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。     

基于abcd和Budyko模型的佳芦河干湿季径流变化归因分析

河川径流变化受到人类活动和气候变化影响，探究其主要影响因素与影响过程是当前学科研究的热点问题之一。本文以陕北黄土高原区佳芦河为研究对象，采用 Mann-Kendall 线性回归法对干、湿季水文气象要素进行趋势分析;采用滑动F检验法、滑动T检验法和 Lee-Heghinian 检验法等进行径流变异性分析;采用 abcd 模型与基于扩展的 Budyko 模型的季尺度垂直分解法进行径流变化影响因素量化分析。结果表明：佳芦河流域干季和湿季降水均有不显著上升趋势，气温均呈显著上升，潜在蒸散发干季显著上升、湿季不显著上升，而干湿两季径流都具有显著下降趋势。干季和湿季径流序列分别在1972年和1984年发生突变。人类活动是佳芦河流域干季和湿季径流减少的主要原因，人类活动和气候变化对干季径流的影响分别为减少2.2 mm/月和增加0.07 mm/月，对湿季径流序列的影响分别为减少7.84 mm/月和增加0.92 mm/月。模型模拟效果较好，适用于佳芦河流域径流变化研究。     

气候变化和人类活动对黄河上游径流变化的差异性影响

气候变化和人类活动对径流的影响随地理区位、气候背景和时间尺度的不同而不同,如何量化其差异性影响具有重要的现实意义。以黄河兰州站以上流域为研究区,利用SWAT模型研究了气候变化和人类活动不同时空尺度下径流变化的差异性影响及其主导因素,探究了不同区段径流变化的主导驱动因素及其贡献率。结果表明5个水文站的评价指标R²和NSE都达到0.8以上;研究时段内,源区径流变化总体不显著,下游径流下降趋势较上游出现得早和明显;中段地区1986—2005年的径流变化受气候变化和人类活动共同影响,2005年后人类活动为径流减少的主导因素;下段地区1986—1995年的径流变化受气候变化和人类活动共同影响,之后逐渐加强的人类活动为径流变化的主要原因。工农业和城市群快速发展以及水电站陆续修建,导致了径流变化由基准期的"气候控制"向"气候变化和人类活动共同控制"再向"人类活动主导"的差异性驱动特征转变。     

祖厉河河源区径流、泥沙对气候的响应研究

针对黄河上游一级支流祖厉河的河源区河川径流及泥沙变化对气候的响应过程进行分析研究,运用水文统计学方法对30多年实际观测资料进行分析,结果表明:祖厉河上游源区的径流、泥沙对研究区的气候变化敏感。自20世纪80年代以来气温显著升高,蒸发量呈显著增加趋势,且两者变化速率高于黄河上游及全球变化速率,分别为0.75℃/10a和34.8 mm/10a。同时降水呈现减少趋势,河道径流和泥沙受气候变化影响显著减少,自2000年以来,祖厉河上游基本断流,1997年发生径流突变以及降水-径流、径流-泥沙关系的变化。而人类保护生态环境所采取的工程措施有效减少了土壤侵蚀,泥沙的突变时间有所延迟。     

基于二元水循环模拟的密云水库上游流域河川径流演变归因分析

密云水库上游流域是首都重要的生态屏障和水资源保护地，近60 a来，流域河川径流量衰减明显，定量识别不同时期径流变化成因对于科学认识流域水循环演变机理具有重要意义。基于此，构建了二元分布式水文模型，设置了多个情景对流域水循环过程进行模拟，并在此基础上使用多因素归因分析法对河川径流演变进行了定量归因。结果表明：（1）近60 a来，人类活动对径流衰减的贡献（42.8%）略小于气候变化（57.2%）,气候变化对径流的影响先减小后增大，而人类活动的影响先增大后减小；（2）从基准期（1960—1970年）到变化期（1985—1995年）,气候变化使径流增加0.29亿m³,人类活动造成径流减少1.22亿m³,其中，人工林面积的大幅增加是径流减少的主要原因，从变化期（1985—1995年）到现状期（2007—2017年）,气候变化与人类活动对径流衰减的贡献率分别为92.5%、7.5%,降水偏枯及年内分配变化是气候变化导致径流衰减的主要原因；（3）从基准期到变化期，多因素变化协同率为-61.6%,从变化期到现状期，为-92.7%,说明近60 a来多因素对径流的...     

