基于主成分分析法的玛纳斯河水文情势分析

为实施流域生态综合治理,基于玛纳斯河逐日径流、降雨及气温资料,采用M-K检验法、指标变化范围法(IHA-RVA法)及主成分分析法综合定量评价水文情势改变程度。结果表明,水文、气温、降雨量突变点分别为1996、1986、2005年;玛纳斯河整体水文改变度为62.36%,属于中度改变,其中12个指标发生高度改变;主成分分析法筛选得出的7个重要指标,经计算水文改变度为57.33%,属于中度改变,与IHA指标体系的水文改变度仅相差5.03%。分析表明,流域内气候及降雨的变化是导致河流水文情势变化的重要原因。     

尼尔基水库运行对嫩江水文情势的影响

水库运行是导致河流水文情势改变及其生态响应的主要驱动因素,是当前生态水文学研究的热点。基于水文变化指标/变化范围法(IHA/RVA),定量评估了尼尔基水库运行下32个水文指标,基于HYDROTEL水文模型的无水库情景下的径流模拟结果,对比分析了建库后实测径流和模拟径流,揭示了尼尔基水库运行在极端水文事件下对径流影响的贡献量。结果表明,在尼尔基水库调蓄作用下,其下游嫩江水文情势的整体水文改变度达到66%;尼尔基水库在极端枯水年和极端丰水年的背景下对嫩江径流影响的贡献率分别为68.82%、32.18%,水库运行对极端枯水年水文情势的影响强于对极端丰水年水文情势的影响。研究成果可为尼尔基水库运行调度及其下游嫩江生态保护提供依据。     

岷江流域径流变化及成因分析

针对水利工程建设运行造成岷江流域径流情势变化等问题,定量分析岷江流域径流情势变化,运用Mann-Kendall法、累积距平法、滑动T检验法分析了径流量与降水量特征;考虑水利工程建设对突变前后水文指标进行割裂,选择生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评价岷江水文情势变化;基于6种Budyko假设公式,量化分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1956～2017年岷江流域径流量呈明显下降趋势,并在1993年前后发生突变;整体径流情势改变度为45%(呈中度改变),整体降水改变度为37%(呈中度改变);降水量及潜在蒸散发量在同期内呈下降趋势,但整体变化趋势不显著;人类活动是影响岷江流域径流情势变化的主导因素。     

基于不同改进RVA法的水利工程对清江流域生态水文情势综合影响分析

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度,在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上,通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明,工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变,且清江流域水文情势改变度有增大趋势,考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性,能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。     

基于RVA法分析水库及支流入汇对黔江中游水文情势影响

以黔江中游为例,利用M-K及滑动T检验法得到受龙滩-柳江联合影响下黔江中游径流、柳江入汇流量突变点为2009年,确定仅受柳江入汇、龙滩水库影响下及受龙滩-柳江联合影响下黔江中游突变前后序列,基于RVA法得到三种序列情况下描述黔江水文情势特征的水文改变指标。结果表明,黔江中游水文情势在2009年发生了高度变化,是受龙滩水库调度蓄丰补枯的调节作用及支流柳江汇入的影响;柳江入汇流量与黔江中游水文情势变化程度呈反比关系,变异后因支流入汇缓解龙滩修建及运行后下游剧烈的径流演变,维持河道原有的形态功能,减轻了对黔江中游生态环境的影响。     

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%～80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%～49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C～EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。     

闽江下游水文情势演变及其对压咸流量保证率的影响

针对近年来闽江下游河口自然水文情势发生变化致使咸潮上溯现象逐渐加剧的问题,选取闽江下游竹岐站1950～2018年逐日流量资料,采用Mann-Kendall法进行趋势和突变检验,确定1997年为径流突变年份。采用水文指标变化范围法(IHA/RVA)对突变前后两个时间序列1950～1996、1997～2018年的32个水文指标进行分析。结果发现除了低流量脉冲发生次数及历时和逆转次数为高度改变,其余指标均为中、低度改变,闽江下游水文整体改变度为38.16%,为中度改变。采用两种压咸流量方案对两个时间序列代表年进行保证率分析,其中方案1压咸流量过程的最小值及总需水量较方案2少,压咸流量保证率高。压咸流量保证率突变后较突变前整体增加,尤其是在枯水年,压咸流量保证率大幅增加,但同时存在丰水年压咸流量保证率下降的问题。说明水库的投入运行影响下游径流过程,可以改善枯水期下游河口地区咸潮入侵问题,但也使丰平枯各年的压咸流量保证率趋于一致。     

