气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。     

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。     

1956-2016年拉萨河径流量变化及影响因素分析

通过分析拉萨河径流量的演变规律和突变情况,开展降水和人类活动对径流量变化的成因分析,为拉萨河流域水资源管理与利用提供科学依据。基于1956-2016年的径流和降水数据,利用Mann-Kendall趋势分析、累积距平-滑动t检验法和降水－径流双累积曲线法,统计分析拉萨河径流序列的趋势性和突变性,计算降水与人类活动对拉萨河汛期6-9月径流量变化的贡献率。结果表明： 1956-2016年拉萨河径流量年际变化波动较大,其中1995和2005年为径流量突变年份。以1956-1994年为基准期,通过双累积曲线法定量分析表明1995-2004年人类活动对汛期径流量变化的贡献率小于50%,而2005-2016年人类活动的贡献率增大至70%以上,即人类活动成为汛期径流量改变的主要影响因素,且下游河道人类活动的影响程度更大,主要原因是新建的直孔和旁多水库调控了下游河段的流量过程。     

多时间尺度下黄河上游径流复杂度变化特征研究

研究黄河上游径流复杂度变化特征,对揭示区域径流演化规律具有重要意义。同时采用灵活样本熵和多尺度熵对该区域干、支流12个水文站1956-2015年的年、汛期及非汛期径流复杂性进行测度,分析不同时间尺度下径流复杂度变化特征。结果表明：黄河上游干流的年径流呈不显著减小趋势,汛期径流减小的同时非汛期径流增大。支流除湟水民和站外,其他站年、汛期及非汛期径流均呈显著减小趋势。在不同时间尺度下,黄河上游干流贵德站至兰州站、支流湟水民和站的年、汛期和非汛期径流复杂度差异明显,径流复杂度变化具有指示人类活动影响的作用。人类活动在单一时间尺度下对年和非汛期径流的影响作用强于汛期,在多时间尺度下对汛期径流的影响作用强于年和非汛期,而对湟水民和站径流的影响在不同时间尺度和不同时段下差异较大。同时使用灵活样本熵和多尺度熵能详尽测度径流复杂度的变化特征,识别人类活动影响强度的差异。基流对黄河上游年径流和非汛期径流的补给比例大于全流域,其变化对年径流有重要影响。     

气候变化对汾河(运城段）径流影响模拟

将分布式水文模型——SWAT模型应用于汾河（运城段）的径流模拟,以期为流域水资源管理、优化配置提供科学依据。首先,分析模型对研究区域的适用性,并在现有资料基础上对流域径流进行模拟研究,从时间、空间两个方面共同诠释了流域内径流与降水的关系;其次,根据流域未来气候可能变化,由增量情景法设定了不同气候情景,模拟未来气候情景下径流的变化趋势以及径流量的年内变化特征。结果表明:①研究区域内径流在时空分布上均与降水量分布吻合;②研究区域内径流量变化与气温变化呈负相关关系,与降水量变化呈正相关关系,且降水量变化对研究区域径流量产生的影响比温度变化产生的影响大;③径流量的年内分布呈季节性特点,汛期（7—10月份）最大,枯水期（11月至翌年3月份）最小;④未来气候变化趋势下,研究区域径流量将呈相应增加趋势,在气温升高0.5℃和降水量增加10%的情景下,河津水文站的径流量将增加1.29 亿m3。     

基于集中度的大伙房水库汛期分期探讨

以大伙房水库流域1959~2013年的径流量资料为基础,采用径流年内不均匀分配系数、年内完全调节系数等方法分析了径流年内变化的一般特征,并在汛期采用集中期和集中度的方法来揭示径流在汛期的集中程度,对汛期分期的变化进行初步探讨。研究表明,径流主要集中在汛期,占到全年径流量的70%以上;年内分配不仅集中度高,不均匀程度也很高,且年内分配逐渐趋向不均匀;汛期径流分配的集中度高,且集中度呈增大趋势,汛期的径流量集中于7月21日至8月20日,比目前的主汛期推后,因此建议把主汛期推后10 d,但必须要考虑到水库后期蓄水问题,以达到水资源的合理利用。     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

老挝南乌河径流变化规律及对降水的滞后效应

为分析南乌河径流变化规律,以湄公河支流南乌河流域孟威水文站和风沙里等4个气象站的实测降水、径流数据为基础,采用集中度、集中期等指标分析了径流量对降水的滞后效应及其原因,利用Mann-Kendall非参数检验法对南乌河年径流变化趋势进行了分析。结果表明：南乌河径流主要集中在6~11月,集中期相对降雨的滞后时间为1月有余;流域内岩溶和基岩裂隙地下水富水区的广泛分布和植被的发育,加大了汛前径流对降水的滞后效应;1987~2015年径流丰枯交替,上升趋势较小,降水比径流变化更为稳定。     

