海流兔河近50年来基流变化特征分析

基流是枯水期河流的主要补给来源,对干旱半干旱区的河流尤其重要.在沙漠半沙漠区,河流基流还对维持脆弱的生态系统中发挥重要作用.对河流基流变化分析,可为流域水资源保护以及合理的利用和开发提供依据.本文基于半干旱风沙滩地区海流兔河1957年到2007年的实测流量资料,采用递归数字滤波法对该站的流量过程进行了基流分割,研究了海流兔河年基流量和基流指数(BFI)的年内、年际变化特征;用M-K非参数检验法分析了基流量和BFI的变化趋势.结果表明,海流兔流域基流占径流比重较大,年均径流、基流都呈减少趋势,径流年内分配均匀、基流则表现为先减少后增加,BFI年际、年内变化都较均匀,没有明显的增加或减少趋势;情势变化指数法(RSI)检测出基流在1966、1986年存在突变点,径流在1968、1989、2001年发生突变.     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征，对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合，开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究，并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系，而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关；基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定，表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系，基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期；此外，长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

东江流域基流变化特征及影响因素

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;东江博罗站基流量的年内分布先增大后减小,基流指数先减小后波动增大;东江博罗站年均基流量和基流指数总体呈增大的趋势,多年平均基流量为414.04 m~3/s,多年平均基流指数为0.56。枯水年和偏枯水年的平均基流指数均为0.55,平水年为0.57,偏丰水年和丰水年分别为0.57和0.55;降水对东江流域基流量有年际影响;年内不同月份的突变规律说明大型水库是东江流域基流变化的关键性因素,水库的水量调度使基流量在枯水期呈显著增长趋势。     

皇甫川流域降水基流特征及其响应关系

采用不同方法对黄河中游典型黄土丘陵沟壑区皇甫川流域1954—2012年的日流量进行基流分割,可知Eckhardt数字滤波法及其与改进最小滑动法结合使用所得基流值较为合理。多种方法分析表明,流域年内降水分配不均匀,主要集中于夏季,冬季少雨,且夏、秋季呈显著变化趋势;多降水年、普通降水年及少降水年的雨量空间分布均不一样,年际面降水量无明显突变点,表现为波动变化;流域基流呈显著下降趋势,1999年为突变点,2010年11月—2011年12月间基流出现断流。通过分别比对基流—气温和基流—降水数据的变化过程、变化趋势,结合基流—降水双累积曲线,发现基流与气温间相关关系较弱,降水是影响基流变化的次要因素,在全球气候变化背景下,人类活动的增强是促使基流变化的主要因素,人类活动和降水变化的共同作用导致皇甫川流域基流整体呈下降趋势。     

黑河流域上游山区基流量分割及其变化

基于黑河上游莺落峡站1954年-2011年径流资料,采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割;在此基础上,借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数(BFI)在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明,数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征;研究区夏季基流量最大,其次是春季和秋季,冬季基流量最小;BFI最小值出现在夏季,冬季BFI最大;基流量和径流量的年际变化趋势大体一致,均呈缓慢增长趋势,但基流变化相对缓和,且比较平稳;基流量序列在1979年存在显著变点,变点后基流量较变点前增加16%;多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大,BFI基本维持在0.27左右。     

海流兔河基流特征及其对气候变化和人类活动的响应分析

基流是海流兔河流域地表径流的主要组成部分,是流域河流枯水期流量的重要来源,更是维护流域生态环境健康的基本保证。本文采用不同方法对海流兔河流域1957-2011年基流数据进行分析。基于流域水文及气象数据,应用双累积曲线法和SWAT模型分析流域基流对气候变化和人类活动的响应关系。结果表明:流域基流年内分配不均匀,夏季基流分配量普遍较少;基流年际变化整体呈现下降趋势,并分别于1968、1989和2001年发生突变。流域基流对人类活动的响应强于气候变化,人类活动是流域基流变化的主要因素,降雨是次要因素,气温是第3因素。     