基于IHA分析的小水电工程对黄尾河水沙的影响

为研究小水电工程对黄尾河流域生态水文效应的影响,以黄尾河水文站1972~2011年逐日平均流量和输沙率资料为基础,利用M-K法、滑动T检验法和差积曲线法确定突变年份为1998年,并用IHA法评价小水电工程修建后黄尾河下游河道径流的变化,利用双累积曲线法分析水沙变化趋势。结果表明,小水电工程的修建使黄尾河下游年均径流量和输沙量有所减小,水沙关系发生较大变化,水文指标整体改变度为63.2%,为中度改变,且各月生态流量皆低于RVA下限。研究结果为黄尾河流域生态水文变化需求提供了参考依据。     

衢江衢州段生态径流计算

衢江衢州段为典型的山溪性河流,其径流易受降雨影响而剧烈波动,为计算其生态径流,基于1956~2006年衢江衢州段逐日流量资料,利用Mann-Kendall法逐月对径流数据进行突变诊断。选取突变前序列,运用15种偏态分布函数逐月拟合日径流资料,综合三种拟合优度检验法的结果,选取最佳拟合函数,取最佳拟合函数概率密度最大处的径流为概率密度法的生态径流,再结合水文变异指标法及变化范围法(RVA/IHA)框架下的生态径流结果,取二者较大值为最终的生态径流过程,并与最枯月频率法和逐月频率法的计算结果比较,引入生态径流满足率评价各计算方法的优劣。结果表明,逐月频率法掩盖了日径流的剧烈波动,应用于山溪性小型河流的生态径流计算不甚合理,概率密度法结合RVA/IHA法的生态径流计算方法较合理。研究结果可为其他山溪性小型河流的生态径流计算提供参考。     

水文情势变化对岩溶区流域河流生态的影响

采用IHA/RVA法和EFC指标分别分析澄碧河坝首站和平塘站的水文情势改变程度,并利用滑动平均法分析特殊水文指标的趋势。研究表明,澄碧河水文情势改变了河流生态,其中澄碧河坝首站、平塘站的水文综合改变度分别为46.04%、66.91%,均属中度改变;EFC的组成较变异前更为丰富;变异后,澄碧河坝首站、平塘站的1日最小流量分别以平均每年0.07m3/s的速率缓慢上升和平均每年0.01m3/s的速率缓慢下降。受水文情势和岩溶区的影响,上游平塘站对河流生态产生不利影响,下游坝首站更利于澄碧河枯水期河流生态的发展。研究结果为未来澄碧河实施生态监管提供了依据,建议加强监测和分析岩溶区流域水文气象要素,以保证河流生态健康安全。     

湄公河清盛站水文情势变化分析

以湄公河清盛水文站为例,采用MannKendall统计检验方法和Pettitt突变检验方法分析了1960 ～2003年径流量的变化趋势和突变点,基于水文变化指标,采用变动范围法定量评价了清盛站水文情势 的变化程度。结果表明,清盛站年均流量总体呈下降趋势,枯季平均流量呈上升趋势,汛期平均流量呈 下降趋势;径流系列基本未发生突变;1992年前后出现显著变化的水文指标有河流枯季月均水量、年均 最小流量与出现时间、低流量谷底数与平均持续时间及流量平均变化率与逆转次数;河流水文情势整体 属中度变化。     

气候变化对黄河源区水文情势的影响

在CMIP5多种GCM模式和VIC模型基础上,结合水文指标法(IHA)和趋势分析法,研究了未来气候变化对黄河源区水文情势的影响。结果表明,黄河源区的年降水和年平均气温在未来时期(2036~2065、2070~2099年)总体上呈现显著增长趋势,各季气温增幅相当,然而降水季节变化存在较大差异,夏季降水较秋冬季节增长更为显著;黄河源区的汛期径流量呈增加趋势,剩余月份呈减小趋势,该趋势在冬季尤为显著;年极端最小径流有减小趋势,年极端最大径流有增加趋势,可能会对部分鱼类繁殖等产生影响,不利于水生生物的生存。     

