近60年来黄河流域气候变化及河川径流演变与响应

气候变化是区域水文变化最直接和重要的驱动因素。采用Mann-Kendall方法,系统分析了黄河流域近60 a来气温、降水、径流的演变特征,探讨了不同阶段的降水-径流响应关系。结果表明:近60 a来,黄河流域气温显著性升高;降水量总体减少,但呈非显著性变化趋势;受环境变化的影响,实测径流量呈显著性减少趋势。黄河干支流4个重点水文站的实测径流与响应区间降水量之间存在较好的相关性,但不同年代的降水-径流关系存在一定差异,特别是21世纪以来,相同降水下的产流量明显偏少,反映了人类活动对区域水文情势的显著影响。     

抚河流域水文要素演变特征与驱动因素分析

气候变化和人类活动导致流域水循环过程发生改变,对水文过程的变化进行检测与归因,能够为流域水资源开发利用、防洪减灾等提供技术支撑。以抚河流域为研究区,利用非参数检验、回归分析等方法,分析了1955—2008年流域降水、径流等水文要素的演变特征与突变节点,定量分析了气候变化和人类活动对径流影响的贡献率。结果表明:近60 a来,抚河流域年均降水量呈弱增加趋势,年径流量呈弱减少趋势;1967年之前,人类活动扰动较小,年径流量相对比较稳定;1968—2002年间,年径流量呈弱上升趋势,该阶段人类活动对径流量的改变占主导作用,贡献率为78.6%;2002年以后,径流量呈减小趋势,该阶段气候变化对径流量的改变占主导作用,贡献率为76%。     

中国不同气候区典型流域的水文变化特性

根据中国6个不同气候区典型流域水文站近55 a的水文观测资料,用Mann-Kendall秩次相关检验法和降水-径流关系法分别分析了各流域的降水量、径流深和气温的变化趋势以及不同历史阶段的降水-径流关系。结果表明,各典型流域的降水量和径流深年内分配不均,夏季多、冬季少,集中在6—9月份;各流域都检测出气温显著升高的趋势,多年平均温增为0.029℃/a;辽河和昕水河流域的年均径流深减少严重,南方湿润气候区石角站以上流域的降水量、径流深均表现出增加的趋势。6个典型流域的年降水和径流系列以1980年和2000年为分段点划分为3个阶段,辽河和昕水河流域的降水-径流拟合直线的斜率呈逐阶段下降趋势,且年变化显著;黄河源区的年降水-径流关系具有波动特点;湘江流域由于年际调水原因,年际径流深较为均衡。     

黄河源区水文气象要素演变特征及响应关系

黄河源区作为黄河的水塔,其水量的丰枯变化对黄河流域水资源开发利用至关重要。采用M-K秩次相关检验和有序聚类法分析了1961—2013年来黄河源区气温、降水和径流的演变特征,分阶段研究了降水-径流响应关系。结果表明:1961—2013年间,黄河源区气温显著升高,降水增加趋势微弱,实测径流整体呈微弱下降趋势;实测径流序列在1989年发生突变,由于兴建了生态保护工程,将实测径流系列划分为1961—1989年、1990—2000年和2000—2013年3个阶段,不同阶段的降水-径流相关性较好,阶段性差异明显,2000年以后的点群位置明显靠下,表明其他非降水因素对河川径流量的变化具有重要影响。     

金沙江流域近60年气候变化趋势及径流响应关系

以长江上游金沙江流域为研究对象,采用线性回归法和Mann-Kendall非参数检验法诊断了近60年来金沙江流域气温、降水、径流的演变趋势以及径流对气候要素变化的响应关系。结果表明:1金沙江流域的气温具有显著的升高趋势,年均气温线性增加率为0.025 2℃/a,其中,冬季升温最为显著;2降水量呈现明显的丰枯年交替的演变规律,尽管年降水量总体上具有非显著性增加趋势(M-K值为1.48),但秋季降水量呈现弱减少趋势;3受降水、气温、积雪和冰川等因素变化的影响,金沙江流域的流量总体上呈增加趋势,然而,近20年具有明显的减少趋势;4年和季节降水量与径流具有较好的正相关性,尽管年气温与流量具有不显著的负相关性,但由于气温和降水的季节同步性,季节气温与径流呈现出较好的正相关性。     

