基于改进 abcd 模型的黄河源区径流变化与归因

为改进模型对高寒地区融雪径流模拟不足的缺陷，将融雪模块耦合到传统 abcd 模型。利用 1980—2018 年 逐月实测的径流数据和通过 AnuSpline 方法插值的格网气象要素，驱动改进后的abcd 模型，分析三江源生态保护 措施实施前后（1980—1999 年和 2000—2018 年）黄河源区径流的动态变化，并量化关键气象因素与人类活动对 径流变化的影响程度，即相对贡献。结果表明：耦合融雪模块的 abcd-snow 模型完善了高寒地区水文过程的模拟， 提高对径流的模拟性能，在黄河源区表现出较好的适用性；整个研究时段黄河源区的实测径流呈不显著减少趋势 （?0.80?mm/a，p>0.05），但 2000 年前径流则呈现显著下降趋势（?4.12?mm/a，p<0.05），2000 年后径流则呈显著增加 趋势（3.16?mm/a，p<0.05）；?归因分析表明气候变化是源区径流变化的主导因素。2000 年前，气候变化对径流减少 的相对贡献率为 62.8%，人类活动对径流的贡献为 37.2%；2000 年后，气候变化对径流增加的贡献率达到 120.0?%， 人类活动对径流的贡献为?20.0%。其中：降水的变化是决定径流变化主导因素；其他气候因素的相对贡献较小； 以人类活动为主的生态恢复可显著降低河川径流。本研究有助于理解气候变化和下垫面变化对黄河源区水资源 变化的系统驱动机理，并为流域水资源合理配置提供科学参考依据。     

东江流域水沙变化定量归因及对河道冲淤影响研究

在全球气候变暖和强人类活动干扰下,流域水沙发生显著变化,影响了河流、河口和近海的生态环境。以东江流域为研究对象,应用M-K和Pettitt检验分析水沙变化特征,通过双累积曲线法和改进的变化归因分析水文模拟法定量分离了气候变化和人类活动对流域水沙的影响,并进一步揭示了其对河道冲淤的影响。结果表明:①SWAT模型适用于东江流域日和月尺度水沙模拟,对日均流量高于1 500 m~3/s的径流泥沙模拟较低;②径流和泥沙变异点分别为1973、1988年,因此,设定径流基准期为1967—1973年,泥沙基准期为1967—1988年,影响期均为2009—2016年;③人类活动对流域水沙变化的影响不可忽视,影响期气候变化与人类活动对流域径流贡献率相似,分别为57%和43%,气候变化和人口增长是导致径流减少的主要原因,而以建坝为主的人类活动对泥沙的贡献率高于90%,人口增长、水土保持工程及大坝建设是流域泥沙减少的主要因素;④受河道采砂影响,基准期后以建坝为主的人类活动对中下游河道影响先减小后增大,影响期建坝因素对河道中下游的冲淤贡献为25.8%,不是中下游河道演变的主要因素。     

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。     

我国主要河川径流演变规律与归因及其区域特征

从径流演变规律主要分析方法和主要河川径流演变规律、径流主要归因方法和主要河川径流归因分析、案例分析、我国主要河川径流演变规律与径流归因分析区域分布特征4个方面系统总结和梳理了我国近年来在主要河川径流演变规律与归因及其区域特征研究方面取得的主要研究成果。结果表明: Mann-Kendall非参数趋势检验方法是较为常用的径流演变规律分析方法,水文模型法、统计分析方法和Budyko假设的流域水热耦合平衡方法是进行径流变化归因分析的常用方法,其中Budyko假设的流域水热耦合平衡方法应用较为广泛；我国主要河川径流量除西北诸河和西南河流源区部分河流呈增加趋势外,其他区域河川径流大多呈减少趋势；人类活动是引起我国主要河川径流变化的主要原因。     

干旱区河川径流变化及归因分析

河川径流变化是气候变化和人类活动作用的结果,也是流域水资源开发利用及治理保护的重要依据。基于干旱区某河流径流量(1954~2010年)资料,采用MK-P法和Pettitt法进行突变年识别及归因分析;并借助SCRAQ法估算降水、潜在蒸发和人类活动对径流的影响。结果表明:研究区径流量呈显著减小趋势,且在1979年和1996年发生两次显著突变。与基准期相比,人类活动强度较低期(1980~1996年)降水、潜在蒸发、人类活动对径流的影响比例分别为29.2%、-3.6%,74.4%;人类活动强度较高期(1997~2010年)所占比例分别为20.6%,-1.5%和80.9%。水土保持和水利工程建设对河川径流突变具有重要影响。     

