气候变化和人类活动对塔里木河流域地表径流影响分析

借助非参数Mann-Kendall、Mann-Whitney检验对塔里木河源流和干流地表径流量、源流区间耗用水量进行分析;构建气候变化和人类活动影响对源流水资源的影响量定量分离模型。结果表明:(1)1957~2013年源流出山口来水量和区间耗用水量均呈显著增加趋势,年增加幅度分别为0.83亿m3和0.89亿m~3;干流阿拉尔来水量呈不显著的下降趋势,年均减少幅度为0.1亿m~3。(2)源流出山口来水量和区间耗用水量均在1993年出现显著的增多突变,突变跃度分别为31.13亿m~3和30.87亿m~3,干流阿拉尔地表径流量在1984年呈不显著的减少突变,突变跃度为4.41亿m3。(3)1994年来,气候变化对塔里木河源流水资源量表现为正影响,影响量占58.5%;人类活动表现为负影响,影响量占41.5%。(4)1994年来,人类活动对源流地表水资源影响呈减少趋势,从1994~2000年的47.2%减少到2011~2013年的37.3%,综合治理成效逐渐显现。     

塔里木河流域汛期地表径流变化趋势和预测分析

基于塔里木河流域三源流和干流1957-2008年实测月地表径流数据,运用Mann-Kendall非参数检验和小波变换等方法,探究三源流和干流汛期地表径流变化趋势,并建立周期性叠加趋势模型预测其2009-2025年地表径流量特征和变化趋势。结果表明:近50多年来,塔里木河源流7、8、9月地表径流均呈增加趋势,干流7、8、9月地表径流均呈减少趋势,反映出源流用水量持续增加挤占干流水资源量。根据预测,塔里木河三源流2009-2025年,7月和8月多年平均地表径流量属平偏丰水期,9月属偏丰水期;7月和9月地表径流量呈增加趋势,8月地表径流量呈下降趋势。塔里木河干流2009-2025年,7月多年平均地表径流量属平偏丰水期,8月和9月属偏丰水期;7月和8月地表径流量呈增加趋势,9月地表径流量无明显增大或减小趋势。     

塔里木河流域径流变化趋势分析及预测

结合塔里木河流域三源流各水文站及干流阿拉尔52年(1957-2008年)的径流实测资料,运用时间序列周期方差分析外推、非参数检验和R/S分析等方法探讨了径流量的周期、跃变及未来的变化趋势。结果表明:阿克苏河两水系径流趋势增加显著并在未来的一段时间内将长期持续,其突变点皆在1993年;和田河同古孜洛克与乌鲁瓦提存在相反的径流趋势且突变不显著;叶尔羌河表现为微递增趋势并在1993年发生显著性突变,但在未来的一段时间这趋势将转变为减少;源、干流在突变、径流趋势、径流量等皆存在较大差异,这表明人类活动强烈干扰了干流的水文过程。     

黑河流域1957-2008年径流变化特性分析

根据黑河干流莺落峡站和正义峡站1957-2008年52年的实测年径流资料,应用累积距平、滑动平均、M ann-Kendall非参数统计检验和R/S分析等多种方法,分析了黑河流域年径流变化规律。结果表明:①总体上,莺落峡站年径流存在增加趋势,正义峡站年径流存在减少趋势,同时两站径流趋势具有一定的持续性;②1961年和1998年是莺落峡站径流量突变开始的年份,1957-1961年间,径流量处于明显增加阶段,1962-1997年间,径流量出现了增长率逐渐减小、径流量减小及径流量微弱增加等阶段,1998年后,径流量再次出现明显增加的现象。③20世纪80年代中期以前,莺落峡、正义峡两站径流量变化规律较为一致,均是丰水年和枯水年交替出现,丰枯转化较为平衡。20世纪80年代末至90年代末,莺落峡站径流量处于增加的趋势,而正义峡站呈现显著减少趋势,主要是这一阶段中游用水量急剧增加,两站径流量差值呈显著增加趋势。进入21世纪由于国家在黑河流域实施了水量统一调度,两站径流量差值保持平稳态势。     

