Discussion of “Assessments of Impacts of Climate Change and Human Activities on Runoff with SWAT for the Huifa River Basin, Northeast China” by Aijing Zhang; Chi Zhang; Guobin Fu; Bende Wang; Zhenxin Bao; and Hongxing Zheng

Zhang et al. (Water Resour Manag doi:10.1007/s11269-012-0182-2, 2012) studied the impacts of climate change and human activities on the runoff for the Huifa River basin. They employed a soil and water assessment tool (SWAT), which was calibrated for the baseline period 1956–1964, and then used to reconstruct the natural runoff for the climate change period 1965–2000. Results showed that both climate change and human activities decrease the observed runoff. Climate change impacts on annual runoff were ?37.7, ?59.5, +36.9, and ?45.2 mm/a for 1965–1975, 1976–1985, 1986–1995, and 1996–2005 respectively, compared with the baseline period 1956–1964. Human activities decreased runoff and caused a relatively larger magnitude impact than those of climate change after 1985. Human activities decreased the annual runoff by ?32.9, ?46.8, ?67.8, and ?54.9 mm/a for 1965–1975, 1976–1985, 1986–1995, and 1996–2005 respectively. Human activities further decreased runoff in wet years due to regulation and storage of water projects.     

Trends and attribution of runoff changes in the upper and middle reaches of the Yellow River in China

Natural changes of river regime have been strongly interfered globally by human activities. This gives rise to the demand of quantifying the contribution of natural and human impacts to runoff changes of rivers for river management. In this study, Mann-Kendall test and BFAST algorithm were used to evaluate the trends of runoff change in the upper and middle reaches of the Yellow River from 1965 to 2016, and to identify the breakpoints of runoff changes in the two reaches. Based on the data-driven analysis of runoff generation mechanism, the natural annual runoff was related with a comprehensive climatic factor integrating temperature and precipitation, and the impacts of human activities and climate change on the runoff changes were quantitatively distinguished by comparing the measured runoff with the “natural runoff”. For revealing the periodical changes in correlation between climate factors and runoff, the method of cross wavelet transform was used, and the time-frequency characteristics of precipitation/temperature against runoff were also examined. The results show that the breakpoints were the year 1987 in the upper reaches, 1986 and 2003 in the middle reaches. Compared with the baseline period (1965–1987), the contribution rates of climate change and human activities to runoff change in the upper reaches of the river were 56% and 44% respectively in 1988–2016. For the middle reaches, compared with the reference period (1965–1986), the contribution from climate change in 1987–2003 and 2004–2016 was 38% and 41% respectively, and that from human activities was 62% and 59% respectively. The results of cross wavelet transform analysis support the growth of climatic contribution to runoff reduction in the middle Yellow River from 1987–2003 to 2004–2016. Apparently, the influencing degree of climate change on runoff in the upper reaches was similar to that of human activities, while human activities played a dominant role in runoff change in the middle reaches. Moreover, the construction of reservoirs and human water consumption were the key factors for the decline of runoff in the upstream, and the reduction of runoff in the middle reaches was related to the large-scale implementation of water conservancy and soil and water conservation in the region.     

永定河流域径流变化特征及影响因素分析

根据永定河流域石匣里站、响水堡站和官厅水库站1956年-2003年的年径流资料,应用Mann-kendall检验法、Pettitt检验法、滑动T检验和小波分析法等方法分析了永定河流域年径流量的趋势性、周期性及突变特征,并从气候变化及人类活动两方面分析其影响因素。结果表明永定河流域年径流量一直处于显著下降趋势中,存在27(28)年的第一主周期和20(21)年的第二主周期;1982年-1983年径流量发生突变,突变前后变化较大。径流量变化的主要影响因素是人类活动,如土地利用、闸坝工程建设以及地下水过度开采等;气候变化对径流量也有一定的影响。     

长江源区径流年内分配时程变化影响因子分析

长江源区是长江水文循环的起始地,源区的水量、水质变化和人类不合理活动对水环境的影响将波及广大的下游地区.在气候变化和人类活动的影响下,长江源区河川径流没有发生显著趋势性变化,本文根据长江源区1956-2005年月径流资料和降水、气温、蒸发资料,采用主成分分析法、线性趋势分析法,研究影响径流年内分配的主要气候因子.结果表明:降水和水面蒸发是影响径流年内分配时程变化的主要因子,气温的影响相对小.     