基于SWAT模型对气候变化与人类活动影响下径流变化的量化分析

近年来在气候变化和人类活动共同影响下,海河流域径流出现了较为严重的减少趋势。为厘清气候变化和人类活动对不同类型流域径流变化的影响,分别以海河流域中受人类活动影响较为显著的漳河上游流域和受人类活动不显著的滦河上游流域作为研究对象,基于近60年的实测径流资料,验证了SWAT模型在海河典型流域的适用性;构建了基于SWAT模型的径流变化归因分析模型,分析了两种不同类型流域径流变化特点和两种影响因素的各自贡献率,进而系统分析并对比了不同驱动因素下两流域径流变化的差异特征。结果表明:近60年来两流域的径流均呈现下降的趋势,漳河上游以人类活动为主导因素,其贡献率为65%;滦河上游则以气候变化为主导因素,其贡献率为89%。相较于滦河上游流域,受人类活动影响显著的漳河上游流域流量值分布更为离散、下降更为明显,且对平水年和枯水年的影响更为显著。     

基于 Budyko 假设的布哈河流域径流变化归因分析

以布哈河流域为研究对象,采用 Mann-Kendall?趋势检验法和 Pettitt 检验法分析各水文气象要素的趋势变化 并识别其突变特征,基于 Budyko 假设的水热耦合平衡 Choudhury-Yang 公式,分析量化不同因素对流域径流变化 的贡献。结果表明：1958—2016 年研究区年径流深呈显著增加趋势,增加速率为 0.536?mm/a;通过突变检验识别 在 2001 年存在突变点,据此径流序列划分为基准期(1958—2001 年)?和变化期(2002—2018 年);与基准期相比, 变化期径流增加了 32.7?mm,其主要影响因素为气候变化,贡献率为 86.27%,?气候变化中降水量变化的贡献率占 97.12%,潜在蒸散发量变化起到负贡献作用,贡献率为?10.85%,而下垫面变化的贡献率为 13.73%。可知,降水量 的变化是影响布哈河流域径流增加的主要因素。     

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。     

近50年伊洛河流域径流演变归因分析

流域尺度的径流变化反映了气候和人类活动的综合影响,然而目前伊洛河流域径流演变的量化归因尚不明晰。基于Budyko假设构建解析径流变化归因的模型,量化评估径流对各环境因素变化的敏感性系数,定量揭示各因素对径流变化的贡献。结果表明,1970—2018年间,伊洛河流域径流显著下降（α=0.05）,且在1991年发生突变,突变后径流减少了46.43 mm（34.32%）。径流变化对降水、潜在蒸散发和下垫面参数的敏感性系数分别为0.42、?0.18和?78.36,即降水每增加1 mm将导致径流增加0.42 mm,潜在蒸散发量每增加1 mm将导致径流减少0.18 mm,下垫面参数每增加1个单位将导致径流减少78.36 mm。气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为42.60%和56.36%,人类活动引起的下垫面变化是径流变化的主要原因,其中植被变化是下垫面变化的主导因素。研究结果可为流域径流演变归因和水资源管理规划提供理论支撑。     

基于极点对称模态分解的三江源径流时空演变规律

气候变化和人类活动加剧改变了地球的水循环系统,因此,重新认识和掌握流域水循环演变规律具有重要意义。利用极点对称模态分解(ESMD)方法同时从趋势、突变、周期3个方面对三江源径流变化进行分析,并与现有的检测方法进行对比。结果表明:(1)黄河源地区由于降水增加趋势不明显,随着气温升高,蒸散量增大,导致年径流呈现不显著的下降趋势;长江源、澜沧江源径流由于降水和冰川融雪的增加,导致年径流呈现显著增强的趋势。(2)黄河源近61 a的径流过程在1990～1994年、2008年左右发生明显突变,长江源径流过程在2006年左右发生显著突变,澜沧江源径流过程在20世纪90年代和2008年左右发生突变。(3)黄河源近61 a径流过程存在12～15 a和30 a的周期性变化;长江源近60 a径流过程存在13～15 a的周期性变化;澜沧江源近49 a径流过程存在15～16 a和28 a的周期性变化,这些周期性变化主导着三江源年径流变化特性。     

