丹江口水库运用对下游水文情势影响研究

为了分析丹江口水库建成投入运行以后对下游河道水文情势的影响,利用黄家港站、襄阳站和皇庄站1961~2000年日平均流量资料,采用水文变化指标法(IHA)和变化范围法(RVA),定量分析了丹江口水库运用前后汉江中下游河道水文情势变化及改变程度。结果表明,在5组IHA水文指标中,除年极端流量发生时间变化不大以外,其他各组水文指标值均发生了较显著变化;黄家港站、襄阳站和皇庄站的整体水文改变度分别为中度、低度和中度改变,这对汉江中下游河道生态系统稳定性和生物多样性带来不利影响。研究成果为丹江口水库生态调度和汉江中下游河道生态修复提供了科学依据。     

三峡水库对长江中下游河流水文情势影响评估

运用Mann-Kendall法分析长江中下游河流水文变化特征,并应用生态水文指标变动范围法(RVA)综合分析了三峡水库蓄水对长江中下游河流生态水文指标改变程度及其生态效应。研究结果表明,1952年～2014年长江中下游年均流量呈现减少趋势,其中宜昌水文站减少趋势显著;长江中下游宜昌、汉口和大通水文站整体水文改变度属于中度改变,其中宜昌站和汉口站的整体水文改变度分别为61%和63%,接近于高度改变;三峡水库蓄水引起长江中下游河流水文情势发生了较大改变。     

汉江下游流域生态流量区域特征指标的优选

在评价河流水文情势变化特征时,传统水文改变指标法（indicators of hydrologic alteration,IHA）存在的指标间相关性高和数据冗余问题会造成整体评价偏差。对汉江下游流域的河流水文情势评价时,考虑到汉江流域干支流日均流量及取水调水工程等的影响,分别选择汉江干流上的3个水文站及支流流域的3个水文站点,采用主成分分析法对6个水文站IHA指标进行优选,再利用相关性分析结果进一步筛选,优选出适用于评价汉江下游流域水文情势的13个代表性指标,分别为2月流量、4月流量、7月流量、10月流量、12月流量、基流指数、最低流量出现日期、最高流量出现日期、低流量脉冲次数、高流量持续时间、日均流量增加率、日平均流量减少率和日均流量反转数。结果表明：6个水文站的代表性指标间相关性均大幅降低,13个代表性指标间的相关系数不超过0.3的占比约70%;经变化范围评价法（range of variability approach,RVA）验证,IHA指标与优选出的代表性指标对汉江下游流域整体水文改变度评价结果的差值均小于7.5个百分点,表明其能够对汉江下游流域提供较为全面合理的水文情势变化...     

三峡水库运行对长江中下游水文情势的影响

为了定量评价人类活动对河道径流的影响,应用变化范围法（RVA法）评估了三峡水库运行后对长江中下游水文情势的影响。利用三峡水库以下6个水文站1961~1985年和2003~2008年的日均流量作为建库前后的资料进行IHA指标计算,分析了32个水文改变指标的中值及离差系数。结果表明,三峡水库运行后,在不同的丰枯水期,对长江中下游的影响程度是不同的,且影响分布沿河流流向逐渐减弱。总体来说,三峡水库运行对长江中下游的径流影响属于中度改变。     

基于 IHA-RVA 法的大通河上中游水文节律变化

为探究大通河上中游天然水文节律受气候变化的影响,选择该区域气候增温迅速的突变时间1997年为分界点,基于水文指标及其变化范围评价法（IHA-RVA法）,共选取32个指标对尕大滩/青石嘴水文站1960—1996年、1997—2016年2个时段的径流过程进行分析,并应用主成分分析法去除冗余指标,优选8个代表性指标计算整体的水文改变度。结果表明：1997年前后水文指标变化较明显的有汛前5月份流量减少24.1%,枯季月份流量（1—3、11和12月份）、年多日最小流量和基流指数显著增大,多项指标增幅大于80%,发生高度改变;低脉冲次数和历时分别减少50%和85.7%,高脉冲次数减少2次,高脉冲历时增加21.7%。优选的8个代表性指标计算出的大通河上中游段的整体水文改变度为43%,表明在气候变化影响下上中游段总的改变程度达到中等程度,如此大的改变也与大通河源头区的含水层分布有关。     

