滦河流域径流变化及其驱动力分析

根据滦河流域滦县站1950年-2009年的逐日降水资料、逐日流量资料,运用数理统计等方法系统分析了滦河流域径流的年际、代际、年内变化特征和径流的变化趋势,并对滦河流域降水变化做了相应分析,探讨了降水和人类活动对径流变化的影响。结果表明:滦河流域径流的年际变化剧烈,代际变化明显,1950年-1979年基本处于丰水期阶段,1980年后基本处于枯水期阶段;径流年内分配极不均匀,主要集中在7月-9月,几乎占全年的66.2%。滦河流域径流有显著的递减趋势,降水与径流变化趋势基本一致,不同阶段降水和人类活动对径流的影响不同,1959年-1968年,降水和人类活动均对径流的增加做出了贡献;1969年-2009年,人类活动是该时期滦河流域径流减少的主要原因。     

降水和人类活动对乌江上游径流变化的影响分析

径流量变化与气候和人类活动密切相关,其相互作用使得流域水循环发生变化,对气候变化和人类活动进行定量分析,可为流域调控水资源效率、协调农业发展等提供参考。以乌江上游为例,基于鸭池河水文站和流域内及周边共12个气象站,根据1960-2013年长时间序列实测径流与气象资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法判断流域降水量和径流量的突变时间,用Morlet小波法对径流量进行周期变化分析,重点分析乌江上游流域降水与人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:1960-2013年间,径流量与降水量无显著增加趋势;径流量和降水量在此期间存在1986和2002年两个突变点,且突变特征和阶段特征同步;径流量与降水量的共振周期为18～19 a及19～20 a,流域径流量对降水量变化具有一定滞后作用,滞后时间为1～2 a;以1960-1986年为基准期,1987-2002年降水和人类活动对径流的贡献率分别为50.93%和49.70%,2003-2013年降水和人类活动对径流的贡献率分别为49.30%和50.70%。降水对径流变化的影响程度在降低,而人类活动对径流变化的作用在增大,因此,未来流域水资源管理应重视良性人类活动的构建与调控。     

人类活动对晋江流域径流演变影响的分析与定量评估

为了进一步探讨人类活动对流域径流演变特征的影响,以东南沿海晋江流域为例,基于1960年-2010年逐月径流、降水数据,应用Mann-Kendall趋势分析法、差积曲线-秩检验法和小波分析等方法,分析了径流的变化趋势、突变和周期;利用SCRCQ方法定量估算了气候变化和人类活动对石砻水文站年径流及年内分配特征变化的贡献率。结果表明:在跨流域调水和山美水库调蓄等人类活动影响下,石砻水文站年径流上升趋势较不受水库影响的安溪水文站明显,年内径流变化幅度更趋于平稳。径流序列主要存在6~7a、11~12a和20~21a左右三个时间尺度的周期变化,与流域年降水周期变化基本保持一致,但20世纪80年代后石砻站周期变化与流域降水周期变化出现微弱差别。石砻站年径流序列在1982年发生变异,而安溪站年径流序列未发现明显变异;变异期内,以山美水库为主的人类活动对石砻站年径流、年内不均匀系数和集中度变化的贡献率分别为67.17%、84.76%和71.16%。     

黄淮海流域径流量变化及其对降水变化的响应

采用统计分析方法研究了黄淮海流域实测径流量的变化及其对降水变化的响应关系。结果表明:黄淮海流域气温呈现显著性升高趋势,平均线性变化趋势率为0.19℃/10 a;黄河中下游及海河流域降水为非显著性减少趋势,淮河和黄河源区降水量为略增加趋势。受气候变化和人类活动的影响,黄淮海流域10个重点水文站实测径流量均呈现不同程度的减少趋势,其中黄河中下游和海河流域实测年径流量减少趋势显著。降水是河川径流变化的主导因素,黄河中下游及海河流域不同阶段降水径流关系差异明显,淮河流域不同阶段的降水径流关系差异相对较小,人类活动通过改变降水径流之间的响应关系对河川径流产生重要影响。     

基于基尼系数的黄土高原重点小流域水资源匹配分析——以昕水河流域为例

以昕水河为例,选取该流域1954-2002年降水资料和该河大宁站1954-2002年径流资料,利用基尼系数分析其降水、径流变化特征,同时利用Mann-Kendall非参数检验方法对降水和径流的变异性进行分析,以期为今后水保工程建设和水资源开发提供理论指导.图7幅,表1个.     