黄河河口镇至龙门区间来水来沙变化及其对水利水保措施的响应

采用现代统计学中的变点分析法、历时曲线法和双累积曲线法对黄河中游河口镇到龙门区间1952-2000年降水、径流和泥沙量进行了综合分析。结果表明:黄河河龙区间多年平均降水量为434.5mm,径流量53.3×108m3,输沙量7.2×108t。上世纪50年代以来,区间面平均降雨量并未发生显著的趋势性变化,而径流和输沙量均发生了显著性趋势性减少,但在这种趋势性减少过程中,上世纪90年代则表现出微弱增加。与前期相比,在消除降雨量影响后,区间径流量降低幅度一般在20%-30%,而输沙量在低频率部分(相当于汛期)减小幅度达40%,高频部分(相当于非汛期)有所增加。根据建立的区间面平均降雨量与径流量及输沙量关系分析,黄河河龙区间因人类活动的直接作用使区间径流量年均减少18.8×108m3,输沙量年均减少3.7×108t。与前期相比,区域水土保持措施是区间径流和泥沙减少的主要驱动力。     

1954—2010年皇甫川流域基流变化及原因分析

以皇甫川流域1954—2010年的日流量资料为基础,采用递归数字滤波法进行基流分割得到基流数据,利用小波分析对该基流进行周期和趋势性分析,最后采用CPA法对该基流进行突变分析。基流趋势分析表明,皇甫川流域年均基流量呈明显下降趋势;小波分析表明,皇甫川年均基流量在时间序列上存在着3~8 a、8~17 a、17~26 a的周期变化,且皇甫川流域年均基流量在2015年、2016年左右将处于偏少期;CPA法分析表明,皇甫川流域年均基流的突变发生在1962年、1983年、1999年,主要受气候变化和人类活动的影响,特别是1999年后,在气温上升、下垫面变化和矿产资源开发的共同作用下,皇甫川基流量进一步向减小突变。     

淮河中上游流域基流时空变化特征及闸坝调控影响

基流作为河川径流的重要组成部分,对维系河流生态系统稳定起着关键作用。以淮河中上游流域为例,采用Chapman-Maxwell、Lyne-Hollick和Boughton-Chapman三种数字滤波法对淮河干流和支流沙颍河不同闸坝调控的7个站点2001-2015年日径流序列进行基流分割;采用Mann-Kendall趋势分析检测基流量在年际、汛期和非汛期多种时间尺度下的变化,对比分析闸坝调控的影响特征。结果表明:(1)Chapman-Maxwell数字滤波法对基流过程分割更合理,沙颍河水系站点的基流系数在0.23～0.46之间,淮河干流站点系数在0.36～0.50之间,沙颍河水系站点基流系数均小于淮河干流站点;(2)沙颍河和淮河干流的站点基流量均呈现出减少的趋势,其中沙颍河的基流量减幅明显高于淮河干流;沙颍河槐店、阜阳闸和淮河干流王家坝的年平均基流量,以及沙颍河白龟山、槐店和阜阳闸的汛期基流量减少趋势显著;(3)闸坝拦蓄导致下游的径流和基流量均呈现减少的趋势,沙颖河站点影响较严重,特别是在汛期8月减少趋势具有统计显著性;淮河干流站点受闸坝调控较弱,减少并不显著。研究可为认识淮河中上游流域的水循环特征及其转化关系提供技术支撑,也可为流域地下水资源可持续利用、人类活动影响评估等提供依据。     

冰冻圈水文过程对黑河上游径流的影响分析

黑河上游处于高寒山区,开展冰冻圈水文过程对径流的影响研究,对于判断该地区径流变化趋势及其可持续性具有重要意义。本文应用基流分割、逐步多元回归等方法,分析了1960—2013年黑河上游出山径流量的变化及其原因,重点估计了融雪、冰川融化对径流的贡献,探讨了土壤冻融过程对径流变化的可能影响。分析结果表明,黑河上游山区河川径流在近54年间呈现上升趋势,其中以基流部分的上升为主。降水与气温变化对河川径流上升均有较大贡献。导致春季径流增加的主要因素为温度、降水次之;导致秋季径流增加的主要因素为降水、温度次之。夏季黑河上游东支的雨强有显著增大趋势(日雨量增幅为0.9 mm/10 a),对于河川径流贡献的比例约为15%。黑河山区的逐年降雪量变化不显著,冰川融化对径流增加的贡献小于10%。由此推断气温上升导致基流增加的主要原因是:气温升高导致高寒山区冻土活动层增厚,增加了土壤蓄水容量,从而导致降雨下渗量增加和基流量增大。由于黑河上游冻土分布广泛,未来气温持续上升的情况下,这种产流机制变化导致的基流增加具有可持续性。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

