浐河水沙变化特性及橡胶坝库区水面线研究

在自然因素和人为因素的综合作用下,浐河流域的来水、来沙特性发生了一定的变化。通过分析浐河流域1960—2012年共53 a的水沙资料,掌握了浐河流域的水沙特征及水沙关系。结果表明:浐河流域多年径流量和输沙量年际分配极不均匀,水沙系列总体下降趋势明显。流域径流量与输沙量呈正相关关系,径流输沙主要集中在每年7月。人类活动通过改变流域下垫面情况,作用于水沙关系,使得水沙双累积曲线在1979年和2003年发生了改变。此外,选择橡胶坝的两种典型工况,得出立坝时的水面线较塌坝时的水面线平稳,塌坝时的水流发生了水跃现象。     

黄河中游支流无定河流域水沙情势与变异特性

近年来,黄河中游支流无定河流域水沙情势发生了显著变化,径流量与输沙量都出现了急剧减少的现象,其年径流量与输沙量序列变异类型(尤其是趋势变异、均值跳跃变异及方差变异)的信息重叠问题尚没有有效的解决方案,导致很难给出较为准确的变异归因解释。为此,以无定河流域10个水文站的实测年径流量和输沙量序列为研究对象,采用经验模态分解、STARS法和迭代累积平方和(ICSS)法对年输沙量序列进行趋势变异、均值跳跃变异和方差变异检验,识别无定河流域年输沙量序列变异的类型构成。同时,采用双累积曲线探讨无定河流域的水沙关系变化,并结合流域实际,分析变异类型产生的原因。结果表明:无定河流域年输沙量序列的变异类型均为复合类型,且复杂多变,其中趋势变异主要为先减后增型,均值跳跃变异为向上向下型和下沉型,方差变异主要为振幅缩减型; 归因分析结果显示,无定河流域的淤地坝建设驱动年输沙量序列的下沉型均值跳跃变异,与其他水土保持措施一起驱动序列的趋势变异和方差变异; 年降水量及沙尘暴频率因变化较小,仅在趋势变异上有微弱影响; 淤地坝施工期间强降水引发的水土流失和淤地坝拦沙后清水下泄引发的河道冲刷驱动年输沙量序列均值向上的跳跃性变化,而淤地坝群淤积库容随时间的衰减则应该是驱动年输沙量序列趋势变异的关键因子。     

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。     

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...     

近50年来长江上游泥沙情势变异及影响因素分析

为了定量评价长江上游近50年来的泥沙情势变化,分别运用Mann-Kendall非参数检验法、滑动T突变检验法,对长江上游寸滩站、宜昌站1965—2016年的输沙数据进行趋势和突变分析,采用累积量斜率变化率法评价气候变化和人类活动对长江上游来沙量变化的贡献率,并运用河流影响因子法对长江上游年输沙量发生变化前后的改变度进行综合定量评价。结果表明:(1)长江上游年输沙量呈现出显著的下降趋势,寸滩站、宜昌站的年输沙量均分别在1992年、2003年发生突变;(2)可将寸滩站、宜昌站的年输沙量划分为3个阶段,时间节点均为1992年和2003年;(3)人类活动是引起长江上游流域输沙量显著减少的最主要原因;(4)长江上游寸滩站年输沙量发生了高度改变,宜昌站年输沙量发生了严重改变。     

黄河河口段河长与水沙过程的响应关系

为明确黄河河口段河长与水沙过程的响应关系,采用实测资料分析及理论探讨方法,分析了1954~2012年间不同行河时期黄河河口段的水沙变化(利津站)及河长变化.研究表明:1954~2002年水沙呈下降趋势,2002年后因小浪底调水调沙作用,2002~2007年水沙量较1996~2002年略有回升,随后呈继续减小趋势;河口段河长随改道骤减,随后以先快后慢的速率不断增长,增长速率近年受人类活动影响显著.在考虑累计来沙量单一因素的基础上,引入年均来沙系数,综合考虑水沙条件,建立了分时期(不同流路或汊道)及半统一的黄河河口段河长经验计算公式,计算效果较好,可适用于不同条件下河口段河长的计算及预测.     

黄河中游水沙变化特征分析

黄河具有水少、沙多、水沙关系不协调的特点,其治理的主要难题在于处理径流量和输沙量的关系.近60年来,黄河中游水沙关系加剧恶化.因此,揭示黄河中游水沙变化特征及其影响因素是水沙研究的首要任务.采用滑动平均法、Manner-Kendall检验法对比分析黄河中游4个主要水文站(龙门、花园口、华县、白家川)在1950—2010年的水沙变化趋势.结果表明:黄河中游水沙量呈显著减少趋势,尤其是20世纪70年代以后;气候变化、降雨、水利工程、水土保持措施等是水沙变化的主要驱动因素,人类活动正成为影响水沙变化的最根本因素.     

三峡工程蓄水前后进出库水沙特性及径流量时间序列变化周期分析

选取长江上游干、支流主要水文站为代表站,根据水文泥沙观测资料,对三峡水库进出库水沙特性进行了较为系统的分析,对比分析各站三峡工程蓄水前后年径流量、年输沙量、年均含沙量等水沙特征值的变化特性.另外,运用小波分析的多分辨率功能,对朱沱、寸滩和宜昌站1950～2008年年径流量时间序列资料进行了多时间尺度分析.分析结果表明:...     