1956-2016年拉萨河径流量变化及影响因素分析

通过分析拉萨河径流量的演变规律和突变情况,开展降水和人类活动对径流量变化的成因分析,为拉萨河流域水资源管理与利用提供科学依据.基于1956-2016年的径流和降水数据,利用Mann-Kendall趋势分析、累积距平-滑动t检验法和降水-径流双累积曲线法,统计分析拉萨河径流序列的趋势性和突变性,计算降水与人类活动对拉萨河...     

Impacts of Climate Change and Human Activities on the Surface Runoff in the Tarim River Basin over the Last Fifty Years

The impacts of climate change and human activities on the surface runoff were analyzed by the Mann–Kendall and trend analysis methods based on the hydrological, meteorological and socioeconomic data over the last 50 years in the Tarim River basin. Results show that the runoff in the headstreams increased but that in the mainstreams decreased significantly during the past 50 years. The former is a response to climate change, and the later is due to human activities. The surface runoff in the mainstreams decreased by 41.59, 63.77 and 75.15% in the 1970s, 1980s and 1990s, respectively, as compared to that without being disturbed by human activities in the same period. The main human activities are the irrigated agriculture combined with population increase in the region. As a consequence, the ecosystem in the lower reaches of Tarim River has degenerated, largely owing to inappropriate allocation of water resources.     

黑河径流的沿程分布格局变化研究

基于内陆河流域河川径流在河流坐标上的演变规律,采用径流的溯源性与零水资源尺度两个概念,分析黑河径流的沿程分布变化。结果表明：从1956-1970年、1971-1985年和1986-2000年3个时段河川径流均值看,地表水资源存在着出山口以后的各断面河川径流的溯源变化;存在着水资源整体集中度从下游向上游缩进的趋势;莺落峡与正义峡区间的径流延时分布概率在40 m^3/s以上显著不同。     

气候变化和人类活动对白河流域径流变化影响的定量研究

分析气候变化和人类活动对白河流域径流变化的贡献率,可为流域水资源规划与管理提供依据。以白河流域作为研究对象,首先采用线性趋势法、滑动平均法分析水文气象要素的年际变化趋势,其次采用Mann-Kendall检验、有序聚类检验和滑动t检验探究年径流量的突变年份,最后采用基于Budyko假设的水量平衡法评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:白河流域年径流量呈下降趋势,2008-2017年平均径流量仅为1960-1969年平均径流量的36.5%;年径流量在1979年发生突变,在1986年以后呈显著下降趋势;与基准期相比,变化期流域的干旱指数在增加,2001-2017年流域的干旱更为明显;人类活动是白河流域径流变化的主要原因,1980-2000年、2001-2017年人类活动对径流变化的平均贡献率分别为85.6%、73.6%,说明2000年以后气候变化对径流变化的影响呈上升趋势。     

气候变化和人类活动对汉江上游径流变化影响的定量研究

以汉江上游为例,基于弹性系数法和水文模拟法定量估算气候变化和人类活动对流域径流的影响,探讨了变化环境下流域径流对气候变化和人类活动的响应特征。研究结果表明:1961年-2013年汉江上游流域径流呈明显下降趋势,并在1985年前后发生了突变;降水及潜在蒸散发在同时期内也逐渐降低,但变化趋势不显著。气候变化对径流变化的贡献率为42.8%~43.5%,人类活动对径流变化的贡献率为56.5%~57.2%,相比人类活动对汉江上游径流的影响稍大,且其对径流变化的影响呈现增长的趋势。     

秃尾河径流特性及人类活动对径流的影响分析

采用秃尾河高家川水文站1956~2005年实测月径流量,对径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度进行了详细计算;利用滑动平均法和Mann-Kendall秩次相关检验法分析了年径流的变化趋势,最后定量分析了降水和人类活动对径流的影响。结果表明,自20世纪70年代以来流域径流年内分配比较均匀,其中8月份径流量最大;年径流量有明显的下降趋势,自80年代以来人类活动是引起径流急剧减少的主要因素,且影响力度一直在增加。     

