乌江流域水沙规律演变及驱动因素定量分析

研究乌江流域水沙特性及其演变规律,对长江中上游地区水土保持、水资源有效利用、防灾减灾和减少水库泥沙淤积具有科学价值。以乌江流域武隆站1955-2015年的降雨、径流和输沙量资料进行相关性分析、趋势检验以及突变点检验,考察自然和人类活动对径流、泥沙的影响,并定量描述其影响程度。研究表明:乌江流域年径流量和年输沙量均呈下降趋势,且输沙量的下降幅度较为显著;1955-2015年乌江流域降雨-径流关系未发生明显变化,而水-沙关系特性发生阶段性改变,特别是在2005-2015年,泥沙降幅达到0.142亿t,为原有的80%。矿物资源开采,大型水利工程建设等人类活动是影响水沙关系的主要驱动因素。     

基于试验流域的季风区洪水特性及其水文模拟

根据我国安徽省5个试验流域的实测资料,分析了各流域场次洪水的特性,并利用TOPMODEL模型对各流域进行次洪模拟,进一步探讨该模型在我国东部季风区洪水预报方面的适用性。结果表明:安徽省各试验流域场次洪水的降雨量-径流深散点均呈现较好的正相关性,降雨量随着海拔的升高而增大,山区的径流系数大于平原丘陵区;面积最小的瓦屋刘流域对暴雨的响应最为敏感,孙村流域场次洪水的洪峰模数差异最小、起涨时间最长,黄山流域场次洪水的历时最久;随着海拔的升高,流域地形指数的平均值逐渐增大,同时各流域面积占比最大所对应的地形指数逐渐减小;地形指数标准差越大的流域,土地利用类型也越丰富;TOPMODEL模型总体上可以较好地模拟安徽省各试验流域场次洪水过程,且对大流量的捕捉效果优于小流量,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

黄河源区气象干旱与水文干旱关联性分析EI北大核心CSCD

采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)刻画黄河源区气象干旱和水文干旱过程,通过唐乃亥水文站SRI、源区SPI及3种小波分析方法揭示了1968—2020年黄河源区气象和水文干旱之间的周期性特征及相关性。结果表明:广义极值分布是唐乃亥水文站最适宜的流量分布函数;以Gamma分布和广义极值分布分别作为降水和流量的分布函数,基于距离平方倒数法计算出SPI-9和SRI-1的相关系数最高,为0.68;连续小波变换分析表明SPI-9和SRI-1具有相同的周期特征,交叉小波变换和小波相干分析表明SPI-9和SRI-1在不同周期尺度表现出显著的正相关关系;黄河源区气象干旱向水文干旱的传播时间为9月,SPI-9序列可用于水文干旱监测。     

黄河源区水文气象要素演变特征及响应关系

黄河源区作为黄河的水塔,其水量的丰枯变化对黄河流域水资源开发利用至关重要。采用M-K秩次相关检验和有序聚类法分析了1961—2013年来黄河源区气温、降水和径流的演变特征,分阶段研究了降水-径流响应关系。结果表明:1961—2013年间,黄河源区气温显著升高,降水增加趋势微弱,实测径流整体呈微弱下降趋势;实测径流序列在1989年发生突变,由于兴建了生态保护工程,将实测径流系列划分为1961—1989年、1990—2000年和2000—2013年3个阶段,不同阶段的降水-径流相关性较好,阶段性差异明显,2000年以后的点群位置明显靠下,表明其他非降水因素对河川径流量的变化具有重要影响。     

气候变化和人类活动对黄河重点区间径流的影响

科学分析径流变化归因是流域治理的一项基础工作,对水资源管理具有重要意义。采用水文模拟途径定量评估了气候要素变化和人类活动对黄河重点水文站华县、河津、■头、龙门水文站河川径流变化的影响。结果表明:受人类活动影响,实测径流量出现明显的阶段性变化,突变之后的径流量较突变前减少了30%以上;可变下渗容量模型对黄河流域天然径流量具有较好的模拟效果,能够用于天然径流量的模拟;人类活动是黄河径流量减少的主要原因,人类活动的影响占径流量减少的70%以上;进入21世纪以来,由于降水增加,因此气候要素对径流量减少的贡献率有减小趋势。     

