大清河汛期径流变化趋势及其成因分析

径流是水循环的基本环节,其变化关系到水资源的开发利用和洪涝灾害的发生。以辽宁省辽东湾东部沿渤海诸河水系的大清河为对象,分析1959—2013年汛期降水和径流变化规律及两者之间的关系演变,并初步定量分离径流变化的驱动因素。结果表明:大清河流域汛期降水和径流以1959—1975、1976—1984、1985—1996、1997—2009、2010—2013年等5个阶段构成丰—枯—丰—枯—丰的变化过程,总体上,径流深和径流系数减少比降水量减少趋势更为显著;与1959—1975年相比,之后各时期径流减少量为同期降水减少量的3~4倍,且1976年降水~径流关系出现转折,降水量小于600 mm时,同样降水量下径流深较小,降水量较大时径流深差别不大,枯水阶段降水~径流相关性较差;1976—1984、1997—2009年2个枯水期降水和人类活动对径流减少的贡献比例约为7∶3,丰水期1985—1996年该比例约为4∶6。     

天山西部地区汛期径流变化规律分析

为了更好地认识天山西部地区融雪径流汛期的变化规律,为该区域水资源合理开发利用及为防洪减灾提供依据,基于1960-2005年的汛期径流资料及蒸发、降水数据,采用流量质心时间、滑动T检验、滑动F检验等方法,分析了汛期径流变化规律。研究结果表明:从流量质心时间结果来看,1960-2005年汛期有微弱提前的趋势;集中度、集中期、变化幅度在1960-2005年均表现为减小的趋势;汛期径流从1960-2005年呈现出增加的趋势,1997年发生了突变;通过分析得出1997年降水和蒸发均发生了突变,因此推测1997年汛期径流发生由少到多的突变,可能是由于1997年后降水发生由少到多的变化和蒸发的由多变少引起的。     

河南省主要河川径流变化归因

为相对全面客观地分析气候变化和人类活动对河南省主要河川径流变化的影响,基于河南省内卫河、伊洛河、洪汝河和唐河流域1961—2022年径流和降水资料,以及国家气候中心根据Penman-Monteith公式计算的年潜在蒸散发资料,比较4个蒸发对比站年潜在蒸散发和蒸发皿年蒸发值,运用Mann-Kendall突变检验法和累积双曲线法分析4个研究流域控制水文站年径流序列的变化趋势和突变年份,以及4个流域年降水和潜在蒸散发的变化趋势。采用基于Budyko假设的弹性系数法对径流变化开展归因分析。结果表明：4个蒸发对比站年潜在蒸散发与蒸发皿年蒸发变化趋势基本一致,4个水文站年径流深及4个流域年降水和年潜在蒸散发均呈下降趋势。4个水文站年径流深分别在1977年、1985年、2008年和2010年发生了突变。气候变化对径流减少的贡献率在卫河和伊洛河流域为7%以下,在洪汝河和唐河流域约为12%～18%,降水减少不显著和潜在蒸散发呈下降趋势是贡献率小的原因,可见人类活动是影响4个流域径流变化的主要驱动因素。     

1982-2015年永定河山区植被变化及对天然径流的影响

采用归一化植被指数NDVI和气温、降水、径流等监测资料,在分析永定河山区NDVI时空变化的基础上,通过构建地理加权回归模型,研究了流域内NDVI和降水、平均气温的回归参数及残差的空间关系特征,定量估算了永定河山区NDVI变化对天然径流量衰减的影响。结果表明:1982—2015年永定河山区在土地利用格局总体变化不大的情况下,年、季尺度的NDVI均显著增加,NDVI和降水、平均气温的空间回归参数及残差的均值、趋势均具有显著的空间异质性,降水、气温等气候因素和人类活动对NDVI均表现为促进作用,但各影响因素趋势变化的时空分布差异显著。永定河山区天然径流量具有显著的衰减趋势,结合Budyko方程发现流域天然径流量对植被变化具有高度敏感性,以植被变化为突出特征的下垫面变化对永定河天然径流衰减的贡献率达到了80%,流域植被保护和水土保持对天然径流量衰减的这种影响应给予高度重视。     

气候变化对黄河上游流域径流影响分析

利用黄河上游14个气象站点1967―2012年的逐月降水、气温和潜在蒸发资料以及1967―2010年唐乃亥水文站和上诠水文站的径流资料,采用线性相关法和Mann-Kendall法分析了气候变化对黄河上游流域径流的影响,结果表明,研究区域降水大致呈不显著递增趋势,气温、蒸发量呈显著递增趋势,径流量呈现显著减少的趋势;径流量发生突变的时间与气象因素的一致性较差,因此,可以得出径流量不仅受气温、降水、蒸发等气候因子的影响,还受到其他因素例如土壤、植被等因素的影响。     

