基于数字滤波法的怒江流域基流时空分异

为明晰怒江流域基流时空分异特征,利用数字滤波法进行怒江干流和南汀河支流的基流研究。结果表明:1怒江干流3站基流指数IBF在0.71~0.74之间,南汀河支流2站的多年平均IBF在0.68左右,南汀河支流IBF明显低于怒江干流,干支流基流量和IBF自上游向下游递增;2各站基流量与径流量变化过程基本一致,两者相关系数均在0.9以上;3怒江干支流各站多年平均基流量和径流量年内分配均呈"尖廋"的单峰形,而多年平均基流指数年内分配均呈"V"字形,但两者变化过程不完全相反;4怒江干流代表站道街坝站和南汀河支流代表站姑老河站IBF均为丰水年平水年枯水年,这与基流相对于径流更为稳定有关。     

东江流域基流变化特征及影响因素

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;东江博罗站基流量的年内分布先增大后减小,基流指数先减小后波动增大;东江博罗站年均基流量和基流指数总体呈增大的趋势,多年平均基流量为414.04 m~3/s,多年平均基流指数为0.56。枯水年和偏枯水年的平均基流指数均为0.55,平水年为0.57,偏丰水年和丰水年分别为0.57和0.55;降水对东江流域基流量有年际影响;年内不同月份的突变规律说明大型水库是东江流域基流变化的关键性因素,水库的水量调度使基流量在枯水期呈显著增长趋势。     

北洛河上游基流分割适宜性方法及基流特征

退耕还林工程实施以来北洛河上游植被恢复效果显著,为探究该区域基流分割的适宜性方法及植被变化对基流量的影响,采用基流分割中的HYSEP法、数学滤波法、基流指数法3类方法(9种计算表达式)对吴旗水文站1971—2014年的实测径流数据进行了基流分割估算,同时采用Mann-Kendall法和Pettitt法对基流量变化特征进行了分析。结果表明:数字滤波中的F_1法较适宜于北洛河上游地区基流分割;北洛河上游1971—2014年基流指数呈显著增大趋势,突变年为2002年;退耕还林的水土保持效益对涵养水源有很大作用。     

淮河中上游流域基流时空变化特征及闸坝调控影响

基流作为河川径流的重要组成部分,对维系河流生态系统稳定起着关键作用。以淮河中上游流域为例,采用Chapman-Maxwell、Lyne-Hollick和Boughton-Chapman三种数字滤波法对淮河干流和支流沙颍河不同闸坝调控的7个站点2001-2015年日径流序列进行基流分割;采用Mann-Kendall趋势分析检测基流量在年际、汛期和非汛期多种时间尺度下的变化,对比分析闸坝调控的影响特征。结果表明:(1)Chapman-Maxwell数字滤波法对基流过程分割更合理,沙颍河水系站点的基流系数在0.23～0.46之间,淮河干流站点系数在0.36～0.50之间,沙颍河水系站点基流系数均小于淮河干流站点;(2)沙颍河和淮河干流的站点基流量均呈现出减少的趋势,其中沙颍河的基流量减幅明显高于淮河干流;沙颍河槐店、阜阳闸和淮河干流王家坝的年平均基流量,以及沙颍河白龟山、槐店和阜阳闸的汛期基流量减少趋势显著;(3)闸坝拦蓄导致下游的径流和基流量均呈现减少的趋势,沙颖河站点影响较严重,特别是在汛期8月减少趋势具有统计显著性;淮河干流站点受闸坝调控较弱,减少并不显著。研究可为认识淮河中上游流域的水循环特征及其转化关系提供技术支撑,也可为流域地下水资源可持续利用、人类活动影响评估等提供依据。     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征,对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合,开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究,并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系,而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关;基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定,表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系,基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期;此外,长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