抚河临水流域径流量变化及其对降雨的响应

利用抚河临水流域1979—2008年降水和径流数据,采用累积距平法、M-K非参数检验、小波分析以及累积量斜率变化率法,分析了临水流域径流量变化特征及趋势,并定量分析降水和人类活动对临水流域径流变化的影响程度。结果表明临水流域径流量年内变化为单峰型曲线,径流量的季节差异较大;年径流量呈下降趋势,但变化趋势都不明显;径流量变化的突变年份为1984年和2002年;年径流量存在7 a和14 a周期变化,其中14 a周期振荡最显著;相对于基准期AR(1979—1984),BR(1984—2002)和CR(2003—2008)时期降雨对径流的降水变化对径流变化的贡献率分别为75.5%和59.92%,贡献率均在59%以上,说明降雨是导致临水流域年径流量减少的主导因素。随着社会经济的发展,人类活动对径流变化的影响也逐渐显现出来。     

漓江上游水沙对降水、土地利用变化的响应

为了探究漓江流域上游水沙对气候和土地利用变化的响应特征,基于气温、降水量、径流量、输沙量,结合土地利用数据和归一化植被指数(NDVI)数据,应用Mann-Kendall检验法、双累积曲线法分析漓江上游水文气象要素变化趋势,利用累积量斜率变化率比较法定量揭示气候因子对上游径流变化的贡献率,结合植被覆盖变化特征探讨土地利用类型变化对河流水沙的影响。结果表明：1965—2019年漓江流域上游气温呈显著增加趋势,降水量、径流量、输沙量未呈现显著增加或减少趋势,同时期NDVI呈上升趋势,但土地利用结构未发生明显变化,仍以林地、耕地为主。漓江上游气温未出现突变点,降水量与径流量于1991年发生突变,1992—2019年漓江上游NDVI平均值显著高于突变前的1981—1991年,耕地面积平均值与林地面积平均值显著低于突变前的1981—1991年;输沙量于2003年发生突变,2004—2019年漓江上游NDVI平均值与建设用地面积平均值显著高于1981—2003年。降水对径流改变的贡献率为56.30%,降水量-径流量关系并未在突变点前后发生改变。降水量对输沙量改变的贡献率为-12.67%,降水量-输沙...     

基于SCS模型桥河流域不同时期的水文特性

选取我国南方湿润地区——湖北省漳河灌区桥河流域作为研究对象,并根据1966—2010年土地利用的变化划分为4个阶段.将SCS模型改进后应用于流域的产汇流计算,并分析该流域不同阶段的降雨-径流关系和洪峰流量变化.分析结果表明,在相同频率下,年径流量和洪峰流量随着时间的推移有减少的趋势.这说明了土地利用的变化对流域水文特性具有一定的影响,也说明了加强人类活动影响研究的重要性.     

变化环境下近60年来中国北方江河实测径流量及其年内分配变化特征

中国北方水资源短缺,河川径流量的变化直接影响着区域水资源管理及经济社会的稳定发展。采用Mann-Kendall趋势检验法,分析了1955—2018年中国北方主要江河6个重点水文站实测径流量的演变趋势。结果表明:①中国北方主要江河实测年径流量都呈现出下降趋势,其中,海河流域的年径流量锐减最为显著。②黄河上、下游径流量变化差异明显,上游唐乃亥站实测径流量为非显著性减少,中下游花园口站实测径流量显著减少。③唐乃亥站和哈尔滨站在1980—1999年的实测径流量较基准期(1956—1979年)的有所增加,而其余各站的均有所减少;但在2000年之后,所有6个水文站实测径流量均较基准期的偏少,其中,海河径流量偏少超过80%。④环境变化使得北方主要河流降水-径流关系发生变化,同样降水条件下,21世纪以来的河川径流量明显偏少,人类活动是中国北方主要江河径流量变化的重要原因。     

黄土高原变绿对黄河中游延河流域径流演变的影响估算

近年来,黄土高原变绿对黄河中游,特别是黄土高原的径流演变扰动显著且影响强烈,估算其影响对保障区域水安全与黄河流域高质量发展意义重大。基于1959～2016年黄河中游延河干流延安水文站控制流域(以下简称“延河流域”)径流量及同期面降水量,识别了径流演变的变异年份,分析了径流与降水和土地利用/覆被变化间的响应关系,定量估算了黄土高原变绿对延河流域径流非一致性变化的影响。结果表明:延河流域在1970、1996年发生了径流变异,总体呈现衰减趋势; 若以1970年之前径流过程为参照基准,则可得统计期内降水变化导致径流减少2.8×10⁸ m³,贡献率为18.1%; 1971～1995年,延河流域径流主要受以水利工程建设为主导的人类活动影响,驱动径流减少4.75×10⁸ m³,贡献率为30.6%,之后径流变化由新增人类活动和植被恢复为主导的黄土高原变绿联合驱动,贡献率分别为3.7%和47.6%。综上所述,黄土高原变绿正在成为驱动延河流域径流减少的主要因素,潜在威胁着黄土高原未来的水资源安全与社会发展。