黄河中游水沙变化归因分析

采用基于模糊互判断矩阵的层次分析法（fuzzy?analytic?hierarchy?process,FAHP）分析人类活动和气候变化对 黄河中游水沙变化的贡献率,并将 FAHP 法分析的结果与累积量斜率变化率比较法（slope?changing?ratio?of cumulative?quantity,SCRCQ）分析的结果进行对比,2 种方法计算结果变化规律一致。结果表明：气候变化对径流 和泥沙的影响小于人类活动的影响,1970 年代、1980 年代、1990 年代、2000 年代人类活动对径流减少的贡献率分 别为 68%、64%、64%、75%,人类活动对泥沙减少的贡献率分别为 45%、65%、59%、69%。     

近 50 年潮河流域降雨-径流关系演变及驱动力分析

潮河流域是北京市城市供水的重要水源地。受环境变化影响,潮河流域降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响到北京城市供水安全。利用水文气象长系列数据(1961-2014年)分析了潮河流域降雨-径流关系的变化,采用经验统计分析法定量分析气候变化和人类活动对其径流变化的影响,研究发现:近50年来在降雨波动且微弱下降趋势下,其径流呈现出较大幅度变化且具有显著下降趋势,尤其是2000年以后;潮河流域降雨-径流关系发生突变的年份为1979年、1998年。1979年以后径流系数显著减少,其中1979-1998年人类活动对径流减少占主导地位,其影响贡献率为-109.75%,气候变化对径流影响为正效应,影响贡献率为9.75%;1999-2014年人类活动对径流减少影响贡献率为-88.97%,气候变化影响贡献率为-11.03%。     

气候变化影响下黄河上游梯级水库群未来发电量预测

为分析气候变化影响下黄河上游大型水库入库来水过程及梯级发电量的时程变化规律,以黄河上游龙羊峡刘家峡梯级水库群为例,采用Mann-Kendall 突变检验方法对唐乃亥和小川水文序列进行突变识别,在此基础上构建了考虑融雪过程的HBV 水文模型,利用统计降尺度方法对CanESM2 和GFDL_ESM2G 两种气候模式3 种气候变化情景(RCP2. 6、RCP4. 5 和RCP8. 5) 下的降水、气温数据进行空间降尺度处理,并将其驱动水文模型预测未来入库来水过程,构建黄河上游梯级联合发电调度模型分析气候变化对未来发电调度过程的影响。结果表明:黄河上游径流序列突变年份集中于20 世纪80 年代,且2000 年之后径流量显著减少;气候变化将导致未来(2021—2050年)汛期6—9 月径流增加,非汛期径流显著减少;随着时间推移,不同气候变化情景下,龙羊峡和刘家峡两库的梯级发电量变化规律不同,RCP8.5 气候变化情景下,气候模式不确定性对其影响最大。     

黄河花园口断面近60年来水量变化分析

根据《黄河水资源综合规划》中1956-2000年和《黄河水资源公报》中2001-2015年黄河花园口断面以上区域降水量,断面实测径流量、天然径流量和水资源总量组成的1956-2015年60年系列花园口断面来水数据,分析60年系列来水过程并对比1956-1979年、1956-2000年、1956-2015年、1980-2000年、1980-2015年和2001-2015年系列平均断面以上区域降水量、断面实测径流量、天然径流量、水资源总量数据成果。1956-2015年60年间,花园口以上区域年降水量年际变化不大,其中1980-2000年系列平均降水量相对偏小;花园口断面实测径流量、天然径流量和水资源总量年际变化大且总体渐次减少,临近近期且均值系列最短的2001-2015年,平均实测径流量、天然径流量和水资源总量均为各系列平均最小值。1990年左右以来,经济社会用水量增加、包括退耕、禁牧和矿山开采等带来的下垫面条件改变,已成为花园口断面来水量渐次减少的主要影响因素。     