汾河流域气候变化及其对径流影响探讨

在分析汾河径流量变化趋势、20世纪70年代以来断流气候背景,以及气温、降水变化与径流趋势联系和80年代中期以来气候变化特点基础上,建立了河津站天然年径流量计算公式,探讨了气候变化对径流的影响。结果表明:①自20世纪50、60年代丰水期之后径流量总体呈递减趋势;②20世纪70年代以来汾河水量偏枯和断流趋势发展乃是以北半球增暖效应为背景;③20世纪80年代中期以来气候较前期变化有气温升高、尤其冬季最甚,降水减少、特别是汛期及夏、秋季最显著之特点;④气候变化引起径流量平均每年减少5.67亿m3(24.9%),其中气温影响8.6%,降水影响16.3%。因此,汾河流域气候变化及其对径流的影响较为显著。     

沙颍河流域水资源配置思路与计算模型EI北大核心CSCD

针对沙颍河流域水资源供需矛盾日益突出问题,根据沙颍河实际情况,提出了沙颍河流域水资源配置原则及流程,基于MIKE BASIN软件建立了沙颍河流域水资源配置模型,利用该模型对2015—2016年沙颍河流域河南段进行水资源配置计算。结果表明:水资源配置前,在生态流量保证率为100%的情况下,除中牟断面以上区间,其他区间均存在不同程度的缺水情况;根据模型水量配置结果,从颍河等处向郑州、开封等缺水城市调水的方案,可缓解流域河南段整体缺水状况,说明该模型可有效地进行水资源配置。     

黑河和白河流域湿地变化及其归因分析EI北大核心CSCD

通过构建决策树模型对黑河、白河流域沼泽化草甸湿地、沼泽湿地、湖泊等主要湿地类型进行划分,选取3种景观格局指标分析湿地类型的变化特征,采用主成分分析方法对湿地变化的驱动因素进行分析。结果表明:2000年以来,黑河、白河流域湿地总面积呈增加趋势,沼泽湿地变化趋势与草甸湿地相反,存在此消彼长的特征;两河流域湿地变化的地域分异显著,黑河流域草甸湿地面积呈扩大态势,破碎化程度降低,沼泽湿地有所减少,但斑块密度降低,存在局部连片情形;白河流域沼泽湿地面积增加,适宜地形和水文条件下,草甸湿地和周边草甸可转为沼泽湿地;两河流域湿地变化具有“社会经济+农牧业因素+气候变化”交互作用的特征,社会经济类因素对年代际尺度湿地变化起主导作用。     

佳芦河流域水沙演变及其驱动因素分析

在全球气候变暖的大背景下,人类活动对河川径流的影响持续加强,导致我国西北干旱半干旱区普遍发生径流减少甚至断流以及水沙关系变异等问题,为此,探究该地区流域水沙变化特征、趋势及内在原因显得尤为重要。采用滑动平均法和有序聚类分析法对佳芦河流域1957-2010年水沙变化特征进行分析,并用水文分析法定量分离出降水及人类活动对该流域水沙变化的影响。结果表明:佳芦河流域年径流及年输沙量均呈现减少趋势,且两者在1972年均发生突变,突变点后年平均径流仅为突变点前的21.56%,年输沙量减少更为显著,仅为6.45%。进一步分析发现,在1972年后,人类活动对年径流和年输沙量的减少的影响分别占81%和67.23%,并且各个时期影响率不同,但整体上呈逐步加强趋势。人类活动是导致佳芦河流域径流及输沙量减少的主导因素,在当前气候条件稳定的情况下这种缩减趋势仍将继续。     

羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明：(1)羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;(2)降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);(3)年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P<0.01);(4)降雨和人类活动对输沙量增加的贡献率分别为-0.35%、100.35%。以稀土矿开采、脐橙种植、跨河公路修建为主的人类活动是导致羊信江流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。     

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...     

