淮河中上游流域基流时空变化特征及闸坝调控影响

基流作为河川径流的重要组成部分,对维系河流生态系统稳定起着关键作用。以淮河中上游流域为例,采用Chapman-Maxwell、Lyne-Hollick和Boughton-Chapman三种数字滤波法对淮河干流和支流沙颍河不同闸坝调控的7个站点2001-2015年日径流序列进行基流分割;采用Mann-Kendall趋势分析检测基流量在年际、汛期和非汛期多种时间尺度下的变化,对比分析闸坝调控的影响特征。结果表明:(1)Chapman-Maxwell数字滤波法对基流过程分割更合理,沙颍河水系站点的基流系数在0.23～0.46之间,淮河干流站点系数在0.36～0.50之间,沙颍河水系站点基流系数均小于淮河干流站点;(2)沙颍河和淮河干流的站点基流量均呈现出减少的趋势,其中沙颍河的基流量减幅明显高于淮河干流;沙颍河槐店、阜阳闸和淮河干流王家坝的年平均基流量,以及沙颍河白龟山、槐店和阜阳闸的汛期基流量减少趋势显著;(3)闸坝拦蓄导致下游的径流和基流量均呈现减少的趋势,沙颖河站点影响较严重,特别是在汛期8月减少趋势具有统计显著性;淮河干流站点受闸坝调控较弱,减少并不显著。研究可为认识淮河中上游流域的水循环特征及其转化关系提供技术支撑,也可为流域地下水资源可持续利用、人类活动影响评估等提供依据。     

沙颍河流域径流过程模拟与径流组分变化特征

采用线性关系和非线性关系对沙颍河流域的地下水退水曲线进行拟合对比,基于改进的SWAT(soil and water assessment tool)模型对沙颍河流域径流过程进行模拟,并采用Nash-Sutcliffe效率系数、百分比偏差及确定系数等3个指标对模拟效果进行评价,在此基础上,分析沙颍河流域径流过程的年内和年际变化特征。结果表明:沙颍河流域地下水退水曲线非线性关系拟合比线性拟合效果好,基于此建立的模型模拟结果较好;沙颍河流域地表径流、壤中流和基流分别占径流量的55.5%、25.4%和19.1%,冬季径流主要由基流补给,径流年内分配与降水变化基本一致,具有明显的季节变化和不均匀性;1961-2014年径流量呈上升趋势,地表径流和基流的波动与径流的变化基本一致,呈上升趋势;1961-2014年壤中流呈下降趋势。     

土地覆被和气候变化对拉萨河流域径流量的影响

以拉萨水文站上游流域为研究对象,利用分布式水文模型SWAT对拉萨河流域水文过程进行模拟,分别用1995～2000和2003～2006年两个时间段的实测数据对模型进行校准和验证。结果显示月径流模拟相关系数和模拟效率系数分别为0.88和0.84。在此基础上通过建立情景模拟,探讨拉萨河流域气候波动和土地覆被变化对径流产流量的影响。结果表明:气候变化对年径流量影响显著,在各种模拟假设情景中最多可以使径流量增加89%。土地覆被变化相对于气候变化对径流量的年际影响较弱,但对径流量的季节变化影响显著。     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料,利用水文法建立降雨径流模型和降雨产沙模型,在此基础上根据降雨资料建立模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列,对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析,并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

淮河流域多闸坝控制下环境变化与模拟

利用MIKE 11模型系统模拟淮河、沙颍河、洪河、涡河和淠河的洪水演进和水质变化过程。水动力学模型的流量模拟值与实测值吻合较好,除了某些闸坝附近的水文站,大多数水文站的模拟水位与实测水位值一致。水质模型模拟COD、氨氮和溶解氧浓度,考虑到各种不确定性因素,认为水质模拟结果与实测值的误差在允许范围之内。闸坝调控方案分析了蚌埠闸、周口闸和横排头闸分别增加流量对下游河段水质浓度的影响,淠河六安市以下河段,通过增加横排头坝下流量,其水质有显著改善,而通过增加流量对沙颍河和淮河(吴家渡)水质改善效果不明显。因此,只有在确保污染源达标排放的同时,进一步削减污染物的入河排污量,才能有效地改善淮河干流及淮北支流的水环境污染现状。     

沙颍河流域水资源配置思路与计算模型EI北大核心CSCD

针对沙颍河流域水资源供需矛盾日益突出问题,根据沙颍河实际情况,提出了沙颍河流域水资源配置原则及流程,基于MIKE BASIN软件建立了沙颍河流域水资源配置模型,利用该模型对2015—2016年沙颍河流域河南段进行水资源配置计算。结果表明:水资源配置前,在生态流量保证率为100%的情况下,除中牟断面以上区间,其他区间均存在不同程度的缺水情况;根据模型水量配置结果,从颍河等处向郑州、开封等缺水城市调水的方案,可缓解流域河南段整体缺水状况,说明该模型可有效地进行水资源配置。     

