降水丰枯及下垫面变化对滦河干流径流量的影响

在收集滦河干流上游流域1961—2011年51年间的月降水和月径流实测资料的基础上,运用降水–径流双累积曲线和Kolmogorov-Smirnov双样本检验,将该流域的降水–径流回归关系划分为1961—1983年、1984—1999年和2000—2011年三个阶段,并分别建立了三个阶段丰水期和枯水期的降水–径流多元回归模型。三个阶段的多元回归模型均通过显著性检验,对实测年径流拟合的平均残差均小于15%,决定系数均大于68%。采用所建模型,定量分析了三道河子水文站控制流域内降水丰枯变化对径流的影响程度和流域下垫面改变对径流的影响程度。结果表明:在1961—1983年的下垫面条件下,相对于1961—1983年间的降水丰枯特征,1984—1999年、2000—2011年间降水的丰枯变化使得流域径流分别增加了8.08%和减少了25.34%;在1961—1983年的降水条件下,相对于1961—1983年的下垫面条件,1984—1999年、2000—2011年间的下垫面的改变使该流域径流分别减少了19.40%和43.16%。这对潘家口水库的入库流量势必产生一定影响。     

沮河流域径流变化特征及归因分析

径流变化的特征及归因分析对区域水资源规划和合理开发利用具有重要意义。本文以沮河流域为研究区域,利用线性回归法、五年滑动平均法及重标极差（R/S）分析法阐述水文要素的变化规律,通过Mann-Kendall突变检验和有序聚类法确定沮河黄陵站径流序列突变年份,利用基于Budyko假设的互补关系法及累积量斜率变化率比较法（SCRAQ法）对径流变化进行归因分析。结果表明,1967—2019年期间沮河流域年降水量呈上升趋势,年潜在蒸发量和年径流深呈下降趋势,且径流序列在1985年发生突变;两种方法计算得到的气候变化对径流减小贡献率分别为24.04%和11.71%,人类活动的贡献率分别为75.96%和88.29%,水利水保措施及煤矿开采等剧烈的人类活动是沮河流域径流减小的主要驱动因子。     

降雨-径流关系非一致性演化的驱动因素诊断——以渭河流域为例

降雨-径流关系是流域产水能力的关键表征。受气候变化、下垫面改变和人类活动的耦合影响，降雨与径流之间的相关性呈现出一定的非一致性变化，不同因素的影响仍有待量化。耦合去趋势互相关分析与去趋势偏互相关分析方法，提出了一种降雨-径流非一致性关系驱动要素识别与影响估算方法，量化了气象条件、下垫面条件和人类活动的贡献。结果表明：构建的量化方法对非一致性序列具有良好的适用性；人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响最大，平均贡献率为58.86%，气象条件次之，下垫面条件影响最小；人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响在时域上总体处于持续增长态势，空间上呈现渭河干流上中游>泾河流域>北洛河流域。     

气候变化和人类活动对北洛河径流的影响

气候变化和人类活动影响下径流变化的归因研究对于应对径流变化具有重要价值。以渭河的北洛河流域为研究对象,应用Budyko假设和TOPMODEL模型分析了气候变化和人类活动对径流的贡献率,在较可能的气候变化范围内设定气温和降水变化的25种情景,分析了各情景对径流的影响。结果表明,历史降水、径流呈减少趋势,气温呈增加趋势,气温的升高和降水量的减少同时影响径流量的变化。两种模型模拟的人类活动对径流的贡献率分别为58.9%和65.2%,人类活动是近50年来径流量显著下降的主要原因。不同气候变化情景下的月径流变化有明显差异,降水变化对径流的影响大于气温,表明流域未来降水变化是影响水资源变化的主要因素。     