水库运用对宁蒙河道水沙条件的影响

依据实测资料分析了龙羊峡、刘家峡2水库运用对宁蒙河道水沙条件的影响,结果表明:①两库调蓄运用改变了进出库站的径流年内分配,汛期水量占年水量的比例由建库前的60%降为40%左右;出库大流量历时缩短,小流量历时延长;非汛期出库流量普遍加大。②两库运用后,宁蒙河道汛期沙量占全年的比例由建库前的81%~87%降为78%~60%;头道拐汛期大于2000 m3/s流量级历时由年均32.3 d减少到2.4 d,占汛期历时的比例由26%减少到2%。③水库调蓄洪水使得对内蒙古河段支流汇入的高含沙水流的稀释作用减弱,加重了干支流汇合口局部河道的淤堵。     

气候变化对北江流域径流影响的模拟研究

通过构建北江流域SWAT分布式水文模型,以北江流域13个雨量站10年逐月降水量及北江流域干流石角水文站同步逐月流量数据为输入条件进行水文模型参数率定,应用气候情景设置方法研究了北江流域在降水和气温等不同气候变化条件下径流量的变化规律。研究表明:气温变化1℃对年径流量及其年内分配的影响变化均在1%以内。降水量变化对年径流量影响十分显著,降水量变化10%对年径流量的影响变化可达到15%,而对径流年内分配的影响变化在1%以内,影响较小。随着气温下降和降水量的增加,枯季径流量占年内分配比例均有所上升,枯水期来水量提高,有利于流域城乡供水安全和生态用水安全。     

黄河流域下垫面变化对径流量影响的讨论

20世纪90年代以来,黄河流域径流量连续偏小,目前人们对于偏小的主要原因认识不一。经过对河源地区降水量与径流量关系分析,以及对中游地区渭河、伊洛河、沁河2003年汛期径流量和汛期多年径流量的对比分析认为,径流量偏小应与降水量连续偏小、超过一定量级的暴雨次数偏少、气温的增高以及蒸发量增大等多种因素有关。这些气象因素的变化,主要受气候波动的影响,至于河源区下垫面的破坏、中游中小型水利水保工程等不应是黄河径流量变小的主要原因,因此对未来径流量不需要进行降水量与径流量关系的“一致性处理”。     

黄河源区径流时空特性及相关因素分析

利用有关软件，选定径流过程中的显著性因子如上年降水量、汛期月降水量及上月降水量、地温等，分析了黄河源区径流的一般特点、统计特征以及径流与降水、地温的相关性。结果表明：黄河源区汛期降水一径流的相关性较好，年降水量与径流过程的相关系数一般较大，说明地下水补给的作用显著；黄河沿以上地区径流一降水的相关性较差，但与地温的相关性较好，说明下垫面条件对径流调蓄的作用显著。     

基于HBV的黑河流域径流对气候变化的响应

黑河流域是我国西北干旱区内陆河研究的代表性流域,研究未来气候变化对黑河流域山区径流的定量影响,对干旱区水资源规划设计、开发利用和保护管理具有重要意义。采用HBV-light模型,首先根据实测径流数据验证了该模型在黑河流域上游的适用性,然后拟定25种气候变化情景模式,模拟气温与降水变化对径流的定量影响。结果表明:(1)当气温保持不变时,降水增加会造成年径流增加;而当降水维持不变时,气温升高将导致年径流减少。(2)关于径流年内分布,气温变化与6~9月份的径流呈负相关关系,而与4月份的径流呈显著正相关关系;降水变化与径流呈明显的正相关关系;年径流与年内分配均表现为对于降水变化的敏感性高于气温变化。(3)未来气候变化有助于缓解黑河流域水资源短缺的现状。     

金沙江流域径流变化特征及成因

基于金沙江流域近 60?a 的降雨和径流资料,采用水量平衡法对天然径流量进行还原,利用 Mann-Kendall 法 及小波分析方法研究流域降雨量及天然径流量的变化趋势、周期及可能突变的年份,分析天然径流的变化原因, 构建天然径流量与降雨量及归一化植被指数的相关关系式。结果表明：金沙江流域降雨量和天然径流量总体呈 周期性变化,主周期均为 28?a,与此同时降雨量和径流量均呈增加趋势,降雨量每 10?a 相对增长幅度约 1.28%,天 然径流量每 10?a 相对增长幅度约 0.57%;造成两者相对变幅差异较大的原因源于流域植被覆盖面积的增加;考虑 降雨及植被的综合影响,建立的天然径流与两者共同作用下的方程相关系数为0.940,其关系式为R=0.017?7P 1.691/N ?0.923。 研究成果可为金沙江流域水电开发和综合治理提供决策参考。     

