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。     

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。     

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。     

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。     

西江梧州段水沙时空演变特征分析

采用集中度和集中期分析西江梧州段水沙的年内变化;运用Mann-Kendall秩次相关、线性趋势回归检验、Mann-Whitney-Pettitt突变点分析、Morlet小波分析研究水沙的趋势、突变和周期成分;利用Kriging插值法对水沙的均值和趋势等进行空间插值。结果表明:径流量和输沙量年内分配具有一定的不均匀性;大湟江口、金鸡和梧州站年输沙量呈明显的下降趋势,分别在1997年、1986年和1988年发生突变,其余各站年输沙量和径流量变化趋势不明显,没有发生突变;西江梧州段多年平均年径流量和多年平均年输沙量大;年径流量和年输沙量呈从东部至西北部逐渐变小的减少趋势。     

淤地坝和植被变化对渭河流域水沙情势的影响

以渭河咸阳站以上区域为研究区,利用1965年～2016年的水沙长序列实测资料,分析了不同时间尺度上水沙的变化趋势、突变点、周期特征和空间分布,探讨了覆被变化和淤地坝对流域水沙变化的影响。结果表明,径流量和输沙量下降趋势极显著,减水减沙趋势有很强的持续性;20世纪90年代是水沙突变和剧变的时期;在年内分配上输沙量比径流量更集中,沙峰较洪峰提前;水沙主要来自武山和秦安站以上流域;不同年代的降水径流关系和水沙关系发生了很大变化,径流对降水的响应逐渐减弱,输沙量递减;植被覆盖度显著增加,总体与水沙变化呈负相关,2000年后植被覆盖度与径流变化呈正相关。     

信江流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应

信江流域是鄱阳湖的第三大入湖流量支流,其水沙变化直接影响鄱阳湖水文情势。本文基于信江流域7个气象站降雨资料和梅港水文站1960-2014年的径流和输沙资料,采用Mannn-Kendall非参数检验、双累积曲线等方法,研究了流域水沙变化及其对降雨侵蚀力的响应。结果表明：信江多年平均径流量为179.8×108m3,年际呈不显著的上升趋势（P>0.05）。多年平均输沙量为198.9×104t,年际呈极显著下降趋势（P<0.01）。多年平均降雨侵蚀力11 270MJ·mm/（hm2·h）,年际呈不显著的上升趋势。输沙量与降雨侵蚀力双累积关系曲线在1999年出现拐点,与基准期（1960-1998年）相比,变化期（1999-2014年）降雨侵蚀力使年均输沙量增加14.0×104t,对输沙量变化的影响程度为10.8%;人类活动导致年均输沙量减少143.5×104t,对输沙量变化的影响程度为-110.8%,二者综合作用导致输沙量减少。水库建设和大规模水土保持措施的实施是信江流域输沙量减少的主要原因,研究成果可为流域水土流失防治、水土资源利用提供参考。     

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。     

叶尔羌河流域水沙关系诊断与变异特征分析

为分析气候变化和人类活动对叶尔羌河水沙的影响,运用模比系数差积曲线法、滑动相关系数法和双累积曲线法,研究叶尔羌河水沙变化趋势,并诊断水沙相关程度和变异点。结果表明:叶尔羌河径流量和输沙量总体上呈增加趋势,径流量和输沙量主要来自于夏季;径流量和输沙量以1993年为界划分为枯水(沙)期和丰水(沙)期;水沙相关度在1993年后变化明显,降水量对径流量和输沙量变化的影响表现为降低趋势,人类活动对径流量和输沙量变化的影响呈现上升趋势,降水仍是径流量和输沙量变异的主导因素。     

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。     

昆明松华坝水源地水沙特征及变化趋势分析

径流与输沙变化是水源地健康的重要表征。利用昆明松华坝水源地中和水文站1961-2011年径流和1966-2011年输沙数据,运用集中度与集中期、R/S分析等方法,对松华坝水源地径流和输沙变化、年内分配及未来趋势变化进行了定量分析。结果表明:径流和输沙均呈下降趋势,2009-2011年连续干旱导致径流和输沙骤减;输沙年内分配集中度高于径流,径流和输沙年内分配集中度分别呈下降和上升趋势;径流和输沙分别出现26和24年的长周期,径流和输沙多年平均集中期分别出现在8月中旬和上旬,且均呈提前趋势;径流未来仍将延续下降趋势,但趋势性不强,输沙未来变化趋势具有不确定性;径流和输沙年内分配集中度仍将分别延续下降和上升的趋势,且输沙年内分配未来变化的趋势性更强。     

