蚁蚂吐河流域降雨径流关系变化分析

分析流域降雨径流关系对于区域水资源规划管理有重要意义。以蚁蚂吐河流域为例,采用统计学方法,分析1956～2018年下河南水文站降雨-径流关系变化趋势,结果表明蚁蚂吐河流域降雨年际变化不明显,呈缓慢减少趋势,但径流深呈显著下降趋势且变化幅度大幅减小。通过M-K检验、双累积曲线法分析,降雨径流关系发生突变的年份为1998年,1998年以后径流系数显著减小。选择1998年前后典型年进行分析,月径流变化幅度减小,汛期产流量明显减小。初步分析是由于汛期降雨量减少,流域内植被覆盖度大幅提高、水土保持工程大量增加,造成蚁蚂吐河流域下垫面条件改变,共同影响降雨径流关系。     

东江流域径流系数变化特征及影响因素分析

基于东江流域1956～2005年降雨、径流与气象资料,采用Mann-Kendall检验、小波分析及R/S分析等多种方法,分析了东江流域径流系数年际变化特征及其对气候变化与植被覆盖变化的响应.结果表明,流域径流系数序列呈不显著的上升趋势,并存在不同时间尺度的周期性变化规律和突变点,揭示了降水与蒸发是影响流城径流系数的主要气候要素,植被覆盖变化间接影响径流系数,为流域水资源规划与评价提供依据.     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

青海湖流域径流变化趋势及归因分析

针对青海湖流域近年来径流量增加的现状,根据流域内1976~2016年水文、遥感观测数据,采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验法、距平累积法和双累积曲线法研究了流域气温、降水、径流及积雪等的时空特性。结果表明,青海湖流域气温总体变化呈上升趋势,并在1998年前后发生突变;1976~2016年气温上升率为0.06℃/a;流域内降水量呈缓慢上升,2014年后降水量显著增加。布哈河流域近5年冰雪覆盖面积缩小较迅速且入湖径流量上升趋势显著;通过径流影响因素分析,2005~2015年冻土及冰雪融化对径流影响占主导地位,达75%,降水量占25%。这说明青海湖流域正向暖湿化发展,近年来青海湖湖泊的扩张主要是由降水和径流增加所致。     

气候变化和人类活动对密云水库上游流域径流变化的影响

以北京市密云水库上游流域为例,采用非参数检验Mann-Kendall、Sen斜率、小波周期性分析、基尼系数及洛伦兹不对称系数、SCRAQ法,分析了1960～2017年水库上游流域张家坟站、下会站和密云水库入库月及年径流量的趋势、突变、均匀度等,并定量研究了气候变化和人类活动对径流量变化的影响。结果表明,三个站点月径流量所占比例主要集中于7～8月,且变幅较大,从8月开始,径流量开始减少;季度径流量夏季最大,春季和冬季较小;密云水库7～8月月径流总量的平均值为其他月份径流总量的0.94倍,其夏季径流量的平均值为其他三个季节径流总量的1.18倍;下会站在突变点即1997年后径流深出现缓慢的增加趋势,密云水库在突变点即1992年后径流深的减小速率变小,减小了20%,这是由于降水量及南水北调工程向其供水共同影响所导致;三个站点的主周期分别为8年和24年、5年和24年、6年和24年;年径流量的分布主要集中于许多较小的年径流量,其分布的不均匀性是由于少数较大的径流量引起的;降水和人类活动是对密云水库上游流域径流量变化影响最大的因素,其中人类活动是导致密云水库上游入库流量减小的主要原因。     

滦河流域径流系数时空变化特征及影响因素研究

利用滦河流域的长期水文观测资料，分析流域径流系数的时空变化特征，可为区域水资源的合理开发提供依据。采用相关系数法和滑动T检验法对滦河流域的径流系数进行趋势性和突变性检验，并揭示径流系数的时空变化特征和影响因素。结果表明，滦河流域的径流系数整体上为减小趋势，子流域径流系数值差异显著，但大部分子流域的年径流系数值为0.1～0.3。流域各分区的径流系数值呈现出高原区最小，山区丘陵区居中过渡，平原区值最大的空间分布特点。降雨是流域径流系数减小的主要气候因素，土地利用类型和植被覆盖度是导致各分区径流系数改变的主要下垫面因素。     

