气候变化和人类活动对白河流域径流变化影响的定量研究

分析气候变化和人类活动对白河流域径流变化的贡献率,可为流域水资源规划与管理提供依据。以白河流域作为研究对象,首先采用线性趋势法、滑动平均法分析水文气象要素的年际变化趋势,其次采用Mann-Kendall检验、有序聚类检验和滑动t检验探究年径流量的突变年份,最后采用基于Budyko假设的水量平衡法评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:白河流域年径流量呈下降趋势,2008-2017年平均径流量仅为1960-1969年平均径流量的36.5%;年径流量在1979年发生突变,在1986年以后呈显著下降趋势;与基准期相比,变化期流域的干旱指数在增加,2001-2017年流域的干旱更为明显;人类活动是白河流域径流变化的主要原因,1980-2000年、2001-2017年人类活动对径流变化的平均贡献率分别为85.6%、73.6%,说明2000年以后气候变化对径流变化的影响呈上升趋势。     

淮河流域中上游径流变化归因分析

为了研究与量化人类活动、下垫面和气候变化等影响因素对淮河径流变化的贡献率,以淮河流域中上游(蚌埠站以上)为研究区域,采用M-K检验、滑动t检验、R/S分析法,分析1958—2018年的降水和潜在蒸发序列及1958—2016年的径流序列的变化趋势,确定径流序列的突变点,并采用土地利用转移矩阵分析土地利用变化及其对径流变化的影响。基于Budyko水热耦合平衡理论,计算降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数,定量分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。研究结果表明:蚌埠站径流序列在1990年发生突变,变化期多年平均径流深比基准期减少了20.9 mm,草地面积也在1990年出现大幅下降,占比更大的林地、水域面积对应的径流量表现为下降趋势。基准期和变化期降水、潜在蒸发、下垫面参数的弹性系数分别为2.11、-1.10、-1.10和2.36、-1.36、-1.07。在导致径流变化的各因素中,气候变化、下垫面变化、人类活动的贡献率分别为37.13%、-53.53%、-9.34%,其中下垫面变化是导致径流减少的主要原因。     

近60年黄泽江流域降雨径流变化趋势及突变分析

基于黄泽水文站及流域内5个雨量站1958—2017年降雨、径流实测资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall检验法研究分析60 a来黄泽江降雨、径流的变化趋势,同时利用滑动t检验、Yamamoto法和Pettitt检验等方法对年径流序列的突变点进行验证,结合弹性系数法定量分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,探究径流变化的可能原因。结果表明:研究时段内黄泽江流域年平均降雨量变化总体呈上升趋势但不显著,从年代际来看,20世纪60年代较常年偏少,21世纪10年代较常年偏多;年径流量整体呈下降趋势,整个研究期呈现丰、枯交替变化规律,确定1963、2008、2009年为径流变化的突变年; 1963—2007年人类活动对径流量减少的贡献率为86.87%;2008—2017年人类活动对径流量减少的贡献率为108.91%,说明人类活动是流域径流变化的主要驱动因素。     

1957-2016年汉江中上游输沙变化过程研究

基于汉江中上游1957-2016年实测降雨、径流和输沙资料,采用Mann-Kendall检验和累积距平法分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法量化输沙变化的驱动因素。研究结果表明：白河站、皇庄站年输沙量均呈显著减少趋势。白河站年输沙量于1984年发生突变,皇庄站年输沙量于1968及1984年发生突变,变化期的年输沙量较基准期分别减少79.66%和92.73%。汉江中上游流域多年平均输沙模数随时间呈减少趋势,随空间总体呈西高东低。人类活动是输沙量减少的主要原因,对输沙变化的贡献高达93.30%,其中植被恢复及水库建设等水利水保措施发挥着重要作用。     