开垦河流域近50年降水、径流变化趋势分析

本文利用M-K趋势分析检验法、累积距平法和滑动平均法对新疆昌吉地区开垦河流域开垦河水文站1960-2009年逐月、年降水、径流资料进行统计分析,来研究开垦河流域降水、径流的变化趋势。结果表明:1960年以来开垦河流域降水、径流均呈现增加的趋势。月降水量M-K检验中,呈正趋势变化的2、3月降水量通过99%显著性检验,4、5月通过90%显著性检验,说明2-5月降水量增加趋势尤为明显;呈负趋势变化的月份未能通过任何显著性检验。年降水量M-K统计值通过95%显著性检验,说明自1960年以来,年降水呈明显增加的趋势。月平均径流量M-K检验中,呈正趋势变化的5月平均径流量通过95%显著性检验,4月平均径流量通过90%显著性检验;呈负趋势变化的11月平均径流量通过90%显著性检验。年径流量M-K统计值呈正趋势变化,但未通过显著性检验。说明开垦河站自1960年以来,4、5月径流量增加明显,11月径流量减少明显,而年径流表现为缓慢增加的趋势。     

长江上游径流对气象要素变化的敏感性分析

选取长江上游8个主要水文站(直门达、石鼓、屏山、高场、北碚、寸滩、武隆、宜昌)控制流域作为子流域,利用其1979—2015年径流及气象数据,采用机器学习方法计算径流对降水与气温变化的敏感性,并与多元线性回归法和Budyko框架法进行对比,分析降水与气温变化对径流变化的贡献。结果表明：1979—2015年8个子流域径流与降水变化趋势整体不显著(p=0.01),气温呈显著上升趋势(p<0.01);径流对降水、气温的敏感性系数均值范围分别为0.37～0.76 mm/mm、-4.77～-33.53 mm/℃;径流对降水、气温的敏感性系数随着干旱指数的增大而减小;在干旱指数大的子流域降水变化对径流变化的影响更大,在干旱指数小的子流域气温变化对径流变化的影响更大。     

抚河临水流域径流量变化及其对降雨的响应

利用抚河临水流域1979—2008年降水和径流数据,采用累积距平法、M-K非参数检验、小波分析以及累积量斜率变化率法,分析了临水流域径流量变化特征及趋势,并定量分析降水和人类活动对临水流域径流变化的影响程度。结果表明临水流域径流量年内变化为单峰型曲线,径流量的季节差异较大;年径流量呈下降趋势,但变化趋势都不明显;径流量变化的突变年份为1984年和2002年;年径流量存在7 a和14 a周期变化,其中14 a周期振荡最显著;相对于基准期AR(1979—1984),BR(1984—2002)和CR(2003—2008)时期降雨对径流的降水变化对径流变化的贡献率分别为75.5%和59.92%,贡献率均在59%以上,说明降雨是导致临水流域年径流量减少的主导因素。随着社会经济的发展,人类活动对径流变化的影响也逐渐显现出来。     

赣江流域年降雨和径流量的周期特征分析

亚热带流域降雨是河道径流大小的重要控制因素,两者周期变化引起流域水资源的丰枯变化。研究降雨和径流的多时间尺度周期特征和相关性可以为流域水资源管理和区域经济发展提供重要参考。利用赣江流域15个气象站和赣江下游控制站——外洲水文站的降雨、流量资料(1960—2010年),基于小波分析和R/S分析方法探讨了流域降雨和径流的多时间尺度特征和持续性。结果表明:①近50 a赣江流域年降雨和径流存在6、11、17(18)a三个尺度的主周期;②17 a(18 a)尺度的周期信号在1960—1990年期间占主导地位,在近20 a信号减弱;6 a尺度的小波振荡在近20 a愈加凸显;③1960—2010年降雨和径流的Hurst指数约为0.50,表明未来降水和径流的变化趋势与过去50 a的变化趋势不存在显著联系。因此,从长尺度的周期特征看,2010年以后赣江流域可能进入水量偏多时期,但6 a小尺度的周期振荡加强可能会加剧赣江流域水资源的不确定性。研究结果反映了赣江流域水资源变化的多时间尺度周期特征,可为流域水资源管理提供参考。     

