应用Morlet小波分析法、Mann-Kendall检验、Sen趋势度估计、改进累积曲线等方法研究了嫩江中下游径流在年、季节尺度上的变化特征及周期性规律,并采用多元线性回归法、双累积曲线分析了径流对人类活动的响应规律。结果表明,嫩江中下游径流具有5、11、26年主周期,其中26年为第一主周期;嫩江中下游径流的年内分布规律基本一致,径流量最大峰值均集中于7月份;下游河川径流的波动性比中游大,1955~2005年中下游径流呈下降趋势,其下降趋势由中游到下游越来越显著;嫩江流域径流突变点发生于1979年;降水对径流无显著影响,径流减少趋势主要受人类活动的影响,且下游受人类活动的影响更大。     

浑河干流径流变化及其驱动力分析

根据浑河干流大伙房水库、沈阳和邢家窝棚3个水文控制站1964~2011年的逐月径流资料和逐月降雨资料,运用数理统计、Kendall秩次检验、R/S分析法和M-K突变检验等方法,计算分析了浑河流域径流的年际变化、代际变化、年内分配和径流变化趋势等多种特征,并利用降水—径流双累积曲线法研究了浑河流域降水和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,浑河流域径流的年际变化剧烈,下游的变差系数与极值比大于上游,说明下游更不利于水资源综合利用和管理;浑河干流丰水期历时短,枯水期历时长,大部分年份处于枯水期;浑河干流径流的代际变化不明显,但径流年内分配很不均匀,主要集中在5~10月,约占全年径流量的75%;浑河流域的径流序列呈现出丰枯交替变化,处于不显著递减状态;影响浑河干流径流变化的主要因素是人类活动,其次是降水变化。     

王快水库与西大洋水库连通条件下入库径流演变及影响因素分析

研究王快水库与西大洋水库两库连通状态下的入库径流变化规律与丰枯遭遇,对于保障雄安新区用水安全有重要意义。基于1971~2015年共45年的径流和降水的月数据系列,利用滑动平均法、有序聚类法、不均匀系数、集中度、集中期和频率分析法等,研究了王快与西大洋水库入库径流的年际年内变化,并分析了两库的丰枯遭遇状况。结果表明,王快水库与西大洋水库年际入库径流总体呈减少趋势,随时间变化表现出丰枯交替现象,45年间均出现两次突变,突变时间为1979、1996年;入库径流年内分配不均匀性、集中程度均呈下降趋势,随着时间推移入库径流年内分配趋于均匀,两库入库径流的变化规律在年际、年内一致。不论是全年还是年内各月,王快水库与西大洋水库丰枯同步频率大于丰枯异步频率,丰枯同步性高,丰枯补偿特征不明显。入库径流的变化受降水及人类活动的综合作用影响。研究成果可为径流调控提供参考。     

变化环境下浑河流域近50年来径流变化特征研究

浑河是辽河重要支流,研究其径流变化特征,对做好区域水资源相关工作具有重要的参考意义。基于浑河流域上游大伙房水库站、中游沈阳站和下游邢家窝棚站的1962~2011年逐月实测径流资料,借助累积滤波器法、Mann-Kendall法、小波分析法、集中度和集中期等方法和指标研究了变化环境下浑河流域径流的年际、年内变化特征。结果表明,浑河流域径流存在阶段性特征,其中1962~1984年径流偏枯,1985~2011年径流偏丰;各站年径流变化主周期均为11年,第二周期均为5年,第三周期存在微小差别;径流年内集中度逐渐减小,各月分配的径流量趋于均匀;浑河流域各站年、非汛期径流量分别呈减少、增加变化,总体上,汛期各月径流量呈减少变化,非汛期各月径流多呈增加变化,这些变化有助于发展流域社会经济和保护河流生态系统的健康。     

中国主要江河年径流变化特性分析

基于中国主要江河历年年径流资料,采用随机分析法探讨了中国主要江河年径流的年内分配特点、年际变化特征、趋势性、突变性和周期性。结果表明,中国主要江河年径流的年内不均匀性总体均较大,其中海河流域、淮河流域、松花江流域和辽河流域不均匀性更大。与1980年前相比,1980年后除淮河流域和松花江流域年径流年内不均匀性稍有增加外,其他江河年径流的年内不均匀性有降低趋势;中国主要江河年径流南多北少,北方河流年径流的年际变化幅度和剧烈程度大于南方河流。与1980年前相比,1980年后除王家坝站和哈尔滨站年径流量略微增加外,中国主要江河年径流量有不同程度的减少,水量较贫乏的黄河中下游和海河流域近60年来出现连旱、连丰的频次远高于其他流域;受气候变化和人类活动的影响,中国主要江河各站除石角站、王家坝站和哈尔滨站年径流有不显著的增加趋势外,其余各站年径流均出现下降趋势,尤其是海河流域、辽河流域和黄河中下游地区下降最为显著;长江流域和珠江流域年径流突变点主要集中于20世纪50~70年代和21世纪初期,松花江流域在20世纪20、60、90年代年径流存在突变,黄河流域、海河流域、淮河流域和辽河流域年径流突变点主要集中于20世纪50~80年代间;中国主要江河年径流序列存在长度不等的周期成分,主要周期一般在20年以下,以3~7、8~10、12~20年周期为主。     