基于IHA-RVA法四水流域水文情势变化评估

为了分析湘江、资江、沅水、澧水流域的水文情势变化情况,选取了湘潭、桃江、桃源和石门4个代表性水文站1959—2016年历史流量资料,应用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法分析湘、资、沅、澧四水的水文特征与水文突变点,并应用水文指标变动范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评估了四水各站点突变前后水文指标改变程度。研究结果表明:(1)1959—2016年四水流域的湘潭、桃江、桃源站年均流量均呈不同程度的增长趋势,石门站呈降低趋势;湘潭、桃江、桃源、石门站各水文站年均流量变化的突变年份分别为1991、1987、1989和1973年。(2)通过对水文突变前后各水系的水文情势的大小、频率、历时、发生时间和变化率5组水文指标以及变化程度分析,4个站点水文整体改变度分别为36%、22%、35%和42%,其中只有桃江站改变度为低度改变其余3站都处于中度改变。该研究成果可为四水流域水文情势影响评价以及流域水生生态安全提供技术支撑。     

拉萨河干流梯级水库库容径流响应关系

针对新建或待建水库群实测径流系列不足的问题,采用MODSIM-DSS模拟生成拉萨河干流5座梯级水库群建设后的日径流系列,采用水文变异指标法及变化范围法(IHA-RVA),分析现状和规划期的拉萨河水文情势变化。结果表明,拉萨河水库群对单项水文指标的累积影响有正有负,单项指标改变度最大月份的为3月和10月,月平均流量的改变度均大于0. 9,属于重度改变;现状条件下唐加水文站水文情势综合改变度为0. 21,为轻度改变,重度改变指标占总指标数量7. 8%;规划期唐加水文站的水文情势综合改变度为0. 41,为中度改变,重度改变指标占总指标数量28. 1%;综合改变度随库容系数的增大而增大,增大速率呈现"小-大-小"的特征。     

渭河生态水文特征变化研究

随着河流开发利用程度的提高,河流的水文情势发生了很大的变化,生态系统受到威胁,保护和修复河流生态成为关注的焦点。本文在收集渭河林家村站、咸阳站和华县站长系列的实测日径流序列的基础上,采用滑动平均法和Mann-kendall检验法判断并检验年径流序列的变化趋势,采用有序聚类分析法、Pettitt法、秩和检验法和Mann-whitney检验法4种方法综合诊断并确定年径流序列的变异点。以跳跃显著的年份为界,将水文序列划分为变化前后两个水文变动序列,基于水文变异指标(IHA指标),应用变动范围法(RVA法),计算渭河中下游生态水文目标,研究生态水文特征的变异度。结果表明:渭河林家村站、咸阳站和华县站年平均流量均有显著下降趋势,最可能变异点分别为1990、1990和1993年,生态水文指标的整体改变度分别为70.61%,74.25%,73.05%,均为高度改变。研究结果可为渭河流域综合规划和生态治理提供科学合理的依据。     

基于IHA-RVA法的黄河水文情势演变分析

水文情势的自然波动是维系河流生态系统功能性及水文健康的关键。针对气候变化和人类活动造成黄河流域水文情势变化等问题,选取黄河干流代表性水文站(兰州站、龙门站、花园口站)1956—2020年逐日径流实测资料,采用Mann-Kendall和Pettitt检验方法,综合检验径流突变年份,利用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),定量评价黄河流域水文情势改变程度。结果表明：1)兰州站、龙门站、花园口站径流突变年份分别为1984年、1987年、1986年,且龙门站、花园口站控制流域内年均流量呈显著性减小趋势。2)兰州站年均90 d最小流量改变度最高,达83%;龙门站4月平均流量改变度最高,达-100%;花园口站流量平均增大(减小)率改变度最高,达-92%。3)兰州站、龙门站、花园口站整体水文改变度分别为34%、37%、51%,均属于中度改变。     

1956-2019年乌江水文情势变化及其对鱼类的影响研究

水量变化导致河流生态水文情势发生改变,进而影响河流生态系统健康。为深入明晰乌江干流水文变异前后水文情势变化对鱼类生境的影响,选取武隆水文站1956-2019年逐日流量数据及2009-2015年12种漂流性鱼类产卵量资料,采用曼-肯德尔 (M-K)检验法、累积距平法研究乌江干流变异节点,分析突变前、后逐日流量的变化趋势,通过生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价乌江32组水文指标特征及改变度,基于水文情势变化下研究鱼类数量变化过程。结果表明：乌江流量突变年份为2009年,与彭水水电站的运行时间相同,变异后,多年平均日流量峰值波动于15 000 m³/s,而变异前流量峰值接近18 000 m³/s。乌江32组水文指标整体改变度为38.7%,处于中度变化范围;属于高度改变的低流量历时和次数改变度分别为74.64%、75.29％,发生时间推迟4 d;高流量历时和次数改变度分别为29.79%、37.83％,发生时间提前21 d。降雨与流量呈极强正相关,降雨量的逐年减少对流量有重要影响。此外,水文情势的变化易受彭水水电站的影响。流量减少和变化下的水文情势对鱼类的影响是一个累积的过程,2009年后12种漂流性卵鱼类的产卵总量大幅减少,尤以2011年最为突出,仅为1 541.69×10⁴粒。本研究可为研判乌江水文情势变化过程及制定水生态修复措施提供参考。     