基于滑动Copula函数的金沟河流域径流-气温关系变异诊断

为探究变化环境下金沟河流域径流和气象因素的关系变异情况,根据八家户水文站1964—2016年的水文气象数据,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、Spearman相关分析和滑动Copula函数对流域内水文气象要素进行了分析。结果表明:金沟河流域的径流序列整体上呈微弱的减小趋势,降水和气温序列呈增加趋势,ESMD趋势项反映出金沟河流域的径流、降水和气温序列均呈非线性趋势变化;降水和气温序列的突变时间分别为1983年和1997年,径流序列的突变时间为2002年和2015年;滑动Copula函数不同窗口下的相关系数显示径流-气温关系变异时间为1997年,联合序列的最佳Copula函数由1964—1997年阶段的Gauss-Copula函数变异为1998—2016年阶段的Gumbel-Copula函数。气候变化和人类活动是造成金沟河流域径流-气温关系变异的主要原因。研究结果有助于了解金沟河流域内水文气象要素的变化特征及径流气象要素的关系变异时间,可为流域内的其他水文计算提供参考依据。     

大伙房水库汛期径流变化趋势及影响因素定量分离研究

基于大伙房水库1961—2004年汛期各月降雨径流资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、Mann-Kendall突变检验法、Pettitt突变检验法和降雨—径流深双累积曲线方法,分析了大伙房水库汛期降雨、汛期径流深、最大月降雨和最大月径流深四类序列的趋势和跳跃特性,并利用累积量斜率变化率定量评价了降雨和人类活动对汛期径流深和最大月径流深的影响。结果表明:(1)流域汛期降雨和径流深下降趋势不显著,最大月降雨和最大月径流深上升趋势不显著;(2)汛期降雨、径流深、最大月降雨和最大月径流深突变不显著,降雨径流关系变异年份分别为1975、1985和1995年,1975年后流域汛期产流能力减弱;(3)大伙房水库汛期径流变化经历了4个阶段,人类活动是导致水库汛期径流深减少的主要原因,降雨变化是导致最大月径流深增加的主要原因。     

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段(汛期、非汛期)月径流深变化的相对重要性。研究结果表明：1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深(69.34 mm)大于小觉流域(39.07 mm),两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率(13.0 mm/10a)大于小觉流域的下降速率(8.7 mm/10a);在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶...     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

密云水库流域降水径流非平稳特征识别及归因

为更准确揭示和认识变化环境下密云水库流域水文过程的非平稳特征,选取该流域1960—2019年降水和径流资料,采用多种时间序列分析方法综合诊断其趋势、突变点和周期等非平稳特征并进行成因分析。结果显示：该流域降水变化主要表现出较明显的随机特性,径流相比降水的下降趋势更显著,且在1979年发生了向下跳跃的强变异;相比气候变异影响,人类活动是密云水库流域径流减少的主导因素;1980—1998年流域水土保持措施与水利工程兴建对径流变化的贡献率为-111.40%,抵消了气候变异11.4%的增水效应;1999—2019年,塘坝建造和用地类型转变对径流变化的贡献率为-66.60%,同时叠加气候变异-33.40%的减水效应,导致近20年来该流域径流呈现显著减少的态势。研究结果可为密云水库安全运行、洪水调度以及流域水资源管理决策提供科学支撑。     

漳泽水库入库径流变化趋势及影响因素分析

采用M-K(mann-kendall)统计检验方法对漳泽水库的入库径流变化趋势进行了分析,采用BG(bernaola-galvan)分割算法对其突变点进行了分析,并在此基础上对漳泽水库入库径流变化的影响因素进行了分析。分析结果表明,漳泽水库年入库径流以及汛期和非汛期入库径流均呈现出显著的衰减趋势;并且入库径流1977~1980年间发生了衰减突变,突变幅度大,1980年以后未发生显著变化,维持在较低水平;而且人类活动是漳泽水库入库径流减少的主要因素。漳泽水库入库径流的衰减加剧了当地的水资源供需矛盾,因此,应进一步对漳泽水库的调度方式进行研究以实现流域水资源的可持续利用。     

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。     

气候变化对黄河上游流域径流影响分析

近年来在气候变化和人类活动的共同影响下,黄河上游地表水资源偏枯形势严峻,严重影响了我国北方地区经济的可持续发展。为研究气候变化对径流的影响,利用黄河上游14个气象站点的逐月降水、气温和潜在蒸发资料以及唐乃亥水文站和上诠水文站的径流资料,采用线性相关法和Mann-Kendall法分析了气候变化对黄河上游流域径流的影响,结果表明,研究区域降水大致呈不显著递增趋势,气温、蒸发量呈显著递增趋势,径流量呈现显著减少的趋势;径流量发生突变的时间与气象因素的一致性较差,因此,可以得出径流量不仅受气温、降水、蒸发等气候因子的影响,还受到其他因素例如土壤、植被等因素的影响。     