窟野河水文特性分析

根据黄河中游较大支流窟野河流域各水文站历年水文资料统计,通过对流域概况、降水、径流、泥沙以及洪水特性的分析,得出主要结论:窟野河降水量、径流量、输沙量年际变化大,年内分配不均,窟野河暴雨洪水特点是该流域发生大洪水机遇较多,洪水过程陡涨陡落,历时短,含沙量大,泥沙颗粒组。     

金沙江下游元谋干旱河谷区水沙过程演变规律研究

以金沙江下游元谋干旱河谷区1970-2012年的实测月值径流量、输沙量数据为基础,采用线性倾向估计、均差累积曲线、Yamamot检验和Morlet小波分析等方法,系统研究了元谋干旱河谷区水沙过程演变规律。结果发现:元谋干旱河谷区85%以上的水沙产输量集中在每年的季风期,自20世纪70年代以来水沙产输量总体呈现出微弱的减少趋势,产水量占整个流域的比例呈现出下降趋势而产沙量的比例却呈现出增加的趋势;1960年以来元谋干旱河谷区径流量过程变化存在2个拐点,径流量在1992年和输沙量在1994年存在突变,而两者均在2002年均发生了强突变;年径流量、输沙量在28 a时间尺度上的周期性变化最为显著,为第一主周期,均存在1个完整的丰水、多沙中心年份和1个完整的少水、少沙中心年份,此外13 a左右时间尺度上的周期也较为突出;相对于径流量而言,自1992年开始元谋干旱河谷区泥沙量有增加趋势,而从2003年开始输沙量则转变为减少趋势。     

孤山川流域水文特征变化及驱动因素

研究流域水文特征的变化及驱动因素对流域水资源开发利用与保护,水土保持及生态环境的建设具有指导意义。以孤山川流域为研究区,利用Kendall秩序相关法分析1956-2009年流域降水、径流、泥沙等水文要素的演化趋势,采用小波变换法对系列的周期进行提取,利用有序聚类法分析径流和泥沙序列的变异点,并分析气候变化和人类活动对水沙的影响情况。结果表明:近54年来孤山川流域实测降水量没有显著变化,而年径流量和输沙量显著减少;年径流量和输沙量序列都存在5、14和28年左右的周期,且均在1979年和1996年发生突变。气候变化和人类活动对年径流量减少的贡献率在不同时段有不同的值,在人类活动对下垫面影响的过渡期,贡献率分别为72.2%和27.8%;90年代中期到21世纪初,它们的贡献率分别是27.8%和72.2%。本研究将为孤山川流域水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴。     

东江上游河流水沙分析

分析了东江上游地区河流水沙特性,并阐述了水库的修建和运用对该地区水沙输移的影响。东江上游地区是整个流域泥沙的重要来源区,该地区地表径流主要来自于降水,河流泥沙也主要来自于降水和径流所造成的土壤侵蚀。从长系列看,东江上游地区径流量虽然在不同时期波动较大,但相对稳定,而河流输沙量呈下降趋势。东江上游来水来沙主要集中在每年的汛期,其汛期来水来沙量分别占全年的70%和88%。枫树坝水库和枕头寨水库建成运用,减小了径流量的季节差异,降低了河流流量脉动特性。同时其河流输沙率在枫树坝水库和枕头寨水库建成以及枕头寨水库调整后分别下降了30%和50%。近年来,东江下游进行的大规模无序采沙,其采砂量已经远大于上游来沙量。在东江流域进行水沙管理时,不仅要采取措施遏制这种无序采沙行动,同时也要进一步研究流域水沙输移问题,以达到维持整个河流系统的水沙平衡。     

小理河流域产汇流特性变化

通过对小理河流域1959年以来的降水、径流、泥沙、蒸发等水文要素的分析，揭示了该区水文要素的变化趋势：降雨量呈逐年代减少的趋势，而径流量在20世纪60～80年代逐渐减少，90年代有所增大，但还未达到60年代水平；年降雨量减少的幅度并不大，但径流量减少的幅度较大，而输沙量的减少则非常显著。     