基于 IHA － ＲVA 法金沙江下游生态水文情势评价

为了定量评价长江上游鱼类保护区河流生态水文情势的变化,选取金沙江下游屏山水文站( 1956—2012 年) 逐日流量数据,采用 Mann － Kendall 法、累积距平法和滑动 T 检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法( ＲVA) 以及水文改变度法,综合评价了长江上游鱼类保护区河段生态水文情势变化及其对河流生物多样性的影响。结果表明: ( 1) 屏山站年均流量总体呈现微弱增长趋势,突变年份出现在 1997 年,表明 1997 年以来气候变化和人类活动尤其是水电开发对长江上游水文影响加剧; ( 2) 金沙江下游屏山站的整体水文改变度为 51% 左右,属于中度改变,其中流量下降率和逆转次数受影响最为明显; ( 3) 水电工程建设一定程度上改变了长江上游河流生态水文情势,导致了长江上游鱼类数量减少。研究成果能够为长江上游河流生态保护以及开展水库生态调度提供参考。     

考虑水文改变生态指标的丹江口水库多目标优化调度

对水文改变指标进行分类、筛选并赋权,构建流量等级和流量波动 2 个生态指标;使用高斯径向基函数拟合 水库调度规则,以供水量、发电量和水文改变生态指标为目标函数,在丹江口水库开展多目标优化调度研究;分析 供水、发电与生态效益各指标间的竞争关系,寻求社会经济和生态效益均较佳的调度方案,论证生态流量的合理 性。结果表明：丹江口水库调度的供水、发电和生态效益之间存在目标冲突;同时考虑供水、发电、流量等级、流 量波动 4 个目标的推荐方案,可在确保防洪安全并维持供水和发电量不变的前提下,保证流量等级和流量波动水 文改变生态指标与天然状态相近;推荐方案尽可能达到适宜生态流量,满足了汉江中下游水生物自然繁衍需求。 研究成果可为丹江口水库优化调度以及汉江中下游水生态环境保护提供参考。     

考虑IHA位置信息的水文情势变化评估方法

正确理解河流水文情势变化是维持河流生态健康、进行生态修复等工作的前提。现有的评估方法均未考虑水文情势指标(IHA)的位置分布变化,导致结果不能准确反映真实的变化情况。对此,本文在变动范围法(RVA)的基础上,引入连通度指数对各IHA指标位置信息进行了量化,并结合Tanimoto相似度对位置分布变化进行了评估,首次提出了考虑IHA位置变化的RVA法,即改进的RVA法,并对泾河水文情势进行了评估。结果表明：基于原始RVA法得到的整体改变度为0.36,改进方法计算的位置分布改变度为0.3、整体改变度为0.56,改进方法的结果对各水文要素的变化更敏感,能够反映IHA指标位置分布的不同所带来的变化;近50年来,泾河水文情势发生了中度改变,后续应加强对该流域的生态保护,防止情况继续恶化。     

基于IHA/RVA法西江下游高要段水文情势研究

为综合评价西江下游高要段水文情势变化情况,选取西江下游高要水文站1974—2018年逐日平均流量资料,应用Mann-Kendall法、Pettitt突变检验法和累积距平法分析西江下游高要段的水文情势特征和水文突变点,运用IHA/RVA法综合评估了高要水文站突变前后水文指标的改变程度。研究结果表明：1974—2018年高要水文站流量综合改变度为37%,改变度是中度改变,流量总体呈现丰水期减少,枯水期增大的态势;研究成果可为西江下游水资源的合理开发提供依据。     

