渭河上游径流量年内分配变化规律分析

以渭河北道水文站近50 a的实测月径流量资料为基础,从径流量年内分配的不均匀性、集中性和变化幅度等方面分析了渭河上游径流量年内分配的变化规律。结果表明:①渭河上游径流量的年内分配特征在20世纪60—80年代较为接近,而20世纪90年代则与1956—1959年、2000—2005年较为接近,20世纪80—90年代集中期提前,90年代径流相对变化幅度较大;②在未来一段时期里,渭河上游径流量的年内分配呈现出不均匀性更高、径流量更集中、集中期滞后以及变化幅度更大的趋势。     

渭河上游径流变化特征及归因研究

分析渭河上游降水量、径流量的变化趋势和径流量的突变点,定量计算气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,揭示渭河上游径流变化原因,为渭河流域水资源管理及开发利用提供依据。基于1961-2015年降水和径流数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和双累积曲线等方法分析渭河上游降水和径流演变规律。结果表明:渭河上游降水及径流的年际变化趋势均呈下降趋势,径流突变点为1970、1987、1990和1993年,根据突变点确定渭河上游径流基准期为1961-1969年;通过双累积曲线法的定量分析结果表明:人类活动是渭河上游径流减少的主要影响因素。总体上,近年来人类活动对径流的影响呈现增加趋势,2010-2015年间人类活动对径流影响的贡献率高达98. 32%。气候变化对径流变化有一定影响,尤其是,1990-1999年间气候变化对径流量影响占到22.52%。统计资料表明:在这段时间内,渭河流域发生多次极端干旱事件,导致渭河上游降水量骤减,使得气候变化对渭河上游径流变化的贡献增加。     

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。     

汉江上游径流演变趋势及影响因素分析

为了研究汉江上游径流演变趋势并对影响因素进行分析,根据1950～2007年汉江上游安康水文站的实测径流资料,对汉江上游径流在年际、年代、汛期（5～10月）的演变进行了分析。用径流量的累积曲线对径流变化趋势及突变进行了研究,并使用非参数Mann-Kendall法(M-K法)来检验径流的趋势变化。趋势分析表明,20世纪90年代以前,汉江上游径流呈现增加的趋势,但到了1990年后径流量锐减,进入21世纪后径流量也在减少,但减少趋势有所缓解。重点分析了1990年后汉江上游径流量锐减的主要原因,结果表明,径流减少主要原因为降水量的减少、气温的增高、下垫面的变化、社会经济耗水的增加和水资源开发利用等方面。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

汾河水库上游年径流演变趋势分析

应用Kendall秩次相关法、游程分析法和自相关分析法,研究了汾河水库上游半个世纪以来年径流的演变趋势。结果表明:①年径流量总体呈下降趋势,但在20世纪70年代以前的演变趋势并不明显;②各时段间的转折点跳跃均不显著;③年径流系列的相依性并不明显;④20世纪70年代以后年径流量呈减少趋势的原因与年降水量的变化无关。     

基于分形和R/S分析的渭河干流径流变化特征研究

变化环境下日益突出的水资源供需矛盾对流域水资源管理提出更高要求。通过分析流域径流量变化特征,揭示流域水资源演变趋势,为流域水资源合理开发利用提供依据。以渭河流域为研究区域,采用Mann-Kendall非参数检验、分形理论和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流时空变化特征、持续性及两者之间的关系。结果表明:渭河干流各站点的月径流量均呈减少趋势,从上游到下游,月径流量减少趋势的显著性越来越弱,呈显著性减少趋势的月份越来越少。渭河干流各站点的月径流深Hurst指数均大于0.5,即未来与历史变化情况呈正相关性,各站点未来月径流量将呈持续减少趋势。汛期分维数大于非汛期,上游月径流分维数小于下游,中游月径流分维数最大。分维数越大,径流过程变化越复杂,河流调节能力越差,表明渭河干流在汛期和中游径流量调节能力相对较差。Hurst指数与分形维数之间有着显著负相关性,即径流量越复杂,分维数越大,Hurst指数越小。研究结果可为流域水资源科学调度提供依据,有利于促进流域内水资源严格管理。     

漳河上游径流变化特性分析

海河流域人口密集、水资源短缺,分析河川径流演变对支撑社会经济稳定发展具有重要意义。以海河流域漳河上游为研究对象,基于1958-2012年的实测径流资料,利用Mann-Kendall趋势和突变分析、丰平枯水年划分系统分析了径流的年际年内演变特性。结果表明:近50年来,漳河上游实测径流呈现显著减少趋势,实测径流量系列在1980年前后发生突变,突变后,枯水年出现频次急剧增加,年际变差系数有增大趋势,各月径流量总体减少,而汛期径流的减少程度尤为剧烈。日趋减少的径流量反映当地水资源将面临更大压力和挑战。     

