变化环境下子牙河流域水文过程影响要素分析

构建添加水库及取用水模块的SWAT模型，在考虑人类活动影响的基础上，分析土地利用类型及气候变化对子牙河流域水文要素的影响，并利用统合还原法计算人类活动及气候变化对研究区的径流变化的贡献率。结果表明：1980—2020年草地、耕地及水域面积呈减少趋势，建设用地呈增加趋势，其他土地利用类型变化趋势不明显；土地利用类型变化使得流域地表产流增加3.5 mm,地下水补给和蒸散发分别减少0.15 mm和2.93 mm; 1980—2020年研究区年降水量呈不显著上升趋势，年气温呈显著上升趋势，气候变化使得流域地表产流、地下水补给及蒸散发有不同程度的增加；人类活动和气候变化对流域径流减少的贡献率分别为66.36%和33.64%,人类活动占据相对主导的地位。     

白洋淀流域气象要素和人类取用水变化过程分析

白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊,但是近年来频繁出现干淀问题,正确分析其主要原因为制定白洋淀入淀水量保障措施具有至关重要的意义。采用Mann-kendall方法对白洋淀历史降水、气温及农业、工业生活用水量的变化过程进行分析。结果显示,流域内山区与平原区降雨量均呈现减小趋势,且山区的降水衰减程度大于平原区降水;流域内1980年以后气温呈现增加趋势;用水方面,除农业用地表水在20世纪90年代后呈减少趋势,其他用水均为持续显著增加趋势,其中农业用地下水占据所有用水比例较大。上述结果表明,降水不断减少、气温持续升高以及人类活动强度的逐步加大是造成白洋淀入淀水量减少的主要原因。     

气候变化与人类活动对大凌河流域水文水资源影响研究

以气候和人类活动为变量,采用敏感性系数法和双累计曲线法分别对气候变化和人类活动对大凌河流域在1980~2015年期间的水文影响过程进行定量计算分析。结果表明:置信区间为95%的大凌河流域径流和蒸散发呈下降趋势,而降雨量变化无明显的规律性;气候变化和人类活动对大凌河水文资源影响的贡献率为38%~45%之间和55%~62%之间,人类活动影响明显大于气候变化作用。     

气候变化和人类活动对汉江上游径流变化影响的定量研究

以汉江上游为例,基于弹性系数法和水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨了变化环境下流域径流对气候变化和人类活动的响应特征。研究结果表明:1961年-2013年汉江上游流域径流呈明显下降趋势,并在1985年前后发生了突变;降水及潜在蒸散发在同时期内也逐渐降低,但变化趋势不显著。气候变化对径流变化的贡献率为42.8%~43.5%,人类活动对径流变化的贡献率为56.5%~57.2%,相比人类活动对汉江上游径流的影响稍大,且其对径流变化的影响呈现增长的趋势。     

近47年来降水变化和人类活动对滦河流域年径流量的影响

近47年来,随着流域降水量的减少,以及水利工程的修建、林草地的减少等土地利用方式的改变,在气候变化和人类活动双重因素的作用下,滦河流域年径流量呈现出显著的减少趋势。现基于降水-径流经验统计模型的构建,定量评估了滦河流域降水变化和人类活动对该地区年径流量的影响程度。结果表明:①1983年以前,滦河流域年径流量受环境变化影响较小,1983年以后,年径流量受到气候变化和人类活动影响较为显著;②1984年-2006年期间,受人类活动影响所产生的年均减水量为11.97亿m3,占该时段减水量的84.42%,受降水变化所产生的年均减水量为2.21亿m3,占该时段减水量的15.58%,人类活动的贡献率远大于降水变化。     

白洋淀湿地水文水资源变化趋势分析

通过分析白洋淀湿地1956~2000年的降雨、蒸发、入淀水量、出淀水量和水位数据,研究了降雨与蒸发的变化规律、入淀水量与流域降雨量的关系、水位变化趋势等,分析了白洋淀湿地的水文变化情势,阐明了湿地水资源退化的内因是上游入淀径流减少,提出为了维持湿地的生态平衡,缓解干淀危机,必须进行人工调水。     