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。     

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。     

气候和下垫面要素对泾河流域径流变化的影响

定量评估河川径流的变异规律,开展其归因诊断分析是变化环境下制定应对策略与合理利用水资源的基础。以水资源匮乏的泾河流域为例,首先,采用3种潜在蒸发计算方法(Penman-Monteith方法、Priestley-Taylor方法和Hargreaves-Samani方法)评估径流对气象因素和下垫面因素的敏感性;其次,采用Bayesian突变检验方法识别径流序列的突变年份,以此将气候状态划分为天然期和变化期;最后,采用Budyko-Fu公式定量评估气候变化和人类活动在不同时段对径流改变量的贡献程度。结果表明:不同潜在蒸发计算方法得到的年潜在蒸发量之间差异显著,仅考虑气温和太阳辐射的Hargreaves-Samani方法不确定性影响最大;随着潜在蒸发量的增大,气象因子的弹性系数逐渐减小,而下垫面因子的弹性系数却显著增大;不同时段气候变化和人类活动对径流减小的贡献程度不同,气候变化和人类活动对径流减少的贡献分别为80%和20%左右。     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。     

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。     

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SWAT模型的气候变化和人类活动对伊洛河径流影响分析

应用SWAT模型,以黄河流域伊洛河为研究对象,通过设置6种HRUs(Hydrological Response Units)划分方案,分析了HRUs数量对SWAT模型参数和模拟性能的影响,并进一步用于伊洛河年径流变化的归因分析。结果表明:SCS径流曲线值(CN2)、土壤有效含水率(SOL_AWC)、深层土壤水渗透系数(RCHRG_DP)和河岸基流α因子(ALPHA_BNK)是伊洛河SWAT径流模拟敏感性高的几个参数。HRUs数量对SWAT模型参数和径流模拟精度影响较小。相对1971—1985年,1986—2015年气候变化和人类活动共同导致了伊洛河流域径流的减少。其中,1986—1995年、1996—2005年、2006—2015年3个时期气候变化对径流变化相对贡献率分别为68.7%、22.5%、83.1%,LUCC外的其他形式的人类活动对径流变化相对贡献率分别为30.9%、76.7%和16.9%,而LUCC的相对贡献不足1%。人类活动能够有效地缓解气候变化对径流的影响,使河道观测径流保持在相对稳定的变化范围。     

沙柳河流域1969—2020年径流变化及归因分析

以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET₀时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化的贡献。1969—2020年沙柳河流域潜在蒸散发量呈下降趋势,平均下降速率为4.8 mm/10 a。突变检验识别径流在2004年存在突变点(2004年之前径流减少,之后显著增加)。基于流域水热耦合平衡方程的径流变化弹性分析表明,研究期内年降水量、潜在蒸散发量、下垫面参数分别增大10%时,年径流量增加14.4%、减少4.4%、减少8.8%。径流变化归因分析结果显示,气候变化和人类活动对沙柳河流域径流量减少的贡献率分别为70.4%和29.6%,气候变化是导致沙柳河流域径流量增加的主要原因,且降水是影响径流量变化的主要因素。     

变化环境下的径流演变与影响研究:回顾与展望

气候变化和人类活动影响下的流域水循环过程发生了深刻的变化,认识和把握变化环境下的流域径流变化规律及演变机理成为当前水文科学研究领域的热点和难点问题。归纳和总结了近十几年来的相关研究成果,从流域径流演变特征识别、流域径流变化归因分析、变化环境下流域径流模拟、未来气候变化背景下的径流响应规律及其预估4个方面梳理了流域径流演变相关研究的主要内容、方法及其进展,并就当前研究中的难点和不足,提出今后在径流演变特征的认识、径流影响因素定量化、径流模拟及其不确定性度量等方面亟待深入开展研究的工作。     