黑河流域上游山区基流量分割及其变化

基于黑河上游莺落峡站1954年-2011年径流资料,采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割;在此基础上,借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数(BFI)在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明,数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征;研究区夏季基流量最大,其次是春季和秋季,冬季基流量最小;BFI最小值出现在夏季,冬季BFI最大;基流量和径流量的年际变化趋势大体一致,均呈缓慢增长趋势,但基流变化相对缓和,且比较平稳;基流量序列在1979年存在显著变点,变点后基流量较变点前增加16%;多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大,BFI基本维持在0.27左右。     

北洛河流域分期径流变异诊断及成因分析

采用Mann-Kendall变异诊断法和有序聚类法,诊断了北洛河流域枯汛交替期、汛期、汛枯交替期、枯期等分期径流系列变异点并划分了变异等级,采用基于SIMHYD模型的径流还原方法,计算并区分气候变化和人类活动对分期径流变异的贡献率。结果表明:各分期径流变异等级从0级无变异到4级较强变异,排除0级的无变异点,各时期均发生了变异;径流变异程度与径流量有关,径流量较大时期(汛期、汛枯交替期)的变异等级低,径流量小的时期(枯汛交替期、枯期)变异等级高,径流量最小的枯期为4级较强变异;人类活动对枯汛交替期径流变异的贡献率较大,人类活动是主要驱动力;其余3个时期气候变化的贡献率较大,气候变化是主要驱动力。     

五种基流分割方法在长江螺山站的应用对比研究

基流是枯水期河川径流的主要来源,稳定可靠的基流分割方法对基流研究具有重要作用。基于螺山站1965-2012年逐日流量资料,采用基流指数法、HYSEP法(固定步长法、滑动步长法、局部最小值法)和数字滤波法3类(5种)基流分割方法进行基流分割。研究结果表明:5种方法所得年基流指数相差不大,但年内基流过程差别显著。BFI法和局部最小值法计算结果较为合理,对不同年份BFI值年际变化有较好的辨识度,是长江中游干流区较为适宜的基流分割手段。     

大通河流域生态流量确定及预警方案研究

生态流量是维护河流生态健康和功能的重要基础和保障。以大通河流域青石嘴站、天堂站、连城站、享堂站的长序列径流资料作为基础数据,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率法和7Q10法计算大通河流域生态流量,同时研究流域生态流量预警方案和预警流量控制指标。结果表明：基流比例法计算结果更具全面性和合理性,可以反映各年际各时段的流域生态流量;大通河流域生态流量的流量范围为多年平均流量的11%~35%,相应的青石嘴站、天堂站、连城站和享堂站的生态流量分别为5.57~17.73 m³/s、8.68~27.61 m³/s、9.08~28.88 m³/s和9.39~29.89 m³/s,经过保障度分析,各水文站全年生态流量保障度达到90%;依据确定的生态流量,将生态预警划分为蓝色预警、橙色预警、红色预警3个等级,并制定预警方案,该方案可以提高流量监测的可靠性和准确性,优化水库调度,维护生态环境健康。     

汾河水系全流域污染治理建议

水是生命的源泉,河流被污染后,首要任务是治污,恢复河流的生态功能。汾河治理应从以美化为主的治理误区中走出来,尽快开展汾河全流域的治理。要汲取国内外河流治污的经验,总结其教训,探索出适合我国国情的河流治理方法。建议尽量利用现有的设施,运用厌氧、好氧、兼氧微生物治污的原理,营造各种人工或自然的厌氧、好氧、兼氧微生物生活环境。使汾河水系全流域的污染能得到根本的治理。     

金沙江流域云南片水文极小值演变及生态基流保障分析

基于金沙江流域云南片内主要支流1968—2017年水文径流极小值及年月平均流量数据,采用一元线性回归、Mann-Kendall等分析其极小值演变特征,采用Tennant法及地区经验综合分析其河道生态基流,并对其生态基流保障程度进行了评价。结果表明:东北区、西北区为年极小值对应每100 km~2产流高值区,滇中区为低值区,地区差异显著,东北区年径流极小值呈现显著波动减少趋势,滇中区、中北区及西北区变化趋势不一;主要支流平均仅有47%的年份生态基流得到全部保障,53%年份水文极小值低于生态基流,其中东北区及西北区保障程度较高,滇中区保障程度低;预计东北区受天然来水影响、西北区部分河流受水利水电工程调度影响,生态基流保障压力将逐步加大,滇中区除昆明、曲靖部分河流生态基流保障程度将逐步得到改善外,其他大部分河流将持续处于高压状态。