气候变化对嘉陵江流域水资源量的影响分析

 嘉陵江是长江的最大支流,流域面积约16万km2。针对2050,2100年不同的气候变化情景,选取较为不利的参数组合,根据降水、气温、湿度、风速、日照等气候要素的变化,建立潜在蒸发量模型计算流域的潜在蒸发量（ET0）,再根据流域内植被的蒸散发系数（Kc）,计算流域的面平均蒸散发量（ETc）。并利用流域面平均降水量减去径流深得到流域的实际蒸散发量,对计算的流域面平均蒸散发量进行验证。对不同的水平年利用降水的预测成果（气候变化情景不同具有不同的降水量预测成果）及计算流域的面平均蒸散发量,根据水量平衡模型分析计算气候变化对嘉陵江流域水量的影响。结果表明：不利条件下2050年年径流将减少23.0%～27.9%;2100将减少28.2%～35.2%;2050,2100年平均年径流分别相当于目前7年一遇和12年一遇的干旱年。由此说明,气候变化对流域内的水资源量影响十分显著。      

大连地区降雨产流模型探讨

大连地区属低山丘陵地区，多年平均降水量为600～1000mm，降水年内分布极不均匀，多年平均径流深200～450mm，属贫水地区．在水文预报中，降雨产流模型为蓄满产流模型，采用降水、蓄渗、蒸散发和径流的黑箱子模型，可求出流域的蓄渗量、蒸散发量和径流量．蓄渗量和蒸散发量由三层蒸散发模型确定，径流量由蓄满产流模型确定．该模型已在大连地区几座大型水库的洪水预报中得到应用，基本可达到水库控制运用的要求．     

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。     

气候变化情景下丹江口水库径流模拟预测

气候变化和异常对水资源影响的评价方法有很多种,本项研究采用概念性水文模型模拟和假定气候情景推算径流变化法,分析气候变化对丹江口水库径流的影响,即利用不同的GCMs模型模拟丹江口水库上游的月降水和气温序列,并通过Delta变化作为汉江流域半分布式两参数月水量平衡模型的输入,用以模拟和预测2021～2050年的丹江口水库径流量.结果表明,对于2021-2050年降水和气温年变化的情景,未来年平均径流将相应升高8.18%(HadCM3)、7.78%(CSRIO)和2.14%(CCSRINES),敏感度分析结果显示,径流量对降水变化的敏感度较径流对气温变化的敏感度要大.     

祁连山区气候变化对黑河出山径流的影响

以黑河上游流域为研究区,依据祁连山区4个气象站的逐月实测气象资料及莺落峡水文站逐月径流资料,采用Penman-Monteith方法计算了潜在蒸散发量,采用线性回归以及Mann-Kendall趋势检验等方法研究了降水、潜在蒸散发、气温及径流的年、季变化趋势,运用弹性系数法分析了降水、气温和潜在蒸散发变化对黑河出山径流的影响。结果表明:(1)黑河流域气候水文要素的总体年际变化为年降水量和气温均呈显著升高趋势,潜在蒸散发量呈不显著增加趋势,出山口莺落峡水文站径流量呈显著增大趋势;(2)祁连山区降水量、气温和潜在蒸散发量是影响黑河流域出山径流量的主要气象因子,径流与降水在年和季节尺度上都存在显著相关关系,其中祁连山区秋季降水量与莺落峡站径流量的相关性最为显著,春季气温与径流量呈正相关,气温升高促进了冰雪消融,进而增大径流量,潜在蒸散发量特别是夏季蒸散发量增大对降水量增大造成的年径流增大起到了一定的削弱作用;(3)祁连山区降水量增加1%将使莺落峡站径流量增加约0.74%,祁连山区气温升高1%将使莺落峡站径流量增大约0.16%,祁连山区潜在蒸散发量增加1%将导致莺落峡站径流量减少约1.75%。     