吕二沟小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响

以甘肃天水吕二沟流域22年实测水文泥沙数据为基础，从降水～侵蚀产沙、径流～产沙关系入手，统计分析了小流域水土保持措施对径流和侵蚀产沙的影响。结果表明：小流域径流和侵蚀产沙在年内的分布与降水的季节分配和植被生长发育期有关；径流和侵蚀产沙的年际变化是随流域水土保持措施全面实施和小流域林草植被面积的增加，流域径流量和侵蚀产沙量逐渐减少。从单次降水～径流、降水～侵蚀产沙关系曲线来看，小流域水土保持措施发挥着明显的减水、减沙效益，为流域的综合治理、水土资源的合理开发利用提供科学依据。     

东洋河流域土地利用及气候变化对径流的影响

为分析东洋河流域土地利用与气候变化对径流的影响,选用SWAT分布式水文模型,通过情景分析法模拟变化环境下流域的径流响应。结果表明:①SWAT模型在东洋河径流模拟过程中具有较好的适用性且不确定性较小。②按现有土地利用和气候变化趋势,单一因子和共同作用对径流均有削减作用(即水文负效应),将会造成下游用水形势更加严峻,并影响整个洋河流域的生态环境。③未来气候变化情景中,径流量与降雨变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系。④极端土地利用情景中,增加耕地和林地使年均径流量减少,增加草地使径流量增加。⑤影响未来流域年均径流的主要因素是气候变化,土地利用变化的影响相对较弱。土地利用的变化对调蓄径流有一定作用,可缓解气候变化带来的水文负效应,有助于流域水资源的科学管理。     

年楚河流域径流变化及其对气候变化的响应

采用雅鲁藏布江支流年楚河流域控制站日喀则水文站1956—2012年天然径流量资料以及同期气温、降水量逐月资料,分析了年楚河流域57 a降水、气温和径流变化特征;利用月水量平衡模型对年楚河流域逐月径流变化进行模拟,验证了月水量平衡模型在研究区的适应性。结果表明:年楚河流域逐月径流量变化相对平稳,年内分配极不均匀,汛期与枯水期径流量相差较大,汛期径流量占全年径流量的67%;对月水量平衡模型参数进行分析,认为年楚河径流敏感性模型参数主要为土壤水蓄水容量和直接径流系数;气候变化对径流影响的敏感性分析显示,降水量增加对径流的影响更大,气温升高对径流减少影响较小。     

天然径流量还原与修正方法

受人类活动的影响,水文站实测资料已不能反映天然下垫面条件下的产汇流状况,各水文代表站的实测径流均需进行还原计算。文章以颍河黄桥站以上流域为例,对天然年径流量系列还原与修正方法进行研究与探讨,分析流域天然年径流量和水资源演变趋势,为流域水资源开发利用与管理活动提供基本数据。     

Streamflow Response to Climate Change in the Brahmani River Basin,India

Climate change can significantly affect the water resources availability by resulting changes in hydrological cycle. Hydrologic models are usually used to predict the impacts of landuse and climate changes and to evaluate the management strategies. In this study, impacts of climate change on streamflow of the Brahmani River basin were assessed using Precipitation Runoff Modeling System (PRMS) run under the platform of Modular Modeling System (MMS). The plausible hypothetical scenarios of rainfall and temperature changes were used to assess the sensitivity of streamflow to changed climatic condition. The PRMS model was calibrated and validated for the study area. Model performance was evaluated by using joint plots of daily and monthly observed and simulated runoff hydrographs and different statistical indicators. Daily observed and simulated hydrographs showed a reasonable agreement for calibration as well as validation periods. The modeling efficiency (E) varied in the range of 0.69 to 0.93 and 0.85 to 0.95 for the calibration and validation periods, respectively. Simulation studies with temperature rise of 2 and 4°C indicated 6 and 11% decrease in annual streamflow, respectively. However, there is about 62% increase in annual streamflow under the combined effect of 4°C temperature rise and 30% rainfall increase (T4P30). The results of the scenario analysis showed that the basin is more sensitive to changes in rainfall as compared to changes in temperature.     

黄河流域径流演变归因研究

本文首先分析了黄河流域近43年天然径流量的变化规律,得出了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子的变化规律,利用M-K、聚类分析等多种方法判别了黄河流域及6个集水区天然径流受人类活动影响较小的基准期。根据基于傅抱璞公式的流域尺度水均衡模型区分了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子对于流域天然径流量变化的贡献。结果表明:流域内的天然径流量出现明显的衰减,其中4个主要影响因子中降水改变对于天然径流量的变化贡献最大,土地利用和水利工程调蓄因子的变化对各个集水单元的贡献率因为地区的差异也有很大差异。     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。     