变化环境对潮河下游径流一致性的影响

水文分析要求径流资料的时间序列一致性,但变化的环境破坏了径流序列的稳定一致性变化规律。在气候变化和频繁的人类活动的影响下(水利工程建设、植被覆盖改变和城市化建设等),流域的下垫面条件和产流物理机制发生了明显变化,导致径流序列出现变异情况,不能满足频率计算分析水文时间序列一致性的要求和同分布的假定。应用Mann-Kendall非参数秩次检验法、Pettitt检验法、方差分析法对潮河流域下游下会站1976年-2012年的年、月径流和降水时间序列的趋势成分、突变成分、周期成分和随机成分分别进行了检验和识别,并通过对比分析降雨和径流时间序列的成分,推断出气候变化和人类活动对潮河流域下游降水和径流演变过程的影响。     

降水和人类活动对乌江上游径流变化的影响分析

径流量变化与气候和人类活动密切相关,其相互作用使得流域水循环发生变化,对气候变化和人类活动进行定量分析,可为流域调控水资源效率、协调农业发展等提供参考.以乌江上游为例,基于鸭池河水文站和流域内及周边共12个气象站,根据1960-2013年长时间序列实测径流与气象资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法判断流域降...     

河南省主要河川径流变化归因

为相对全面客观地分析气候变化和人类活动对河南省主要河川径流变化的影响,基于河南省内卫河、伊洛河、洪汝河和唐河流域1961—2022年径流和降水资料,以及国家气候中心根据Penman-Monteith公式计算的年潜在蒸散发资料,比较4个蒸发对比站年潜在蒸散发和蒸发皿年蒸发值,运用Mann-Kendall突变检验法和累积双曲线法分析4个研究流域控制水文站年径流序列的变化趋势和突变年份,以及4个流域年降水和潜在蒸散发的变化趋势。采用基于Budyko假设的弹性系数法对径流变化开展归因分析。结果表明：4个蒸发对比站年潜在蒸散发与蒸发皿年蒸发变化趋势基本一致,4个水文站年径流深及4个流域年降水和年潜在蒸散发均呈下降趋势。4个水文站年径流深分别在1977年、1985年、2008年和2010年发生了突变。气候变化对径流减少的贡献率在卫河和伊洛河流域为7%以下,在洪汝河和唐河流域约为12%～18%,降水减少不显著和潜在蒸散发呈下降趋势是贡献率小的原因,可见人类活动是影响4个流域径流变化的主要驱动因素。     

大清河流域年径流系数变化趋势及影晌因素分析

选取大清河水系的4个典型子流域为研究对象,运用滑动平均和M-K检验分析了1956 2005年的年径流系数变化趋势和突变特点。分别运用降雨径流相关法和多元线性回归法分析了气候和下垫面要素对年径流系数的影响程度。结果表明,降雨因素是径流系数变化的主导因素,同时下垫面要素中的草地、耕地和建设用地对径流系数的变化具有一定的影响。这使大清河流域的水资源和水生态环境将承受更大的压力,也是其下游的白洋淀的入淀水量减少的主要原因。     

大渡河流域年径流变化特征及其归因分析

根据1951—2012年大渡河流域内气象站年降水量、年平均气温和铜街子站年径流量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验法识别年径流量变化趋势,基于小波分析法检验其周期成分,采用有序聚类法、累积距平法及Pettitt法诊断年径流量突变点,利用累积量斜率变化率比较法揭示气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。研究结果表明:1951—2012年大渡河流域年径流量整体呈不显著的减少趋势,其中,1951—1968和1988—2012年期间呈不显著的减少趋势,1969—1987年期间呈不显著的增加趋势;年径流量存在7年、11年、17年和28年的周期成分;流域年径流量在1968年和1987年发生突变;以1951—1968年为基准期,1969—1987年期间气候变化和人类活动对大渡河流域径流量减少的贡献率分别为36.22%和63.78%;在1988—2012年期间的贡献率分别为33.68%和66.32%;人类活动是大渡河流域年径流量变化减小的主导因素,气候变化是次要因素。     

