60年来黄河河龙区间水沙变化特征及人类活动影响评价

采用线性分析、多年滑动平均、Mann-Kendall趋势检验等方法对黄河中游河龙区间1950-2012年的水沙变化特点和趋势进行了分析。结果表明:河龙区间年际水沙变化整体呈现递减趋势,且阶段性变化趋势差异较大;径流量和输沙量在年内分配不均,水文站径流量和输沙量主要集中在汛期;河龙区间年均输沙量分别在1979年和2000年存在两个显著突变点。应用距平累积曲线分析表明,1974年后人类活动对输沙的影响显著增强,1975-2012年人类活动总减沙量为179.75亿t,年均减沙量4.73亿t。研究结果可为流域生态和水利设施建设提供基础理论依据。     

黄河河南段水沙变化规律与影响机制研究

黄河河南段为典型游荡型河段,其水沙变化剧烈、主槽摆动频繁、河床变形严重,对河道生境产生了严重影响。以1960—2019年小浪底、花园口、高村水文站水沙数据为研究对象,结合Mann-Kendall检验、滑动T检验、小波分析等统计方法探究了黄河河南段水沙变异周期特征,并应用双累积曲线法定量评估了降雨和人类活动对河南段径流量和输沙量减少的贡献率。结果表明：河南段年输沙减少趋势大于年径流减少趋势,小浪底到花园口间基本冲淤平衡,花园口到高村间以淤积为主,河南段汛期以泥沙淤积为主、非汛期冲刷;小浪底站输沙量在1997年发生突变,而花园口、高村站径流量和输沙量均在1985年发生突变;调水调沙对于径流量增加效果要大于输沙量增加,人类活动对河南段径流输沙减少起主导作用,对河南段径流量平均贡献率为80.94%,对输沙量平均贡献率为94.95%。     

无定河输沙量长期变化趋势与变异点分析

采用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对无定河白家川水文站的降水量、径流量和输沙量变化趋势进行了分析,利用降水量—径流量、降水量—输沙量和径流量—输沙量双累计曲线对径流量和输沙量的突变点进行了分析。结果表明:白家川水文站的输沙量时间序列分别在1966年、1972年和1979年发生了突变,赵石窑站的输沙量时间序列分别在1966年、1979年发生了突变;无定河流域下一时段的输沙量时间序列与过去50 a的变化趋势相同,具有继续下降的趋势;人类活动是造成无定河入黄水量和沙量减小的直接原因。     

1950-2011年黄河干流水沙关系变化研究

采用黄河干流主要控制水文站唐乃亥、兰州、头道拐、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站的实测径流量和输沙量资料,借助Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法和Pearson相关分析等方法,探讨50余年来黄河流域不同时段、不同河段水沙关系的变化特征。结果表明:唐乃亥站径流量和输沙量无长期变化趋势,黄河干流自兰州以下各站年径流量和年输沙量均表现出显著下降趋势。借助花园口站实测径流量与输沙量双累积曲线知,2000-2011年无降水影响时的累积减沙量为61.602亿t。径流量和输沙量呈正相关关系,沿程各站相关系数r∈(0.512,0.664),不同年代水沙关联性有较大差别。黄河上中下游之间径流量、输沙量均呈现显著正相关,其相关系数分别为r∈(0.725,0.904)、r∈(0.887,0.918)。不同年代中游来水来沙量对下游径流量和输沙量的贡献率存在较大差异,在2000-2009年达到最小值。     

黄河流域水沙变化趋势分析及原因探讨

利用黄河干流主要水文站近60 a来的实测年径流量及年输沙量资料,采用M–K秩相关检验法及秩和检验法研究了黄河主要水文站来水量和来沙量的变化趋势及其发生跳跃的年份。结果表明:黄河干流除上游唐乃亥水文站外,其他水文站年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势,年径流量发生主要突变的年份为1986年,年输沙量发生主要突变的年份为1980年。最后,探讨了气候变化和人类活动对黄河水、沙量变化的影响,认为降水减少和两岸引用水量增多是影响实测径流量减少的主要原因,除了来水量减少引起来沙量减少外,汛期暴雨强度减弱、中游水土保持措施减沙及水库建设拦沙对黄河来沙量的减少起到了主导作用。     

湟水水沙情势变化定量归因研究

水沙情势变化定量归因是水文学和流域地貌学的重要理论问题。以青藏高原向黄土高原过渡带的湟水为研究区,采用滑动t检验法、双累计曲线法系统分析了湟水干流径流泥沙的变化特征,量化评价气候变化和人类活动对湟水水沙变化的贡献率。结果表明:1956—2016年湟水干流上游石崖庄站径流量呈增大趋势,中下游站点径流量均呈减小趋势,各控制站输沙量年际变化呈显著减小趋势;径流量和输沙量表现出很强的年代际变化规律;各站径流量均在1980年、2004年左右发生突变,输沙量在1980年、2000年左右发生突变;不同时期,气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率不同;径流量和输沙量减少的主导因素是人类活动。     