气候变化和人类活动对黄河流域内蒙古段典型支流径流变化的贡献

以黄河流域内蒙古段典型支流旗下营、准格尔站点控制流域为基础,采用累积量斜率变化率比较法,定量分析了径流变化、气候变化和人类活动对径流变化量的贡献。结果表明,径流量多年来呈减少趋势,随降水的增加而增加,随平均气温的升高而减少。径流量2000 s最小,相对1990 s减少了45.67%~58.26%。径流突变点为1981年。1981~2010年与1957~1980年相比,旗下营、准格尔两个水文站点控制流域气候变化对径流减少的贡献率分别为12.80%和23.46%,人类活动对径流减少的贡献率分别为87.20%和76.54%。     

基于分形和R/S分析的渭河干流径流变化特征研究

变化环境下日益突出的水资源供需矛盾对流域水资源管理提出更高要求。通过分析流域径流量变化特征,揭示流域水资源演变趋势,为流域水资源合理开发利用提供依据。以渭河流域为研究区域,采用Mann-Kendall非参数检验、分形理论和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流时空变化特征、持续性及两者之间的关系。结果表明:渭河干流各站点的月径流量均呈减少趋势,从上游到下游,月径流量减少趋势的显著性越来越弱,呈显著性减少趋势的月份越来越少。渭河干流各站点的月径流深Hurst指数均大于0.5,即未来与历史变化情况呈正相关性,各站点未来月径流量将呈持续减少趋势。汛期分维数大于非汛期,上游月径流分维数小于下游,中游月径流分维数最大。分维数越大,径流过程变化越复杂,河流调节能力越差,表明渭河干流在汛期和中游径流量调节能力相对较差。Hurst指数与分形维数之间有着显著负相关性,即径流量越复杂,分维数越大,Hurst指数越小。研究结果可为流域水资源科学调度提供依据,有利于促进流域内水资源严格管理。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

塔里木河源流区径流量年内变化特征

基于塔里木河源流区6个水文站1957年-2008年的实测径流资料,运用非参数检验、小波分析等方法探讨了径流量年内变化特征。结果表明:塔里木河源流区月径流量以及丰水期、枯水期径流量以显著增加趋势为主;源流山区径流量集中度指数在协合拉水文站有轻微增加,而在其他5个水文站皆表现减少趋势;径流量集中度指数的显著周期集中在3⁸a。以上研究结果可为实现该流域水资源的合理配置提供理论依据。     

渭河源区径流量变化特征及趋势分析

通过渭河源区渭源水文站1981~2010年30年的月年实测径流资料,从径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标,分析了渭河源区径流年内分配的变化特征。采用线性趋势回归检验法、坎德尔秩次相关检验法、斯波曼秩次相关检验法,分析了渭河源区径流的年际变化趋势。研究结果表明:(1)渭河源区径流年内分配不均匀系数和年内分配完全调节系数的变化规律总体上一致,都处于减小趋势;集中度的长期变化总体上呈下降趋势,集中期的长期变化总体上呈逐年滞后趋势,21世纪最初10年滞后到7月13日,相对多年平均的集中期推迟6天;相对变化幅度和绝对变化幅度长期变化总体上都呈下降趋势,绝对变化幅度下降趋势更明显。总体上来说,渭河源区径流年内分配逐渐趋于均匀。(2)渭河源区年径流量近30年呈逐年减小的趋势,趋势线具有513.0×10~4m~3/10 a的负倾向率,30年间年径流量减少了1 539×10~4m~3;通过3种趋势检验方法的计算结果均表明渭河源区年径流量减小趋势显著。     