1956—2005年渭河流域降水与径流的变化特征

以1956—2005年渭河流域渭源、武山和北道3个水文站月径流资料和流域内78个雨量站的降水数据为基础,运用线性趋势法、距平百分率法、Mann-Kendall非参数统计检验法、双累积曲线法和Morlet小波分析法等多种数理统计方法,研究了近50 a来渭河上游降水与径流的趋势性、阶段性、突变性、周期性,并对径流与降水之间的变化关系以及降水同人类活动影响径流变化的情况进行了分析。结果表明:流域上游年径流和年降水下降趋势显著,且下游区降水和径流的下降速率比上中游的快;降水和径流具有基本一致的长周期变化,只有渭源站的径流呈现出5个周期的转换,而武山站和北道站的转换周期为6个;流域上、中、下游降水的突变时间分别为1994年、1993年、1991年,径流的突变时间分别为1995年、1992年、1986年;下游降水和径流显著下降的开始时间早于上游,且持续时间明显比上游长;在研究时段内降水量没有发生系统偏差,而径流的系统偏差明显,说明径流可能受到了人类活动的干扰并发生了变异。     

基于差异信息理论的渭河年径流变异点诊断

20世纪70年代以来渭河干流水量呈减少趋势,为进一步认识渭河径流变化规律,采用基于灰色系统差异信息测度理论的逐时段滑动分割比较序列法对渭河4个干流站的年径流系列进行了诊断分析,结果表明:渭河干流4站1956～2005年径流序列均存在1971年和1994年2个变异点.     

渭河中下游年径流量变化趋势及突变分析

以渭河中下游林家村、咸阳、临潼和华县等4个典型水文站资料为例,采用滑动平均法、累积距平和线性倾向估计法分析年径流量变化趋势;采用滑动t检验,有序聚类法和Mann-Kendall法分析年径流量的突变情况。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似,各水文站径流量突变点发生在70年代初和90年代初。不同水文站突变情况存在差异,林家村突变点发生在1970年和1990年,咸阳站在1970年和1990—1992年之间,临潼站在1968年和1990—1994年之间,华县站在1968年和1990年。渭河流域径流量变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,前者主要表现为降水和潜在蒸发量的变化,后者主要体现在流域内水利工程的建设。     

基于集对分析法的渭河中下游径流变化特征研究

对渭河流域中下游径流的时空变化进行分析,为流域地表径流的深入研究和合理开发利用提供基础数据。利用渭河流域中下游典型水文站的实测数据,采用线性倾向法分析年径流量变化趋势,采用集对法分析径流量的空间变化特性。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈现减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似;渭河中下游各水文站年径流量空间变化上存在一定的同步性。基于集对原理的水文分析方法简单方便、结果合理,在水文水资源领域的径流空间变化特性分析研究中具有推广和应用价值。     

Effects of climate change and anthropogenic activities on runoff change of the Weihe River basin,Northwest China

The Weihe River has experienced a significant runoff decline in the past few decades, but the detailed and systematic analysis of different sub-regions of the Weihe River basin (WRB) for a long time is insufficient. Based on the data of five hydrological stations from 1957 to 2018, this study investigated the variation of annual runoff both in the whole Weihe River basin (WWRB) and its sub-regions: the upper, middle, and lower reaches of the Weihe River (URWR, MRWR, LRWR, respectively), the Jing River basin (JRB), and the Beiluo River basin (BLRB). Moreover, the contribution of climate change and anthropogenic activities on runoff change was quantified by double mass curve (DMC) and hydrological sensitivity analysis (HSA) methods. The results showed that runoff of the URWR, MRWR, JRB, BLRB, and WWRB showed significant downward trends, and with the change-point years of 1993, 1990, 1996, 1994, and 1993, respectively. Both results of DMC and HSA showed that anthropogenic activities were the main factors for runoff reduction. The contribution of human activities was largest in the JRB and BLRB, whereas lowest in the MRWR. Over the study period, land use has changed significantly in the basin, mainly manifested in the reduction of farmland, and the increase of construction land and grassland, indicating that intense anthropogenic activities have taken place. Moreover, the total water consumption of the WWRB increased evidently, which exacerbated the contradiction between supply and demand of water resources. The results of HSA showed that runoff was more sensitive to precipitation than to E_p. Precipitation reduced the runoff, while E_p increased runoff in the basin. The results of this study are helpful for understanding the regional hydrological situation in more detail, and can act as a reference for formulating reasonable water resources allocation schemes.     