浑江中上游流域降水径流变化分析

文章根据浑江通化站水文资料,对浑江中上游流域降水径流特性、降水量年度变化、降水径流变化趋势进行分析,为合理开发和利用水资源提供依据。     

考虑降雨的下垫面变化对径流的影响分析

以下垫面覆被条件变化来表征的人类活动是水文循环研究中的核心问题,对流域发电、水资源管理以及社会经济可持续发展起到至关重要的影响。本文采用趋势分析法分析右江水电站控制流域内的年降雨量以及年径流量的变化特征及趋势,在利用Arc GIS分析流域下垫面变化的基础上,分别采用多元统计模型和考虑降雨的多元统计模型对径流系数进行模拟。结果表明年降雨量与年径流量的总体变化趋势是一致的,对年径流影响最大的要素是年降雨量,将降雨作为自变量放入回归模型后,模型拟合效果明显提高。     

近 50 年济南三川流域降雨-径流关系变化分析

受气候变化和人类活动的影响,济南市三川流域(锦绣川、锦阳川、锦云川)降雨-径流关系发生显著变化,影响到济南市城市供水和保泉工程有效实施。利用1964-2011年近50年系列资料,采用滑动偏相关系数等方法,探讨三川流域降雨-径流关系变化规律,分析引起变化的内在机制与驱动因素。结果显示:受气候变化的影响,三川流域降水具有显著增加趋势;受水土保持、社会经济取用水等人类活动的影响,三川流域径流具有不显著的减少趋势。流域降雨-径流关系的突变点发生在1988年前后,通过1988-2011年与1964-1987年系列对比分析,流域平均降水量增加12.57%、入库径流减少8.85%。结合实地调查和水利普查数据分析,在三川流域降雨-径流关系变化中人类活动(蓄供水工程修建和水土保持措施实施等)占主导地位。气候变化对径流影响为正效应,人类活动为负效应。     

河北4座水库降雨径流一致性分析

降雨径流关系是否发生变化,即不同时期降雨径流关系有无显著差异是水文演算中迫切需要解决的问题.以河北省海河流域四座水库的降雨径流系列为基础,通过降雨径流双累积曲线的特性分析、年径流系数的变化过程分析、秩和检验、回归方程的差异分析等,对四座水库的1980-2008年入库径流水文系列一致性进行研究.结果表明:AGZ水库、GN水库、HBZ水库1980-2008年的入库径流资料具有一致性,虽年径流深、年径流系数有差异,但降雨径流关系并无显著差异.而WK水库1980-2008年的入库径流资料则不具有一致性,降雨径流机制发生变化,分析了下垫面变化的影响,并对其天然径流资料进行修正.     

降雨径流系列的一致性分析

降雨径流关系是否发生变化，即不同时期降雨径流关系有无显著差异是一个生产中迫切需要解决的问题。本文以山西省榆社县云簇水库降雨径流系列为例，进行了降雨径流特性的分析，内容包括降雨径流双累积曲线的特性分析、年径流系数的变化过程分析、秩和检验、回归方程的差异分析等。得出云簇水库在１９７９年以前与以后，虽年径流深、年径流系数有差异，但降雨径流关系并无明显差异的结论。     

