气候变化和人类活动干扰下万泉河流域水文情势变化特征分析

由于气候变化和人类活动的共同作用,众多河流的水文情势发生改变,因此分析环境变化的河流水文情势影响机理对河流保护有重要意义。基于万泉河加报站1957～2014年的日流量资料,通过Mann-Kendall和累积距平法诊断径流序列的突变点,将水文序列划分为两个时间序列,采用水文变化指标法(IHA)、变化范围法(RVA)和直方图匹配法(HMA)分析万泉河水文情势的改变度。结果表明,年径流序列1990年发生突变;变异后,径流特性发生改变,逆转次数显著增加,增幅为28.81%,RVA法的水文改变度DR值为89.85%,发生了高度变异,HMA法的水文改变度DH值为66.34%,表现为中度变异,会对生态系统稳定性带来威胁;流域内热带雨林破坏加剧,植被结构改变是导致河流水文情势变化的重要原因。研究结果可为水资源管理和生态保护提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

鄱阳湖五河流域入湖年径流变化特征分析

为探讨鄱阳湖入湖流量变化特征,以便为鄱阳湖五河流域的水资源管理提供科学依据,根据鄱阳湖五河流域6个水文站近60年的实测径流量资料,采用差积曲线—秩检验联合识别法分析五河流域入湖年径流量的变异性,采用五点滑动平均法、Mann-Kendall秩次检验法分析各站年径流量的变化趋势,应用小波分析法识别各站的变化周期。研究结果表明,各水文控制站年径流序列均未发生突变;各水文站的年径流变化趋势均不显著,鄱阳湖入湖总量在1953~1956、1968~1976、1990~2001年处于丰水年,在1958~1967、1978~1985、2002~2013年处于枯水年;各站均存在19年左右的主周期。     

塔里木河流域水文循环要素变化特征分析

针对全球气候变化背景下塔里木河流域水文循环要素的剧变,分析了塔里木河流域的气温、降水、出山口径流的时空变化特征,采用Mann-Kendall检验法对流域水文气象要素的时间序列变化趋势进行显著性检验,获得了塔里木河流域水文循环要素变化基本事实及初步规律.流域出山口径流基本保持了丰枯交替的天然状况,对气候变化的响应并不明显.     

窟野河洪水序列变异点综合诊断

以黄河流域窟野河1954～2006年洪峰序列资料为基础,采用水文序列变异点综合诊断方法对洪水变异点进行诊断。结果表明,窟野河流域洪水发生变异的年份为1979年和1998年,与水文调查结果一致,可为定量描述下垫面条件变化对流域径流的影响提供参考。     

岩溶流域枯季径流的区域频率分析

了解岩溶流域枯季径流的变化对维持岩溶生态系统的发展有重要意义。采用线性矩法以年最小7日平均径流量作为枯季径流的统计特征量,通过样本一致性检验、样本相似区检验及区域分布函数识别后,分别采用5种分布函数进行频率分析计算,并以概化的罗枝斯蒂分布(GLO)作为区域统一分布线型,采用指标洪水法对研究区贵州省乌江水系进行枯季径流的区域频率分析。结果表明,GLO分布能取得较好的枯季径流模拟精度。     

基于GAMLSS模型的滹沱河径流分析

为探究当今环境下径流序列的非一致性特征，更好地预判洪水事件的发生，以海河流域的滹沱河为例，采用GAMLSS模型，以时间、水库指标和气候指标为协变量，对滹沱河1970～2012年间的径流序列进行非一致性频率分析。结果表明，滹沱河的径流序列存在明显的非一致性特征，表现出趋势性和突变性；GAMLSS模型对变化环境下径流模拟具有良好的效果，可充分捕捉气候变化对洪水的影响，优于传统的一致性模型；大尺度气候指标NINO1+2和NAO的变化显著影响滹沱河的洪水事件，该两项气候指标值增高时带来低洪水风险，降低时带来高洪水风险。     

基于物理相似法的山丘区流域水文分类及模型参数移用方法

以我国东部64个山丘区流域为研究对象，提取35个流域地理特征(降雨、地形地貌、土壤和地质)作为相似指标衡量流域间的水文相似性，结合K-means聚类和参数区域化技术识别相似流域群和移用模型参数。结果显示，该64个山丘区流域依据降水、地形等特征可划分成11类相似的流域群。在具有水文相似的流域群内进行水文模型参数移用试验，水文过程模拟的确定性系数中值集中在乙级、丙级预报精度，且洪量相对误差不超过实测值的20%,能有效重现无资料流域的径流过程。该方法对无资料山丘区的水文预报具有重要借鉴意义，有助于山丘区洪水灾害防治及水资源管理。     

岩溶区流域降雨径流趋势变异分析

为了识别变化环境下岩溶区流域水文序列趋势发生的变异及变异程度并预估未来变化趋势,采用趋势分析法和变异分析法分析了澄碧河水库流域降雨径流序列在3个时间尺度下的趋势性及变异性,并结合相关函数法预估其变化趋势。实例研究表明,流域内降雨序列在不同时间尺度下总体上均呈持续下降趋势(倾向率为-13.6~-32.2mm/10a),相应发生了不同程度的变异(h=0.512~0.956),其中百炼站发生了巨变异,变异强度大致以全年—雨季—枯季尺度递减;年径流与雨季径流呈同步微弱下降趋势,而枯季径流则呈微弱上升趋势,但均处于弱变异(h=0.675)状态;未来一定时期内,水库流域3个时间尺度下降雨序列呈显著下降趋势,而径流则呈微弱减少趋势。     

北江下游三水站径流年内分配特征变化研究

采用水文变异诊断系统对三水站1959～2000年月径流序列进行变异分析,根据诊断的变异点将径流划分为水文特征相似的三个时段,用不均匀系数、集中度、集中期及变化幅度等指标对径流年内分配特征变化进行描述.结果表明,洪水对河床冲刷下切和大规模的人工采沙造成了三水站年内分配特征发生变化.     

