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...     

降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响

定量评估降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响,有助于更合理地利用流域水资源。采用线性拟合、滑动平均和累积距平等方法分析了1969—2013年浏阳河流域径流和降水的演变规律及其相关关系,应用累积斜率变化率比较法定量估算了不同时期降水变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:浏阳河流域降水量表现为增加趋势,上升率为3 mm/(10 a);年径流量表现为下降趋势,下降率为2.7 (m³·s^-1)/(10 a);降水和径流在1988年和1999年均发生显著性突变,经历了“减少—增多—减少”的交替变换。与基准期1969—1988年相比,1989—1998年和1999—2013年这2个时期的降水量变化对径流量变化贡献率依次为56.8%,7.62%,而人类活动对径流量的贡献率依次为43.2%,92.38%,可见人类活动已成为影响浏阳河流域径流变化的主要因素。     

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。     

连江流域年最大洪水峰量变化特征分析

连江洪水频发，分析其洪水峰量演变规律，可为流域防洪减灾提供参考。采用线性回归、M-K趋势检验、启发式分割算法和Morlet小波变换等方法，系统分析连江控制站高道站洪水峰量极值的趋势性、突变性和周期性。结果表明：(1)连江流域年最大洪水主要发生在4—6月份，占比80%左右；(2)年最大洪峰流量和年最大1D洪量在1993年发生了均值向上跳跃突变，年最大洪峰流量均值较突变前增大了1 234 m³/s,向上跳跃了33.8%;年最大1D洪量均值较突变前增加了1.002亿m³,向上跳跃了35.3%,发生突变可能是由流域极端降雨增强、堤围修建加固等变化引起；(3)年最大洪峰流量以18.7 m³/(s·a)的趋势显著上升，年最大1D洪量以0.014 6亿m³/a的趋势显著上升，其整体上升趋势是均值突变性跳跃上升的影响结果；(4)洪水峰量极值指标在大尺度上存在14～15 a、15～16 a、15～18 a、16～18 a的周期，在中尺度上存在5～7 a、6～8 a、7～8 a、8～10 a的周期，在小尺度上存在2～3...     

黄河花园口水文站多时间尺度径流演变规律分析

引黄入冀补淀工程的主要任务是向白洋淀进行生态补水,同时缓解沿线地区的农业用水缺水问题。该工程自河南濮阳渠村引黄口引水,研究引水口上游的径流演变规律对于保障工程的正常运行具有重要意义。选取1956—2017年黄河花园口水文站的年径流量与该水文站在引黄入冀补淀工程引水期（每年11月至次年2月,以下简称引水期）的径流量为基础数据,采用5 a滑动平均法、M-K趋势检验法与Sen’s斜率估计法检验年径流量、引水期径流量的变化趋势与显著性,采用不均匀系数法分析径流年内分配不均匀性,采用M-K突变检验法确定径流的突变年份。结果表明：年径流量和引水期径流量总体呈减小趋势,年径流量减小率为51.16亿m³/10 a,引水期径流量减小率为6.99亿m³/10 a,说明引水期径流量的减小趋势相对平缓;年径流量和引水期径流量减小趋势均显著,引水期径流量的减小幅度较小;年径流量的不均匀系数在0.290～1.190之间,引水期径流量的不均匀系数在0.038～0.543之间,前者变化比较剧烈;年径流量和引水期径流量均在1986年发生突变。     

近40a岱海水域面积与水量变化遥感监测

岱海是中国重要的自治区级湖泊湿地自然保护区之一,近年来受气候变化和人类活动影响,岱海湖面严重萎缩,水量逐年减少。基于1977—2019年Landsat系列中高分辨率卫星遥感影像,利用改进的归一化差异水体指数法提取岱海水域面积,结合湖泊数字高程模型（DEM）和实测高程数据,利用逐像元法对岱海水量变化进行了估算。结果表明：1977—2019年岱海水域面积呈现萎缩趋势,43 a间共减少了91.86 km²,缩减比例达63.19%;1977—2019年岱海水量呈现下降趋势,库容量降低了9.03亿m³,年减少速率为0.22亿m³/a;岱海水量与水域面积呈现明显相关性且逐年递减,在不采取任何措施的情况下,以当前的多年平均萎缩速率,自2019年起,岱海将会在7 a后即2026年消亡。     