渭河流域径流系数的演变规律研究

以渭河流域1960-2005年的径流系数资料为基础,将渭河流域分为北道以上、北道-林家村、林家村-咸阳、咸阳-临潼(含张家山)、临潼-华县+状头5个区域。分析了这5个区域和渭河流域径流系数的基本统计特征、年际变化,并运用R/S法进行持续性分析,Kendall秩次相关检验分析趋势性,功率谱分析法计算周期,Mann-Kendall法和累积距平法相结合分析突变。结果表明:渭河流域径流系数呈现显著的递减趋势并将继续持续下去,北道以上最显著周期为3年,北道-林家村最显著周期为2.66年,其他区域均无显著周期存在。径流系数突变发生在20世纪60年代末—70年代初、80年代—90年代初。由于人类活动和气候变化的影响,整体渭河流域降雨转化为径流的能力显著减弱并在未来还将继续减弱。     

漓江流域上游径流变化分析

利用桂林水文站、大溶江水文站、灵渠水文站的多年实测径流资料,采用统计分析法、Mann-Kendall非参数检验法,分析漓江流域上游径流年内分配和年际变化特征。计算结果表明:漓江流域上游径流年内分配极不均匀,不均匀系数C_n的范围为0.73~0.78;径流年际变化相对比较均匀,且均匀程度相似,变差系数C_V值的范围为0.19~0.21,年极值比K的范围为2.53~2.69;1954~2016年漓江流域上游径流量整体呈现上升趋势;桂林水文站在1991年前后发生突变,大溶江水文站在1958,1963年等年份发生突变,灵渠水文站在1968年等年份发生突变。     

变化环境下渭河流域生态水文情势演变归因研究

采用生态最相关水文指标(ERHIs)评估渭河流域生态水文情势改变程度,通过主成分分析法筛选出7个指标作为渭河流域的ERHIs,并基于可变下渗容量模型的“观测-模拟”对比分析法对渭河流域生态水文情势演变进行定量归因。结果表明:咸阳水文站和华县水文站径流序列呈显著下降趋势,1990年是径流序列的突变点；咸阳站和华县站实测ERHIs综合改变度为41%和34%,模型模拟的两站ERHIs综合改变度均为18%；气候变化和人类活动导致渭河流域水文情势发生改变,两者对咸阳站ERHIs综合改变度的贡献率分别为44%和56%,对华县站的贡献率分别为53%和47%。     

1961年－2013年渭河流域降水与径流变化特征

采用滑动平均、累积距平、线性倾向估计法分析陕西渭河流域1961年-2013年降水变化特征;采用滑动t检验、有序聚类、双累积曲线分析法分析径流突变性。结果显示:渭河流域降水量整体呈减少趋势,平均年降水日数为86d;降水季节分配不均,集中在夏、秋两季;春、秋两季降水量呈现明显减小趋势;大雨日数与年平均降水量显著正相关,年平均降水量越大,年平均大雨日数出现频次的越高;流域西部和北部暴雨强度呈现增大趋势,东部和南部暴雨强度呈现微弱减小趋势。渭河华县站径流的突变点出现在20世纪70年代初和90年代初,降水量的变化与径流变化的趋势基本吻合。     

黄河上游天然年径流长期变化趋势预测

基于神经网络理论与传统分析方法,采用改进的BP网络算法,利用黄河青铜峡水文站278年(1723~2000年)的天然年径流时间序列,建立了黄河上游年径流长期变化的BP网络预测模型,并以此模型对2001~2050年黄河上游天然年径流变化趋势进行预测分析,结论认为:①黄河上游天然年径流在未来50 a变化的大趋势是丰水时段占优势,且黄河干流天然年径流变化要经历3个不同的时段,即2001~2013年以多年平均水平为基准上下波动的时段、2014~2037年相对丰水时段和2038~2050年相对枯水时段;②用神经网络理论建立了黄河天然年径流中长期BP网络预测模型,模型预测分析的未来几十年黄河天然年径流变化的大趋势是可信的。     

渭河下游水沙变化趋势分析

以1960～2009年渭河下游各站实测数据为基础,分析了渭河下游水沙变化的情况,并利用Mann-Kendall法和距平累积法,对华县站年均来水来沙序列进行趋势分析。分析表明,渭河下游的来水来沙呈现减少趋势,尤其近期减少趋势明显,年水量的变异开始于1988年,年沙量序列则没有明确的变异点。     

渭河干流陕西段河流水质污染风险评价

依据模糊理论建立了河流水质风险评价模型,通过加权评价和熵值法确定了多个监测序列指标权重,给出了5级水质污染风险等级,评价了渭河干流陕西段污染物序列风险以及区间水质污染风险。结果表明:渭河主干河流中下游水质污染风险较大,上游风险相对较轻。这些研究为河流水质控制与恢复管理提供了依据。