黄河流域宁夏段径流对LUCC的响应研究

宁夏段黄河流域因降水量少、水土流失严重、工农业用水量持续增加等原因导致水资源日益紧张。为了充分合理调度水资源以缓解该区用水压力,研究利用SWAT模型对径流进行了模拟,采用确定性系数(R2)和Nash-Sutcliffe效率系数(Ens)评价了SWAT模型在宁夏黄河流域的适用性。模型构建后,通过改变土地利用和土地覆被类型,研究了水田、水浇地、旱地、有林地、灌木林地、草地6种土地利用方式的面积分别增加5%、10%、15%、20%和分别减少5%、10%、15%、20%的条件下径流的变化情况。结果表明:草地和灌木林地面积增加,径流量增大;水田、水浇地、旱地、有林地面积增加,径流量减小。     

气候波动和土地覆被变化对屈产河流域径流影响

人类活动被认为是黄河流域径流减少的主要原因。对于径流减少的两个主要影响因素:气候波动与土地覆被变化,究竟哪个是最主要的影响因素?为了回答这个问题,选择黄河中游的屈产河作为研究对象,分析屈产河大约30a的气候波动和土地覆被变化。建立和应用月水量平衡模型来模拟和研究气候波动和土地覆被变化对径流的影响,从而定量区分它们对径流变化的"贡献率"。结果表明,70年代径流深比60年代减少7.25%,其中由土地覆被变化引起的大约占3/4,气候波动引起的占1/4;80年代径流深比60年代减少46.43%,其中由土地覆被变化引起的大约占1/3,气候波动引起的占2/3。因此得出结论70年代土地覆被变化是径流减少的主要因素,而80年代气候波动是主要原因。     

渭河流域土地利用变化对径流的影响

近年来土地利用变化在人类活动影响下越趋明显,对其引起的水文循环变化的研究也受到越来越多的重视。为定量分析渭河流域咸阳站以上流域土地利用变化对径流的影响,根据1965—2015年径流长系列数据分析径流变化趋势及突变点。基于1986年、2000年和2015年3期土地利用数据,分析了土地利用面积及动态变化特征,结合SWAT模型,在1986年和2015年土地利用情景的基础上,定量分析了土地利用变化对径流的影响。结果表明:20世纪90年代初期流域径流发生突变;SWAT模型在渭河流域适用性良好;林地、草地和耕地为流域主要用地类型,耕地面积减小22%,主要转化为林地和草地,城镇用地增加显著;渭河流域土地利用变化对径流存在抑制作用,其影响小于10%。     

岷沱江流域径流对气候和土地利用变化的响应

为探究岷沱江流域径流对气候和土地利用变化的响应,构建了岷沱江流域SWAT分布式水文模型,并采用情景分析方法从时空尺度上定量分析了1981-2014年间岷沱江流域气候和土地利用变化对径流量的影响。结果表明:SWAT模型在岷沱江流域适用性较好,可用模型模拟流域径流;气候和土地利用变化均引起流域径流量减少,且气候变化的影响强度显著大于土地利用变化的影响强度,气候和土地利用变化分别对流域内大渡河和沱江径流量影响最大;仅考虑气候变化,流域径流量与降雨变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系,气候变化对流域内大渡河径流量影响最大;仅考虑土地利用变化,将流域坡度25°以上耕地转化为林地和坡度15°～25°之间的耕地转化为草地,均会引起流域径流量的微弱减少,分别对流域内大渡河和岷江径流量影响最大,而将全部林地转化为草地则会导致流域径流量的微弱增加,大渡河径流量增加最大。     

基于HIMS的渭河中游黑峪口子流域径流模拟及其对气候变化的响应研究

水文模型是认识水循环机理、模拟水文系统及其对气候变化响应的重要工具和方法。基于国内自主研发的水文综合模拟系统(Hydro-Informatic Modeling System,HIMS),选择渭河中游的黑峪口子流域(面积1 476 km2)作为研究对象,构建黑峪口子流域的集总式水文模型,模拟黑峪口子流域1991—2000年的日径流过程,并在此基础上模拟8种气候变化情景(降水增加10%、不变、减少10%;蒸发增加10%、不变、减少10%)下的径流响应。研究取得了以下几点认识:①模型的整体模拟效果评价:在模型率定期(1991—1996年)Nash-Suttcliffe系数为0.64,相关系数为0.65,体积误差为5%;在模型验证期(1997—2000年)Nash-Suttcliffe效率系数为0.63,相关系数为0.66,体积误差为10%;②降雨的空间差异性较大,并且降雨是径流的直接来源,而在整个黑峪口子流域内只用到了3个气象站的连续观测资料,导致在整个子流域内降雨站点分布较少的情况对于径流模拟效果并不理想(Nash-Suttcliffe系数未大于0.7);③模型的体积误差在验证期偏大,约为10%,引起体积误差偏大的原因是模型在对最大洪峰的模拟上效果不理想,模型还需要在洪峰模拟上改进;④径流对于降雨与蒸发的响应均很敏感,并且径流对于降雨量的敏感性高于对于潜在蒸发的敏感性,在降水量不变的情况下蒸发每增加10%,年径流量减少0.2亿m3,在降水增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为17.1%和-16.0———而在蒸发不变的情况下,降水每增加10%,年径流量增加0.6亿m3,在蒸发增加10%和减少10%时,年径流量的变化率分别为-4.6%和5.0%,降水引起的径流变化率为蒸发引起的径流变化率的3～4倍;⑤径流与降雨量的变化呈现正相关关系,而径流与潜在蒸发量的变化呈现负相关关系,并且径流对于降雨量和潜在蒸发量的响应均呈现非线性关系。     