梧桐河流域上游径流时序变化特性及趋势

为掌握梧桐河流域上游径流时序变化特性以指导流域水资源开发利用,基于梧桐河上游宝泉岭水文站1951～2013年天然径流序列,采用累积距平法、非参数检验Mann-Kendall法和Morlet小波分析法研究了年、季节径流量的趋势特征、突变特征及周期特征,探讨了引起天然径流量发生变化的主要原因。结果表明,梧桐河流域春、冬两季径流量分别以0.005×10~8、0.004×10~8 m~3/10a平均速率呈增加变化,夏、秋两季径流量分别以0.144×10~8、0.243×108 m~3/10a平均速率呈减少变化,仅秋季径流量减少趋势显著,在季节径流量综合作用下,年径流量以-0.379×10~8 m~3/10a平均速率呈不显著减少变化;年及季节径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1960年代中期以前;年及四季径流量存在显著周期特征,第1主周期依次为12、14、12、11、11年;降水减少引起流域径流量减少,使得两者呈基本一致的时序变化特性。研究成果可为流域水资源开发利用及规划管理提供依据。     

清涧河流域水沙变化规律及影响因素分析

为系统了解清涧河流域水沙变化规律及影响因素,基于清涧河流域出口控制站延川站1954~2011年径流量与输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、累积曲线法和距平法等,分析了清涧河流域近58年来的水沙特征、水沙关系和水沙趋势及突变情况。结果表明,2001年以来,径流量和输沙量分别较1970年以前减少了35.5%和66.7%;径流量呈明显下降趋势,输沙量呈显著下降趋势,且在下降过程中均存在显著突变,突变分别发生在2004、1982年;流域水沙减少主要受降水量减少、水土保持措施和水库拦沙等因素影响。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

1964~2012年晋西黄土丘陵区圪洞流域径流变化分析

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域的径流变化及其影响因素,基于圪洞流域1964~2012年的土地利用资料、降雨和径流等实测数据,运用变差系数、滑动平均法、累积距平法表征流域径流变化趋势,拟合建立年径流系数与土地利用变化的多元线性关系,定量评价不同土地利用类型对径流的影响。结果表明,圪洞流域年径流深变差系数在2001~2012年间最大,说明径流在该年段变化差异较大,这与流域开始大面积植树造林有关。流域年降水量下降趋势不明显,而年径流深呈明显下降趋势。1964~1979、1980~2000、2001~2012年三个阶段降水和径流的线性相关系数R2分别为0.887 6、0.799 7、0.698 5,呈明显的下降关系,这表明流域人类活动对径流影响逐渐加强。年径流系数与土地利用变化的多元线性关系表明林地可有效减少产流,流域径流主要来自草地与耕地和其他两个地类,草地产流率是耕地和其他部分的5倍。     

水利工程和降水波动对洞庭湖水沙过程的定量分析

为进一步分析洞庭湖水沙变化特征及主要影响因素,采用Mann-Kendall突变检测和滑动T检验方法,并结合洞庭湖水沙变化的阶段性特征,划分出基准期和变异期,通过双累积曲线法定量分析水利工程与降水波动对水沙变化的贡献率。结果表明,洞庭湖的水沙均呈减少趋势,水利工程是影响水沙变化的最主要因素;洞庭湖径流量在1977年发生突变,而输沙量在1980年发生突变;以1960~1966年为基准期,1967~1973、1974~1980、1981~2014年为变异期,对入湖年径流量变化影响,降水量贡献率分别为11.28%、6.83%、0.84%,水利工程贡献率分别为88.72%、93.17%、99.16%;而对入湖年输沙量变化影响,降水量贡献率分别为7.30%、12.49%、0.46%,水利工程贡献率分别为92.70%、87.51%、99.54%。四水流域与荆江三口流域的水利工程项目的运行均是入湖径流量变化的主要影响因素,荆江三口流域的水利工程运行是导致入湖输沙量变化的主要原因。     

