泾河流域水文气象演变及其变化归因

【目的】定量评价流域水文变化特征并开展其归因识别研究是应对气候变化实现水资源合理开发利用的基础。【方法】以泾河流域为研究区,采用滑动t检验、小波分析等方法分析流域1951—2018年水文气象要素演变特征,并基于Budyko假设和双累积曲线定量评价气候变化和人类活动对年、季尺度下流域水文变化的贡献率。【结果】结果表明：流域降水和径流均集中在夏季和秋季,潜在蒸散发集中在春季和夏季,泥沙主要集中在夏季;径流、泥沙呈显著减少趋势,并分别在1996年、1997年发生突变;径流(泥沙)主要存在三个主周期,第一、第二和第三主周期分别为41 a、58 a和15 a(56 a、26 a和16 a)特征时间尺度;在春季和冬季流域径流变化对下垫面参数最为敏感,在年、夏季和秋季流域径流变化对降水最为敏感;人类活动对年径流、泥沙的贡献率分别为93.05%、96.48%,夏季径流、泥沙变化对年径流、泥沙变化的贡献率分别为50.60%、82.87%。【结论】近70 a,泾河流域水文变化均呈显著减小的趋势,人类活动是导致年径流、泥沙减少的主要原因,而夏季径流、泥沙变化主导了年径流、泥沙的变化。研究结果可为变化环境下干...     

新疆某河流域气温、降水变化趋势分析及径流响应关系

基于新疆北山区某河流域1959年～2015年以来的气温、降水和年径流序列资料,采用累积距平法、 M-K检验以及小波分析等方法,分析该流域近57年来年际变化特征。结果表明,某河流域在近57年以来,其气温和降水序列均呈不同程度的上升趋势,且分别以0.50℃/10 a和20.4 mm/10 a的速度上升;而径流序列虽有微弱的上升趋势但不显著;气温序列在1994年发生突变,降水序列在1993年、2004年、2013年发生突变,径流序列在1960年、1989年、2008年发生突变;某河流域水文气象要素均存在多时间尺度特征效应,流域气温、降水序列年代年际变化周期均以26年为第一主周期,而年径流序列则以24年为第一主周期,可为流域水资源合理开发利用以及防洪减灾提供依据。     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征，对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合，开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究，并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系，而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关；基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定，表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系，基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期；此外，长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

雅砻江流域气候变化对径流的影响分析

选取雅砻江流域1960～2004年降水、气温及径流资料,采用随机过程分析方法,探讨其变化趋势、突变点以及周期性,进而分析降水和气温对径流变化的影响。结果表明,雅砻江流域降水分布地区差异较大,年内分配严重不均匀,但年际变化较小。年降水在1960～2004年呈不显著的上升趋势,相比之下,春季降水上升趋势显著。年降水突变主要发生在1997年,但夏季降水在1966年也表现出显著性突变。降水存在3 a、5 a、11 a、19 a的年际周期变化,其中,8～15 a降水的周期振荡最显著。     

基于小波分析的高原山地区径流变异性分析

水文周期预报是水资源管理的重要内容,针对西南高原山地区域径流变化差异大特点,本文以云贵高原洒渔河流域为例,根据上中下四个站点1954~2013年径流资料,采用小波分析法对径流变化特征进行研究。研究表明:区域径流第一主周期表现为一致性(四个站点第一主周期均为18 a),显示了大气环流是影响区域径流主周期变化的重要因素;区域径流的第二主周期变化存在明显的差异性(新街站和祖家坝闸站为28 a,而渔洞和黑石罗为11 a),显示了高原山地对径流波动的重要作用;因此采用第一主周期叠加第二主周期长短结合的方法,对于高原山地径流水文周期预报具有较好的作用和意义。     

太子河流域本溪段降水径流特征分析

掌握区域降水和径流的演变特征对区域水资源的规划和管理有着十分重要的作用。本文基于实测降水径流资料,采用Mann-Kendal分析、小波分析等方法对太子河流域本溪段降水和径流的趋势和周期特征进行了分析。结果表明,太子河流域本溪段降水、径流的年际分配不均匀,但演变趋势具有一致性,径流变化受降水的影响显著,二者均呈现振荡下降趋势,径流下降趋势显著;降水和径流序列的突变时间基本吻合,有3个明显的突变点,分别为1977年(1978年)、2011年、2016年;降水和径流主要存在3个时间尺度上的变化周期。该研究可为太子河流域本溪段水资源的规划、合理开发利用及防洪减灾提供依据。     