1965~2011年赣江中上游年输沙量变化及影响因素

基于赣江万安坝址下游的西门水文站1965~2011年的径流量、输沙量观测资料和推算数据,利用Mann-kendall趋势分析检验法、双累积曲线法和相关性分析法等分析了赣江中上游输沙量变化特征,并探讨了该区域的气候变化和人类活动等因素对赣江中上游输沙量的影响。结果表明：西门水文站径流量年际变化较为均衡,而年输沙量有明显减少的趋势,特别是万安建库前后水沙关系分成两个系列,年径流量的突变点在1967年,输沙量突变点在1996年,即万安水库建成之后2 a;西门水文站年降雨量和年径流量基本保持一致,年降雨量的变化对年输沙量的影响显著;另一方面,1980年至今水利工程建设、水土保持工程等对河流泥沙产出和输送的影响显著,这也是导致该河段泥沙减少的主要原因。     

怒江干流水沙年内分配特征及其变化趋势

怒江研究基础严重滞后于流域资源保护与开发利用的需求。利用怒江干流贡山、道街坝和木城3个水文站历年月径流和悬移质输沙观测数据,运用集中度与集中期、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法,研究怒江干流1964-2011年水沙年内分配时空特征及其变化趋势。结果表明:怒江干流径流呈缓慢上升趋势,但输沙上升趋势明显;怒江干流悬移质输沙年内分配集中度明显高于径流,径流和悬移质输沙年内分配集中度时间上呈波动下降趋势,空间上呈从上游到下游递减的趋势;径流和悬移质输沙年内分配多年平均集中期均在7月中旬,较降水集中期稍有提前;怒江干流径流年内分配集中度未发生突变,悬移质输沙年内分配集中度在1977年开始发生突变,在1995年后下降趋势明显;怒江干流径流和悬移质输沙年内分配集中度未来仍将延续波动下降的趋势,且悬移质输沙年内分配集中度的下降趋势比径流更强。     

Characterization of the evolution of runoff-sediment relationship in Min River based on coupling coordination theory

Global climate change and human activities have profoundly affected the hydrological processes in the basin. The study of the characteristics of runoff and sediment variations in the basin and their driving factors is of great significance in promoting the efficient use of water resources and high-quality development in the basin. The determination of the abrupt change point of the runoff-sediment relationship is the key to delineate the base period, and is important to assess the contribution of climate change and human activities to the change of the runoff-sediment relationship. Therefore, this study constructs a binary coupled coordination model of runoff and sediment load to describe the coupled runoff-sediment coordination relationship, and uses the Pettitt method and the double cumulative curve method to test for mutations. The effects of climate change and human activities on changes in runoff and sediment load were assessed using the Budyko framework-based elasticity factor method and the cumulative slope rate of change method. The results show that the annual runoff and annual sediment load in the Min River basin show a decreasing trend between 1970 and 2019, with monthly sediment load changing more significantly than monthly runoff. Annual runoff and annual sediment load were significantly coherent throughout the study period, and there were significant resonant cycles of positive phase on 2-, 3-, 5- and 6-year time scales. The coupling coordination degree of runoff and sediment load is generally at a coordinated developmental stage and is moving from low to high levels of coordination. Relative to the base period, changes in runoff and sediment load during the change period are mainly attributed to human activities. The contribution of human activities to the change in runoff ranged from 78.92% to 66.71%, and the contribution to the change in sediment load reached 93.40% to 94.15%. In contrast, precipitation in climate change has a greater impact on changes in runoff and sediment load than potential evapotranspiration. Land use changes and reservoir construction in the Min River basin have both contributed positively to the reduction of runoff and sediment load. The results of the study will help us to gain a deeper understanding of the processes and driving mechanisms of the runoff-sediment relationship in the Min River basin, and provide a scientific basis for water resources management and sustainable development in the basin.     

鄱阳湖流域气候变化和人类活动对入湖水沙的影响

近些年鄱阳湖湖区季节性干枯问题频繁出现,有必要对鄱阳湖入湖水沙变化进行进一步研究。利用鄱阳湖流域"五河"基本水文站1961～2016年实测的水沙及流域降雨量资料,通过线性趋势、双累积曲线、经验统计法和统计系列对比法研究鄱阳湖入湖水沙演变过程及影响因素。结果表明:鄱阳湖流域降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力年际变化均呈不显著的上升趋势(P0.05)。入湖径流量年际变化趋势不显著,而入湖输沙量呈极显著的下降趋势(P0.01),且存在1985年和2000年两个突变点。影响入湖径流量和输沙量的关键降雨指标为年降雨量和降雨侵蚀力。以1961～1984年为基准期,1985～1999年经验统计法和系列对比法计算的水利水保工程减沙效应分别为41.8%和33.4%,在2000～2016年分别为70.6%和66.8%,水库拦沙是入湖输沙量减少的主要原因。