不同水文模型在金溪流域的模拟与适应性研究

应用概念性新安江模型、水箱模型以及半分布式的TOPMODEL模拟了金溪流域的水文过程,并比较了3种模型对日径流过程和场次洪水过程的模拟结果与精度。结果表明:各模型模拟1992—1993年日径流过程的Nash效率系数都大于0.7,净雨深相对误差都小于15%,说明各模型都能较好地模拟该流域的日径流过程,新安江模型和水箱模型的模拟精度较TOPMODEL的略好。选择两场洪水,比较3种流域水文模型模拟场次洪水过程的精度,发现3种流域水文模型模拟的洪水过程与实测过程总体上相贴近,且单峰洪水模拟结果相对多峰较好,洪量和洪峰的相对误差都小于20%,满足洪水预报精度要求。3种模型在金溪流域日径流过程和场次洪水过程模拟中的结果表明,水箱模型和新安江模型的表现略优于TOPMODEL的。     

滁州市城西试验流域植被区土壤蒸发特性及其驱动要素研究

根据安徽省滁州市城西试验流域的观测资料,研究了植被区土壤蒸发特性及其与降水、水面蒸发和土壤含水量等驱动要素之间的关系。结果表明:①土壤实际蒸发量与降水量、水面蒸发量的正相关性均于汛期达到最强,非汛期的相关性受其他因素影响较大;②降水量和水面蒸发量与土壤实际蒸发量的正相关性随着时间尺度的增大而增大;③土壤表层的含水量对土壤实际蒸发量的影响更大,土层深度越深,其含水量对土壤实际蒸发量的影响越小;④相较于表层土壤(0～35 cm)次日的蒸发量,其当日的蒸发量与土壤含水量的相关性较高。     

基于数值天气预报模式的流域中期径流预报

研究耦合天气预报模式的径流预报对提高预报预见期及流域防洪减灾具有重要意义。以金溪池潭水库流域为例,通过尺度转换和气象要素联结实现GEM和GFS两种数值天气模式与新安江模型的单向耦合,进行流域水文模拟以及中期径流预报。日径流过程和次洪过程模拟结果发现耦合数值天气预报模式的流域中期径流预报能够较好地预估一段时间内的径流总量,而对洪峰以及洪水过程预报能力稍有不足。预报误差来源有水文模型误差和降水预报误差两种,且降水预报的误差在水文模型中会有放大的效应,这增加了中期径流预报的不确定性。     

1979—2018年雅砻江中上游积雪时空变化及影响因素分析

基于1979—2018年积雪深度卫星数据及同期的格点型降水和气温观测资料,分析了雅砻江中上游积雪时空分布及其影响因子,利用相关分析法分析气候因子与地形因子对积雪深度时空分布的影响及贡献程度,采用趋势分析法研究积雪特征和气候因子的时间变化规律。结果表明:雅砻江中上游降水、气温、高程、坡度和坡向对年均雪深空间分布的贡献率分别为0.218、0.453、0.206、0.080和0.043,气候因子的贡献程度明显高于地形因子;研究区积雪期主要集中在10月至次年5月,年降水量和年均气温呈显著上升趋势,西北部和东南部积雪期变暖现象明显,绝大部分区域年均雪深表现为不明显的减少趋势;积雪深度与降水量的相关系数多为正值,与气温的相关系数均为负值,在区域中下游表现的相关性较强,各影响因子与积雪深度的相关程度由强到弱依次为气温、高程、坡度、降水和坡向。     

气候变化和土地利用变化对水文过程影响研究进展

气候变化及强人类活动已经对区域水资源情势造成了一定的影响。变化环境对水文过程的影响是国际水文十年Panta Rhei计划强调的核心主题。环境变化使流域水文过程变得复杂,区域水文循环对变化环境的响应机理和不确定性研究是未来水文科学研究的重要内容。文中系统综述了气候变化、土地利用变化对区域水文过程的影响以及分布式水文模型在中、大尺度流域应用等方面的研究进展;在此基础上,进一步讨论了变化环境下水文科学领域需要强化研究的方向。