变化环境下长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区干流水沙过程演变分析

为了研究环境变化对长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区河段干流水文过程的影响,运用双累积曲线法和数理统计方法对向家坝水文站和朱沱水文站长时间实测水沙数据进行分析。结果表明:①保护区河段干流年径流量无明显下降趋势,年输沙量则呈明显减少趋势;②径流量和输沙量相关性在1998年和2012年出现明显突变,在突变点为分界点的3个时段(建站至1997年、1999—2011年、2013年以后),向家坝站水沙拟合系数R²分别为0.999、0.996、0.989 5,朱沱站水沙拟合系数R²分别为0.999 6、0.995 6、0.983 6;③在鱼类产卵期3—7月份以及11—12月份,流量均值及峰值明显改变,以3月份为例,以突变点为分界点的3个时段对比分析显示,向家坝站日平均流量分别增加了34.3%、58.5%,朱沱站日均流量分别增加了16.1%、21.1%,此外,蓄水运用后多数月份日均流量变化幅度明显大于水库建设过程中。研究成果可为长江上游河道生境修复及梯级水库生态调度提供理论依据。     

近60年来长江干流水沙特征分析

根据长江干流宜昌站、汉口站、大通站1950-2013年的年径流量和1954-2013年的年输沙量数据,采用小波分析、相关分析和双累积曲线分析等方法,分析三个水文站的水文序列的周期性特征及水沙关系的变化。分析结果显示:三个水文站的水沙序列存在多时间尺度变化特征,大尺度波动中有小尺度震荡,年径流量变化存在着16~17年、7~9年和2年的主要周期,年输沙量变化存在17~18年、9年、2~3年的主要周期;长江干流年径流量和年输沙量存在一定的相关关系,但受水利工程建设等人类活动的影响,相关关系不断变化。研究结果对研究气候变化和人类活动对长江干流水沙特征的影响有一定的参考价值。     

1950-2011年黄河干流水沙关系变化研究

采用黄河干流主要控制水文站唐乃亥、兰州、头道拐、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站的实测径流量和输沙量资料,借助Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法和Pearson相关分析等方法,探讨50余年来黄河流域不同时段、不同河段水沙关系的变化特征。结果表明:唐乃亥站径流量和输沙量无长期变化趋势,黄河干流自兰州以下各站年径流量和年输沙量均表现出显著下降趋势。借助花园口站实测径流量与输沙量双累积曲线知,2000-2011年无降水影响时的累积减沙量为61.602亿t。径流量和输沙量呈正相关关系,沿程各站相关系数r∈(0.512,0.664),不同年代水沙关联性有较大差别。黄河上中下游之间径流量、输沙量均呈现显著正相关,其相关系数分别为r∈(0.725,0.904)、r∈(0.887,0.918)。不同年代中游来水来沙量对下游径流量和输沙量的贡献率存在较大差异,在2000-2009年达到最小值。     

气候变化和人类活动对长江径流泥沙的影响研究

采用长江干流寸滩、宜昌、汉口和大通四个控制站的径流量和输沙量资料,应用Mann-Kendall检验、滑动t检验和有序聚类检验等方法,分析水沙变化趋势及突变特征,运用气候弹性系数法以及累积量斜率变化率法,定量分解气候变化与人类活动对径流泥沙的影响。结果表明:近60年来长江干流径流量年际变化相对平稳,而输沙量年际变化剧烈,四个站的年输沙量均呈现显著减少趋势,大多数站点的年径流量和年输沙量在1968年前后和21世纪初期发生了突变。变异Ⅰ期为1969-2002年,人类活动对四个站的径流量和输沙量变化的贡献率分别为31.98%～70.04%和75.40%～95.33%。变异Ⅱ期为2003-2015年,人类活动引起四个站的径流量和输沙量变化的贡献率分别为59.75%～80.04%和91.94%～99.17%,显示人类活动的作用强度增大。     

乌江流域水沙变化趋势及驱动力分析

为对乌江流域水文变化趋势特征及其主要驱动力进行分析,采用Mann-Kendall非参数检验,滑动T检验和累积曲线等方法研究了乌江武隆站1965～2017年输沙量、径流量、降水量及其变化趋势与突变特征,采用累积量斜率变化率法定量计算了乌江流域气候变化和人类活动对输沙量与径流量变化的贡献率,并通过河流影响因子法(River Impact, RI)对乌江水沙情势改变度进行了分析。结果表明:乌江流域径流量、降水量、输沙量均呈下降趋势,其中输沙量的下降幅度最为显著。导致径流量和输沙量下降的主要驱动因素分别是气候变化与人类活动。乌江流域径流量发生轻度改变而输沙量发生严重改变。     