嫩江流域中下游径流量变化的时空特征

为分析嫩江流域中下游径流量变化的时空特征,以1955~2005年嫩江中下游同盟、江桥、大赉站径流和降水为依据,应用Morlet小波分析法、Mann-Kendall检验、Sen趋势度估计、改进累积曲线等方法研究了嫩江中下游径流在年、季节尺度上的变化特征及周期性规律,并采用多元线性回归法、双累积曲线分析了径流对人类活动的响应规律。结果表明,嫩江中下游径流具有5、11、26年主周期,其中26年为第一主周期;嫩江中下游径流的年内分布规律基本一致,径流量最大峰值均集中于7月份;下游河川径流的波动性比中游大,1955~2005年中下游径流呈下降趋势,其下降趋势由中游到下游越来越显著;嫩江流域径流突变点发生于1979年;降水对径流无显著影响,径流减少趋势主要受人类活动的影响,且下游受人类活动的影响更大。     

大汶河戴村坝径流序列一致性影响分析

基于大汶河流域戴村坝水文站1952~2014年径流、降水及蒸发资料,采用双累积曲线法、有序聚类法及游程检验法、Kendall秩次相关检验法、t检验法、累积量斜率变化率比较法对流域径流序列进行一致性分析和检验,并计算了气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明,大汶河戴村坝流域年径流序列呈逐渐下降趋势,且变化趋势显著,突变年份发生在1964年,一致性不好;研究流域降水量、蒸发量和人类活动对径流变化的相对贡献率分别为15.809%、23.678%和60.513%,说明在大汶河戴村坝流域,人类活动影响较自然气候变化对径流量变化的影响更大,研究结果可为大汶河流入东平湖后的一系列优化调度计算提供合理数据。     

改进的SIMHYD模型在黄河源区高寒气候的适应性研究

气候变暖使得区域水文循环过程加快,尤其在高纬度、高海拔地区,温度升高将使积雪、冰川融水量增加,这将给高寒区的水资源管理带来一定的挑战。以黄河上游的高寒气候区为研究对象,先采用5年滑动平均法从流域干燥指数(P/P_(ET))序列中识别出流域水资源最枯、最丰时段;然后,采用度日因子方法耦合SIMHYD模型,提出一种改进的SIMHYD模型(简称SIMHYD_snow模型);最后,对比评估SIMHYD_snow与传统SIMHYD模型的水文模拟过程,并揭示二者在月尺度水资源量评估上的差异。结果表明,黄河源区水资源整体呈"由丰转枯再转丰"的时程变化特征,1990年代最枯;改进的SIMHYD_snow模型显著提高了非汛期水文模拟精度,且湿润期更优;传统SIMHYD模型低估了非汛期的径流量,高估了汛前径流量。研究结果可为高寒气候区流域水资源量的精准评估提供重要的支撑。     

汾河上游水文干旱时空演变特征分析

以汾河上游四个水文站月径流资料为基础,选取常用的六种概率分布拟合了月、季、年时间尺度下的径流量,并进行了拟合优度检验,判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,根据最佳分布函数计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下的水文干旱时空变化特征。结果表明,汾河上游不同站点在不同时间尺度下服从的概率分布并不统一;不同时间尺度下四个水文站的标准化径流指数变化具有较好的一致性;1956~2000年标准化径流指数总体呈下降趋势,水文干旱逐年加重;西北部干旱程度逐渐减轻,东南部干旱严重程度逐渐加重。     

赣江上游土地覆被变化的水文响应研究

针对土地利用/覆被变化对流域水文循环产生重要影响的问题,以赣江上游峡山水文站以上集水区域为例,基于1978～1987年相关资料,采用极端土地覆被法构建4种未来土地覆被情景,运用陆面水文模型Noah-LSM模拟各土地覆被情景下流域水文要素(蒸散发、径流)的变化情势。     

基于统计学与新安江模型相结合的土地利用变化引起的径流响应分析方法

鉴于水文模型评价土地利用变化的特点,实际上水文模型的参数也可反映流域水文特性和降雨径流过程,不同时期的最优参数可以反映流域系统的变化。将统计学方法与水文模型相结合,分析土地利用变化对径流的影响,即先利用统计学方法判断降雨径流的趋势,找出降雨径流系列的突变点并据此划分不同时期,然后对不同时期日模型参数进行优选,并对参数变化结果进行对比分析。在大坡岭流域的应用表明,该方法对土地利用变化引起的径流响应分析行之有效。