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。     

美国本土地区蓄量时空变化特性及其影响因素研究

为了解美国本土地区水量平衡的时空变化规律以及气候、植被、地形、人类活动等影响因子对不同空间尺度蓄量变化的影响,基于水量平衡公式,利用遥感观测蒸散发数据、遥感与地面观测融合降水数据、再分析降水数据、模型模拟蒸散发与径流数据、站点实测径流数据的不同组合计算蓄量变化,分析美国本土地区的蓄量变化时空变化特征。结果发现:不同来源数据计算的蓄量变化时空分布差异较大并且均存在显著偏差,其中西部沿海与山区的蓄量变化有显著季节性波动,而东部地区较稳定;众多因子中降水对蓄量变化的影响最大。根据不同来源数据计算得到的蓄量变化有显著偏差,其原因包括:①对流域水循环结构组成的认识不足且缺乏测量;②降水、径流与蒸散发数据存在不确定性;③时空尺度问题。     

基于 Kc和 NDVI 关系的蒸散发量空间尺度提升 及时空变化

为探究流域长时序高空间分辨率蒸散发量计算对区域水资源开发利用、水利工程规划设计及农业可持续发 展的重要意义,以河北省邢台市柳林流域为研究对象,基于 Penman-Monteith 模型和蒸渗仪实测蒸散发数据计算 不同时期的流域作物系数（Kc）,并建立 Kc与归一化植被指数（normalized?difference?vegetation?index,NDVI）的关系, 利用 250?m 分辨率 NDVI 产品将蒸渗仪测算的蒸散发量升尺度到柳林流域,计算流域各网格 2000—2021 年的蒸 散发量,分析蒸散发量的时空变化规律。结果表明：柳林流域多年平均潜在蒸散发量为 1?135.6mm,呈下降趋势; 多年平均蒸散发量为 591.4mm,呈上升趋势。蒸散发量在空间上西北高东南低,四季蒸散发量空间分布特征与多 年平均蒸散发量一致,且季节上分配不均。基于 NDVI 估算的蒸散发量与水量平衡法计算的蒸散发量 2000—2020 年多年平均相对误差为 7.9%,说明利用 Kc与 NDVI 关系可以较精确地对蒸散发量进行空间尺度提升。     

气候变化条件下洪泽湖以上流域水资源演变趋势

基于IPCC对全球和中国的气候变化趋势,利用1990—2011年气象资料,采用增量情景设置方法,分析气候变化情景下洪泽湖以上流域水资源的演变趋势。结果表明:该流域水资源量对降雨变化有较强的敏感性,实际蒸散发对温度变化的敏感性较强。与基准期相比,在气温同等条件、降水增加情景下,流域水资源量呈增加趋势;在降水同等条件、气温升高情景下,流域的实际蒸发会增加,导致水资源量呈减少的趋势。径流年内分配受降水变化影响较大;随着降水增加,径流年内分配更集中,加大年内径流分配差异,可能加大流域湖泊调蓄压力。     

长江流域年平均径流对气候变化的响应及预估

为分析长江流域气候变化对径流产生的影响,对长江干流水文站年平均径流与年平均潜在蒸散发、年平均降水量的经验方程进行验证,利用修正后的经验方程分析了长江流域干流水文站年平均径流对不同气候要素耦合变化的响应,并预估了2010~2049年长江流域干流水文站年平均径流在不同排放情景下的变化趋势。结果表明:对长江流域而言,当气温增加相同量值时,降水减少比降水增加对径流的影响量大;当气温减少相同量值时,降水增加比降水减少对径流的影响量大。2010~2049年,在3种温室气体排放情景下,长江干流宜昌站年平均径流均呈微弱减少趋势,而大通站除在SRES-A1B情景下微弱增加外,在其他两种情景下也微弱减少。     

基于水热耦合平衡方程的六冲河上游流域径流变化归因分析

以贵州省六冲河上游流域为研究区域,首先通过Mann-Kendall检验和Pettitt法对六冲河七星关站年径流变化进行趋势和突变分析,找出突变点,再运用水热耦合平衡方程对突变点前后径流变化进行归因分析,通过对降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数进行敏感性分析,最后计算出降水、潜在蒸散发以及下垫面对径流变化的贡献率。结果表明:六冲河上游径流深在1971—2009年呈现显著下降趋势,在1986年发生显著突变,比较降水量、潜在蒸发量和下垫面指数对径流变化的敏感性,发现降水量弹性系数最大,其次是下垫面指数,最后是潜在蒸散发,表明径流对降水量的变化最为敏感,计算三者对径流显著减少的贡献程度,发现降水减少对径流减少的贡献率高达113.3%,其次是下垫面变化的影响,贡献率为14.4%,最后是潜在蒸散发增加带来的影响,贡献率为-27.7%。     