基于Budyko假设的永定河流域上游不同支流径流变化归因分析

针对永定河流域径流锐减的突出问题,将线性倾向率、Mann-Kendall趋势检验、双累积曲线等水文统计法与基于Budyko假设的互补关系概念模型相结合,从定性和定量角度分析桑干河和洋河流域1957-2017年水文气象要素和NDVI（归一化植被指数）的演变趋势,并量化不同因素对其径流变化的贡献率。结果表明：1957-2017年期间,桑干河、洋河子流域径流深均呈显著减小趋势,减小速率为6.236和6.520 mm/10a,分别在1969、1983和1998年发生突变;降水量均呈微弱减少趋势,气温和NDVI均呈显著升高趋势,上升速率分别为0.321、0.296 ℃/10a和0.019/10a、0.016/10a。敏感性系数分析表明,桑干河和洋河流域径流对降水量表现为正敏感,干扰期敏感系数分别为0.08和0.09,对潜在蒸散量表现为负敏感,干扰期敏感系数分别为-0.03和-0.02。基于Budyko假设的互补关系法结果表明,相较于基准期,桑干河和洋河径流分别减少27.5和22.2 mm,降水量、潜在蒸散量和下垫面变化对桑干河径流变化的贡献率为16.7%、1.1%、82.2%,对洋河径流变化的贡献率为7.2%、-4.5%、97.3%。人类活动干扰导致的下垫面变化是永定河上游径流减少的主要原因,相较于桑干河子流域,洋河子流域径流受人类活动的影响更为显著。     

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。     

沙柳河流域1969—2020年径流变化及归因分析

以青海湖盆地沙柳河流域为研究对象,利用Penman-Monteith公式探究流域潜在蒸散发量ET₀时空变化特征,运用Mann-Kendall及Pettitt检验法检验沙柳河流域1969—2020年径流变化趋势及突变特征,基于水热耦合平衡理论分析量化各因素对径流变化的贡献。1969—2020年沙柳河流域潜在蒸散发量呈下降趋势,平均下降速率为4.8 mm/10 a。突变检验识别径流在2004年存在突变点(2004年之前径流减少,之后显著增加)。基于流域水热耦合平衡方程的径流变化弹性分析表明,研究期内年降水量、潜在蒸散发量、下垫面参数分别增大10%时,年径流量增加14.4%、减少4.4%、减少8.8%。径流变化归因分析结果显示,气候变化和人类活动对沙柳河流域径流量减少的贡献率分别为70.4%和29.6%,气候变化是导致沙柳河流域径流量增加的主要原因,且降水是影响径流量变化的主要因素。     

基于水热耦合平衡方程的六冲河上游流域径流变化归因分析

以贵州省六冲河上游流域为研究区域,首先通过Mann-Kendall检验和Pettitt法对六冲河七星关站年径流变化进行趋势和突变分析,找出突变点,再运用水热耦合平衡方程对突变点前后径流变化进行归因分析,通过对降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数进行敏感性分析,最后计算出降水、潜在蒸散发以及下垫面对径流变化的贡献率。结果表明:六冲河上游径流深在1971—2009年呈现显著下降趋势,在1986年发生显著突变,比较降水量、潜在蒸发量和下垫面指数对径流变化的敏感性,发现降水量弹性系数最大,其次是下垫面指数,最后是潜在蒸散发,表明径流对降水量的变化最为敏感,计算三者对径流显著减少的贡献程度,发现降水减少对径流减少的贡献率高达113.3%,其次是下垫面变化的影响,贡献率为14.4%,最后是潜在蒸散发增加带来的影响,贡献率为-27.7%。     

气候变化和人类活动对长江径流泥沙的影响研究

采用长江干流寸滩、宜昌、汉口和大通四个控制站的径流量和输沙量资料,应用Mann-Kendall检验、滑动t检验和有序聚类检验等方法,分析水沙变化趋势及突变特征,运用气候弹性系数法以及累积量斜率变化率法,定量分解气候变化与人类活动对径流泥沙的影响。结果表明:近60年来长江干流径流量年际变化相对平稳,而输沙量年际变化剧烈,四个站的年输沙量均呈现显著减少趋势,大多数站点的年径流量和年输沙量在1968年前后和21世纪初期发生了突变。变异Ⅰ期为1969-2002年,人类活动对四个站的径流量和输沙量变化的贡献率分别为31.98%～70.04%和75.40%～95.33%。变异Ⅱ期为2003-2015年,人类活动引起四个站的径流量和输沙量变化的贡献率分别为59.75%～80.04%和91.94%～99.17%,显示人类活动的作用强度增大。     

汉江流域径流时空变化趋势分析

汉江流域是南水北调中线工程的水源地,应用Mann-Kendall非线性检验方法,分析了汉江流域干流和各子流域1951-2003年春、夏、秋、冬径流的长期变化趋势.分析发现1991年是汉江流域年径流量趋势变化的突变点,从20世纪80年代的丰水期进入90年代的枯水期;在显著性水平a=0.05上,春季和冬季汉江流域许多子流域径流量长期变化趋势呈下降趋势.分析结果将为南水北调中线工程水资源配置决策提供科学依据.     