白龙江中上游径流变化及其对气候和人类活动的响应

河川径流是水资源重要组成部分,径流变化归因分析对于流域水资源安全及管理具有重要意义。基于白龙江中上游1960~2015年水文气象资料,采用多种统计学方法、基于Budyko假设的弹性分析法研究径流变化特征及归因分析。结果表明,径流呈显著下降趋势,线性倾向变化率为-2.69×10⁸m³/10a,其临界突变发生在1986年,呈先上升后下降的趋势;径流量分布集中,6~10月占比63.59%,夏秋两季占比70.62%;径流减少受气候变化和人类活动影响,双累积曲线法影响率分别为33.02%、66.98%,累积量斜率变化率法影响率分别为44.17%、55.83%,弹性分析法影响率分别为35%~39%、61%~65%,可见人类活动为径流减少的主要影响因素,同时,弹性分析法计算结果介于其他两种方法计算结果之间,最为可靠。     

白龙江中上游径流变化及其对气候和人类活动的响应

河川径流是水资源重要组成部分,径流变化归因分析对于流域水资源安全及管理具有重要意义。基于白龙江中上游1960~2015年水文气象资料,采用多种统计学方法、基于Budyko假设的弹性分析法研究径流变化特征及归因分析。结果表明,径流呈显著下降趋势,线性倾向变化率为-2.69×10⁸m³/10a,其临界突变发生在1986年,呈先上升后下降的趋势;径流量分布集中,6~10月占比63.59%,夏秋两季占比70.62%;径流减少受气候变化和人类活动影响,双累积曲线法影响率分别为33.02%、66.98%,累积量斜率变化率法影响率分别为44.17%、55.83%,弹性分析法影响率分别为35%~39%、61%~65%,可见人类活动为径流减少的主要影响因素,同时,弹性分析法计算结果介于其他两种方法计算结果之间,最为可靠。     

基于SDSM-SWAT模型的汉江上游径流变化模拟

为分析汉江上游流域径流对气候变化的水文响应过程,耦合了SWAT水文模型和SDSM降尺度模型,选用石泉和黄家港水文站1990～2005年历史月径流资料,对水文模型进行率定和验证,并将2011～2100年CanESM2模式下低等排放情景(RCP2.6)和高等排放情景(RCP8.5)两种情景输出因子降尺度到汉江上游流域各站点,生成未来气候情景数据,模拟流域未来气候变化下的径流响应过程。结果表明,SWAT模型在该流域径流模拟中具有很好的适用性;未来流域径流会呈现增加态势,RCP8.5情景较RCP2.6情景变化剧烈,且未来各月径流相对基准期变化更加剧烈,这为流域水资源管理与保护提供了参考与支持。     

浑河流域中上游河川径流变化特征分析

基于浑河流域中上游北口前站和大伙房水库站实测逐月径流资料,借助累积滤波器、Mann-Kendall法、分摊熵、绝对变化幅度和相对变化幅度等方法和指标,研究了浑河流域中上游河川径流年际和年内变化特征及趋势。结果表明,北口前站径流年内分配呈单峰型,其年径流呈不显著增加趋势,最大月径流由7月向8月转移;大伙房水库站径流年内呈双峰型分布,其年径流呈不显著减少趋势,汛期各月径流显著减少,非汛期各月径流增加;北口前站、大伙房水库站径流年内绝对变化幅度、相对变化幅度逐渐减小,但北口前站径流年内分配整体趋于更不均匀,大伙房水库站径流年内分配趋向于均匀,这有助于大伙房水库下游河流生态系统的健康和稳定。     

气候变化与人类活动对滦河流域径流变化响应

针对气候变化和人类活动对流域水循环与水平衡的影响,以滦河流域为研究对象,基于SWAT模型,通过输入实测降雨、温度等气候资料及还原后的降雨资料,建立各时期气候变化及人类活动影响下的径流响应模型。结果表明,不同时期径流量呈现不同程度的减少,而引起径流减少的主要因素是人类活动的影响,气候变化的贡献率为20%~40%。     

累积量斜率变化分析法及其在径流变化归因中的应用

综合考虑降水和气温对径流的影响,提出了一种新的径流变化归因分析方法——累积量斜率变化分析法,该方法原理简单,能客观地定量分离出气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,进而以釜溪河流域为例,探讨了累积量斜率变化分析法的可行性和合理性。结果表明,釜溪河流域年径流序列存在1989、2002年两个突变点,可以此为界将序列划分基准期和影响期;气候变化和人类活动对径流变化的贡献率在1989～2001年期间分别为63.20%、36.80%,在2002～2014年期间分别为55.64%、44.36%。计算结果符合釜溪河流域的实际情况,可在流域径流变化归因分析中应用。     

土地利用变化对流域产水特性的影响研究

以淮河上游息县水文站以上流域为例,基于研究区域3期(20世纪80年代、90年代、2000年以后)土地利用数据及地形、气象、水文、土壤、农业管理等数据,应用SWAT模型模拟研究区域产汇流过程,分析土地利用变化对流域产水特性的影响。结果表明:在降水量、坡度和土壤质地相同的情况下,径流模数大小为旱地>水田>林地;在坡度和土壤质地相同的情况下,土地利用方式对降水量变化的产水敏感性为旱地>水田>林地(径流系数变化率),可见土地利用模式的变化可影响流域的产水特性,耕地向林地的转变将使流域产水减少。     

尼尔基水库上游融雪径流模拟及预报

准确可靠预报融雪径流对寒区洪旱灾害的监测及水资源管理具有重要意义。根据尼尔基水库上游季节性融雪产流特点,结合蓄满产流理论,考虑寒冷地区冻土的不〖JP2〗透水、蓄水调节、蒸发抑制等作用及冻土融冻期水文特性,构建了耦合度-日融雪模型、径流系数法及新安江模型的分散式融雪径流预报模型,采用1979~〖JP〗1988年的水文气象资料对模型进行了率定,并根据2000~2003年相应资料验证了模型合理性。通过对5个不同时间尺度径流量的模拟与验证结果表明,模型具有较好精度,在研究区具有较强适用性,可为尼尔基水库春、夏两季入库径流预报提供参考。