基于IHA-RVA法的人类活动对窟野河流域水文情势影响评估

定量评估人类活动对流域水文情势的影响是维持流域生态平衡的一项重要基础研究工作。基于窟野河径流控制站温家川水文站1954~2016年的日径流数据,采用IHA-RVA法计算了水土保持效应期和煤矿开采影响期流域的水文情势指标变化情况。结果表明,水保措施和煤矿开采均导致窟野河径流的水文情势发生改变,其改变度分别为中度和高度,煤矿开采对流域水文情势的影响更大;受人类活动干扰后,温家川水文站在水土保持效应期有17个水文指标发生了中度改变,煤矿开采影响期有21个指标发生了高度改变,两个时期相比较有13个指标发生了高度改变,分别占指标总数的53.1%、63.6%、39.4%;水保措施涵养水源的作用较明显,煤矿开采的减水效应大于水保措施的减水效应,其中煤矿开采消减洪峰的作用大于水保措施消减洪峰的作用。研究成果对于流域水资源开发与保护有重要意义。     

二滩水电站运行后对雅砻江下游河流水文情势的影响分析

为评估二滩水电站运行后对下游雅砻江水文情势的影响程度,针对雅砻江下游小得石水文站1958～2012年期间逐日流量变化情况,采用变化范围法（RVA）求得水文变动指标（IHA）中33个水文参数的改变及水文改变程度。结果表明,二滩水电站运行后,其下游雅砻江月平均流量变化的改变不大,年最小流量的改变有所增加,年最大流量变化不大;年最大流量、年最小流量的出现时间均由建库前的30日左右增加到90日左右,偏差较大;年高低流量的频率升幅较大,但持续时间略微减少;涨水率有所上升;落水率有所下降。最终根据水文综合改变度评价雅砻江河流水文情势总体改变度为68.31%,这表明二滩水电站的运行对下游小得石水文站的水文情势的影响为高度改变。     

小浪底水库运行对下游河道水文情势的影响评价

为评价小浪底水库运行对黄河下游河道泥沙及生态环境的影响,依据黄河下游花园口站1960~2010年日均流量资料,采用变化范围法（RVA）定量评价了水文条件改变程度,分析了小浪底水库建库前后黄河下游水文条件变化,评价了下游河道泥沙及生态环境的改变。结果表明,与建库前相比,小浪底水库的运行使下游河道水文情势发生了高度改变,整体水文改变度为71.6%,而对生态环境已严重恶化的黄河下游,小浪底水库的运行极大地改善了黄河下游泥沙淤积问题,同时对生态环境的影响整体呈有利趋势。     

泾河水沙多年变化规律及驱动因素研究

为了解泾河多年水沙变化规律及其驱动力,基于泾河张家山水文站径流及泥沙数据,利用MannKendall趋势检验、Pettitt法、经验模态分解方法(EMD)等对年数据进行趋势、突变点和周期分析,并最终对水沙变化进行了归因分析。结果表明,泾河张家山水文站来水量和来沙量多年来呈减少趋势,并且在1990年代中后期发生突变;水沙变化主要拥有2年周期的波动,在发生突变后,波动幅度变的缓和,波动周期未发生变化;而水沙大幅度减少主要是由于上游流域退耕还林和人类直接取水拦沙活动所造成的。     

基于IHA/RVA法的黄河中游环境流量组分与水文情势变化研究

为探究变化环境下黄河中游环境流量组分与水文情势变化情况,采用Kendall秩次相关检验法、Mann-Kendall突变检验法及累计距平法分析了花园口站1960～2016年径流变化特征,在此基础上,运用IHA/RVA法定量评估了环境流量组分及水文情势变化.结果 表明,1960～2016年间花园口站径流呈极显著减少趋势,减...     

浑河干流径流变化及其驱动力分析

根据浑河干流大伙房水库、沈阳和邢家窝棚3个水文控制站1964~2011年的逐月径流资料和逐月降雨资料,运用数理统计、Kendall秩次检验、R/S分析法和M-K突变检验等方法,计算分析了浑河流域径流的年际变化、代际变化、年内分配和径流变化趋势等多种特征,并利用降水—径流双累积曲线法研究了浑河流域降水和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,浑河流域径流的年际变化剧烈,下游的变差系数与极值比大于上游,说明下游更不利于水资源综合利用和管理;浑河干流丰水期历时短,枯水期历时长,大部分年份处于枯水期;浑河干流径流的代际变化不明显,但径流年内分配很不均匀,主要集中在5~10月,约占全年径流量的75%;浑河流域的径流序列呈现出丰枯交替变化,处于不显著递减状态;影响浑河干流径流变化的主要因素是人类活动,其次是降水变化。