基于CORDEX区域气候模式的大渡河流域径流模拟

研究气候变化下大渡河流域的径流预测可有效提高未来该流域的水利资源利用率,为水电调度提供决策参考。首先利用逐步聚类算法对6套CORDEX区域气候模式1970—2005年数据进行校正和验证,模拟大渡河流域2030—2065年的气候变化趋势。之后建立了大渡河流域年尺度的SWAT(Soil&Water Assessment Tool)模型,使用SWAT-CUP对其进行率定和验证,最后以校正后的未来气象数据驱动SWAT模型,进行未来大渡河流域径流模拟。结果表明,在未来RCP4.5和RCP8.5情景下,该流域降水量变化幅度较小,最高温度、最低温度整体呈增长的趋势,未来径流将大致呈增加的趋势,且在2050年前后,径流波动趋势不一致。在2050年之前径流变化量较小,之后2种气候情景下的径流变化趋势明显变大,预报的不确定性也增加。     

基于REDRAW 模型的黄河河龙间近年蒸散发特性研究

基于参照干湿限的遥感蒸散发模型(REDRAW)反演了黄河中游河龙区间5个典型子流域2000—2010年的蒸散发,结合归一化植被指数(NDVI)分析了区域蒸散发的年内和年际特征。年尺度流域水量闭合验证结果表明,REDRAW模型反演的区域年蒸散发多年平均为358.3 mm,接近降雨径流之差351.4 mm,平均相对误差2.6%,年尺度ET反演结果较为合理,说明REDRAW在研究区域具有一定的适用性。区域蒸散发与NDVI年内变化较为一致,年际变化存在一定正相关,11年间增长趋势较为明显。区域NDVI的显著增加与植树造林等水保措施有关,结合流域的降雨径流等水文数据分析可知,植被覆盖的增加一方面增加蒸散发耗散,另一方面通过截留等作用促使径流减少。     

变化环境下子牙河流域水文过程影响要素分析

构建添加水库及取用水模块的SWAT模型，在考虑人类活动影响的基础上，分析土地利用类型及气候变化对子牙河流域水文要素的影响，并利用统合还原法计算人类活动及气候变化对研究区的径流变化的贡献率。结果表明：1980—2020年草地、耕地及水域面积呈减少趋势，建设用地呈增加趋势，其他土地利用类型变化趋势不明显；土地利用类型变化使得流域地表产流增加3.5 mm,地下水补给和蒸散发分别减少0.15 mm和2.93 mm; 1980—2020年研究区年降水量呈不显著上升趋势，年气温呈显著上升趋势，气候变化使得流域地表产流、地下水补给及蒸散发有不同程度的增加；人类活动和气候变化对流域径流减少的贡献率分别为66.36%和33.64%,人类活动占据相对主导的地位。     

基于SWAT模型的秦淮河流域气候变化水文响应研究

为了解气候变化对水文水资源的影响机理,以秦淮河流域为研究区构建SWAT模型,使用SWAT-CUP对模型进行参数敏感性分析、率定及验证,并采用任意假设法设计未来气候情景,分析温度及降雨变化对流域径流及实际蒸散发量的影响。结果表明:模型在月径流模拟中具有较高的精度,适用于秦淮河流域气候变化下的水文响应研究;气温降低或降雨量上升都会引起流域径流量增加,反之则减少;实际蒸散发量与降雨量正相关,而实际蒸散发量对气温变化的响应不明显;平水年径流量对降雨量变化的响应较强,枯水年径流量对温度变化的响应较强;枯水年实际蒸散发量对降雨量变化的响应较强。     