1956～2018年长江上游寸滩站径流演变特征

厘清流域径流变化特征可为水资源利用开发、水环境污染整治和水旱灾害防治等提供重要的理论基础。基于1956～2018年长江上游寸滩水文站日径流资料，采用线性回归、Mann-Kendall突变检验、小波分析等多种方法，对近60 a长江上游径流的年内年际变化、突变性和周期性进行分析。结果表明：寸滩站径流主要集中在7～9月，约占全年的51.98%,且年际变化差异较大；年均径流以10.6 m³/(s·a)的速率呈不显著减小趋势，该变化主要受夏季和秋季径流变化的影响；受夏季径流变化的影响，年均径流在1968年发生突变，突变后径流相对减少7.8%;年均径流变化的第一和第二主周期分别为28 a和14 a,第一主周期主要受秋季径流的影响，第二主周期主要受夏季径流的影响。研究成果可为流域水资源合理开发利用、生态规划和洪涝灾害防控等提供参考。     

海河平原地下水储量变化的重力卫星反演和流域水量平衡

南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的信号处理方法和相关产品,反演了2003—2020年海河流域总水储量及其平原区地下水储量变化,分析了海河流域2000—2019年供用水结构变化和水量平衡关系,量化了总水储量变化对流域蒸散发估算的影响。结果表明：GRACE JPL Mascons数据反演的海河平原地下水储量变化与水资源公报数据的决定系数最高;2003—2020年海河平原地下水储量总体分3阶段呈下降趋势,2003—2011年、2012—2015年和2016—2020年的下降速率分别约为-23.9±1.3亿m³/a、-75.5±5.3亿m³/a、-37.3±2.6亿m³/a;在不考虑海河流域年总水储量变化条件下估算的2003—2019年多年平均蒸散量(521 mm/a),与考虑年总水储量变化的多年平均蒸散量(530 mm/a)相差约10 m...     

基于水文水动力耦合模型的平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响

为准确模拟平原湖区土地利用变化对排涝模数的影响,选取湖北省四湖流域螺山排区作为研究区,利用构建的SCS-MIKE11耦合模型计算不同时期土地利用类型下的排涝模数,分析土地利用变化对排涝模数的影响,并通过设置不同水旱比、水面率和地面硬化率的组合,对土地利用变化条件下的排涝措施进行模拟优化。结果表明:在10 a一遇的1 d暴雨3 d排除和3 d暴雨5 d排除的标准下, 2011年土地利用方式下求得的排涝模数比1994年求得的排涝模数大,分别增加了159.3%和33.6%;在保持水旱比和水面率不变的情况下,地面硬化率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别增加0.005 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²);在保持水旱比和地面硬化率不变的情况下,水面率每增加1%,1 d和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.016 m³/(s·km²)和0.012 m³/(s·km²);在保持水面率和地面硬化率不变的情况下,水旱比每增加0.1,1 d暴雨和3 d暴雨下排涝模数分别减小0.004 m³/(s·km²)和0.003 m³/(s·km²)。因此,除了增加排涝泵站的排涝流量外,减少地面硬化率(例如采用透水路面)、增加水面率和水旱比也是除涝减灾的有效措施。研究成果可为土地利用变化条件下平原湖区排涝模数的确定和排涝措施的制定提供参考。     

黄河干流头道拐水文站造床流量变化及其驱动因素

基于1960-2016年黄河干流头道拐水文站实测水沙数据,采用马卡维耶夫方法计算了历年造床流量。通过分析年径流量、输沙量、断面形态、平滩流量和造床流量的变化过程,分析了头道拐水文站近60年水沙变化的驱动因素,以及造床流量与断面变化和平滩流量之间的响应关系。研究结果表明：1960-2016年径流量和输沙量均呈减小趋势,分别在1986年和1984年发生突变。造床流量同样呈减小趋势,1960-1986年多年平均值为2 355 m³/s, 1987-2016年减小至885 m³/s,且年际波动幅度明显减小。头道拐断面形态主要受到重现频率较高的中水流量和重现频率较低的大流量过程控制。造床流量可以反映断面形态对水沙条件的调整过程,且长时间序列遵循大造床流量冲刷,小造床流量淤积的演变规律。     

近20年青藏高原水资源时空变化

青藏高原被称为“亚洲水塔”和“第三极”,青藏高原水资源变化对我国乃至周边众多国家的水资源安全及人民生活均产生深远的影响。利用《青海省水资源公报》及《西藏水资源公报》数据,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法和Person相关系数法对1997—2018年青藏高原地表及地下水资源时空变化进行了研究。结果表明:①青藏高原水资源分布呈东多西少、南多北少的分布态势,水资源分布极其集中,主要集中在山南、林芝市,雅鲁藏布江流域及藏南诸河流域。②1997—2018年青藏高原地表水资源量呈不显著的上升趋势,地下水资源量呈显著下降趋势(－166.4亿m³／(10 a))。水资源变化趋势存在显著的空间差异,青藏高原北部青海省大部分地区地表水资源(98.3亿m³／(10 a))及地下水资源量(58.0亿m³／(10 a))均呈显著的上升趋势,南部西藏自治区大部分地区地表水资源量呈不显著的下降趋势,地下水资源量呈显著的下降趋势(－195.4亿m³／(10 a))。③青藏高原近年来气温呈十分显著的增加趋势,上升速率约为0.49 ℃／(10 a),北部青海省降水量呈显著增加趋势,南部呈不显著的下降趋势。综合降水与气温的影响,降水量变化是青藏高原地表水资源与地下水资源变化的主要影响因素。     