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。     

1957—2016年泾河干流径流量变化趋势分析

泾河为渭河的第一大支流,为了解泾河干流径流量变化特征,以泾河干流甘肃段的4个水文站1957—2016年的实测数据为基础,利用Mann-Kendall法、累积距平法和小波变换法对泾河干流的径流量变化趋势、径流量突变年份和周期变化规律进行分析,并对引起变化的可能原因进行探讨。结果表明：泾河干流甘肃段的崆峒峡水文站、平凉水文站、泾川(三)水文站和杨家坪(二)水文站1957—2016年年径流量呈下降趋势,且4个水文站径流量突变后年平均值较突变前分别减少了41%、44%、45%和41%;主要存在2～10 a尺度、10～30 a尺度和30 a以上大尺度的周期性变化;径流量突变年份集中在1982年和1986年;从崆峒峡水文站到杨家坪(二)水文站之间的泾河天然径流量与实测径流量之间的差异逐渐增加,且甘肃段泾河干流由上游至下游中小尺度周期性逐渐减弱,大尺度周期性逐渐增强。     

渭河干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析渭河干流径流量的年际变化趋势及年内分配规律,根据渭河干流林家村、咸阳、华县3个水文站1951—2010年60 a的逐月实测径流资料,采用Mann-Kendall法和R/S方法,对渭河干流径流量的年际变化特征及趋势进行了分析,在此基础上采用有序聚类分析法对其突变点进行检验,并划分径流阶段;运用集中度与集中期等指标对各阶段年内径流量的分配进行了定量分析。结果表明:3个水文站的M-K统计量Z值分别为-5.893、-4.892和-4.254;3个水文站的Hurst指数分别为0.945 6、0.940 2和0.884 5,均大于0.5;林家村站的突变点为1971年和1994年,咸阳站的突变点为1969年和1994年,华县站的突变点为1969年和1991年;60 a来渭河径流量显著减少,并在未来一段时间内保持持续减少态势;径流集中度整体呈增加趋势,年内径流分配不均,径流多集中在5—10月,占年径流量的75%左右;径流集中期从20世纪50年代的8月5日后延到21世纪初的8月15日左右。     

近50年乌鲁木齐河上游出山口径流变化特征及原因分析

利用乌鲁木齐河1957-2009年的径流、气温、降水逐月资料,分析乌鲁木齐河上游出山口年径流变化特征及其与气候变化的关系。研究结果表明:1乌鲁木齐河上游出山口径流的年际变化相对稳定,但年内分配极不平衡,其中夏季径流量最大,约占全年的61.8%,其他各月径流量只占全年的38.2%;从汛期和枯期来看,乌鲁木齐河上游汛期和枯水期径流量相差较大;2近50年来,随着乌鲁木齐河上游流域出现明显的升温趋势,流域内降水呈减少的趋势;从径流年际变化的分析来看,随着乌鲁木齐河上游流域来水的增加,降水和气温的变化显著。     

精河流域径流变化特征及其对降水变化的响应

利用精河水文站1964年-2012年径流、降雨数据,采用M-K检验、累积曲线模型及交叉小波分析等方法,对艾比湖流域精河的径流、降水的变化特征及多时间尺度相关进行分析,并定量分析了降水变化对径流变化的贡献率。精河年径流量总体上径流呈增长趋势,但趋势不明显;降雨总体上呈增加趋势,且增加趋势明显。精河年径流量与降水量在多时间尺度上存在显著相关关系,且以正相关关系为主,显著相关区域集中在1986年-1991年在2~4a的周期带、1985年-1990年的7a周期带、2002年-2011年的4~5a周期带。分析认为,近50年来该流域降水变化对径流增加的贡献率平均为68.4%。     