鄱阳湖流域气候变化和人类活动对入湖水沙的影响

近些年鄱阳湖湖区季节性干枯问题频繁出现,有必要对鄱阳湖入湖水沙变化进行进一步研究。利用鄱阳湖流域"五河"基本水文站1961～2016年实测的水沙及流域降雨量资料,通过线性趋势、双累积曲线、经验统计法和统计系列对比法研究鄱阳湖入湖水沙演变过程及影响因素。结果表明:鄱阳湖流域降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力年际变化均呈不显著的上升趋势(P0.05)。入湖径流量年际变化趋势不显著,而入湖输沙量呈极显著的下降趋势(P0.01),且存在1985年和2000年两个突变点。影响入湖径流量和输沙量的关键降雨指标为年降雨量和降雨侵蚀力。以1961～1984年为基准期,1985～1999年经验统计法和系列对比法计算的水利水保工程减沙效应分别为41.8%和33.4%,在2000～2016年分别为70.6%和66.8%,水库拦沙是入湖输沙量减少的主要原因。     

长江螺山站50年来基流演变趋势分析

基流是枯水期河川径流量的主要补给来源,合理确定基流过程及其演变趋势在水资源、水环境和水安全的管理中都有着重要的意义。本文选用HYSEP法对长江螺山站1965-2011年的逐日流量过程进行了基流分割,得到了螺山站基流过程,选用M-K趋势检验法分析了总径流量、基流量及基流指数(BFI)值的年际变化。结果表明:螺山站多年平均BFI为0.83;近50年来,年均径流和基流都呈现显著下降趋势;年均降水量和基流指数分别表现出下降和上升趋势,但趋势并不显著;径流年内分配不均,且主要集中在4-9月,基流表现为1-7月份增加,8-12月份减少;BFI年内则呈1-4月下降,10-12月上升的变化趋势;人类活动和上游洞庭湖的调蓄作用可能是影响螺山站基流过程的主要原因。     

长江与鄱阳湖水文关系及其演变的定量分析

鄱阳湖蓄水受到自身流域来水和长江流量的双重影响,利用长江汉口和鄱阳湖星子水文监测资料,统计分析后得到长江与鄱阳湖量化的水文关系:(1)如果汉口流量小于15 000 m~3/s,长江对鄱阳湖出流影响不明显,鄱阳湖基本上自由出流,湖水位变幅较大。(2)如果汉口流量超过18 000 m~3/s,长江对鄱阳湖出流顶托作用明显,汉口流量越大,顶托越显著,因顶托而滞蓄在湖盆的水量可达31.9%~81.4%。(3)如果星子水位10.5~16.5 m且汉口流量大于20 000 m~3/s,出现长江向鄱阳湖倒灌的可能性较大;星子水位低于8 m或鄱阳湖主汛期一般不会发生倒灌。2000年以后鄱阳湖与长江水文关系发生了一些变化,主要表现在长江对鄱阳湖出流顶托作用弱化,鄱阳湖枯水期提前并延长,湖水位日涨落幅度增大。定量研究这些关系,对于鄱阳湖水资源利用、水环境和水生态保护具有重要作用。     

鄱阳湖水文特性分析

The Poyang lake is currently the largest freshwater lake in China. Hydrologic properties of this lake, including precipitation, runoff, flood, sediment transport and so on have been analyzed on basis of large amount of measurements. Variation of these properties within a year and among years and the regional distribution are explored. The encounter probability of the outflow from Poyang Lake with that from Changjiang River is computed and the detention volume of Poyang Lake is analyzed. In accordance with water balance theory, the detention storage volume of Poyang Lake and Changjiang River corresponding to the annual maximum 60-day flood volumes in 9 typical heavy flood years of 1968, 1969, 1973, 1980, 1983, 1996 and 1998 have been calculated. The detention storage capacity of both the Lake and the River ranges from 5.6 billion to 16.5 billion m\+3, 11.5 billion m\+3 at average. Among which, the detention storage capacity of Poyang Lake is 9.5 billion m\+3, accounting for 82.6%. Poyang Lake has played a very important role in detaining floods from the five rivers of the Lake system as well as floods on the river section from Changjiang to Bali. There would have more frequent and more serious flooding on the middle and lower Changjiang River, especially in the region around Hukou if there were no Poyang Lake to detain and store the floodwater.     