抚河流域水文要素演变特征与驱动因素分析

气候变化和人类活动导致流域水循环过程发生改变,对水文过程的变化进行检测与归因,能够为流域水资源开发利用、防洪减灾等提供技术支撑。以抚河流域为研究区,利用非参数检验、回归分析等方法,分析了1955—2008年流域降水、径流等水文要素的演变特征与突变节点,定量分析了气候变化和人类活动对径流影响的贡献率。结果表明:近60 a来,抚河流域年均降水量呈弱增加趋势,年径流量呈弱减少趋势;1967年之前,人类活动扰动较小,年径流量相对比较稳定;1968—2002年间,年径流量呈弱上升趋势,该阶段人类活动对径流量的改变占主导作用,贡献率为78.6%;2002年以后,径流量呈减小趋势,该阶段气候变化对径流量的改变占主导作用,贡献率为76%。     

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。     

气候变化及人类活动对东江流域径流影响的贡献分解研究

基于东江流域两期(1980年和2000年)土地利用现状图和主要水文气象站1956—2009年气象和径流时间序列,选择土地利用变化程度从小到大的3个子流域,建立了气候变化及人类活动对流域径流影响的贡献分解方法,运用改进的SCS月模型进行径流模拟,以揭示气候变化及人类活动对流域径流量的影响。结果表明:(1)东江流域在1980—2000年期间,土地利用发生了显著变化,具体表现在1980年和2000年的两期CN等值线的空间分布特征上;(2)SCS月模型于东江3个子流域径流模拟均能满足一定精度要求,各子流域土地利用变化越显著,则径流改变量越大;(3)相对于基准期(1970—1978年),1980—2000年各子流域径流量的改变表现为不同程度的增加或减少;不同子流域土地利用及气候变化对径流的改变作用各不相同,均分别起到增加和减少径流作用;总体而言,各子流域中气候变化和人类活动对径流影响的分量基本相当,岳城、顺天和蓝塘3个子流域土地利用变化对径流影响的贡献率分别为19.54%、24.11%和29.94%。     

基于Budyko弹性系数法的佳芦河流域径流变化归因识别

气候变化和人类活动对径流的影响是一个综合过程,因此径流动态变化及其归因识别和定量表征对区域水资源开发管理至关重要。以佳芦河流域为研究区,选用Mann-Kendall趋势检验法、有序聚类法等分析了研究区水文要素的主要变化特征;采用基于Budyko水热耦合平衡理论的弹性系数法,定量分析了径流深变化对各驱动因素的响应程度。结果表明:研究时段内,降水量和潜在蒸散发量均无明显变化,但径流深呈显著减少趋势且在1978年发生突变,相比基准期,径流深相对变化率为-58.5%;人类活动和气候变化共同作用于该流域导致径流深锐减,其中人类活动、降水量和潜在蒸散发量对径流深变化的贡献率分别是77.54%、21.31%和1.15%。     

气候变化和人类活动对南盘江上游径流的定量影响

根据南盘江干流控制站江边街水文站和区间20个降水代表站1956—2016年径流和降水资料,分析降水和径流变化特点和径流系列的突变点。根据径流变化趋势特点,将系列划分为1956—1973年、1974—2001年和2002—2016年3个分析期,并以1956—1973年为本底基准期,应用分离评判法,定量分析气候变化和人类活动对南盘江流域径流变化的贡献率。结果表明:①降水是径流的主要来源,多年平均产水系数为0. 24;江边街水文站以上流域降水为不显著减少趋势,而径流呈显著减少趋势;②1974—2001年分析期,气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为65. 9%和34. 1%,2002—2016年分析期分别为82. 8%和17. 2%,气候变化仍然是影响径流变化的主要因素;③1974—2001年和2002—2016年分析期,径流的年内分配影响主要表现在月径流的均匀化和峰值的坦化现象上,人类活动是月径流影响的主要影响因素。由此可见,气候变化仍然是影响径流变化的主要因素,但人类活动对径流的影响程度有明显的增加趋势。     

密云水库流域径流量衰减情况分析

密云水库蓄水主要来源是流域降雨,流域产汇流情况直接影响入库水量;因此,开展流域径流情况分析,对保障密云水库供水安全有重要意义。本次利用流域1951—2016年径流资料,详细分析了流域径流年内分配规律、年际变化趋势以及近几十年径流衰减量及原因。分析认为:密云水库流域径流年际变化剧烈,且呈明显的下降趋势,引起流域径流量衰减影响因素是气候变化和人类活动等各种因素对流域径流减少的影响,以气候变化因素为主,人类活动等其他因素为辅。