基于Budyko假设的乌伦古河源区径流变化特征及归因识别

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960～2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960～1994年，变化期1995～2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%;降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%,研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。     

雅砻江流域径流演变特征及成因

利用M-K检验、滑动t检验等方法系统地分析了雅砻江流域两河口、锦屏、官地和二滩4个水文站点径流情况,研究其年内分配、年际变化、趋势特征、突变点等径流过程变化特征,并探讨其成因。结果表明,雅砻江流域年内径流量主要集中在6～10月,约占年径流总量的75.46%;各站点年径流量整体呈下降趋势,从月径流量变化趋势来看,4站均在5、9月呈不显著上升趋势;雅砻江流域径流突变点为1987年,与流域内实际的水利工程建设时间基本一致,两种突变检验方法相结合提高了突变点识别的准确率。气象因素是1953～2011年径流变化的主要驱动因素,但大量水电站的开工与建成导致雅砻江流域径流在1987年发生变化。     

岷江上游近59年径流变化及归因识别

为高效利用岷江上游流域的水资源，基于1960～2018年流域水文气象资料，采用多种统计学理论分析径流的趋势、周期和突变点，应用基于Budyko理论的弹性系数法(Choudhury-Yang公式)和累积量斜率变化率比较法(SCRCQ法)对径流变化进行归因分析。结果表明，径流以12.5 mm/10a的速率呈显著减少趋势，并在1993年发生突变。径流变化存在3、8、12、18年的主周期，其年内分配不均，主要集中于夏秋两季，占比73.6%。降雨对径流变化最为敏感，下垫面参数次之，潜在蒸散发最不敏感。Choudhury-Yang公式和SCRCQ法计算出气候变化对径流减少的贡献率分别达到58.13%、63.29%,表明气候变化是研究区径流减少的主要因素，而人类活动对径流减少的贡献亦不容低估，贡献率分别达到41.87%、36.71%。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

昆明城市暴雨洪水特性分析

昆明城市化进程加快后,城市暴雨洪水特性发生了变化。利用昆明市城内及城郊水文、雨量代表站1971～2011年实测资料,分析了城内及城郊暴雨洪水的地域分布、时空尺度变化、季节变化、年际变化。结果表明,昆明城区局部暴雨发生频次增多,暴雨中心主要位于盘龙江上游甸尾河—西北沙河—昆明主城一带,高强度暴雨常集中于几十分钟内,10min降雨占60min降雨的23%～70%,1h降雨占24h降雨的30%～63%。受城市化发展影响,城区暴雨量值在1990年后呈递增趋势,最大1d降雨量尤为明显,洪水的时空分布、季节变化与暴雨基本一致。     

变化环境下非一致性极端水文事件的模拟及预测

在气候变化与高强度人类活动综合作用下,洪水事件的时空格局发生了变异,洪水序列的不一致性导致流域洪水设计值难以界定,应对难度加大。为研究变化环境下洪水特征的非一致性,更好地估计洪水特征变化,以汉江流域为例,运用GAMLSS模型,以时间、气象因素(气温和降水)和人类活动(水库指标)为协变量,对汉江流域1951～2005年的最大洪峰流量序列进行非一致性频率分析,并基于CMIP5模式下两种典型浓度路径RCP2.6、RCP4.5情景下的输出数据,利用率定好的最优非一致模型模拟未来变化环境对汉江流域最大洪峰流量的影响。结果表明,构建的具有物理意义的非一致性模型可较好地模拟汉江流域洪水过程的非一致性特征,且该模型在一定程度上能适应环境变化;在RCP2.6、RCP4.5两种情景下,汉江流域的年总降水和年均气温在2006～2100年呈上升趋势;在不考虑汉江流域未来水利工程继续建设的情况下,气候变化在未来将会导致流域洪水风险进一步增加。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。     

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。     

汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。