雅砻江流域降水时空特征及径流响应分析

在气候变化和人类活动的双重影响下，全球极端气候频发，流域降水发生了深刻变化，因此有必要深入挖掘降水径流的内在特性及变化规律，增强人类在变化环境下对流域水文气象要素演变规律的认识。通过引入Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析法、滑动t检验和Morlet小波变换，解析了雅砻江流域气象站点近50 a来降水的年际趋势、突变识别和周期特征，同时以相关系数衡量了径流对降水的响应程度。结果表明：流域降水Hurst指数均大于0.5,其中清水河、石渠和中甸站趋势性较为显著；同时受变化环境的持续影响，流域降水在时域和频域均存在多尺度显著性周期，降水在1.0～2.5 a的小周期和4～6 a的大周期间不断振荡；且得到了流域径流对降水的强响应气象站点，其中除中甸站外，其余站点的趋势性并不显著。研究成果可为非线性径流预报模型驱动因子筛选提供科学依据。     

沙颍河代表站径流演变特征及归因分析

径流演变特征研究可为在变化环境下制定流域水资源规划、建立流域水文响应机制提供科学依据。以沙颍河流域代表水文站阜阳站为例,运用M-K检验法和小波分析法分析了1956年-2011年径流变化特征,并从气候变化及人类活动的角度分析了径流变化的主要驱动因素。结果表明:沙颍河阜阳站径流总体呈下降趋势,但下降趋势不明显,总体未达到95%显著性水平;在1966年前后存在明显的突变点;径流存在13a、26a两类周期变化特性,周期演变过程受人类活动影响显著。就驱动因素而言,人类活动对径流变化的贡献率在65%以上,气候变化对径流变化的影响较弱,表现为从负向到正向的趋势。     

湟水干流近60年径流变化特征分析

研究流域径流演变特征,对流域水资源可持续开发利用及优化配置具有重要意义。本文基于湟水干流1956-2015年海晏、西宁及民和水文站长系列天然径流资料,采用累计距平、滑动平均、M-K检验和小波分析等方法,分析了湟水干流径流年内年际变化、趋势性、突变特征及其周期性。结果表明:湟水干流径流年内分配不均匀,径流年际变化波动明显,经历了"丰—枯—丰—枯—丰"5个循环交替,目前处于丰水期。湟水干流径流量总体呈上升趋势,3站分别以0.0011×10~8、0.0247×10~8、0.0120×10~8m~3/a的幅度增加,变化趋势不明显。小波分析表明湟水干流存在3a、9a及25a左右的振荡周期,其中25 a左右的周期振荡最强,为径流量序列第一主周期。     

寇河流域径流变化及其影响因素分析

采用线性回归分析法、Morlet小波分析法、Spearman相关法和降水-径流双累积曲线法,分析寇河流域1965-2012年间降水和径流的年际变化特征。结果表明:寇河流域降水与径流年内分配不均,降水主要集中在6-8月,径流主要集中在7-9月;年降水量和年径流量都呈增加趋势,相对降水而言,年径流序列年际变化更大一些;年降水和年径流变化的第一主周期分别为17年和15年,第二主周期均为7年;径流量变化的主要影响因素是降水,其次是下垫面变化。     