土地利用变化和气候波动对东江流域水循环的影响

研究土地利用变化和气候波动对东江流域水资源及水循环的影响，将为东江流域国民经济的可持续性发展、水资源的有效利用和调配等提供决策依据。以SCS模型为基础，建立适用于东江流域的月水量平衡模型，并利用8个代表流域的资料进行检验，模型结构简单，模拟结果说明所建模型具有较高的模拟精度。     

基于SWAT和GIS的洱海流域土地利用变化对径流影响的研究

利用DEM、土地利用、土壤、气象等时空数据并结合GIS和RS技术,建立洱海流域SWAT模型,分析了2000年和2010年不同土地利用情景对径流的影响,其结果为洱海流域土地利用变化引起径流的变化率为2.46%。以《云南省土地利用总体规划大纲(2006—2020)》为依据,结合洱海流域土地利用分布的实际情况,设置3种土地利用情景,研究不同土地利用情景对径流的影响。结果表明情景1中,66.06 km²的耕地转林地和89.16 km²的耕地转草地,模拟的年均径流值增加75.73 mm;情景2中,100.13 km²的裸地和105.74 km²的草地转为耕地,年均径流增加39.89 mm;情景3中,138.72 km²的草地和292.86 km²林地转耕地,年均径流减少20.36 mm。模拟表明在坡度15°以上,洱海流域森林和草地面积的增加将会增加径流量;在坡度15°以下,耕地的增加会一定程度上减少径流量。研究成果为洱海流域水资源空间合理调配提供参考依据。     

若尔盖湿地流域径流变化及其对气候变化的响应

为探索未来气候变化情景下若尔盖高寒湿地水文过程和水循环演变规律,利用分布式水文模型,研究2020—2050年不同气候变化情景下若尔盖湿地流域径流变化趋势以及气候变化对湿地径流的影响。结果表明:在未来气候变化情景下,若尔盖湿地流域径流呈减少趋势,玛曲站径流减少比率最大,其次为若尔盖站,最后为唐克站;非汛期径流量减少幅度明显高于汛期,若尔盖湿地2020—2050年非汛期径流在未来气候变化情景下径流减少比率大部分在25%以上。非汛期径流的锐减可能会进一步加剧若尔盖湿地的退化和萎缩,导致黄河中下游区域的可利用水资源量减少。     

祖厉河河源区径流、泥沙对气候的响应研究

针对黄河上游一级支流祖厉河的河源区河川径流及泥沙变化对气候的响应过程进行分析研究,运用水文统计学方法对30多年实际观测资料进行分析,结果表明:祖厉河上游源区的径流、泥沙对研究区的气候变化敏感。自20世纪80年代以来气温显著升高,蒸发量呈显著增加趋势,且两者变化速率高于黄河上游及全球变化速率,分别为0.75℃/10a和34.8 mm/10a。同时降水呈现减少趋势,河道径流和泥沙受气候变化影响显著减少,自2000年以来,祖厉河上游基本断流,1997年发生径流突变以及降水-径流、径流-泥沙关系的变化。而人类保护生态环境所采取的工程措施有效减少了土壤侵蚀,泥沙的突变时间有所延迟。     

LUCC的不确定性研究

空间数据的不确定性是普遍存在的现象,从客观世界本身的不确定性和人类引起的不确定性两个方面入手,探讨LUCC的不确定性,剖析了LUCC研究的整个技术路线的每一环节的不确定性,细化了空间数据的不确定性。     

渭河支流汇入对干流径流变异的影响分析

以渭河流域干流上游北道站到下游华县站之间11条支流、6个干流水文站1961—2000年共40 a径流序列为研究对象,采用统计方法和变异系数,分析了支流对干流径流量的贡献率和变异的影响。结果表明,干支流径流量的显著变化与变异系数发生显著变化的干流区间、支流是对应的。对干流径流量变化贡献率高的支流径流量所占比例变化显著,但是比例变化显著的不一定贡献率高;对干流变异系数变化贡献率高的支流径流量所占比例变化显著,但是比例变化显著的不一定贡献率高;对变异系数变化贡献率高的干流区间径流量贡献率也高。     