英国气候变化风险评估

英国政府目前正在着手对因气候变化造成的风险进行全面评估,并将制订适应气候变化的计划,以便为应对气候变化提供明确的指导,提高各行业适应气候变化的能力。以水的供需平衡为例,简要阐述了风险评估的过程与结果。结果表明,未来需水量会随温度的上升而增加。因此,有必要采取节约用水和提高用水效率等措施。     

气候变化与人类活动对径流影响贡献的研究概况

气候变化与人类活动对径流影响强度的区分量化问题是环境变化影响研究领域的热点.本文主要介绍了量化气候变化与人类活动对径流影响的流域水文模拟方法,综述了该方法主要研究问题的研究进展,并对已有的研究成果进行了归纳总结,提出该研究方法存在的主要问题及发展方向.     

Impact assessment of reservoir desiltation measures for downstream riverbed migration in climate change: A case study in northern Taiwan

Typhoon Aere in 2004 induced severe sedimentation and loss of storage capacity of the Shihmen Reservoir in northern Taiwan. The resulting dramatic increase in the turbidity of the water seriously affected the water supply. To effectively maintain the stability of the water supply and maintain the reservoir’s storage capacity, the government of Taiwan began to plan and construct a series of improvement measures, such as a sediment flushing tunnel, the JhongJhuang Bank-Side Reservoir, and the Amuping Desilting Tunnel. However, previous studies only focused on the impact of the sediment flushing tunnel and the Amuping Desilting Tunnel on the downstream riverbed, and did not consider the possibility of increasing sediment discharge after the completion of the JhongJhuang Bank-Side Reservoir. In addition, climate change will cause the intensity of extreme rainfall to increase enormously in the future. That rainfall and extra sediment flushing will challenge the existing flood prevention facilities. Therefore, this study considered that the JhongJhuang Bank-Side Reservoir will increase sediment discharge of the Shihmen Reservoir, and used dynamical downscaling extreme typhoon data of climate change under the RCP 8.5 scenario to explore the flood prevention and riverbed migration of the main channels of the Dahan and Tamsui Rivers in the future. We used the rainfall–runoff model of Hydrologic Modeling System to simulate rainfall and runoff, and used the hydraulic and sediment transport model of CCHE1D to holistically simulate flood events and consequent river scouring and deposition behaviors. Our results showed that the projected peak discharge during the late 21st century (2075 to 2099) will be at least 50% higher than that during the baseline (1979 to 2003) period. In terms of flood prevention, the potential of overbank flooding will increase in the downstream area, and the trend of long-term change in the riverbed will be dominated by degradation (-0.489 ± 0.743 m) in the future. The improvement measures will have a limited impact on riverbed migration (0.011 ± 0.094 m) in the Dahan and Tamsui Rivers. After the operation of the JhongJhuang Bank-Side Reservoir, the Shihmen Reservoir is expected to increase the sediment discharge ratio by 70% during floods, and it will not cause excessive water turbidity that may affect downstream water supply.     

桂林市青狮潭水库入库径流变化分析

采用极值比和变差系数分析桂林市青狮潭水库1958—1995年入库径流量的年际变化特征,采用距平百分率法和Kendall秩次相关法分析入库径流变化趋势。分析表明,洪水期径流年际变化最剧烈,枯水期径流年际变化最小;年径流、雨期径流、洪水期径流和枯水期径流均呈增加趋势,但趋势不显著。     

北江观音庙险段变化特点及成因分析

根据近10 a观音庙险段的实测资料,分析了横断面、深泓断面、冲淤变化、水流特性等变化特点,结果显示,2005—2016年间,该险段河床下切近9 m,险情加剧。分析成因主要由洪水侵袭、来沙量与水流挟沙能力不适、水流特性复杂引起。建议非工程措施与工程措施相结合,科学治理险段。     

Indications of the effects of climate change on the pelagic fishery of Lake Kariba,Zambia–Zimbabwe