蒲河流域多情景地表水-地下水联合模拟

以蒲河流域为研究对象，通过构建地表水-地下水耦合模型，模拟多情景下流域径流变化过程，并分析径流减少原因。结果表明，SWAT-MODFLOW模型在该流域适用性较好(R²和NS系数均超过相应阈值);自然条件下的径流年际变化基本与近天然条件下(不考虑人类取用水和下垫面变化)类似，基本呈现丰枯交替的平稳状态；直接人类活动对径流减少的贡献约占83%,强直接人类活动的影响使自然条件下的地表水资源量减少最多；在不同程度人类取用水影响下，7月、8月、9月蒲河水量最多，5月最少；在不同强度人类取用水情况下，毛家河站在75%保证率下的多年平均月径流量最大。     

人类活动影响下长江流域水资源演变趋势及对策

目前,长江流域总体水资源开发利用程度较低,人类活动影响下对长江流域水资源演变趋势的研究还处于起步阶段。在分析土地利用变化、河道外取用水、废污水排放和水库调节可能对流域水资源演变趋势产生影响的基础上,详细研究了河道外取用水影响下干流主要控制站下泄水量的演变趋势和水库调节影响下主要控制站径流量年内分配过程的演变趋势。据此提出了应对人类活动影响的对策措施和开展分阶段深入研究的建议。     

浑河流域水文水资源响应变化趋势研究

文章利用双累积曲线法和敏感性系数法，定量计算分析1985-2020年间浑河流域水文水资源对人类活动、气候变化的响应过程。结果表明：95%置信水平下浑河流域的蒸散发和径流呈减少趋势，降雨量变化规律不明显；人类活动、气候变化对流域水文水资源的贡献率变化范围为50%～60%和40%～50%，人类活动的影响作用更加显著。     

跨流域调水对恢复白洋淀生态环境重要性分析

近几十年来,由于气候变化和和人类活动的影响,白洋淀入淀水量逐年减少,造成多次干淀现象。水利部和河北省先后组织多次本流域调水和外流域调水,以缓解白洋淀供水不足的问题。通过对白洋淀供水水源与耗水量分析,为保护和恢复白洋淀生态环境,跨流域调水是一项重要措施。南水北调中线工程总干渠通水后,将能实现引江水补淀,从根本上解决白洋淀生态环境危机。     

中国扎龙湿地水资源监测及评估

水是维系湿地生态系统的基本要素之一.目前,扎龙湿地人工补水、调水缺乏基础资料支撑.扎龙湿地由于其为丹顶鹤和其他鸟类提供繁殖地和迁徙停歇地成为亚洲著名湿地之一.笔者自2005年在扎龙湿地做水资源监测,监测内容主要包括水位和水量的变化以及降水、蒸发等水文气象要素.由于人类活动的长期影响,湿地水资源分流受到严重威胁,如水利工程的建设割裂了区内水资源系统的自流格局与自然分配机制;同时,区域性的干旱,加剧了保护区水资源的短缺矛盾.通过2005-2008年共4 a的水文监测,初步摸清了湿地来水的传播路径,掌握了来水、退水过程和湿地核心区水位变化.     

中国扎龙湿地水资源监测及评估

水是维系湿地生态系统的基本要素之一。目前,扎龙湿地人工补水、调水缺乏基础资料支撑。扎龙湿地由于其为丹顶鹤和其他鸟类提供繁殖地和迁徙停歇地成为亚洲著名湿地之一。笔者自2005年在扎龙湿地做水资源监测,监测内容主要包括水位和水量的变化以及降水、蒸发等水文气象要素。由于人类活动的长期影响,湿地水资源分流受到严重威胁,如水利工程的建设割裂了区内水资源系统的自流格局与自然分配机制;同时,区域性的干旱,加剧了保护区水资源的短缺矛盾。通过2005-2008年共4a的水文监测,初步摸清了湿地来水的传播路径,掌握了来水、退水过程和湿地核心区水位变化。     