人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响

为了研究人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响,选择无定河流域内风沙区海流兔河和黄土丘陵沟壑区大理河代表水文站1956-2010年的水文泥沙实测数据。采用Mann-kendall和Pettitt法分别对水文泥沙数据进行趋势分析与突变检验,确定发生突变的临界年份,再利用双累积曲线法的回归方程定量确定人类活动对两种地貌区水沙变化的影响。结果表明:风沙区代表水文站韩家峁站控制流域的面降水量、年径流量和输沙量发生突变的临界年份分别为1970年、1985年和1986年;黄土丘陵沟壑区代表水文站绥德站控制流域的面降水量突变的临界年份为2000年,而年径流量和输沙量临界年份均为1971年。与基准期相比,风沙区年径流量与输沙量分别减少10.02%和43.90%;黄土丘陵沟壑区年径流量与输沙量分别减少21.03%和40.20%。人类活动对风沙区的减水和减沙效益分别为21.74%和81.43%,对黄土丘陵沟壑区的减水和减沙效益分别为27.12%和58.46%。     

近58a来洮河流域水沙演变特征与驱动力分析

采用洮河红旗水文站1956—2013年的水沙资料和流域降水资料,应用累计滤波器法、Mann-Kendall法、双累计曲线法等分析了洮河流域水沙量的时间序列变化特征,定量估算了降水变化和人类活动对年径流量和年输沙量的影响。结果表明:洮河流域年降水量、年径流深和年输沙量的变化倾向率分别为-4.6 mm/10 a、-13.8 mm/10 a、-444万t/10 a,年径流量及年输沙量在1986年左右发生了突变;就平均情况而言,降水和人类活动对径流的影响量分别约占径流减少总量的32.9%、67.1%,对输沙的影响量分别约占输沙减少总量的47.4%、52.6%,不同阶段的人类活动特征明显;随着流域内大规模人类活动的继续,水沙量的递减趋势在未来一定时期内将会持续。     

黄河中游河口镇-花园口区间水沙变化及其对人类活动的响应

黄河中游水沙变化及其驱动因素是社会各界关注的焦点之一,同时也是评价黄土高原生态建设和生态系统修复的一个重要依据。本文根据黄河中游区间降水数据以及干流头道拐和花园口两个控制水文站实测水沙资料,分析了黄河中游区间年降水量、河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份。结果表明:黄河中游水沙量呈显著的减小趋势;水沙量发生显著的趋势性减小的临界年份分别为1985年和1981年。通过双累积曲线方法,估算出在临界年份后,累积径流量和累积输沙量分别减少了17.8%和28%;人类活动是影响黄河中游水沙变化的主要驱动因素。人类活动的减水减沙贡献率分别为70%和80%;最后初步定量分析了各项人类活动对黄河中游水沙变化的影响程度。     

50年来灞河流域水沙变化特征分析

根据灞河流域水沙特点,选取反映灞河流域水沙变化趋势的马渡王水文站,利用灞河流域50年的实测年径流量和年输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、小波分析法、双累积曲线法,结合流域降雨量分析了灞河流域水沙年际变化特点及突变的年份。结果表明:灞河流域水沙年内分配极不均匀,水沙总体下降趋势明显;水沙序列具有多时间尺度特征,但变化尺度并不一致;径流量和输沙量分别在1989年和1981年发生了突变,但突变时间具有差异性,且输沙量的敏感性更强;进一步分析表明,降雨量的波动是径流量年际变化的主要影响因素,而输沙量的减少则主要受到径流量和人类活动的综合影响。     

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。     

近50年来乌江水沙特征变化研究

为了评价乌江流域近50余年来河流径流泥沙变化特征,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验、双累积曲线法和小波分析等方法对武隆水文站长时间实测径流泥沙数据进行探究表明,年径流量无明显下降趋势,而年输沙量下降趋势显著;研究期间内年径流量未发生突变,年输沙量在1992年发生突变;年径流量和年输沙量存在以25～28 a为主周期的变化规律;武隆站年径流量和年输沙量可划分为1956年～1976年,1977年～1993年,1994年～2015年3个阶段,水沙关系在1974年～1993年变化最为明显;水库拦沙是导致年输沙量显著减少的重要原因。     

基于含沙量分段的人类活动对延河水沙变化的影响分析

采用延河甘谷驿水文站控制区1965-2002年降水量、径流量和输沙量资料,分析了人类活动对河流水沙变化的影响。与以往以年代为基准期的分段方法不同,本研究根据河流含沙量距平累计值变化特征,把延河水沙变化过程划分为5个时段,并以含沙量持续较高的时段Ⅰ(1965-1971年)为基期,分析了各时段径流量和输沙量的变化特征。以基期单位降水产沙量和产流量为参数,计算了各时段全年和汛期的计算输沙量和径流量。通过比较计算和实测的输沙量和径流量,分析了各时段人类活动对全年和汛期输沙量和径流量的影响。研究表明,根据含沙量距平累计值划分时段可以更好反映河流水沙变化特征:治理期人类活动平均减少年和汛期输沙量分别约50.3%和40.0%;而减少年和汛期径流量的幅度分别约为19.8%和34.2%。人类活动在时段Ⅱ(1971-1976年)和时段Ⅴ(1997-2001年)对水沙的影响较大,而在时段Ⅳ(1987-1996年)影响较小,且表现复杂。     