Analysis of Hydrologic Property of Poyang Lake

1　ＮａｔｕｒａｌＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓＰｏｙａｎｇｌａｋｅｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｐａｒｔｏｆＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖ ｉｎｃｅａｎｄｔｏｔｈｅｓｏｕｔｈｏｆＣｈａｎｇｊｉａｎｇＲｉｖｅｒ.ＩｔｒｅｃｅｉｖｅｓｗａｔｅｒｆｒｏｍＧａｎｊｉａｎｇ ,Ｆｕｈｅ ,Ｘｉｎｊｉａｎｇ ,ＲａｏｈｅａｎｄＸｉｕｓｈｕｉｒｉｖｅｒｓ(ｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏａｓｆｉｖｅ -ｒｉｖｅｒｓｈｅｒｅａｆｔｅｒ)ｏｆｔｈｅｌａｋｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｗａｔｅｒｆｒｏｍＢｏｙａｎｇ ,Ｚｈａｎｇａｎｄ…     

鄱阳湖与长江关系及三峡蓄水的影响

通过机理研究,结合实测资料分析,说明了鄱阳湖河相与湖相的分界水位,阐明了长江干流来流对湖口出流的顶托作用,并给出了湖口出现倒流的条件,得到了鄱阳湖对洪水的调节作用系数,初步理清了鄱阳湖与长江干流江湖相互影响规律。分析了三峡水库蓄水期的影响及鄱阳湖的枯水特性。三峡水库运用初期,其蓄水的前半段时间,鄱阳湖向长江干流多补水量23亿m3,后半段少补水量11亿m3。三峡水库运用30年后,在河道冲刷、可补水量减少和蓄水的共同作用下,鄱阳湖的枯水季节相当于提前了1个月左右。本研究对认识江湖关系及鄱阳湖治理具有重要意义。     

牛栏江上游水沙变异点分析及影响因素探讨

牛栏江上的德泽水库是引水改善滇池水环境的水源工程,因此,分析牛栏江的径流和泥沙含量变化对滇池水环境改善效果的影响,具有重要现实意义。以牛栏江上游的四营和七星桥水文站作为代表站,依据1956～2009年实测水文资料,分析了河流水沙的变化特性。分析结果表明：从1982年开始,牛栏江上游的径流量变化趋势与降雨量变化相反,即降雨增大,径流反而减小;1992年以来,流域产沙量明显减少。对引起水沙变异的主要因素进行了分析,发现人类的活动是牛栏江上游水沙变化的主要原因。     

鄱阳湖出口近10 年水沙特征及变化初析

利用湖口水文站2012～2021年实测水沙资料,分析近10年鄱阳湖出口水沙基本特征及变化趋势,并对变化原因进行初步分析。结果表明：近10年鄱阳湖出湖输沙量呈减小趋势,鄱阳湖出湖年输沙量和含沙量出现明显的突变点在2017年左右;长江倒灌进入鄱阳湖的水量和沙量呈减小趋势,影响了出湖径流量和输沙量年内分配,但对全年鄱阳湖出湖水量和输沙量影响较弱;鄱阳湖区的采砂活动、河道冲刷对出湖输沙量影响较大。     

Water exchange in a large river–lake system: Modeling,characteristics and causes

River–lake water exchange reflects hydrological connectivity and the dynamic relationship between the river and the lake. The water exchange is crucial for lake level variation, downstream river discharge and the ecosystem. To figure out the water exchange between the Yangtze River and Poyang Lake, a data‐driven model was established based on the support vector regression and genetic algorithm technique. Nine scenarios were set with different river–lake hydrological conditions, divided into two categories: single‐element change scenarios, where only the river conditions or only the lake conditions changed, and combined scenarios, where both elements changed simultaneously. The model could accurately simulate the river–lake water exchange variations. Scenario simulation results show that increasing the river flow or lowering the lake level could cause a decrease in the lake outflow. Conversely, decreasing river flow or raising the lake level could cause an increase in lake outflow. Changing lake conditions have a stronger impact on the water exchange variation than changing river conditions if the change percentages of the situation indicator values are the same. Similarly, lake level increase has a stronger impact on the water exchange variation than lake level decrease. The combined scenarios indicate the additive effect of the corresponding single‐element change scenarios, with a clear linear relationship between their lake outflow changes. This study provides an efficient model for simulating complex hydrological flow relationships in river–lake systems, and supports the management of the Yangtze River and Poyang Lake by providing the characteristics and causes of the river–lake water exchange.