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。     

1956-2016年黄河流域河川径流演变规律

黄河流域水资源短缺问题突出,深入分析河川径流的演变规律对于流域水资源管理具有重要的指导意义。基于黄河干流上、中、下游不同位置的代表性水文站实测径流,利用Mann-Kendall非参数趋势检验方法分析了1956-2016年期间黄河流域年、月径流的历史演变规律。结果表明:1956-2016年,除源头区年径流变化不显著以外,黄河流域径流呈现出显著的下降趋势,达到了1%的显著性水平。从上游到下游,河川径流下降幅度越来越大,趋势越来越显著。1980-2000和2001-2016年的多年平均入海径流比1956-1979年分别减少了50. 07%和59. 67%。径流演变呈现出3阶段特征,20世纪50、60年代属于丰水期;随后在70至90年代径流持续下降;在2000年以后径流有所回升。除源头区以外,黄河流域的月径流总体呈现减少趋势;上游和中游地区的月径流占年径流的比例枯增丰减;下游地区月径流占年径流的比例在冬季、夏季增大,春季、秋季减小。     

黄河流域降雨-径流关系时空演变研究

由于气候变化和人类活动的影响,黄河流域的降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响流域水资源的规划和管理。为了揭示黄河流域降雨-径流关系的变化特征、趋势及主要驱动因素,研究采用Mann-Kendall检验、双累积曲线法、Copula函数、累积量斜率变化率法分析1960-2010年黄河流域的径流系数时空变化规律、7个主要区间降雨-径流关系的突变年份、降雨径流组合概率变化,以及气候变化和人类活动对降雨-径流关系变化的贡献率。结果表明:黄河全流域降雨-径流关系有明显的趋势性变化,其中除黄河源区的径流系数没有明显变化及少数地区的径流系数有增大的趋势外,绝大部分地区的径流系数有明显减小的趋势;黄河流域7个主要区间,即唐乃亥以上、唐乃亥—兰州、兰州—头道拐、头道拐—龙门、龙门—三门峡、三门峡—花园口及花园口—利津的降雨-径流关系突变年份依次为1989、1984、1997、1979、1992、1987和1970年,年份差异主要受到人类活动时间的影响,流域内大规模水土保持措施开展的年份、水利工程的兴建时间都是造成降雨-径流关系发生转折的重要因素;黄河流域主要区间降雨-径流关系发生转折后,同等降雨条件下其产流能力降低;人类活动是降雨-径流关系变化的主要驱动因素,贡献率均在50%以上,且越往下游,影响越大。     

气候变化和人类活动对黄河流域内蒙古段典型支流径流变化的贡献

以黄河流域内蒙古段典型支流旗下营、准格尔站点控制流域为基础,采用累积量斜率变化率比较法,定量分析了径流变化、气候变化和人类活动对径流变化量的贡献。结果表明,径流量多年来呈减少趋势,随降水的增加而增加,随平均气温的升高而减少。径流量2000 s最小,相对1990 s减少了45.67%~58.26%。径流突变点为1981年。1981~2010年与1957~1980年相比,旗下营、准格尔两个水文站点控制流域气候变化对径流减少的贡献率分别为12.80%和23.46%,人类活动对径流减少的贡献率分别为87.20%和76.54%。     

近年来青海省黄河流域泥沙变化趋势及成因分析

依据青海省黄河流域1956-2012年57年实测泥沙资料,采用Kendall秩次检验法、Spearman秩次检验法、线性趋势回归检验法进行泥沙变化趋势检验分析。结果表明:除黄河上游玛曲、唐乃亥站泥沙没有明显增减趋势外,其他各站含沙量、输沙量均呈明显减小趋势,总体上河流泥沙从20世纪80年代至2012年呈明显减小趋势。其泥沙变化的突变年份黄河干流主要出现在1987年、2000年、2005年,湟水出现在1980年、2002年,突变年份河流含沙量、输沙量呈跳跃式减小,近期2000-2012年含沙量、输沙量最小。分析其泥沙减小的原因,水库拦沙对黄河干流来沙量减小起主导作用。水土保持、退耕还林还草等工程实施,以及流域天然来水量增加,使流域生态植被覆盖条件好转,对流域来沙量减小起了重要作用。