气候变化对黑河上游径流量的影响研究

利用1981~2012年黑河上游地区气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用统计学方法分析了黑河上游32年来气候和径流变化特征。结果表明:(1)近10年温度显著升高,蒸发量有明显减少;(2)降水与径流量呈不显著的增多趋势;(3)降水是影响黑河上游地区径流量增加的主要因子,年径流量的微弱增加主要是由于夏季降水量的增加以及其蒸发量的减少造成的。     

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。     

黑河流域降水量演变趋势分析

依据黑河流域内实测降水资料，根据流域的地质地貌特征，把流域分为4个地质单元，采用不同方法对流域内不同分区降水系列的地区分布、年内分配、年际变化及长期演变趋势进行了初步探讨，对黑河流域的水资源调查评价、综合规划、开发利用和水情预测预报提供科学合理的参考依据。     

祁连山区气候变化对黑河出山径流的影响

以黑河上游流域为研究区,依据祁连山区4个气象站的逐月实测气象资料及莺落峡水文站逐月径流资料,采用Penman-Monteith方法计算了潜在蒸散发量,采用线性回归以及Mann-Kendall趋势检验等方法研究了降水、潜在蒸散发、气温及径流的年、季变化趋势,运用弹性系数法分析了降水、气温和潜在蒸散发变化对黑河出山径流的影响。结果表明:(1)黑河流域气候水文要素的总体年际变化为年降水量和气温均呈显著升高趋势,潜在蒸散发量呈不显著增加趋势,出山口莺落峡水文站径流量呈显著增大趋势;(2)祁连山区降水量、气温和潜在蒸散发量是影响黑河流域出山径流量的主要气象因子,径流与降水在年和季节尺度上都存在显著相关关系,其中祁连山区秋季降水量与莺落峡站径流量的相关性最为显著,春季气温与径流量呈正相关,气温升高促进了冰雪消融,进而增大径流量,潜在蒸散发量特别是夏季蒸散发量增大对降水量增大造成的年径流增大起到了一定的削弱作用;(3)祁连山区降水量增加1%将使莺落峡站径流量增加约0.74%,祁连山区气温升高1%将使莺落峡站径流量增大约0.16%,祁连山区潜在蒸散发量增加1%将导致莺落峡站径流量减少约1.75%。     

冰冻圈水文过程对黑河上游径流的影响分析

黑河上游处于高寒山区,开展冰冻圈水文过程对径流的影响研究,对于判断该地区径流变化趋势及其可持续性具有重要意义。本文应用基流分割、逐步多元回归等方法,分析了1960—2013年黑河上游出山径流量的变化及其原因,重点估计了融雪、冰川融化对径流的贡献,探讨了土壤冻融过程对径流变化的可能影响。分析结果表明,黑河上游山区河川径流在近54年间呈现上升趋势,其中以基流部分的上升为主。降水与气温变化对河川径流上升均有较大贡献。导致春季径流增加的主要因素为温度、降水次之;导致秋季径流增加的主要因素为降水、温度次之。夏季黑河上游东支的雨强有显著增大趋势(日雨量增幅为0.9 mm/10 a),对于河川径流贡献的比例约为15%。黑河山区的逐年降雪量变化不显著,冰川融化对径流增加的贡献小于10%。由此推断气温上升导致基流增加的主要原因是:气温升高导致高寒山区冻土活动层增厚,增加了土壤蓄水容量,从而导致降雨下渗量增加和基流量增大。由于黑河上游冻土分布广泛,未来气温持续上升的情况下,这种产流机制变化导致的基流增加具有可持续性。     

近58年马鞍山市降水量变化规律分析

利用马鞍山市及周边的四个气象站近58年的降水资料,采用Morlet小波分析方法研究了流域降水序列的多时间尺度。探讨马鞍山地区降水强弱时间周期、分析极端降水的分布特征。结果表明:(1)马鞍山7月、8月是暴雨频发时期,占全年暴雨次数的63%～68%,9月中旬后逐渐减少;(2)降水演变过程中有3 a～8 a、13 a～20 a及22 a～32 a的三个尺度周期变化,其中22 a～32 a尺度的周期变化最明显,地区降水存在着32 a、26 a和16 a,3个时间尺度,其中32年为流域年均降水变化第一主周期;(3)马鞍山春、秋季平均降水变化率为负,夏、冬季平均降水变化率为正,且降水量整体呈增长趋势。     