Attribution analysis of runoff change in the Beidasha River BasinEI北大核心CSCD

基于ABCD模型,提出了分离气候变化和人类活动对径流影响的分析框架,结合弹性系数法,在不同时间尺度上对北大沙河流域径流变化进行了归因分析。结果表明:从基准期(1980—1990年)到扰动期(2006—2018年),年尺度上ABCD模型和弹性系数法得到的气候变化导致径流的增加量分别为43.0mm和32.0mm,人类活动导致径流的减少量同气候变化导致的增加量相当,弹性系数法未考虑气象要素年内分配的变化,可能低估气候变化的影响;月尺度上,气候变化使径流在汛期增加了4.4~18.1mm,非汛期增加了1.3~2.2mm,在夏、秋两季占主导地位,人类活动使径流9月增加了11.3mm,其他月份减少了1.9~10.1mm,在春、冬两季占主导地位。     

梯级水电站对黑河出山口径流及洪水过程的影响

基于莺落峡水文站的月年径流量、年最大洪峰流量、洪水过程及黑河上游流域降水等资料,运用双累积曲线法、Mann-Kendall趋势检验法(简称MK检验法)、基尼系数法等方法,分析梯级水电站对黑河出山口莺落峡水文站径流及洪水过程的影响。结果表明:黑河上游梯级水电站的建设运行对年径流量变化影响不大,对径流年内分配及洪水过程有一定影响;电站联合调度运行后,坝前库区蓄放水改变了天然径流过程,对径流年内分配产生显著影响,年内分配均匀度在2001年发生转折,2017—2020年呈显著增加趋势;人为升降闸门高度,致使水位直上、直下,洪水过程拉长,峰值变大,呈陡涨直落形态,涨落率和变化频次增加。研究成果可为加强流域水电站科学调度、水生态文明建设及水能水资源可持续开发利用提供理论依据。     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

基于RVA法的金沙江下游水文情势研究

水库水电站的投运在给人类提供防洪、发电、供水等综合效益的同时,也改变了径流的天然分配过程,改变了河流原有的水文情势规律,对工程下游河流的生态环境造成了一些破坏。选取金沙江流域屏山水文站为研究对象,首先将金沙江流域梯级水库蓄变量还原到屏山水文站,构建屏山水文站天然径流系列,采用RVA法分析现有梯级水库运行对金沙江下游河流水文情势的影响程度,得出屏山站整体水文指标改变度为高度;然后模拟规划大型水库投运情景,预测屏山站水文情势变异情况,得出乌东德、白鹤滩等大型水库修建以后,屏山站汛期来水相比现状将减少20%~40%、枯期来水相比现状将大幅度增加。研究成果可为金沙江上游梯级水库运行方式优化调整提供参考。     

近60年和田河源流区径流特征及对气候变化的响应

分析气候变化下河川径流的变化规律及响应机制对河流流域内的经济、社会、生态发展具有重要意义。本文基于和田地面站点1953—2014年的气温、降水数据以及同古孜洛克站和乌鲁瓦提站1957—2014年径流数据,运用累积距平、小波分析、M-K突变检验等方法分析了和田河源流区近60年的径流特征及对气候变化的响应。结果发现:和田河源流区径流年际变化趋小,径流数值更加稳定,并在前期减少的情况下,在2006年发生突变,径流明显增大;和田河存在25～27年的主周期和6～9年的第二周期。在过去60年中,和田河经历了"丰-枯-丰-枯-丰"的交替变换,并在今后一段时间内依然表现为径流增加趋势;和田河径流的变化是气温、降水共同作用的结果,但气温是影响和田河径流变化最为主要的因子。在对气候变化的响应上,和田河径流对于气温的响应具有一定的滞后性。     

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段（汛期、非汛期）月径流深变化的相对重要性。研究结果表明：1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深（69.34 mm）大于小觉流域（39.07 mm）,两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率（13.0 mm/10a）大于小觉流域的下降速率（8.7 mm/10a）;在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶河流域的径流深主周期分别为16、10和5 a,在第一主周期的时间尺度上都存在5个丰枯变化周期。对汛期和全年时段进行相关分析和随机森林模型的结果表明,降水是影响流域径流长期变化的主导因子,尤其在汛期时段;在非汛期,叶面积指数是影响径流变化的重要因素。