基于SWAT模型的巴勒更河流域降雨-径流关系

研究流域的降雨-径流关系可为水资源管理与水土保持等工作提供依据。根据实测降雨资料和历史实测径流数据构建SWAT模型并用于还原径流序列,采用Kendall秩次检验、滑动平均、M-K突变检验、小波分析、累积距平法以及径流系数,分析巴勒更河流域1970—2015年的降雨-径流关系年际变化特征、变化趋势,并运用累积斜率变化率比较方法定量地分离出气候变化和人类活动对径流变化影响的贡献率。结果显示:①将SWAT模型应用在巴勒更河流域时,在校准期时评价指标R²为0.78、纳什效率系数NSE为0.76;验证期R²为0.58、NSE 为0.51,这些指标表明将SWAT模型用于巴勒更河流域的径流还原是可行的。②巴勒更河流域1970—2015年降雨有显著上升的趋势,而径流的趋势不显著;降雨突变点出现在1981年,而径流在1995年、2010年均发生突变;此外,在该流域内降雨、径流序列展现出来的周期性变化也存在差异,尤其是在主周期上,降雨主周期为28 a,径流则为23 a。③降雨-径流关系在1989年、2001年均发生变异,且每次发生变异,都导致径流系数下降,其中1970—1988年径流系数是0.15,1989—2006年径流系数为0.11,2007—2015年径流系数为0.10。④以1970—1988年为基准期,1989—2001年人类活动对径流变化占主导地位,其中径流变化人类活动贡献了65％,而气候变化对于径流变化贡献率为35％;2001—2015年人类活动对流域径流变化贡献率为81％,气候变化对径流变化的贡献率为19％;以1989—2001年为基准期,2001—2015年人类活动对径流变化的贡献率为51％,而剩余的49％是气候变化导致的。     

汾河水库控制流域径流突变及其驱动因素分析

针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960-2013年54年的径流资料,采用MannKendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:(1)汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;(2)流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;(3)人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。     

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。     

灞河流域气候因子对水沙变化的影响

利用灞河流域蓝田气象站和马渡王水文站1960—2012年的气象、水文实测资料,分析灞河流域气候及水沙变化规律,同时运用相关性分析、灰色关联分析、多元线性回归模型等多种方法探讨了该流域水沙变化与气候变化的关系。结果表明:灞河流域降雨量、蒸发量、径流量和输沙量皆呈显著下降趋势,而气温呈上升趋势;降雨量与水沙都有重要的相关关系,1960—1990年影响径流量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,而1991—2012年则为降雨量、蒸发量、气温,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,两阶段的年径流量分别增加0.14亿m3和0.08亿m3;1960—2012年影响输沙量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,年输沙量增加0.668万t。     

基于Copula函数的三峡库区万州段蓄水前后降雨量-径流量关系分析

三峡水库蓄水对其库区降雨量-径流量关系变化的影响程度对于库区水资源规划有着重要意义。选用万县水文站1977-2017共计41 a的降雨量和径流量实测值,确定了各蓄水阶段降雨量和径流量的分布情况,引入Copula函数模型计算各阶段的联合分布函数,定量分析水库调蓄对两者关系的影响,预测了2017年后水文情势。结果表明：采用Copula函数联合分布数学模型能较好计算三峡库区万州段不同阶段的降雨量-径流量关系。万州段从天然河道变为库区河道后,降雨量-径流量关系发生了较大变化。在天然河道阶段,降雨量和径流量均采用皮尔逊III型分布最为合理;三峡水库工程施工期和初步蓄水阶段,降雨量变为Gumbel分布,径流量变为对数正态分布;试验性蓄水阶段,降雨量变为对数正态分布,径流量恢复至皮尔逊III型分布。年降雨量和年径流量在施工期及初步蓄水阶段较天然河道阶段均有所减少,年降雨量变幅区间减小38.4%,年径流量变幅区间减小20.6%;试验性蓄水阶段的年降雨量增多,变幅区间增大24.5%,而年径流量减少,变幅区间减小57%。通过该数学模型预测三峡库区万州段今后年径流量不小于3 490×10⁸ m³（±5%）,最大不超过4 055×10⁸ m³（±5%）;年降雨量不小于1 048 mm（±5%）,最大值不超过1 842 mm（±5%）。该研究可为三峡库区万州段流域水资源开发利用与水文序列的重构工作等提供科学依据,也可为其他库区内河道的水文特性变化关系的研究提供参考。     

大清河流域年径流系数变化趋势及影晌因素分析

选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象,运用滑动平均和M-K检验分析了1956 2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明,降雨因素是径流系数变化的主导因素,同时下垫面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力,也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。