基于IHA-RVA法金沙江下游生态水文情势评价

为了定量评价长江上游鱼类保护区河流生态水文情势的变化,选取金沙江下游屏山水文站(1956—2012年)逐日流量数据,采用Mann-Kendall法、累积距平法和滑动T检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法(RVA)以及水文改变度法,综合评价了长江上游鱼类保护区河段生态水文情势变化及其对河流生物多样性的影响。结果表明:(1)屏山站年均流量总体呈现微弱增长趋势,突变年份出现在1997年,表明1997年以来气候变化和人类活动尤其是水电开发对长江上游水文影响加剧;(2)金沙江下游屏山站的整体水文改变度为51%左右,属于中度改变,其中流量下降率和逆转次数受影响最为明显;(3)水电工程建设一定程度上改变了长江上游河流生态水文情势,导致了长江上游鱼类数量减少。研究成果能够为长江上游河流生态保护以及开展水库生态调度提供参考。     

三峡水库对洞庭湖水文情势影响评估

为了评价三峡水库对洞庭湖湖区水文情势影响,选取洞庭湖湖区城陵矶、南咀、杨柳潭3个代表水文站1959年～2016年历史水位资料,应用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法分析洞庭湖湖区水文特征与变化趋势,并应用水文指标变动范围法和水文改变度法综合评估了三峡水库运行对洞庭湖水文指标改变程度。研究结果明,洞庭湖湖区城陵矶站和杨柳潭站年均水位呈现增长趋势,南咀水文站呈微弱减少趋势;突变年份出现在2003年,三峡水库蓄水后洞庭湖水文情势改变明显; 3个站点水文整体改变度分别为56%、45%和50%,属于中度改变。     

龙羊峡水库对坝下河段生态水文情势影响研究

选取1988—2016年黄河唐乃亥水文站逐日平均流量和龙羊峡水库逐日出库流量数据进行水文变化指标(IHA)计算,采用水文变化范围法(RVA)并结合水库运行特点及黄河上游生态特征,评估龙羊峡水库运行对其坝下河段水文情势的改变程度及生态影响。结果表明:龙羊峡水库的运行对其坝下河段水文情势的影响属于高度改变,河流整体水文情势改变度为68.31%;指标体系中1—3月、12月平均流量,年最大1、3、7 d平均流量,年最小7、30、90 d平均流量,最小流量发生时间,低流量发生次数及延时,流量改变率及频率等指标改变显著。     

近60 a琴江流域水文情势变化研究

为定量评估琴江流域近60 a水文情势的变化,该文分析了该流域尖山水文站近60 a的径流序列资料,选用Mann-Kendall检验法、累积距平法、pettitt法综合分析了年径流序列的趋势性和变异性,并通过IHA-RVA水文指标法综合评价了突变后该流域水文情势的具体变化情况。研究发现琴江流域径流序列于2001年产生突变,突变后高度(H)变化指标有3个,中度(M)变化指标有6个,低度(L)变化指标有23个,综合水文改变度为50.3%,属中等变化。其中枯水发生时间和流量序列波动变化指标为高度变化,说明了该流域的人类活动已对河流水文情势造成明显改变。     

用变化范围法(RVA)确定河流环境流量

介绍了确定河流环境流量的一种新方法--变化范围法(RVA)的形成、研究现状及应用进展.在分析水文变化指标(IHA)的基础上,总结未受干扰的时间序列中的流量范围作为初始的环境流量范围,并通过监测生态影响来修正该流量范围,并论述了水文变化指标与变化范围法的关系.     

基于IHA-RAV法的长江源区生态水文情势变化

为评估长江源区河流水文情势变化及其生态效应,选用长江源区直门达水文站1957—2021年逐日流量资料,使用贝叶斯变点检验方法分析直门达水文站年平均流量突变发生时间,采用水文改变指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价直门达水文站在突变点前后改变程度,使用趋势坡度、Kendall趋势检验以及去趋势波动分析法评价月均流量、年极值流量时间序列变化情况。结果表明：(1)长江源区直门达水文站年平均流量在2004年发生变异。(2)2004年前后直门达水文站水文综合改变度为37.2%,属于中度改变。(3)月均流量综合为中度改变,各月流量均有不同程度的增加,增大了河道内水生生物栖息所需水量。(4)流量极值综合改变度为低度改变,表明极端流量事件处于一个稳定的范围,在一定程度上维持了长江源区生态系统的稳定性;最小流量的增加更好地保障了流域生态流量。(5)极端值出现时间为低改变度,对水生生物栖息地以及鱼类洄游影响较小。(6)高、低流量脉冲频次均为低度改变,反映出长江源区干旱和洪涝发生次数减少,使得长江源区河道、河滩的受水情况趋于稳定;高、低脉冲历时变化又给源区河道及沿岸生态环境带来不确定的影响。(7)流量上...