气候变化背景下山东省气温与降水时空变化特征分析

【目的】为了探讨气候变化背景下山东省气温与降水的时空变化特征,【方法】根据山东省25个国家级气象观测站1981年1月—2021年2月逐月气温和降水资料,通过线性趋势、Mann-Kendall检验、小波分析、重标极差分析法等方法研究山东省气温、降水的时空变化特征,并预测未来变化趋势。【结果】结果显示：(1)山东省年均气温呈显著上升趋势,倾向率为0.4℃·(10 a)^-1,年均气温在1986年发生较明显突变,鲁南东部和西部、鲁西北东部及半岛西部增温最快。山东省年降水量呈不显著增加趋势,倾向率为26.5 mm·(10 a)^-1,未发生明显突变,鲁西北东部和鲁南东部降水增加最明显。(2)山东省四季平均气温均呈显著上升趋势,倾向率分别为春季0.5℃·(10 a)^-1、夏季<0.3℃·(10 a)^-1、秋季0.3℃·(10 a)^-1和冬季0.4℃·(10 a)^-1;春季、夏季、冬季降水量呈不显著增加趋势,倾向率分别为5.5 mm·(10 a)^-1     

湄公河与洞里萨湖水量交换特征

洞里萨湖是湄公河最大的连通湖泊,湄公河与洞里萨湖水量交换特征一直是国际社会关注的热点问题,但相关研究成果较少。利用4个河湖控制站的长系列水文资料,分析了湄公河与洞里萨湖水量交换特征,结果表明:湄公河与洞里萨湖的水量交换强度大,洞里萨湖对湄公河径流调峰补枯作用明显,每年汛期5—9月份均会发生倒灌,1995—2011年年均倒灌历时122 d,倒灌水量377亿m³,占湄公河干流同期来水的14.4%,倒灌洪峰流量8 402 m³/s,占干流同期来水的20%,其中7—9月份倒灌水量占全年的88.6%;汛后10月份—次年4月份洞里萨湖向湄公河补水,年均补水历时244 d,补水水量711亿m³,是湄公河倒灌入湖水量的1.96倍,占湄公河下游同期来水的29.9%,其中10月份—次年1月份补水量占全年的83.1%。年倒灌历时、水量与洪峰流量,年补水历时、水量与峰值的年际变化较小,变幅分别为76 d、283亿m³、6 095 m³/s和76 d、474 亿m³、4 677 m³/s,变差系数为0.07～0.24。倒灌、补水水量不仅与湄公河和洞里萨湖的来水大小有关,还受到河湖水位差及洞里萨河水位等因素影响。研究成果可为湄公河三角洲和洞里萨湖区治理提供科学依据。     

基于Budyko假设的汉江流域径流变化归因

利用1964—2015年汉江流域气温、降雨和径流等资料,采用线性倾向估计与滑动平均法分析白河和沙洋站水文气象要素的变化趋势,通过Mann-Kendall检验和Pettitt检验确定2个站径流序列的突变年份,基于Budyko水热耦合平衡理论,计算径流量对各影响因子的弹性系数,并采用互补关系法进行归因分析。结果表明：白河与沙洋站年径流量均呈现下降趋势,变化速率分别为-2.797 mm/a和-1.875 mm/a,并在1991年发生突变;白河与沙洋站变化期（1992—2015年）径流对降雨、潜在蒸散发和下垫面的弹性系数分别为1.79、-0.79、-0.64和2.07、-1.07、-0.71,表明2个站的径流量均对降雨最为敏感,[JP]对下垫面最不敏感;下垫面变化是汉江流域径流量减少的主要因素,其对白河、沙洋站径流量变化的贡献量分别为74.67%、76.37%;变化期的NDVI较基准期整体增加,植被变化是导致汉江流域径流量整体下降的重要原因。     