若尔盖湿地流域径流变化及其对气候变化的响应

为探索未来气候变化情景下若尔盖高寒湿地水文过程和水循环演变规律,利用分布式水文模型,研究2020—2050年不同气候变化情景下若尔盖湿地流域径流变化趋势以及气候变化对湿地径流的影响。结果表明:在未来气候变化情景下,若尔盖湿地流域径流呈减少趋势,玛曲站径流减少比率最大,其次为若尔盖站,最后为唐克站;非汛期径流量减少幅度明显高于汛期,若尔盖湿地2020—2050年非汛期径流在未来气候变化情景下径流减少比率大部分在25%以上。非汛期径流的锐减可能会进一步加剧若尔盖湿地的退化和萎缩,导致黄河中下游区域的可利用水资源量减少。     

气候变化对大海波水库来水及用水影响

为分析在未来气候变化情景下大海波水库来水及用水的变化情况,选取楚雄站蒸发(1953年-2001年)、降水(1953年-2009年)、气温等气象资料,以及大海波水库(1990年-2009年)来水量资料,采用线性回归法、Mann-Kendall及Spearman趋势检测法对楚雄站点的气象要素进行趋势检测,并计算了水库下游参考作物需水量。结果表明:大海波水库的来水量呈减少趋势,下游参考作物需水量呈下降趋势;在未来气候情景下,楚雄年平均气温将升高2.56℃,年降水变化率为5.9%,气温升高时,下游参考作物需水量增加,对大海波水库的供水带来一定的不利影响。     

Trends and attribution of runoff changes in the upper and middle reaches of the Yellow River in China

Natural changes of river regime have been strongly interfered globally by human activities. This gives rise to the demand of quantifying the contribution of natural and human impacts to runoff changes of rivers for river management. In this study, Mann-Kendall test and BFAST algorithm were used to evaluate the trends of runoff change in the upper and middle reaches of the Yellow River from 1965 to 2016, and to identify the breakpoints of runoff changes in the two reaches. Based on the data-driven analysis of runoff generation mechanism, the natural annual runoff was related with a comprehensive climatic factor integrating temperature and precipitation, and the impacts of human activities and climate change on the runoff changes were quantitatively distinguished by comparing the measured runoff with the “natural runoff”. For revealing the periodical changes in correlation between climate factors and runoff, the method of cross wavelet transform was used, and the time-frequency characteristics of precipitation/temperature against runoff were also examined. The results show that the breakpoints were the year 1987 in the upper reaches, 1986 and 2003 in the middle reaches. Compared with the baseline period (1965–1987), the contribution rates of climate change and human activities to runoff change in the upper reaches of the river were 56% and 44% respectively in 1988–2016. For the middle reaches, compared with the reference period (1965–1986), the contribution from climate change in 1987–2003 and 2004–2016 was 38% and 41% respectively, and that from human activities was 62% and 59% respectively. The results of cross wavelet transform analysis support the growth of climatic contribution to runoff reduction in the middle Yellow River from 1987–2003 to 2004–2016. Apparently, the influencing degree of climate change on runoff in the upper reaches was similar to that of human activities, while human activities played a dominant role in runoff change in the middle reaches. Moreover, the construction of reservoirs and human water consumption were the key factors for the decline of runoff in the upstream, and the reduction of runoff in the middle reaches was related to the large-scale implementation of water conservancy and soil and water conservation in the region.     

