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。     

水利工程影响下锦江流域水文情势变化研究

该文从径流年际变化和年内分配两方面分析水利工程影响下锦江流域水文情势变化,年际变化部分应用M-K秩次相关检验的趋势性分析及突变诊断,年内分配部分通过水库建成前后各水文站月径流量系列对比进行分析.研究表明:年际方面,锦江水库的兴建导致坝下年径流量下降,丰水期径流量下降;下游干流年径流量下降,其丰水期径流量下降;对下游支流...     

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PCA法和RVA法的万泉河流域水文情势分析

基于万泉河流域加积站(1956—2020年)、乘坡站(1960—2020年)、加报站(1957—2020年)日均流量资料,采用Mann-Kendall检验法、滑动t检验分析3个测站年均流量趋势、突变情况,并采用主成分分析(PCA法)、变动范围RVA法分析3个测站水文情势变化。结果表明:3个测站年均流量均呈下降趋势但不显著,结合突变分析结果,分别选取1975、2006、1995年之前作为天然状态。PCA法进行3个测站32个水文改变指标IHA指标相关性、特征值、负荷值计算,分别优选出7、7、8个代表性指标,计算加积站、乘坡站、加报站水文情势整体改变度分别为42.2%、46.9%、37.0%,与RVA分析结果基本一致,表明河流水文情势发生中度改变。PCA法优选指标减少了信息重叠,极大解释了原信息,在河流水文情势分析具有较强的适用性。气候变化、人类活动、天然状态时段选择对分析结果存在一定影响。     

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。     

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。     

基于ERHIs法的雅鲁藏布江流域水文情势变化研究

为探究变化环境下雅鲁藏布江流域环境流量组分与水文情势变化情况,采用改进后生态最相关水文指标ERHIs（The most Ecologically Relevant Hydrologic Indicators）、RVA（Range of Variability Approach） 法定量分析了1965—2018年间不同阶段不同环境组分下的雅鲁藏布江流域内水文情势的变化情况,并结合5种突变检验方法对指标进行验证。结果表明,通过EasyDHM插补数据是可行的,参数优化后的Nash系数最大为0.97,最小为0.67,均在合理范围内,在缺资料地区运用较好。针对雅鲁藏布江2个断面强变异指标改变度计算结果均表明雅江中下游地区的水文改变度为高度改变。在指标选取方面,生态水文改变过程的指标体系（Indicators of Hydrologic Alteration,IHA）参数之间的相关性较高,指标间的冗余问题十分突出。ERHIs指标具有一定的合理性,不仅有效缓解了IHA的冗余性问题,还有利于抓住最关键的生态水文变量,对生态水文研究、流域水资源管理和生态保护都具有重要的参考价值和借鉴意义,为短缺水文资料地区的生态评估提供参考。     

20世纪90年代西北江三角洲水文情势变化原因分析

采用上世纪50～90年代大量的实测资料,较系统地分析了珠江三角洲水文情势的变化及原因,指出人类活动引起的河道地形变化是造成20世纪90年代水文情势变化的根本原因.     

气候变化和水利工程对丹江口大坝下游水文情势的影响

采用变化范围法划分不同影响期,并对丹江口下游的黄家港站1965—2017年水文情势的变化趋势进行评估。结果表明:丹江口大坝蓄水使下游河道枯水期的流量增加,丰水期和平水期的流量减少;气候变化引起的降雨减少使各月份的月中值流量和年极大值流量减少,低流量脉冲次数增加;梯级大坝的修建使黄家港水文站受回水影响,月中值流量和年极小值流量增加,发生时间提前。受南水北调中线工程调水影响,月中值流量和年极小值流量大幅度减少,高/低流量脉冲次数增加。不同时期影响造成汉江中下游水文情势的波动,并影响了汉江中下游水生态系统的稳定性。     

北江流域土地利用/覆盖变化对水文过程影响研究

随着社会经济的快速发展,土地利用也发生了剧烈转变。通过采集北江流域2000年和2015年的土地利用/覆盖数据(L1和L2),基于2000年的土地利用情况,假设农业用地被建设用地取代(S1)和农业用地被森林取代(S2)两种极端土地利用情景;并构建分布式水文模型,研究了不同土地利用/覆盖对水文过程的影响。结果表明:农业用地和森林转换为建设用地,导致了径流、产水量和地表径流的增加,以及侧流量、地下水含量和蒸发量的减少;S1是L2情景的极端假设,因此各水文成分相对于L2情景变化更为明显,而S2情景相对于S1情景下的水文过程变化效果相反。不同土地利用情景下的水文响应表明,城市化以及退耕还林导致的土地利用变化都会对水文过程造成巨大影响。     