滹沱河山区径流多尺度变化规律及影响因素研究

径流是反映流域气候及地理环境变化的重要指标,辨析其多尺度变化特征及影响因素,对于认识气候变化背景下流域水文情势变化规律及维护水资源安全具有重要意义。以滹沱河山区小觉流域和冶河流域为例,结合水文和气象数据,应用Mann-Kendall趋势分析、突变检验及Morlet小波函数等方法,分析两流域1960—2018年径流深趋势、突变、周期等多尺度变化特征,并利用相关分析与随机森林模型揭示了气温、降水、潜在蒸散发、叶面积指数对不同时段(汛期、非汛期)月径流深变化的相对重要性。研究结果表明：1960—2018年多年平均尺度上,冶河流域径流深(69.34 mm)大于小觉流域(39.07 mm),两流域年径流深均呈显著下降趋势,且冶河流域的下降速率(13.0 mm/10a)大于小觉流域的下降速率(8.7 mm/10a);在月和季节尺度上,两流域径流深也呈现显著下降趋势,尤其在夏季时段径流深下降趋势最快。小觉流域和冶河流域径流深分别在1981和1979年发生突变,且突变后径流深下降速率较突变前有所减缓,同时极端流量出现频率减少,其中8月份流量减小幅度最大。小觉流域的径流深主周期分别为15、8和5 a,冶...     

秦岭北麓典型流域年径流序列的突变分析

运用Mann-Kendall检验法和有序聚类分析法,基于秦岭北麓典型流域1955-2010年的年径流变化特征,旨在揭示该地区年径流序列的突变特性。结果表明:56a来灞河、大峪河、沣河、涝河、黑河年径流量呈下降的趋势,且在1955-1983年的年径流模数变化具有同步性,而1983年之后的同步性较差;除大峪河无突变点外,其余四条流域年际径流序列的突变点在80年代后期。文中五条典型流域的年径流序列突变分析可为水资源配置提供参考。     

大别山黄尾河流域径流演变特征分析

以大别山黄尾河流域长时间序列的径流资料为基础,利用累积距平法、Cramer突变检验法、小波分析法等揭示了径流的年际年内变化、周期性变化等特性。研究看出径流的多时间尺度结构明显,主要存在34～40年,11～34年和10年以下3类尺度的周期性变化规律,其中10年以下的小尺度周期变化显著,中心尺度在6年左右。径流年内分配不均匀,夏季径流量比例最大,几乎是全年径流量的一半,冬季最小,春季径流量大于秋季径流量。流域受自然、人为干扰等多种因素的综合影响,径流时空变化的随机性、非线性及非平稳性特征显著。     

赣江流域年降雨和径流量的周期特征分析

亚热带流域降雨是河道径流大小的重要控制因素,两者周期变化引起流域水资源的丰枯变化。研究降雨和径流的多时间尺度周期特征和相关性可以为流域水资源管理和区域经济发展提供重要参考。利用赣江流域15个气象站和赣江下游控制站——外洲水文站的降雨、流量资料(1960—2010年),基于小波分析和R/S分析方法探讨了流域降雨和径流的多时间尺度特征和持续性。结果表明:①近50 a赣江流域年降雨和径流存在6、11、17(18)a三个尺度的主周期;②17 a(18 a)尺度的周期信号在1960—1990年期间占主导地位,在近20 a信号减弱;6 a尺度的小波振荡在近20 a愈加凸显;③1960—2010年降雨和径流的Hurst指数约为0.50,表明未来降水和径流的变化趋势与过去50 a的变化趋势不存在显著联系。因此,从长尺度的周期特征看,2010年以后赣江流域可能进入水量偏多时期,但6 a小尺度的周期振荡加强可能会加剧赣江流域水资源的不确定性。研究结果反映了赣江流域水资源变化的多时间尺度周期特征,可为流域水资源管理提供参考。     

变化环境下岷江黑水河流域径流演变特征分析

系统分析了岷江上游右岸的一级支流黑水河径流在变化环境下的演变特征。基于黑水河沙坝水文站1960—2015年径流资料,采用改进的启发式分割算法、Mann-Kendall趋势检验法、R/S分析法和小波分析法等对径流序列的演变特征进行了探索。研究结果表明：（1）年径流突变点为1995年;（2）年径流在1960—2015年间以0.32 m³/（s·a）的速率呈显著下降趋势,且在未来一段时间内仍可能呈下降趋势,年径流在1995年前呈现不显著下降趋势,趋势率为0.12 m³/（s·a）,在1995年后呈现不显著增加趋势,趋势率为0.80 m³/（s·a）;（3）受环境变化的影响,黑水河径流突变前均值较突变后大,突变后的年际变化较突变前大,年内分配在突变点前表现为双峰,在突变点后为单峰,突变前后径流的年内变幅呈现明显的差异,该变化在一定程度上减轻了流域的防洪压力,但不利于非汛期水资源利用;（4）年径流具有多时间尺度变化特征,在1960—2015年间存在6、16、28 a的主周期,在1960—1995年间存在7、16 a的主周期,在19...     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