基于SWAT模型的青龙河流域气候变化径流响应研究

气候变化影响水资源时空分布,为探讨气候气候变化对径流的影响,以青龙河流域为研究区,依据流域DEM、土地利用、土壤、气象水文等数据,建立了SWAT流域水文模型,采用SWAT-CUP软件内嵌的SUFI2算法,根据t-Stat和p-Values值分析了参数敏感性,采用Pfactor、Rfactor、Nash-Suttcliffe系数Ens及相关系数R2四个指标评价了模型的适用性,结果表明流域水文模型模拟精度高,不确定性小,能较真实地模拟流域的水文过程。采用气候方案假定法,利用流域分布式水文模型,模拟丰、平、枯三种水平年降雨量和温度组合因素下的径流过程。结果表明降水量和气温的变化影响径流过程,其中降水的影响较为明显,是影响该流域水资源变化的主要因素。     

气候变化和人类活动对灞河流域径流情势的影响分析北大核心CSCD

灞河径流决定其下游浐灞生态区的用水安全,开展其变化情势研究对有效管理区域水资源具有重要意义。基于灞河上游罗李村和中游马渡王水文站1959—2010年实测径流及流域降水、蒸发资料,采用肯德尔秩次相关法检验径流序列变化趋势、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法辨识各水文气象要素的突变点,并将累积量斜率变化率比较法用于定量计算气候变化和人类活动对灞河径流的影响程度。结果表明:11959—2010年间上游径流量相对稳定,但中游径流量有减少趋势,且在1988年发生突变后呈现出显著的减小趋势。2气候变化和人类活动对灞河上游径流变化的贡献率分别约为97%和3%,对中游径流变化的贡献率分别约为37%和63%。未来只有合理开发、开源节流并举,才能保障区域可持续发展。     

基于生态水文模型的无定河流域径流变化归因

受到黄土高原气候变化和人类活动等因素影响,黄河流域中游河道径流在过去50年间有显著的下降趋势。此前的径流变化归因方法,未考虑气候变化通过影响植被生长进而对径流的间接影响。本文选择了位于黄土高原的无定河流域为研究区域,基于新发展的分布式生态水文模型CLM-GBHM,分别采用静态与动态植被两种模式模拟了1961—2012年的流域水文过程。径流变化归因分析结果显示,1972—2000年相对1961—1971年,单纯气候变化对径流减少的贡献为79.8%,而气候变化和植被生长共同贡献率降低为74.6%;2001—2012年相对1972—2000年,植被生长减小了单纯气候变化所导致的径流增加趋势,人类活动是对应时段径流减少的主导因素。这表明该流域植被生长对水文过程有较强的调节作用。     

气候变化和人类活动对灞河流域径流情势的影响分析

灞河径流决定其下游浐灞生态区的用水安全,开展其变化情势研究对有效管理区域水资源具有重要意义。基于灞河上游罗李村和中游马渡王水文站1959—2010年实测径流及流域降水、蒸发资料,采用肯德尔秩次相关法检验径流序列变化趋势、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法辨识各水文气象要素的突变点,并将累积量斜率变化率比较法用于定量计算气候变化和人类活动对灞河径流的影响程度。结果表明:11959—2010年间上游径流量相对稳定,但中游径流量有减少趋势,且在1988年发生突变后呈现出显著的减小趋势。2气候变化和人类活动对灞河上游径流变化的贡献率分别约为97%和3%,对中游径流变化的贡献率分别约为37%和63%。未来只有合理开发、开源节流并举,才能保障区域可持续发展。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

环境变化对汉江上游径流影响的定量分析

气候和土地利用等环境变化的水文响应研究对流域水资源利用具有重要价值。以汉江石泉水文站上游为研究区,采用7种基于Budyko理论的弹性系数法和SWAT模型定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,设置多种气候变化和土地利用变化情景,分析其对径流的影响。结果表明,石泉水文站年径流呈减少趋势,气候变化对径流减少的贡献率为65.3% ~ 68.1%,人类活动的贡献率为31.9% ~ 34.7%,气候变化是近56年径流减少的主要原因。气候变化情景的模拟显示径流变化主要由降水变化主导。土地利用自然增长情景和极端草地情景使石泉水文站年径流量增加,而退耕还林、极端耕地和极端林地情景使年径流量减少。     