海河流域极端降水阈值确定与风险评估

随着全球变暖,极端降水发生频率和强度不断增加,研究流域极端降水风险分布有利于防灾减灾措施科学制定。本文以海河流域为对象,基于30个气象站点1990—2019年逐日降水资料,采用去趋势波动法(DFA)、百分位法、Pearson-Ⅲ概率分布计算极端降水阈值,分区提出极端降水阈值建议并探讨其时空变化规律,进一步基于危害性和脆弱性指标分析流域极端降水风险。结果表明：海河流域极端降水阈值西北地区为45 mm,东南地区为65 mm;近30年来极端降水天数呈减少趋势,其中东南地区下降幅度更大,且极端降水发生概率存在东部沿海区和西部五台山、原平附近两个高值中心区;海河流域极端降水风险自东南部沿海向西北内陆逐渐降低,其中较高和高风险区主要位于滦河下游、北三河下游、大清河下游、子牙河和徒骇马颊河,低和较低风险地区位于北部山区。     

试论淮河流域水资源可持续开发利用

一、淮河流域水资源特性与开发利用存在的主要问题 1、淮河流域水资源特性 降水径流时空分布不均,年际变化剧烈。淮河流域地处我国南北气候的过渡带,天气变化剧烈,水资源时空分布极不均匀。全流域多年平均降水量为888.3mm,呈现南部大于北部,同纬度山区大于平原,沿海大于内陆的规律;多年平均径流深为231mm,时空分布非均匀性更甚于降水,南部达1000mm,北部仅50～     

北京地区降水结构时空演变特征

利用北京地区42个雨量站1980—2012年的小时降水数据,采用降水发生率和降水贡献率两个指标,分析不同降水历时和不同降水等级的时空演变规律以及北京地区降水日变化特征。利用非参数的Mann-Kendall检验法探讨降水结构的变化趋势,结合地形特征和城市化发展情况,本文将研究区域经验性地划分为6个子区域,评估降水历时和降水等级的空间变化特征。研究结果表明:(1)北京地区各历时降水发生率随降水历时的增加而呈幂指数递减趋势,贡献率则先降低后增加;(2)北京地区各等级降水发生率也随着等级提高而减小,而贡献率则呈现增加趋势;(3)1~3 h超短历时降水发生率在1990年代开始下降,而其他历时降水发生率则呈增加趋势,6 h以内短历时降水贡献率存在增加趋势,特别是4~6 h历时的降水贡献率变化更为显著;(4)小雨发生率存在下降趋势,其他等级降水发生率则呈增加趋势,大雨及以下等级的降水贡献率先降后升,而暴雨和大暴雨的降水贡献率则先升后降;(5)降水历时和降水等级的空间分布受地形特征的影响,短历时降水和暴雨及其以上等级降水贡献率的峰值一般位于平原地区与山区的边缘地带及城市区域。     

北运河流域近57 a降水量趋势变化及突变特征分析

北运河流域属于北方典型缺水性流域,研究流域降水趋势变化及其突变特征对于区域水资源优化配置及生态流量保障均具有重要意义。本文利用北运河流域1960—2016年降水数据,运用线性回归法、滑动平均分析和累积距平法分析了流域内降水量的变化趋势,利用滑动t检验、Mann-Kendall突变检验法和Pettitt法进行了降水序列突变分析,并采用小波分析法分析了降水量的周期性特征。分析表明:(1)北运河流域年内降水分布不均,年际降水上升下降交替出现,多年平均降水量总体上出现微弱减少变化。(2)流域降水量空间分布上表现为中游区域降水量相对较多,上游山区和下游平原地区次之。(3)流域降水量在1996年前后出现较明显的突变特征,突变时间节点与海河流域大区域格局变化具有一致性。(4)流域存在3个不同尺度的"丰-枯"变化周期,其中以8～17 a时间尺度的6次振荡表现最为稳定和显著,第一主周期为13 a。     