渭河中下游区径流变化特性及非汛期径流量预报研究

依据《陕西省地表水资源》（1956年～2000年45年资料系列）,渭河流域省内多年平均径流量56．22亿m3,多年平均径流深为83．8mm。其中北洛河流域省内多年平均径流量为7．82亿m3,多年平均径流深为31．8mm：泾河流域省内多年平均径流量为4．37亿m3,多年平均径流深为47．3mm。从天然径流分区组成看,渭河南岸来水量占渭河流域来水量的48％以上,而集水面积仅占渭河流域面积的20％,南岸径流模数是北岸的3倍左右。     

水土保持和气候波动对三川河水沙变化的影响

以1969年以前的地面代表自然状态,作为对比研究的基准,通过实测数据的回归分析,发现：①从20世纪70、80年代至90年代前6年,三川河流域水土保持措施逐年增加且气候日趋干旱,对减轻当地水土流失起了很大的作用;②就气候干旱和人类活动影响所占的比例来看,从20世纪70、80年代至90年代前6年,在年均径流量和年输沙量的减少中,人类活动的影响大于气候干旱的影响;③造成三川河流域水沙减少的原因,主要是气候干旱和人类活动的影响,其中人类活动的影响较大,占到60．56％～74．72％,且最大比例均出现在80年代。     

土地利用情景对水库上游径流泥沙的响应研究

水库上游汇水区产流产沙特点不仅影响当地的生态环境,同时也对水库淤积和功能发挥存在直接影响。此次研究以某水库上游汇水区为例,利用模型计算的方式,探讨了土地利用情景变化对产流产沙的影响,获得相应的影响规律,并提出具体土地利用的建议,具有一定的理论和实践意义。     

不同气候情景下土地利用变化对径流 系数影响研究

本文研究了3种气候情景下流域土地利用变化对径流系数的影响;即应用SWAT ( Soil and Water Assessment Tool)模型分别对1980年、1995年和2000年的土地利用建模,然后进行了 3种气候条件和3种土地利用9种组合情景的径流模拟分析,并对相应径流系数的变化进行了对比。结果表明:土地利用变化对流域产汇流有一定的影响,且降水条件不同,土地利用对径流量和径流系数的影响亦不同,其中在比较干旱和接近正常降水条件下,径流量和径流系数对林地的减少比较敏感。     

花园口年平均流量对不同气候条件的响应

基于花园口水文站以上区域的71个气象站1961—2005年逐日降水量、气温和花园口水文站1961—2005年逐日实测流量,利用人工神经网络模型建立月平均流量与降水、气温之间的关系,并设定不同气候变化条件,研究了花园口水文站年平均流量对不同气候条件的响应。结果表明:花园口水文站年平均流量在降水增加10%和20%、气温变化-2～2℃时均为增加趋势,在降水减小10%和20%、气温变化-2～2℃时均为减小趋势,且增大幅度大于减小的幅度。     

气候自然变异与气候强迫变化对径流影响研究进展

在回顾IPCC自1990年至2007年4次关于气候变化对径流影响评价报告进展的基础上,将第一次与第二次评价报告归纳为第一代,主要以气候均值变化对径流影响及其适应为主要特征;第三次与第四次评价报告为第二代,主要突出人为强迫与气候自然变异变化对径流影响及其适应问题。分析了气候变化对水文水资源影响评价方法的发展过程与存在的问题,认为目前的气候影响评价反映了气候年代自然变异的影响,但未考虑与极端事件发生频次和强度变化密切相关的气候日、季和年际尺度变化的影响,从而低估了气候变暖对洪水、干旱以及农业灌溉需水的负面作用。在介绍国内外研究的基础上,为下次IPCC评价报告,提出了应加强水文、气候交叉学科研究气候变化与自然变异对水影响的后果及其适应等问题的建议。     

跨流域调水工程对渭河径流的影响

分析了渭河中下游主要控制站20世纪60年代以来的实测径流变化情况,研究了林家村、咸阳、华县断面规划要求下泄水量及非汛期低限环境流量的满足状况,以此为基础,根据调水工程规划建设年限及影响河段,分析了引红济石、引乾济石、引汉济渭调水工程实施对渭河径流及河道生态环境用水的影响。结果表明:这些调水工程实施后,渭河咸阳、临潼、华县断面非汛期分别增加流量10.9、22.9、26.0 m3/s,可保证渭河干流不断流,但咸阳断面非汛期不满足低限环境流量的情况仍有可能发生;渭河中下游河段生态亏缺水量减少3.34亿m3,较工程实施前减少30.9%,渭河河道生态水量不足的局面将得到有效改善。     

基于差异信息理论的渭河年径流变异点诊断

20世纪70年代以来渭河干流水量呈减少趋势,为进一步认识渭河径流变化规律,采用基于灰色系统差异信息测度理论的逐时段滑动分割比较序列法对渭河4个干流站的年径流系列进行了诊断分析,结果表明:渭河干流4站1956～2005年径流序列均存在1971年和1994年2个变异点.     

气候转型对玛纳斯河径流的影响

根据玛纳斯河上下游气象、水文近50a常观资料，采用5a滑动平均，模比系数差积曲线，线性趋势等方法以气候转型对玛纳斯河（简称玛河）径流的影响加以分析。