The pelagic fishery of Lake Kariba comprises the introduced clupeid, Limnothrissa miodon, from Lake Tanganyika. The annual fishery catches grew logistically from 1974, when commercial fishing began. It peaked at 37 000 tonnes (estimated mean sustainable yield = 40 000 tonnes) around 1990 and declined steadily thereafter. A piecewise regression of Limnothrissa catches against time gives a breakpoint around 1987–1988. Regressions of Limnothrissa against air temperature and lake temperature gave breakpoints of 34.8 and 28.7 °C, respectively. Other studies indicate that Lake Kariba has warmed by close to 2 °C, with accompanying changes in thermal stratification. The lake phytoplankton is now dominated by Cyanophyceae, particularly Cylindrospermum raciborskii. The lake zooplankton population has greatly diminished. These data are similar to the results obtained for Lake Tanganyika (Nature 2003; 424 , 766–8). In the Lake Tanganyika study, the declining pelagic fishery has been attributed to reduced food availability resulting from a reduced phototrophic zone depth, as well as epilimnion nutrient recharge from reduced mixing. The warming observed in Lake Kariba and its environs is consistent with the IPCC Fourth Assessment Report (AR4). While the effects of global warming have been observed in large natural lakes, this is the first study in which global warming has affected the ecosystem of a large impoundment.     

基于Hurst系数的安徽省气候时空变化分析

根据1955~2011年安徽省18个站点气候资料,运用R/S分析方法对安徽省近56年来的降水量、平均气温等指标的冬季、夏季及年均值进行了计算分析;并利用GIS的空间分析方法分析了该区域的气候要素空间分布情况。结果表明,安徽省近56年来气候变化存在赫斯特现象,并且降水和气温及其持续性都存在空间差异,整体上,南部地区降水多,气温高,持续性强;中北部区域降水少,气温低,持续性较弱。     

土地覆被和气候变化的水文响应研究

采用分布式水文模型SWAT研究北京地区过去10a间径流量剧减的主要原因.采用等高线→TIN→DEM的方法获取研究区分辨率较高的DEM图,基于DEM图提取流域边界、河网、子流域及相关属性,根据土壤类型与土地覆被类型的组合划分水文响应单元,实现下垫面的空间离散;采用校准和验证后率定的参数研究了10a来气候变化和土地覆被变化对径流量的影响.研究表明:10a间土地覆被变化的主要趋势是旱地城市化.过去10a间,由于土地覆被变化导致北运河年均径流量增加了10%～20%,而气候变化导致年均径流量减少了约2/3.     

若尔盖高原径流量变化与储水量计算

若尔盖高原的降水量微弱减少与蒸发量持续上升,使若尔盖高原径流量与储水量逐年降低,直接减少了若尔盖高原的湿地面积和对黄河上游径流量的补给。基于红原、若尔盖和玛曲站的气象数据和7个水文站的径流量数据(1981-2011年),并对数据序列进行插补与计算,获得若尔盖高原的径流量变化与气候因子的响应关系,进而计算储水量变化。计算结果表明:若尔盖高原向黄河年均补水(67. 08±14. 90)×108m3,并以0. 48×108m3/a速率持续减少。降水量每减少1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 02×108和0. 05×108m3。蒸发量每增加1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 12×108和0. 27×108m3。1981-2011年若尔盖高原的年均储水量为(59. 30±18. 69)×108m3,其年均递减速率为0. 49×108m3/a。本研究有助于认识若尔盖高原对于黄河上游水资源保障的重要性。     

气候变化和人类活动对老哈河流域径流的影响

通过趋势及突变检验将径流序列划分为"天然基准期"和"人类活动影响期",依据径流对降水及潜在蒸发的敏感性,定量分析了我国北方老哈河流域气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:1964年以来,老哈河流域径流呈显著减少趋势,其变化倾向率为-0.47 mm/a;流域径流受气候变化和人类活动双重影响,其中人类活动对径流起减少作用,在20世纪八九十年代及2000—2008年人类活动对径流深的减少量分别为10.9 mm、6.3 mm及17.9 mm;气候变化对径流在80年代和2000—2008年起减少作用,减少量分别为10.0mm和8.5 mm,而90年代气候变化对径流起增加作用,增加量为12.4 mm。