气候变化对河川径流量的影响——以皇甫川流域为例

基于非参数检验方法 Mann-Kendall法,对黄河中游皇甫川流域的降水、平均气温和径流量的长期变化趋势和序列突变情况进行了检验,并运用水文敏感性分析和降水—径流相关关系分析两种方法探究了皇甫川流域径流锐减的原因。1985—2006年,皇甫川流域的气候暖旱化趋势显著。其中,年降水系列呈减少趋势,但减少趋势不显著;年平均气温呈明显的上升趋势,远远超过了α=0.05的显著性水平。年径流量也表现出显著的减少趋势,显著性水平α=0.1。径流突变性检验结果显示,在1998年前后皇甫川径流出现显著变化,天然时期(1985—1998年)和径流变化时期(1999—2006年)相比,年均径流量减少了60%。归因分析表明,气候变化因素对年均径流变化的贡献率为46%,说明气候变化是导致径流减少的重要因素。     

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%。     

近50a来黄河源区降水、气温及径流变化分析

基于1961—2010年气象、径流资料,采用M-K趋势检验法分析了黄河源区近50 a来降水量、气温和径流量的变化规律及三者间的内在关系,探讨了气温、降水量对黄河源区径流量季节性变化的影响。结果显示,近50 a来黄河源区降水量、气温变化具有明显的时空差异;黄河源区春季降水量显著增加,年降水量呈微弱减小趋势但不显著,东南部高值区降水量呈下降趋势而西北部低值区的降水量呈增加趋势;各季节均显著升温,东南部气温高值区的升温幅度要低于西北部气温低值区的;近50 a来黄河源区径流量呈显著下降趋势,其夏季径流量主要受夏季季风降水量的影响,而春季径流主要受春季降雨/降雪和上一年冬季降雪的影响。     

塔里木河年径流量时间序列趋势分析

采用Mann—kendall检验趋势分析方法和线性趋势回归检验方法，对塔里木河源流和干流8个水文站44a的年径流量进行了趋势分析。结果表明：塔里木河源流阿克苏流域出山口站沙里桂兰克站和协合拉站、叶尔羌河流域出山口站卡群站的年径流量呈现增加趋势，和田河流域出山口站乌鲁瓦提站和通古孜洛克站的年径流量没有明显的趋势；干流阿拉尔站、英巴扎站、卡拉站的年径流量均为减少趋势。从趋势分析结果可以看出塔里木河干流水量的减少是由于人类活动造成的，同时建议稳定源流区灌溉面积，提高水的利用效率，增加源流下泄塔里木河干流的水量。     

基于弹性系数法的阿克苏河径流归因分析

为了探究阿克苏河径流对气候变化和人类活动的响应情况,采用Mann-Kendall、Pettit检验法结合距平序列变化分析水文、气象要素的变化趋势和突变情况,基于弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,并探究了冰川积雪消融对径流量的影响。在此基础上,根据突变点检验结果,将历史长序列划分为基线期(1956—1976年)、改变期I (1977—1993年)及改变期II (1994—2018年),定量研究了阿克苏河径流变化的归因。结果表明:(1)阿克苏河流域1956—2018年的年平均降雨和径流呈现出显著的上升趋势,降雪量呈现不显著的上升趋势,而潜在蒸散发呈现出递减趋势;(2)径流变化对降雨和潜在蒸散发变化的敏感性程度自基线期到改变期II呈显著的增加趋势;(3)径流变化对降雨变化的响应更敏感,降雨的增加与潜在蒸散发的减少都会导致流域径流量的增加;变暖引起的积雪与冰川的加速消融都将显著地促进径流量的增加;(4)自1977—2018年,气候变化使径流量增加的影响(59%)明显大于人类活动使径流减少的影响(-41%),气候变化是阿克苏河径流量变化的主导原因。     

松花江流域径流变化特征及趋势分析

利用松花江流域主要代表水文站江桥、扶余、哈尔滨和佳木斯站1955—2006年径流资料。采用距平累积法和Mann-Kendall法等分析了松花江近50多年来径流变化特征和趋势,结果表明：松花江各流域站点径流年际变化按照时间序列可以划分为若干个枯水段和丰水段,嫩江、第二松花江和松花江干流的径流量均有下降的趋势,其中松花江干流的下降趋势较为明显,而嫩江和第二松花江径流量的减少相对不显著。