人类活动影响下的北江流域径流变化特征及其变异性分析

由于受环境变化特别是人类活动的影响,水文水资源系统出现了新的特征。认识水文特征变异规律,对维持人类社会的永续发展具有重要意义。本文以北江流域主要控制性水文站石角站53年（1956-2008）径流序列为基础,运用趋势分析、跳跃分析、相关分析等方法,研究了北江流域径流变化的基本特征和变异规律。结果表明：径流年内分配不均,年际变化大,年径流量序列呈不显著上升趋势,1973年发生了一次径流增量跃变。从对降雨、蒸发、径流系数的分析看,径流在1973年发生了变异,利用降雨-径流关系,分析了人类活动对径流演变的作用,发现城市化发展和水土流失加剧等导致了北江流域径流发生变异。可见,在人类活动的影响下,北江流域径流发生了变异。     

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.     

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。     

气候变化对北江流域径流影响的模拟研究

通过构建北江流域SWAT分布式水文模型,以北江流域13个雨量站10年逐月降水量及北江流域干流石角水文站同步逐月流量数据为输入条件进行水文模型参数率定,应用气候情景设置方法研究了北江流域在降水和气温等不同气候变化条件下径流量的变化规律。研究表明:气温变化1℃对年径流量及其年内分配的影响变化均在1%以内。降水量变化对年径流量影响十分显著,降水量变化10%对年径流量的影响变化可达到15%,而对径流年内分配的影响变化在1%以内,影响较小。随着气温下降和降水量的增加,枯季径流量占年内分配比例均有所上升,枯水期来水量提高,有利于流域城乡供水安全和生态用水安全。     

Analysis of changes in flood regime using a distributed hydrological model: a case study in the Second Songhua River basin,China

Abstract

This study proposes and tests a new approach to detect and analyze changes in flood regime using a distributed hydrological model (EasyDHM), using the Second Songhua River basin, China, as a case study. Model calibration and parameter sensitivity were used to represent flood regimes in a 60-year series (1954–2013), with three different flood regime periods identified. The changes in flood regime were estimated by model parameters, flood result residuals and the overall process in the hydrological model in the three periods. The results show that human activities significantly impacted flood regimes, with significant flood regime change largely attributed to increases in water storage in multiple small reservoirs. Flood volume was reduced significantly between the periods in all three watersheds. The parameters also changed in variety between the periods. The study highlights the importance of incorporating data on small-reservoir constructions in flood control systems.     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。     

流域治理与水文要素变化浅析

以水文要素的变化为依据,分析流域治理效果,从水文要素的变化可以证明水保工作是一项治标又治本的举措,意义非常深远。     

洮儿河流域水文气象要素变化趋势分析

文章采用Mann-Kendall非参数统计检验法对洮儿河流域1958-2006年水文气象要素进行了分析,结果表明:洮儿河流域1958-2006年各季节及年平均气温大多数都以显著增温为主;流域降水总体有减小的趋势,但是趋势不显著,冬季降水有微弱增加的趋势,从上游到下游降水减小幅度增加;河道年平均流量减少的趋势显著;各季节及年平均径流量减少的趋势十分显著,以夏季和秋季减少量最大.     

水电规划对金沙江攀枝花河段水文情势影响研究

采用数学模型法及对比分析法对观音岩水电站坝址至银江水电站间的金沙江河段因水电站壅水及水库调蓄作用导致的水文情势发生的变化进行了研究。本文研究的河段长约63 km,重点水域为金沙江格里坪到雅砻江河口长约38 km河段,重点时段为鱼类繁殖季节3～6月的典型日。研究结果显示,金沙江攀枝花河段金沙、银江两级开发方案实施后,将抬高银江水电站坝址至观音岩水电站坝址河段水位,增加河道水深、河宽和水域面积。两库区河段的泥沙淤积均不明显,而研究河段典型日的流量、水位和流速等水文情势将比零方案在时空上发生显著变化。     

水电梯级开发水文情势累积影响研究

以乌江中上游流域洪家渡水电站至乌江渡水电站的水利工程干扰典型段为研究区域,利用MIKE11模型模拟计算乌江渡水电站建设前、建设后单库运行以及与上下游水电站联合调度3个时间段坝址处径流量、水位月均变化过程,对乌江干流水电梯级开发对水文情势累积影响进行分析。研究表明:水电梯级开发方案实施后,水电站建设和联合调度运行使该河段径流量得以均化、库区水位抬高,这种均化作用减少了汛期流量,补偿了枯期流量,水位抬高增大了库区库容,梯级电站调度较天然情况下对汛期的下泄流量有削弱作用,对下游鱼类产卵繁殖的生态需水带来一定的生态影响。