近十年中国陆地水储量变化及其时空分布规律

利用GRACE重力卫星数据分析了我国及十大流域近十年水储量变化趋势、年变化特征、年内分布特征以及时空分布规律,结合TRMM降水数据分析了水储量与降水的关系。研究结果表明:近十年,中国水储量变化趋势具有空间差异性,西南大部、华北平原及黄河中下游、西北准噶尔盆地一带水储量呈减少趋势,东南部、长江大部分区域、长江黄河源头以及塔里木盆地区域水储量呈增加趋势;中国水储量年变化幅度较小,淮河、海河、珠江、松花江流域振幅较大,西北诸河流域振幅最小,全国除黄河、海河和西北诸河流域外,流域水储量年变化与降水年变化均呈显著正相关,东南诸河、珠江、长江流域相关系数均达0.7以上;年内分布上,我国冬春季水储量亏缺,夏秋季水储量盈余,3月-4月西南诸河及长江流域水储量亏缺严重,7月-9月则盈余较大,华北平原5月-7月水储量有亏缺,其他月份则水储量略为盈余。此外,黄河、长江、东南诸河、西南诸河以及珠江流域水储量与降水量年内分布一致性较好,西北诸河流域2月-4月份水储量与降水一致性较差,其他月份一致性较好,而其它流域则一致性较差。     

怒江流域云南区段降雨时空变化分析

利用怒江流域云南区段及其毗邻地区77个站点1980~2009年雨量资料,以及怒江干流道街坝站1957~2015年和南汀河支流姑老河站1960~2015年降雨、径流资料,研究该流域降雨区域分异特征及变化趋势。结果表明:怒江流域云南区段多年平均面雨量达1 336.7 mm,远大于全省平均降雨量;怒江干流云南区段上游贡山地区和下游支流苏帕河流域,以及支流南汀河流域下游多年平均降雨量达1 500 mm以上,而干流的中游怒江坝干热河谷不足1 000 mm,降水空间分布格局与西南季风强弱及纵向岭谷地形密切相关;怒江流域云南区段降水量呈下降趋势,与怒江上游西藏区域相反,支流南汀河流域面雨量减少速率(56 mm/10 a)大于怒江干流云南区段(29 mm/10 a);怒江流域云南区段夏季降水占全年降水量的51%,怒江干流云南区段与支流南汀河流域降水量差异主要表现在夏季;怒江流域云南区段春季降水量呈增加趋势,夏季、秋季和冬季降水量呈减少趋势;怒江干流道街坝站、支流南汀河姑老河站降雨量长周期分别为36 a和33 a左右,从降雨变化长周期来看,2002年以来的少水期将持续到2018~2020年。怒江干流云南区段降水量变化的Hurst指数值为0.69,表明其未来趋势与过去一致,仍将延续降水量减少的变化趋势。     

黑河流域水资源现状及其开发利用

分析黑河流域水资源数量、组成、分布、特征以及开发利用现状,认为开发利用中存在着引水口门、平原水库过多,渠系布局、工程配套差,地下水开发利用程度低,部分地区用水方式粗放,蒸发渗漏损失大,浪费严重,干流缺乏控制性骨干调节工程等主要问题,加剧了流域生态环境的恶化.指出只有科学配置和高效利用黑河流域水资源,才能促进当地经济、社会、环境协调发展.     

黑河流域水生态系统异质性与环境因子关系研究

以我国西北干旱区域典型河流——黑河为例,通过水生态系统野外调查、水生生物鉴定与数据整理,对黑河流域水生态系统空间异质性特征进行了分析;利用空间相关分析和主成分分析等技术方法,对流域水生态系统空间异质性特征的主要环境影响要素进行了筛选和识别分析。分析表明:在影响黑河流域水生态系统的各环境因子之间,具有一定的信息冗余和相互作用关系。绝对高度与相对高度、径流深、降水、净初级生产力等因子之间具有较好的正相关关系;而绝对高度与蒸发量、平均气温及干旱指数之间具有较为明显的负向相关关系。地形因子中海拔高度以及气候因子中降水量与干旱指数这3个环境因子指标与流域的水生态系统异质性空间分布特征关系较大,是干旱区黑河流域水生态系统空间格局宏观分异的主要环境影响因子。     