移民安置综合开发区土地利用变化及驱动力分析——以疏勒河中游干流区为例

分析移民安置综合开发区土地利用变化与驱动力对于揭示人类活动与气候变化对土地利用影响具有重要科学意义。为此,以疏勒河中游干流移民安置区为例,利用GIS和RS技术分析区域内从1970—2013年土地利用变化特征,基于景观指数分析了不同年代土地利用类型的变化特点。基于移民城乡建设、农业耕地开发、农田水利建设、生态治理和气候变化等五个方面分析了对区域土地利用的影响,并结合不同土地利用相互转化关系定量分析了五个驱动力的贡献程度,从而系统全面地揭示了移民安置区土地利用变化与驱动力的相互关系,为构建区域生态屏障保护技术提供基础支撑。     

Lake-Level Change and Water Balance Analysis at Lake Qinghai,West China during Recent Decades

Lake Qinghai, the largest saline lake with an area of 4,260 km² (2000) and average depth of 21 m (1985) in West China, has experienced severe decline in water level in recent decades. This study aimed to investigate water balance of the lake and identify the causes for the decline in lake level. There was a 3.35-m decline in water level with an average decreasing rate of 8.0 cm year⁻¹ between 1959 and 2000. The lake water balance showed that mean annual precipitation between 1959 and 2000 over the lake was 357 ± 10 mm, evaporation was 924 ± 10 mm, surface runoff water inflow was 348 ± 21 mm, groundwater inflow was 138 mm ± 9 and the change in lake level was −80 ± 31 mm. The variation of lake level was highly positively correlated to surface runoff and precipitation and negatively to evaporation, the correlation coefficients were 0.89, 0.81 and −0.66, respectively. Water consumption by human activities accounts for 1% of the evaporation loss of the lake, implying that water consumption by human activities has little effect on lake level decline. Most dramatic decline in lake level occurred in the warm and dry years, and moderate decline in the cold and dry years, and relatively slight decline in the warm and wet years, therefore, the trend of cold/warm and dry climate in recent decades may be the main reasons for the decline in lake level.     

海河流域径流变化趋势及其归因分析

在气候变化和人类活动共同影响下,流域径流发生了很大变化。尤其是海河流域,水资源匮乏的现象更为严重,分析水资源变化趋势对实现水资源的可持续开发利用具有重要意义。根据海河流域实际地形地貌特征及水文站分布情况,选取观台、响水堡、张家坟、下会和桃林口等5个水文站所在的区域,采用Mann-Kendall秩次相关检验法及线性回归方法,分析检验各典型区域年径流量的历史变化趋势。基于半分布式流域水文模型——TOPMODEL,采用水文模拟的途径,定量评估了典型区域气候变化和人类活动对径流变化的影响。归因结果表明:除桃林口外的其他4个水文站的年径流量均呈显著减小趋势,海河典型区域年径流减小主要跟人类活动有关,其占比都在65%以上。人类活动对观台、张家坟和响水堡站径流量减小的影响占比为65%~70%,对桃林口站径流量减小的影响占比为75.4%,对下会站径流量减小的影响占比高达81.7%,主要原因是海河流域自20世纪60年代中后期以来进行大规模水利建设所产生的水文效应。     

An Integrated Approach for Partitioning the Effect of Climate Change and Human Activities on Surface Runoff

Climate change and human activities have been identified as the two main reasons for the change in runoff. To better understand the factors causing runoff change, this paper develops an integrated approach which combined the elasticity coefficient approach (including a non-parametric model and six Budyko framework based models) and the hydrological modelling approach (using SIMHYD models) for partitioning the impacts of climate change and human activities on surface runoff. The Guanzhong River Basin(GRB), which is the sub-basin of the Wei River basin in China is chosen as the study area. In this study, trends in runoff, rainfall and potential evapotranspiration (PET) from 1958 to 2008 are analyzed using the Mann-Kendall test and change-points in the annual runoff from 1958 to 2008 are sought using the Fu formula, Mann-Kendall test and double mass curve. The calibrated and validated rainfall-runoff model SIMHYD is used to simulate the runoff in the GRB during 1958–2008. Seven different methods are used to calculate the elasticity coefficient and then the elasticity coefficient methods are used to evaluate the contribution of climate change and human activities. Combining all these results, the contribution of climate change and human activities to runoff change is 34.1?~?47.3 and 52.7?~?65.9 %, respectively. The study provides scientific foundation for understanding the causes of water resources decrease and significant information for water resources management under the influence of climate change and human activities.