长江上游干流近期水沙变化规律分析

通过对长江上游干流几个主要控制水文站点近50多年水文资料的搜集、整理,分析了长江上游水沙变化的过程、变化特点和变化趋势。分析表明,近50多年来长江上游干流河道来水量没有明显的趋势性变化,而输沙量有减少的趋势;受三峡水库蓄水拦沙和库区上游来沙减少两个主要因素的影响,2003年以来长江中下游来沙量明显减少。长江上游水沙年内分配的特点是年内径流量和输沙量均集中于汛期5~10月,且输沙量更为集中;多年来上述年内分配规律并未发生大的变化。近50多年,长江上游干流河段年径流量时间序列以12 a为主周期发生丰、枯变化;长江上游来水来沙总体呈正相关性。趋势分析表明,目前,长江上游来水相对偏枯,之后几年又将进入一个丰水期;随着长江上游水土保持"长治"工程的逐步建设和多座水库蓄水拦沙作用的显现,长江上游总来沙量在水库平衡期内仍将处于一个较低的水平。     

长江重庆主城区河段水沙变化特征分析

在自然因素和人类活动的综合作用下,近期(2000年后)长江重庆主城区河段的水沙特性发生了一定变化。基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的流量和悬移质含沙量资料,分析了长江重庆主城区河段的水沙变化特征,结果表明:径流量和输沙量主要集中在汛期,年内分配具有高度集中和极不均匀的特点;径流量和输沙量年际交替变化,水沙阶段变化过程总体具有同步性,且均表现为长程正相关;与2000年前相比,三站近期的年均径流量分别减少了5.4%、5.0%和8.0%,年均输沙量分别减少了62.1%、44.3%和97.1%;三站年输沙量总体随年径流量呈递增变化,但不同时期的水沙关系差异较大。     

长江干流河道水沙特性与变化趋势初步分

 建立了河道水沙量、水沙影响因子与水沙关系之间的联系，归纳了年径流量与输沙量的4类分析方法：频率统计法、适配线拟合法、相关分析法和累积曲线法。以长江干流河道控制水文站寸滩、宜昌、监利、汉口和大通1950-2005年实测数据为基础，初步分析了长江干流河道水沙特性与变化趋势。分析表明：①长江干流河道水量沿程增加、沙量沿程变化不大，沙量变化比水量变化约大10倍，水沙关系沿程减弱；②1950-2005年间，长江干流河道年径流量基本保持不变，年输沙量呈减小趋势，年均减小约1%，1990年后呈明显减小趋势，2000年后呈加速减小趋势；③上游来水来沙变化是控制葛洲坝工程和三峡工程（135m水位运用期）坝下游水沙变化及河道冲刷的主要因素，其影响大于工程的调水调沙作用。     

鉴江干流水沙变化探讨

根据鉴江干流主要控制水文站化州、高州站及罗江主要控制水文站合江站的实测径流量和输沙量资料,用Mann-Kendall法、双累积曲线法及Pearson相关分析法等,阐析近20年鉴江不同时段、不同河段水沙变化情况。结果表明:自2010年实施《广东省鉴江流域水资源分配方案》后,径流量、输沙量呈减小或总体平稳趋势,且水沙关系相关密切。     

金沙江梯级水库运用对下游河段输沙影响分析

金沙江梯级水库相继运用以来,上游的大量泥沙被拦截在水库内。为研究梯级水库运用后对水库下游河段泥沙输移的影响,对向家坝站、朱沱站及寸滩站多年的径流及输沙资料进行了计算分析。结果表明:金沙江梯级水库运用后,水库拦沙影响,水库下游河段至长江上游干流河道输沙量发生不同程度的减少;同时对长江上游的水沙特性有一定程度的改变,加剧了河段的冲刷。研究成果可为定量评价金沙江梯级水利工程建设对长江泥沙输移的影响提供参考。     

长江中下游水沙态势变异及主要影响因素

流域人类活动对长江中下游水沙态势变异产生重要影响,为了深入了解长江中下游水沙态势变异特征及主要影响因素,本文利用累积曲线法、M-K次序分析法和有序聚类法就长江中下游干流、主要支流和两湖(洞庭湖、鄱阳湖)湖口1950-2011年期间水沙态势变化特征进行研究,分析了流域人类活动的变化特征,指出长江中下游干流汉口站和大通站、主要支流汉江皇庄站及鄱阳湖湖口站年径流量没有明显的变化趋势,干流宜昌站和洞庭湖湖口城陵矶站的年径流量有显著减少的趋势;除鄱阳湖湖口站年输沙量变化不大外,干流、主要支流和洞庭湖水文站年输沙量显著减少。结合长江中下游水沙变化的特征,分析了水库拦沙、水土保持、两湖(洞庭湖、鄱阳湖)区域水沙变化、河道采砂等因素的影响,指出不同的影响因子对河道水沙态势变化的作用是不同的,特别是水库拦沙的影响更显著,三峡水库运用对中下游干流水沙态势变异的作用是非常重要的。     

黄河干流水沙关系变化及其成因分析

通过对黄河干流1950-2015年水沙资料的分析,利用M-K检验法及双累积曲线法,采用来沙系数研究了黄河干流水沙关系的变化特征。研究结果表明:黄河干流水文站除唐乃亥、艾山和利津站外,其他水文站的来沙系数均显示出不同程度的减小趋势,整体上水沙搭配关系发生了较大变化;此外,除唐乃亥站外,其他各站年输沙量的减小速率均大于径流量的减小速率;并且年输沙量与年径流量具有幂函数关系。最后,从降水变化、水土保持、水库调水拦沙和引水引沙等方面分析了引起黄河流域河道水沙关系变化的主要成因。     