基于TRMM卫星产品的长江流域降水精度评估

卫星降水产品在降水空间格局分析中扮演着重要角色。为分析卫星降水产品在长江流域的应用精度,利用2003~2010年长江流域175个雨量站实测降水资料检验了同期TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)降水产品3B42 RTV7及V7的精度。结果显示:(1)长江流域年平均降水总量从东南向西北呈现明显的梯度变化,年降水量从2 000 mm/a减少到400 mm/a,降水空间差异极大,时间分布也不均。(2)RTV7和V7降水产品能够捕捉到长江流域降水空间分布格局,尤其是V7在长江流域有较高的精度,对59.85%流域面积的估算偏差在-10%~10%之间;实时产品RTV7在长江上游存在明显的高估现象,偏差大于50%的流域面积高达33.51%。(3)长江中下游RTV7和V7日降水数据与对应的实测数据相关系数都大于长江上游地区,偏差更小。(4)RTV7和V7降水产品在丰水期的估算精度整体优于枯水期。     

基于SWAT模型分析嘉陵江流域蓝、绿水资源量的时空变化特征

嘉陵江流域是成渝双城经济圈发展的重要水源区,其水资源状况的变化对实现我国新发展格局有重要影响。基于SWAT模型对嘉陵江流域水文过程进行模拟,探究了1981-2020年及典型年嘉陵江流域的蓝、绿水时空分布特征,采用Mann-Kendall(M-K)分析年际间蓝、绿水资源量的变化趋势。结果表明：流域多年平均降水量为931 mm,为蓝、绿水资源量之和,蓝水资源量多年均值为386 mm,占降水量的41.5%;绿水资源量多年均值为545 mm,占降水量的58.5%,1981-2020年流域降水量和绿水资源量总体呈增加趋势,蓝水资源量呈减少趋势。特枯水年、平水年、特丰水年的蓝水资源量分别为165.61、456.71和643.70 mm,绿水系数在典型年变化差异较大。空间上,流域内蓝水资源量、绿水资源量与降水量的分布特征相似,呈现从上游到下游先减小后增大、西少东多的空间格局。     

黑河流域土壤墒情预报模型

针对黑河流域水资源匮乏问题,考虑了流域下垫面因素、气象因素以及实时灌溉的空间分布对土壤墒情的影响,为满足流域水资源实时调度模型系统的需求,建立了适合于该流域的土壤墒情预报模型;利用该模型对黑河流域2001年研究区内各计算单元不同作物的净灌溉定额和需水量进行计算,并与传统方法计算的需水量比较来检验模型的可行性。在黑河流域水资源实时调度需水计算中进行了初步应用,结果表明该模型能满足流域水资源实时调度的需要。     

近60 a来增江流域降水时空变化特征及其趋势分析

基于增江流域17个雨量站1956—2015年的逐年降水数据,采用Mann－Kendall趋势分析法、 EOF经典正交分解、 Morlet小波分析等方法,分析了流域降水量的时空变化特征。并用层次聚类法对研究站点进行分类和分区,以研究60 a来降雨中心的移动轨迹。结果表明：①增江流域多年平均降雨量为2098．3 mm,呈现微弱下降趋势,1976年为突变点,1976年以后进入降雨偏少时期,主周期由原来的6 a及2 a突变为5 a。②60 a来流域东北部和西部呈现微弱的增加趋势,西北部至东南部一带呈现微弱的减少趋势。③ EOF分解展示了高值区与低值区分布,左右岸区域呈相反的分布形态。④1973—1975年及2010—2015年,高值区和低值区发生了移动。     

长江流域极端降雨事件时空分布特征

近年来,许多学者对中国的极端降水进行了研究,但对长江流域极端降水的研究多集中在日时间尺度强降水事件,从不同子流域极端降水事件入手的研究较少。利用1961～2017年长江流域各子流域面雨量资料,根据面雨量的分布曲线确定长江流域各子流域极端降雨事件判断的阈值,得到各子流域极端降雨年份,分析极端降雨事件的时间变化特征,以及不同子流域间极端事件的相关关系。研究表明:①20世纪60年代长江上游极端多雨事件频发,70年代以全流域极端少雨为主,80年代极端多雨事件中心转移至长江中下游,90年代长江上游变为极端少雨事件中心,2000年以来,长江流域处在由少雨向多雨转变的年代际背景中。②当子流域发生极端少雨事件时,流域其他流域大部也是以降雨偏少为主,空间的一致性较好。但是子流域发生极端多雨事件时,存在大部分地区少雨的情况,会出现旱涝并存的情况。