基于分位数回归的滦河流域降水及径流变化特性

目前对降水、径流变化特性的研究多集中于序列均值特征上,从分析结果无法了解降水、径流序列在分布尾端的变化情况,且易受异常值干扰。为解决上述问题,本文采用分位数回归方法分析了滦河流域降水、径流的变化特性。首先采用Pettitt变异点检测和Mann-Kendall趋势分析法对序列在均值特征下进行分析,结果表明各子流域年降水序列基本满足一致性,而年径流序列具有非一致性,呈现出突变变异;年降水、径流序列响应关系不明显。然后利用分位数回归方法对年降水、径流序列在高、低分位数水平下的变化特性进行分析,得出大部分子流域年降水序列在不同分位数水平下基本保持一致性,而年径流序列在高、低分位数水平下均表现出减小趋势,且高分位数水平下的减小速率较低分位数大;在高或低分位数水平下,部分子流域年降水、径流序列之间具有一定的响应关系;但对整个流域而言,径流序列主要受人类活动影响,年降水、径流之间的响应关系不明显。该结论可为降水、径流之间变化特性的研究提供新参考。     

滑动近似熵在径流序列突变性分析中的应用

在气候变化和人类活动的双重影响下,水文序列发生了变异。利用渭河流域林家村站1960-2000年共41年的日径流序列资料,采用近似熵方法和滑动技术相结合的方法,对其径流时间序列进行突变分析。分析结果表明,在不同的滑动窗口和步长情况下,林家村站径流序列在动力学结构上呈现出明显的四个特点,突变时间发生在1972,1982,1994年;相对于传统的突变分析方法,滑动近似熵在分析非线性时间序列中呈现出分辨率高,抗干扰性强的特点。滑动近似熵能够对变化环境下的高度复杂、非线性径流时间序列的突变有效地进行诊断,可为径流时间序列突变提供一种思路。     

金沙江下游及三峡梯级径流均匀度及突变性分析

本文以1954-2008年屏山、寸滩和宜昌水文站径流资料为依据,用Gini系数研究了径流时空分布均匀度变化,用小波变化研究了径流突变。表明流域梯级上游水库的调蓄对下游水库径流分配均匀程度产生影响明显,但是,上游水库对下游水库径流量的影响程度取决于上游水库的调节性能,对于调节性能不高的水库,流域天然径流的丰枯变化大于水库的调蓄影响。结果对研究解决梯级水电站开发对河流的胁迫问题具有重要的现实意义。     

概念性生态水文模型区分气候变化与土地利用变化的径流影响

区分气候变化和人类活动对流域径流量的相对影响,对深入认识流域水资源形成和演变规律、合理开发利用水资源和保护生态环境具有重要的科学价值。采用由美国学者Tomer等提出的概念性生态水文模型,基于水量平衡和能量平衡原理,同时考虑气候变化和人类活动的作用,定性区分气候变化和土地利用方式改变对径流变化的影响。应用于石羊河流域内出山口径流有减少趋势且存在变异的大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河和金塔河5个子流域,结果表明在同一干旱期不同子流域径流变化的影响因素存在差异,在整个研究期气候变化为各河流出山口径流量变化的主要影响因子。     

径流对气候变化的响应研究-以黄河上游河源区为例

为了研究气候变化对径流的影响,选择黄河上游河源区为典型流域,构建多变量Copula联合分布模型,分析流域内主要气象要素与径流的相互响应关系。通过对多元相依结构分析,得到主要气候变化要素与径流变化的定量关系。结果表明,黄河上游吉迈水文站以上流域,径流受气候变化影响明显。长期以来主要气象要素,气温、降水、潜在蒸发能力(Penman-Monteith公式计算)与径流量的相依度指数分别为0.03、0.46、0.13,且在不同时期影响径流变化的主导因素各异。黄河上游径流受降水、冰雪、冻土融水和地下水共同补给,径流自演化过程复杂。     