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。     

近50年伊洛河流域径流演变归因分析

流域尺度的径流变化反映了气候和人类活动的综合影响,然而目前伊洛河流域径流演变的量化归因尚不明晰。基于Budyko假设构建解析径流变化归因的模型,量化评估径流对各环境因素变化的敏感性系数,定量揭示各因素对径流变化的贡献。结果表明,1970—2018年间,伊洛河流域径流显著下降（α=0.05）,且在1991年发生突变,突变后径流减少了46.43 mm（34.32%）。径流变化对降水、潜在蒸散发和下垫面参数的敏感性系数分别为0.42、?0.18和?78.36,即降水每增加1 mm将导致径流增加0.42 mm,潜在蒸散发量每增加1 mm将导致径流减少0.18 mm,下垫面参数每增加1个单位将导致径流减少78.36 mm。气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为42.60%和56.36%,人类活动引起的下垫面变化是径流变化的主要原因,其中植被变化是下垫面变化的主导因素。研究结果可为流域径流演变归因和水资源管理规划提供理论支撑。     

云南省长江流域水资源变化特征分析

云南位于长江上游,是长江上游重要的生态安全屏障,流域水资源为推动长江经济带保护与发展提供基础资源保障。基于全国第三次水资源调查评价成果,利用数理统计法、滑动平均法、Mann-Kendall秩次相关法和累积距平法,分析了云南省境内长江流域的降水、蒸发、径流的变化特征和趋势。分析结果表明:①1956～2016年降水和径流多年平均分别为957.3 mm和377.4 mm,Cv值分别为0.10和0.19,年内分配极为不均,汛期/全年分别为88.8%和76.0%,历年降水与径流过程对应;②降水和径流深最大的是宜宾至宜昌干流区,降水最小的是赤水河,径流深最小的是石鼓以下干流;③降水和径流变化均为不显著减少,系列过程都存在跳跃性,降水过程跳跃点为2003年和2008年,径流过程跳跃点为2008年;④汛期和枯季降水系列变化分别为不显著减少和增加,汛期降水系列跳跃点为2008年,枯季降水系列无显著跳跃;⑤1980～2016年蒸发多年平均为1 173.7 mm,Cv值为0.07,金沙江干热河谷区多年平均年蒸发量达1 784.5 mm,年最大蒸发量超过2 000 mm,变化趋势为显著减少,系列过程跳跃点为1997年;流域水资源的变化主要受气候因子影响。研究成果可为长江流域水资源管理提供基础依据,也可为长江经济带建设提供水资源基础参考。     

小清河流域汛期多年降水变化趋势

以黄台桥水文站为出口断面的小清河流域作为研究区,根据流域内5个雨量站1977-2014年日降水资料,首先采用非参数Mann-Kendall法对流域内各站多年汛期降水变化进行趋势分析,并用Morlet小波分析流域汛期降水的周期变化;其次使用Mann-Kendall检验法并结合滑动t检验、有序聚类法及Yamamoto法进行突变检验;最后使用Hurst指数法对流域各站点降水未来趋势进行预测。研究结果表明:流域内各站点汛期多年降水变化呈现增加趋势,但变化趋势并不显著;流域汛期降水变化存在22a左右的主周期;突变分析表明汛期各站点降水的突变年份并不完全相同,而预计汛期降水量的未来变化将呈现出微弱的上升趋势。     

浅议孔式溢流河堤

在河北省北部干旱、半干旱山区,地表水、地下水主要靠降水补给,而降水的时间又主要集中在汛期,以丰宁县为例,年降水量仅400mm左右,80%的降水均出现在汛期,且降水强度大,历时短,加之又是山区,地表坡降大,容易产生地表径流,经常形成局部或大部分区域山洪暴发,洪水来势猛去势快,使部分河道内形成短时径流,大部分洪水都流入下游,可谓是雨过河干(山川支流河道).     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。     

60年来西汉水流域降水径流演变特征及影响分析

西汉水为长江流域嘉陵江上游重要支流,为深入并真实反映该流域水文特征,采用流域内水文站1956～2016年实测资料对径流进行还原分析计算,利用Mann-Kendall检验、累积距平流、有序聚类等方法,研究了西汉水流域降雨径流演变特征。结果表明:西汉水流域降水、径流均呈递减趋势,降水减少趋势不显著,径流减少趋势显著;降水主要突变点在1993年,次要突变点在1968年和1977年,径流变化主要突变点在1993年,次要突变点在1968年;突变时间点与流域开发利用节奏基本一致,有效表征出人类活动对流域径流的影响。