HEC-HMS模型在城市化流域洪水模拟中的应用

流域城市化过程影响了城市洪水形成的产汇流条件,显著增大了流域洪水模拟预报难度。采用HECHMS水文模型,选取秦淮河流域城市化前1980~1988年间共8场降雨-径流过程、城市化后2007~2013年间共7场降雨-径流过程开展洪水模拟研究,率定城市化前后不同土地利用情景下的产汇流参数,并设计城市化影响洪水模拟方案,对比分析城市化影响下的流域水文响应。结果表明:HEC-HMS模型在秦淮河流域城市化前后均具有很好适用性,且单峰洪水过程模拟精度高;城市化后流域内其他用地向城市建设用地转移,流域内不透水面积增加明显,使得产流量增加,洪峰流量增大,峰现时间提前约2 h。     

一种基于下垫面变化的产汇流模型及其应用

为土地利用变化较大的流域构建产汇流模型时,下垫面的变化是一个极其重要的因素。利用中国科学院土地资源分类系统将流域分为不同的下垫面类型,在每一种下垫面上分别考虑蒸发和下渗要素的影响,运用超渗-蓄满耦合产流模式进行产流计算,并采用单位线汇流和线性水库模型演算至流域出口断面,从而构建了基于下垫面变化的产汇流模型。在模型率定和验证时,对大清河水系紫荆关流域的洪水序列作频率分析,以不同重现期的洪水序列分别对模型进行率定和验证。从模拟结果来看,模型结构基本反映了流域产汇流的各个环节,模拟结果能够满足研究精度要求。     

大汶河流域陆面蒸发估算方法比较研究

区域陆面蒸散发的估算对于计算区域水资源总量,合理配置水资源具有重要意义。针对处于大汶河流域上游、受人类活动影响较小的雪野水库、黄前水库、东周水库控制子流域的实际特点,分别利用MODIS遥感方法、SWAT模型法、水面蒸发折算系数法对这三个子流域2000年-2008年的多年平均年陆面蒸发量及多年月平均陆面蒸发量进行估算,并基于水量平衡方程,结合各子流域的同期降雨与天然径流资料,对估算结果进行了分析比较。结果表明:在大汶河流域内,采用MODIS遥感方法估算实际陆面蒸散发的精度较低;水面蒸发折算系数法具有一定精度;SWAT模型法精度较高、适应性较好,估算误差仅在3%左右。研究结果可为半湿润区陆面蒸发估算方法的选择提供参考。     

基于SWAT模型的浏阳河流域径流对土地利用和气候变化的协同响应

气候和土地利用同时作用于流域径流,影响着流域水资源的量和质。以浏阳河流域为例,基于SWAT模型和情景分析方法定量评估未来流域内土地利用和气候变化对径流的作用。首先采用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟浏阳河流域2020和2050年的土地利用空间格局,其次在World Clim数据库中获得未来流域内气候变化数据,最后采用SWAT模型定量评估未来不同情境下土地利用和气候变化对径流的影响。研究结果表明:未来浏阳河流域林地比例下降、城市建设用地和耕地比例增加;气候呈暖干趋势; 2020和2050年,土地利用变化时,浏阳河榔梨站模拟径流将分别减少2. 42和0. 96 m~3/s;气候变化时,榔梨站模拟径流将分别减少3. 02和1. 13 m~3;土地利用和气候变化综合影响下,榔梨站模拟径流将分别减少8. 54和4. 27 m~3/s;说明浏阳河流域径流的变化对气候响应更加敏感,土地利用和气候变化对径流的影响呈非线性协同作用。     

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。     

黄河流域天然径流量评价探讨

针对现有径流系列一致性处理方法不够具体的问题,提出了一种黄河流域天然径流量还原、还现算法。根据黄河流域入海口利津站的实测径流、利津断面以上流域地表水消耗量、地下水开采引起的地表径流减少量、人工水库和淤地坝水面蒸发增加量、水库蓄变量等数据,对利津站的天然地表径流量进行还原分析,并以2001—2016年下垫面作为参照下垫面估算下垫面还现后的天然径流量。结果表明:1956—2016年长系列的黄河利津站地表水天然径流量为577.72亿m³,下垫面还现后的天然径流量为551.72亿m³,还现天然径流量比流域机构给出的第三次水资源评价结果多61.72亿m³。     

基于多元线性回归模型的滦河流域径流量变化驱动因子分析

基于滦河流域中上游以山区地形为主,地势变化剧烈,地貌及土地利用类型多样,生态环境复杂的背景,为研究不同土地利用类型对流域径流量变化的影响,基于多元线性回归模型,分析了流域内不同子流域土地利用类型和降水量变化对各子流域径流量变化的影响。结果显示,处于下游的瀑河和柳河流域径流量受到耕地的影响较为显著,而滦河流域中上游各子流域径流量变化则主要受到草地、水域和林地面积变化的影响。因此,不同子流域降水量与各土地利用类型对流域内径流量变化的驱动性存在较大差异,在进行水利工程规划设计时需进行单独的讨论与分析。