气候变化和人类活动对沣河流域径流量影响的定量评估

以沣河流域为例,采用小波分析法、累积距平法分析了该流域1965-2016年径流量和降水量的变化趋势,揭示了径流量变化过程中存在1988和1997年两个突变点。应用累积量斜率变化率比较法分析了不同时期降水量和人类活动对沣河流域径流量变化的相对贡献率。结果表明:以1965-1987年为基准期,1988-1996年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为37. 69%和62. 31%; 1997-2016年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为-11. 92%和111. 92%。     

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。     

月水量平衡模型在窟野河流域的水文模拟

在黄土高原生态脆弱区,水文模拟是一个巨大的挑战,特别是水文模型的应用是一个关键的问题.窟野河是黄河中游河龙区间重点支流,也是典型的黄土高原生态脆弱区,并且是我国重要的煤炭基地.人类活动比较频繁,在气候变化情景下,水资源问题比较突出.本文旨在收集窟野河流域降雨、蒸发、径流资料,资料系列1956-2008年,将月水量平衡模型对窟野河流域径流进行模拟,通过水文要素趋势分析,选取模型率定期和验证期确定参数,计算模拟径流.结果表明:Nash-sutcliffe系数在70％以上.可见,集总式月水量平衡模型具有结构简捷、参数少的优点,对窟野河流域均具有较好的模拟效果.为开展未来气候变化对水资源的影响作铺垫.     

土地利用变化和气候变化对温榆河上游流域径流变化的影响

土地利用和气候是直接影响流域水文水资源的两个主要因素,其影响分离的研究对流域的土地利用规划和水资源管理具有重要意义。以温榆河上游流域为研究对象,在统计分析1980-2014年流域气象因子、土地利用变化趋势的基础上,通过SWAT模型模拟与情景设计相结合的方法,评估了气候变化和土地利用变化对温榆河上游径流变化的影响。结果表明,SWAT模型在温榆河上游流域模拟效果良好,率定期和验证期的决定系数R2分别为0.80、0.77,纳什系数Ens分别为0.79、0.74。流域降雨量和气温呈递增趋势,林地和耕地减少,城乡及工矿和居民用地增加,草地在1995年到2005年间增加,这些变化综合影响了流域的径流变化,使得径流先增加后减少。其中气候变化的贡献率为100.46%,土地利用变化的贡献率为2.09%,气候变化的影响远远大于土地利用变化的影响。因此,如何应对气候变化在温榆河上游流域水资源管理工作中值得重视。     

基于冻土水文模拟的松花江流域水资源演变规律

为分析松花江流域水资源的演变规律,基于寒区水-热-氮素循环模型（the?water?and?energy?transfer?processes and?nitrogen?cycle?processes?model?in?cold?regions,WEP-N）和水资源评价方法,对径流发生突变的 1998 年前后（即 1999—2018 年和 1956—1998 年）进行比较,松花江流域年水资源总量减少 217.0 亿 m3,减幅达到 22.2%。其中, 地表水资源量减少是水资源总量减少的主要组分,占水资源总量减少的比例为 96.9%,不重复地下水资源减少量 占 3.1%。基于多因子归因分析方法分析可知,气候变化是松花江流域水资源减少的主要因素,对松花江流域全年 水资源总量、地表水资源量、不重复地下水资源量减少的贡献率分别为 81.6%、74.9%、286.6%,取用水的贡献率 分别为 18.4%、25.1%、－86.6%。从年内不同时期分析可知,非冻融期是全年水资源量减少的主要时期,占全年水 资源总量减少的 82.6%,冻融期占 17.4%。和北方的海河流域、黄河流域相比,水资源减少幅度和主要影响因素各 不相同,主要取决于气候变化和人类活动强度变化幅度的不同。与位于华北和西北的两大流域海河流域和黄河 流域对比,气候变化对松花江流域水资源衰减的影响与海河流域相当,明显大于黄河流域,而人类活动对松花江 流域水资源衰减的影响明显小于两大流域。