近60年塔里木河三源流径流演变规律与趋势分析

气候变化对全球水文及其循环特性产生了不同程度的影响,以塔里木河流域三条源流为研究对象,基于1956—2016年径流实测数据,运用趋势分析、突变检验和周期分析等方法研究多时间尺度下径流变化特征,探讨变化环境对径流变化过程的影响机理,以期为塔里木河流域水资源合理开发提供理论基础。研究结果表明:阿克苏河和叶尔羌河径流量增长趋势明显,和田河径流量呈现轻微增长趋势;三源流Hurst指数大于0.5,径流量在未来仍将保持增加走势,可做长程预测;三源流的突变点均处于1990s,突变点之后径流年代际变化日趋均匀。在年际尺度上,阿克苏河具有明显3 a和5 a准周期,叶尔羌河与和田河的3a准周期较为明显。在年代际尺度上,三源流的主要周期分别为准31 a、准24 a和准25 a;阿克苏河径流变化以年代际波动为主导,而叶尔羌河、和田河呈现相反的结果。     

潮河流域降雨径流变化趋势分析

基于趋势分析、突变分析和小波分析方法对密云水库主要汇水流域之一的潮河流域1973—2013年的降雨径流资料进行分析,结果表明:潮河流域1973—2013年的降雨量总体保持稳定且有缓慢减少的趋势。1998年降雨量突然增多主要是由于气候异常引起的突变。流域的径流量呈显著减少趋势,特别是1998—2013年经历连续15年的干旱,密云水库来水量明显减少。突变检验结果表明1998年是流域降雨径流变化发生突变的显著年份。近年来强烈的人类活动是造成径流持续明显减少的主要因素,当人类取用水活动影响较弱时,径流变化同降雨变化基本保持一致。潮河流域降雨、径流变化受自然气候变化和人类活动影响,其变化周期均包括2个主变化周期,其中降雨有2~3年的变化周期,径流变化有3~6年变化周期。根据周期变化特征,潮河流域未来降雨量基本保持稳定,但由于人类活动的强烈影响,即使某些特别年份降雨量波动性增多,但密云水库入库流量总体仍将维持在比较低的水平。     

梅江上游流域径流变化特征及其影响因子分析

运用Manna-Kendall趋势检验法、累积双曲线法和累积等距平法等,对梅江上游宁都水文站1959—2019年年均降雨量和年径流量的年内、年际变化特征以及突变点等进行了分析研究,并计算了气候变化和人类活动对流域径流量变化的贡献率。结果表明：梅江上游流域降水、径流在年内的分布不均,4—6月降雨量和径流量约占全年降水总量和径流总量的一半;总体上1959—2019年流域降雨量、径流量随时间变化呈现不明显的波动上升态势,并在1962年、1991年、2002年和2011年出现了突变;近50 a来,梅江上游流域主要为相对枯水期,径流量的变化主要受降水的影响。     

大沽河入海径流演化特征及其影响因素研究

为揭示胶东半岛大沽河入海径流量演化特征及其主要驱动因素,采用Mann-Kendall法与改进Mann-Kendall法、累积距平法与滑动t检验法、Morlet复小波变换等研究了1956～2016年大沽河入海径流量及其变化趋势、突变特征与变化周期;采用降水-径流双累积曲线法,定量计算了气候变化与人类活动对大沽河入海径流量变化的贡献率。结果表明：大沽河入海径流量呈显著减少趋势,平均减少速率为0.158 5亿m3/a, 1976年发生了由多到少的突变,变化的主周期为21 a;导致径流量减少的主要影响因素为人类活动,大规模水资源开发活动改变了流域水资源转化过程。研究成果可为胶州湾水资源开发利用保护和生态环境评价提供参考。