基于RHESSys模型的延河流域水文要素定量模拟

为量化气候变化和土地利用变化对水文过程的影响,引入RHESSys(regional hydro-ecological simulation system)模型对退耕还林（草）工程实施前（P1时期）和实施后（P2和P3时期）的延河流域水文要素（蒸散发、径流和土壤水）进行模拟,并基于不同模拟情景量化土地利用变化和气候变化对不同水文要素的影响。结果表明：退耕还林（草）工程实施后,延河流域蒸散发量呈现显著上升趋势,径流和土壤水呈现下降趋势,但趋势并不显著。与P1时期（1990—1999年）相比,P2时期（2000—2009年）由人类活动引起的土地利用变化对蒸散、径流和土壤水变化的贡献率分别为82.66%、-51.87%和-55.13%,随着退耕还林工程的继续实施,P3时期（2010—2019年）贡献率下降到57.64%、-51.63%和-52.54%。由此可见,退耕还林（草）工程实施后,土地利用变化成为影响流域水文过程的主导因素。该结果对于黄土高原退耕还林（草）工程的实施前景和可持续发展管理有重要意义。     

CMIP5多模式下中国不同流域植被动态变化预测

植被动态变化研究对于了解全球气候变化具有重要意义。利用1982～2015年中国区域的植被归一化指数NDVI、降水和潜在蒸散发数据,构建植被动态预测模型,从水分亏缺的角度,分析降水和潜在蒸散发对植被的影响,结合CMIP5模式提供的两种情景(RCP 4.5和RCP 8.5),预测未来的植被动态变化。结果表明：RCP 8.5情景下的NDVI增加程度大于RCP 4.5情景。在RCP 4.5情景下,未来春季、夏季、秋季和生长季的NDVI平均增量分别为0.02,0.09,0.11和0.07;而在RCP 8.5情景下,未来春季、夏季、秋季和生长季的NDVI平均增量分别为0.06,0.09,0.12和0.08。未来中国不同流域的植被覆盖程度均出现增长,西南诸河流域的植被覆盖程度增长显著,而未来内陆河流域的植被覆盖程度增长较小。     

气候变化下汤河流域的径流响应的定量模拟分析

本文运用分布式水文模型VIC模型为模拟平台, 定量分析气候变化对汤河流域水量的影响. 研究结果表明: 在气候变化方案1 (平均气温升高2.5℃) 和方案2中 (平均气温降低2.5℃), 相比于气候变化前流域水量平均分别减少6.32%%和增加6.27%, 在气候变化方案3 (平均降水量增加8%) 和方案4 (平均降水量减少8%) 中, 相比于气候变化前, 流域平均水量分别增加9.66%和减少9.32%, 气温变化对流域径流影响敏感度小于降水量变化下径流变化的敏感度. 研究成果对于汤河流域水资源保护和可持续发展提供参考价值.     

计算区域蒸散发量的互补关系法及其应用

本文介绍了区域蒸散发互补关系概念,建立了适用于我国条件的计算区域性陆面蒸散发量的数学模型和计算机模型。建立的模型以常规地面气候观测资料作为基本输入,资料容易得到,计算方便。将模型应用于陕西省51个流域或区间,成果合理,精度较高。同水量平衡法计算值比较,51个流域十年平均值的平均相对误善为4.1％,相对误差的标准差只有3.0％。模型不需要专门的区域性参数,有较广的适应性。     

基于Budyko假设的赣江流域径流变化归因识别

利用赣江流域1953—2017年的水文气象数据,采用非参数Mann-Kendall检验和滑动t检验等方法分析研究区水文气象要素变化特征,并基于Budyko假设理论,应用弹性系数法进行影响要素的敏感性分析,定量评估各要素对赣江流域径流变化的影响程度。结果表明：(1)1953—2017年赣江流域径流量及降水量呈现不显著增加趋势,潜在蒸散发呈显著下降趋势;(2)径流变化与降水成正相关,与下垫面特征参数和潜在蒸散发量成负相关,赣江流域径流对降水的变化最为敏感;(3)气候变化对赣江流域径流增加产生正效应,是影响径流变化的主导因素,贡献率为73.7%～104.9%,人类活动影响次之,占-4.9%～27.0%。人类活动对上中游的径流影响较为显著,赣江上游的生态建设工程及中游水利工程建设工程的实施,改变了流域下垫面条件,进而影响河川径流。