天然林资源保护工程区生态效应评估

科学评估生态工程的生态效应具有重要意义。基于长时间序列遥感数据分析了天保工程区2000—2015年生态系统格局、质量、主要生态系统服务的时空变化特征及其驱动因素。结果表明：(1)近15 a,天保工程区森林、水体与湿地、聚落生态系统面积增加,草地生态系统面积减少;(2)天保工程区植被覆盖度与净初级生产力均呈现好转态势,增加速率分别为0.27%/a、3.82 g/(m²·a);(3)除生态系统水源涵养服务基本稳定外,土壤保持、防风固沙服务均有所提升,变化斜率分别为1.00 t/(hm²·a)和1.25 t/(hm²·a);(4)区域气候呈现暖湿变化趋势,对植被恢复起到促进作用;人口密度与人类扰动指数均有所增加。天保工程区生态环境总体改善,后续生态工程的实施应注重差异化的生态恢复与管理手段。     

大通河流域近60年径流变化特征和趋势分析

基于大通河干流中、下游的天堂和享堂水文站实测年径流量资料,采用滑动平均、累计距平、小波分析和M-K检验方法,分析大通河干流径流年内年际变化、周期、突变特征和趋势。结果表明:大通河流域径流年内分配不均,主要集中在夏秋两季,年际变化波动明显;中游和下游年径流量在1990年以前变化趋势一致性较好,1995～2015年两站径流变化趋势相反;1989年中上游年径流量发生突变,总体呈上升趋势;1999年下游享堂站年径流量发生突变,存在明显下降趋势。小波分析表明,天堂站径流量存在3,7 a及25 a的振荡周期,下游享堂站径流量存在3,6 a及30 a的振荡周期,大通河下游径流量小周期的转换要比中游径流频繁,下游径流受影响较大。     

近50年来滦河流域径流演变规律研究

根据滦河主要代表站沟台子、三道河子、滦县的1950年-2009年天然径流资料,运用滑动平均法、Mann-Ken-dall法及小波分析方法,分析了滦河天然径流演变规律。结果表明:滦河流域1950年-2009年3个代表站的径流量均呈下降趋势;沟台子站在1960年发生一次径流减少突变,三道河子站在1967年发生一次径流减少突变,而1988年后滦县站呈现出较显著的突变,径流突变特性与变化环境下的极端气候事件有直接关系;滦河上游径流主要存在28a显著变化周期,中、下游径流分别存在27a和30a显著变化周期。     

径流变化特征分析及生态需水保证率评估

采用M-K法对径流序列进行趋势分析和突变检验,以突变前序列作为计算生态需水的依据;其次采用Tennant法、最枯月平均流量法、Texas法和7Q10法计算生态需水;在此基础上,计算各断面全序列生态需水保证程度,并结合典型年过程进行具体分析。以淮河干流息县、王家坝、鲁台子、蚌埠4个关键断面为研究对象。结果表明,4个断面径流序列分别在1980年、1984年、1977年、1989年发生突变;非汛期的生态需水值分别为16.2、33.6、106.5、124.4 m³/s。     

近60年塔里木河三源流径流演变规律与趋势分析

气候变化对全球水文及其循环特性产生了不同程度的影响,以塔里木河流域三条源流为研究对象,基于1956—2016年径流实测数据,运用趋势分析、突变检验和周期分析等方法研究多时间尺度下径流变化特征,探讨变化环境对径流变化过程的影响机理,以期为塔里木河流域水资源合理开发提供理论基础。研究结果表明:阿克苏河和叶尔羌河径流量增长趋势明显,和田河径流量呈现轻微增长趋势;三源流Hurst指数大于0.5,径流量在未来仍将保持增加走势,可做长程预测;三源流的突变点均处于1990s,突变点之后径流年代际变化日趋均匀。在年际尺度上,阿克苏河具有明显3 a和5 a准周期,叶尔羌河与和田河的3a准周期较为明显。在年代际尺度上,三源流的主要周期分别为准31 a、准24 a和准25 a;阿克苏河径流变化以年代际波动为主导,而叶尔羌河、和田河呈现相反的结果。     

基于Mann-Kendall检验的王瑶水库降水、径流变化趋势及突变分析

基于mann-kendall检验法对王瑶水库降雨、径流系列的变化趋势和突变情况进行分析,在分析结果基础上对年径流量减少原因进行探讨。分析结果表明,降水系列无显著下降趋势,年径流系列呈现显著下降趋势,突变时点在1995年左右,突变前后年径流减少了25.1%;年径流总变化量中,人类活动引起的变化量为-8.4 mm,贡献率为68%,气候变化引起的变化量为-3.8 mm,贡献率为32%,说明人类活动是王瑶水库径流量减少的主要原因。