窟野河径流变化检测及归因研究

窟野河径流变化是气候变化和人类活动作用的结果,也是流域水资源开发利用及治理保护的重要依据。基于窟野河流域温家川站径流量(1954—2010年)资料,采用MK-P法和Pettitt法进行突变年识别及归因分析;并借助SCRAQ法估算降水、潜在蒸发和人类活动对径流的影响。结果表明:窟野河径流量呈显著减小趋势,且在1979年和1996年发生两次显著突变。与基准期相比,人类活动强度较低期(1980—1996年)降水、潜在蒸发、人类活动对径流的影响比例分别为29.21%、-3.63%,74.42%;人类活动强度较高期(1997—2010年)所占比例分别为20.62%,-1.53%和80.91%;与人类活动强度较低期相比,人类活动强度较高期占比例分别为11.85%,-0.16%和87.99%。大规模水土保持和高强度煤矿开采对窟野河径流突变具有重要影响。     

长江上游近61年来水文干旱演变特征及归因

水文干旱受气候变化和人类活动的共同影响,揭示变化环境下水文干旱演变特征及驱动机制,有助于提高防旱抗旱能力。基于长江上游1960—2020年长系列气象水文数据,采用多模型集合模拟重建天然径流并计算标准化径流指数,采用广义可加模型构建时变标准化径流指数,通过指数对比定量区分气候变化和人类活动对水文干旱的影响。结果表明：长江上游水文干旱自然演变总体呈加剧态势,人类活动进一步加剧了旱情;长江上游水文干旱演变驱动因子表现出明显的时空差异,气候变化是金沙江、沱江和乌江流域年尺度水文干旱演变的主导因子,人类活动是岷江、嘉陵江和整个上游流域年尺度水文干旱演变的主导因子,季节尺度主导因子与年尺度并不完全一致。     

基于扩展Budyko假设的季节径流变化归因分析

目前,许多研究在年尺度上量化气候变化与人类活动对径流的影响,而忽略了人类活动对年内径流过程的影响。本文以丰满二区流域为例开展研究,将年划分为灌溉季、湿季和干季三季,应用基于扩展Budyko假设的垂直分解法,区分量化各季气候变化与人类活动对径流的影响,并讨论了不同类型蓄水工程对湿季各月(7月、8月、9月)径流变化的贡献程度与作用形式。结果表明:在不同季,气候变化和人类活动的综合作用导致径流减少,但二者对径流的作用形式与影响量级都不同,人类活动在各季均引起径流减少,气候变化在湿季、干季导致径流减少,但在灌溉季导致径流增加。     

流域下垫面变化对水库防洪风险率的影响北大核心CSCD

近年来海河流域内的人类活动加剧,流域下垫面条件发生了明显的变化,严重影响了流域入渗、径流关系等水文过程的特征,进而影响到了流域内水库的防洪风险率。为了研究下垫面变化对水库防洪风险率的影响,以王快水库为例,用降雨径流相关法和峰量相关法,对水库主汛期的洪峰洪量序列进行了"还现"修订,再对修订前后的主汛期洪水序列进行了频率分析计算,并在给定的调度规则下对不同汛限水位方案进行了调洪模拟,得到洪水序列修订前后水库主汛期的防洪风险率。结果表明,由于下垫面的变化,导致王快水库的各种防洪风险率均都有着不同程度的减小。但从水库防洪安全的角度考虑,王快水库主汛期的汛限水位提高至193 m比较合适。     

嫩江流域水文干旱归因分析及未来演变规律

在气候变化和人类活动的影响下,嫩江流域水旱灾害频繁发生。基于嫩江流域1980—2013年石灰窑、同盟、江桥和大赉水文站实测径流数据,构建流域分布式水文模型和多时间尺度下标准径流干旱指数（SRI）,采用Budyko假设耦合水文模拟法对尼尔基水库建成前后流域径流变化和水文干旱特征归因分析,并基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）探究流域未来情景下水文干旱演变规律。结果表明：年尺度下,人类活动为径流演变的主导因素,影响贡献率高达80%,上游至下游水文干旱特征整体呈加剧趋势,且水库上游主要受到气候变化影响,下游主要受到人类活动影响;未来情景下,SRI序列波动性增大且呈现干湿交替特征,干旱历时呈增加趋势,流域未来干旱风险增大。