湖南资水水沙变化特征及成因分析

以资水控制站桃江站多年长系列水文数据为基础,运用M-K趋势检验和双累积曲线法分析资水水沙变化特性及其成因。变化特征分析结果表明:1956～2016年桃江站年径流量无显著变化; 1月与7月径流量呈明显增加,突变发生时间为1965年; 5月径流量有所减少,突变时间为1959年;年输沙量总体呈明显下降趋势,突变发生时间为1999年。变化成因分析表明,资水月径流量的变化主要受人为活动尤其是柘溪水库建设影响,输沙量主要受流域内水利工程和水土保持工程建设的影响。     

抚河流域水库建设对水沙变化过程影响分析

为研究抚河流域水沙情势与水库大坝建设的相关性,本文采用水沙过程线法、距平累积法和双累计曲线法对流域控制站李家渡站近60a径流量和输沙量进行了定量分析。结果表明：李家渡水文站年径流量2011前整体上呈波动减小趋势,2011年后呈波动增加趋势,但变化不显著,输沙量总体呈先减少后增长再减少的趋势,1995年以后减少的趋势较为明显;径流量-输沙量双累积曲线斜率总体呈上升趋势,累积曲线斜率出现四次明显的转折,其中1983年、2007年的两次变化均与大型水库建设有关。     

辽河中下游水沙关系变化研究

根据辽河干流中下游区主要控制水文站:福德店、铁岭、马虎山、平安堡、辽中和六间房站的实测径流量和输沙量资料,采用双累积曲线法,探讨50余年来辽河中下游区不同时段不同河段水沙关系的变化特征。     

1957-2014年信江水沙变化特征分析

利用信江干流3个水文站（上饶站、弋阳站、梅港站）近60年的实测流量、含沙量资料,分析了信江流域年径流、年输沙量的变化特征。结果表明：（1）径流量年际变化较大,1990 s水量异常偏多（+20%）,径流序列存在29年、9年的主周期,但未来径流量表现为明显的随机性;（2）输沙量在1990 s起显著减少,导致水沙双累积曲线发生转折,R/S分析表明未来输沙量继续减少;（3）2000 s径流量偏少（-5豫）是输沙量减小的原因之一,1990~2000年间建成的界牌水库、大坳水库、七星水库等大中型水利工程拦截泥沙,是梅港站2000 s输沙量异常偏少的另一个主要因素。由于流域水土流失治理、水利工程建设等,预计今后梅港站输沙量仍将进一步减少。     

淮河干流王家坝水文站水沙特性分析

为合理分析淮河干流水沙的变化情况,本文基于王家坝水文站1984—2021年逐月降水量、径流量、含沙量和输沙量数据,分析王家坝站水沙变化特征。各系列多年平均特征值表明:输沙量不均匀系数最大,6—8月的输沙量占全年的67.3%;降水主要集中在6—8月,而径流主要集中在7—9月。在统计的分期年平均值中,年降水量和年径流量时段均值呈上下波动趋势,年输沙量和年含沙量时段均值呈减小趋势,来沙系数和输沙模数时段均值均呈减小趋势。由双累积曲线分析可以看出,径流量与输沙量关系比降水量与径流量的关系密切。结果可为淮河流域的水沙特性及其变化规律的探究提供依据,也可为该地区的河道整治和防汛抗旱提供参考。     

清水河流域水沙变化分析

以宁夏清水河流域1958—2012年的水文观测数据为依据,采用Mann-Kendall秩次相关检验法、回归分析法和双累积曲线法对流域水沙时空分布特性、变化趋势和水沙关系进行了分析。结果表明:1固原和韩府湾站径流量、输沙量年内分配呈单峰型,集中在6—9月,年际变化剧烈,年际变差系数分别为0.61~0.87、1.00~1.53,固原—泉眼山区间是流域水、沙量的主要来源区,其多年平均径流量占流域总径流量的92.8%;21958—2012年固原、韩府湾站年径流量、输沙量均呈减小趋势,泉眼山站呈不显著增大趋势;3径流量与输沙量之间呈较好的三次多项式关系,2006年以后流域内固原、韩府湾和泉眼山站水沙均呈减少趋势。     

长江干流监利站水沙特性分析

监利河段位于长江中下游14个重点河段之一荆江河段的下段。根据对该河段代表水文站--监利水文站多年统计资料分析,监利站年径流量变化过程与年输沙量变化过程均呈不规则周期性变化,且以20世纪80年代末期为界,明显地分为2个阶段,2006年为长江枯水少沙年份,径流量、输沙量均为历年来最低值。监利站径流量年内分配与输沙量基本一致,均集中于汛期5-10月,且输沙量更为集中。水沙关联性分析结果表明,监利站来水来沙总体呈正相关性,即径流量越大,输沙量也就越大。监利站的水沙变化除了受长江上游来水来沙变化的影响外,下荆江裁弯工程、荆江三口分流分沙变化 及三峡工程等水利枢纽建设,均是主要影响因素。     

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。