鄱阳湖出口近10 年水沙特征及变化初析

利用湖口水文站2012～2021年实测水沙资料,分析近10年鄱阳湖出口水沙基本特征及变化趋势,并对变化原因进行初步分析。结果表明：近10年鄱阳湖出湖输沙量呈减小趋势,鄱阳湖出湖年输沙量和含沙量出现明显的突变点在2017年左右;长江倒灌进入鄱阳湖的水量和沙量呈减小趋势,影响了出湖径流量和输沙量年内分配,但对全年鄱阳湖出湖水量和输沙量影响较弱;鄱阳湖区的采砂活动、河道冲刷对出湖输沙量影响较大。     

近50年来金沙江流域悬移质输沙特性研究

以金沙江流域直门达、屏山等水文站实测资料为依据,采用Manner-Kendall趋势检验、水文统计等方法对金沙江悬移质输沙特性进行了分析。结果显示:金沙江水沙分布具有明显的水沙异源特性,不同区域水沙模数差异较大。1998年前金沙江年径流量和年输沙量无明显趋势性变化,受人类活动影响较小; 1998年后金沙江流域不同区域水沙变化差异明显,金沙江上游年输沙量呈增加趋势,金沙江中、下游呈减沙趋势,特别是进入21世纪后,减沙趋势更加明显。径流变化等自然因素、水利工程拦沙和水土流失治理等人工因素是主要原因。经估算,1998-2015年金沙江年均减沙9 957万t,其中径流变化贡献率占18. 9%,人类活动因素贡献率占81. 1%。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

秃尾河流域水沙变化特性分析

为深入了解秃尾河流域水沙的演变特征和变化趋势,利用Kendall和Spearman秩次相关法分析了高家川站1956—2016年年降水量、年径流量、年输沙量的演化趋势;采用小波分析法提取年径流量和年输沙量的振动周期,利用滑动t检验法、有序聚类法和双累积曲线法分析了年径流量和年输沙量序列的突变年份。结果表明:秃尾河流域年降水量没有显著减少变化,年径流量、年输沙量均呈显著递减趋势;年径流量、年输沙量序列呈现以5、14、28 a左右为主的变化周期;年径流量、年输沙量在1979年、1996年发生突变,资料序列均划分为1956—1979年、1980—1996年、1997—2016年3个系列。     

泾河流域水沙变化水文分析

1990 1996年泾河流域水沙变化特点为 :①年输沙量及洪水输沙量比 80年代明显增大 ,增幅分别达 47%和 49% ;②“96·7”洪水干流泾川和杨家坪水文站实测最大洪峰流量分别达 3 3 2 0和 5 0 60m3 /s ,均为建站以来的最大值 ;③单位毫米汛期降水产洪产沙量为 5 0年代以来最大。“水文法”计算结果表明 :1970～ 1996年 ,泾河流域年均总减水量 7.85 1亿m3 、总减沙量 0 .70 9亿t ,其中人类活动减水减沙居主导地位 ,年均减水 5 .487亿m3 、减沙 0 .5 5 9亿t ,分别占总减水、减沙量的 70 %和 79% ;降水影响年均减水 2 .3 64亿m3 、减沙 0 .15 0亿t。     

黄河支流无定河水沙变化趋势及其驱动因素

20世纪50年代以来,无定河流域大规模的水土流失治理已显著改变了河道水沙规律.根据无定河控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了无定河流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份.结果表明:无定河流域的径流量和输沙量都有显著的减少趋势;年降水量没有表现出明显的变化趋势.年径流量及输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份分别为1979年和1971年.同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化了无定河流域径流量与输沙量的减少量,明确了人类活动对无定河径流及输沙量的影响.     

近70年黄河宁夏河段干支流水沙变化规律

根据黄河宁夏河段干支流的水沙实测资料,采用变异系数、Mann-Kendall检验法和小波分析法,从水沙量的年际变幅、变化趋势、突变特性和周期波动等方面分析黄河宁夏河段水沙变化的规律,为河段治理和工程布局提供依据。黄河宁夏河段年输沙量的年际变化程度大于年径流量,支流的年来水来沙量年际变化程度大于干流。干流的年水沙量呈显著下降趋势,年径流量突变点为1986年,支流各站的年径流量和年输沙量则处于增加趋势。泉眼山站的年径流量突变点为1993年、2003年和2012年,干支流年径流量的突变与水库的调蓄有关。宁夏河段干支流年径流量和年输沙量的周期变化具有相似性和差异性,这说明宁夏河段水沙变化具有相关性,同时也反映了水沙异源的特性。