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。     

水沙对黄河三角洲湿地景观格局演变的影响分析

黄河三角洲湿地是中国最大的新生湿地生态系统。水沙是湿地发生景观格局变化最重要的驱动因子,因此,研究水沙对黄河三角洲湿地景观格局的影响具有重要意义。利用黄河三角洲湿地1976、1984、1992、1996、1999、2001、2004、2006、2010、2014年共10期的遥感影像解译数据,黄河下游利津水文站1976—2014年的实测数据及野外实地调查资料,系统分析了水沙变化对黄河三角洲湿地景观格局的影响,以及景观格局指数与水沙变化间的关系。研究结果显示:1976—2014年黄河三角洲湿地的斑块面积减少,斑块个数、斑块密度增加,湿地破碎化程度加剧; 2002年小浪底调水调沙后,湿地景观格局指数逐步回升并趋于稳定;黄河三角洲湿地景观格局变化与利津站径流量、输沙量、含沙量具有显著的相关关系。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统保护、修复与治理提供科学依据。     

入库径流成分划分及其变化分析

以桂林市青狮潭水库（大型）和金陵水库（中型）为研究对象,基于1958-1990年入库总径流的月流量资料,利用数字滤波技术对径流量进行基流分割,得到地表径流（直接径流）量和基流量.采用极值比和变差系数分析了地表径流和基流的年际变化特征,利用线性趋势线法和Kendall秩次相关法分析了地表径流和基流的变化趋势.结果表明：两个水库的入库总径流量均呈下降趋势而变化趋势不显著,地表径流呈上升趋势且变化不显著,基流量呈下降趋势,其中青狮潭水库的基流下降趋势不显著,而金陵水库的基流下降趋势显著.     

黄河上中游近期水沙变化分析

根据黄河上、中游干流及重点支流水文泥沙定位观测资料统计,对1997—2006年水沙变化特点进行了分析.结果表明,与1970—1996年相比,黄河流域上、中游各区间降水量普遍减少,减幅在3%-11%;上游降水径流关系没有明显变化,而中游地区降水径流关系变化明显;干支流实测水沙量减少,减幅由上游至下游逐渐增大,径流量减少幅度从上游的20%至下游达到40%左右;对于输沙量,除河源区变化不明显外,干流各站沙量减幅在27%以上,头道拐至潼关各站减幅为57%-87%;干支流洪水发生场次普遍减少,且洪量减幅小于同期沙量减幅,前者为8%-46%,后者则为57%-64%;随输沙量减少,泥沙组成也发生变化,不同区域存在着泥沙中值粒径增大、变细和变化不大3种类型.     

漳河水库流域降雨与径流变化趋势的R/S分析

依据漳河水库流域1963-2008年降雨与入库径流资料,利用R/S法对其未来变化趋势进行了分析,发现以1995年为突变点,前后两个系列的统计特征值均具有明显的差异,同时流域地区未来降雨量和径流量可能呈缓慢增加与减少的变化趋势,但未来1月和7月的径流量变化趋势的随机性成份可能很大,而流域人类活动日趋频繁,也使得流域下垫面条件发生了较大的变化,对入库径流量有较大的影响.     

The study on Sanmenxia annual flow forecasting in the Yellow River with mix regression model

Recently,accordingtotheintenseinterferencethathumanactivitieshaveimposedonnatureandtheeffectofglobalclimatechange,theevolvementofwaterrecycleinYellowRiverhaschangedveryremarkably.Ononehand,globalclimatechangehasalteredtheprimarytemperature,rainfallwithacertainextentwhichhaveacloserela-tionshipwithclimatefactors;ontheotherhand,peoplehaveexploredandutilizedthewaterandlandonagreatlargescalewhichinfluencesthecharacteristicsofevaporation,seepageandconflux.Theoriginalwatercyclemotivationconditionsch…     

The study on Sanmenxia annual flow forecasting in the Yellow River with mix regression model

This paper established mix regression model for simulating annual flow, in which annual runoff is auto-regression factor, precipitation, air temperature and water consumption are regression factors; we adopted 9 hypothesis climate change schemes to forecast the change of annual flow of Sanmenxia Station. The results show: (1) When temperature is steady, the average annual runoff will increase by 8.3% if precipitation increases by 10%; when precipitation decreases by 10%, the average annual runoff will decrease by 8.2%; when precipitation is steady, the average annual runoff will decrease by 2.4% if temperature increases 1°C; if temperature decreases 1°C, runoff will increase by 1.2%. The mix regression model can well simulate annual runoff. (2) As to 9 different temperature and precipitation scenarios, scenario 9 is the most adverse to the runoff of Sanmenxia Station of Yellow River; i.e. temperature increases 1°C and precipitation decreases by 10%. Under this condition, the simulated average annual runoff decreases by 10.8%. On the contrary, scenario 1 is the best to the enhancement of runoff; i.e. when temperature decreases 1°C precipitation will increase by 10%, which will make the annual runoff of Sanmenxia increase by 10.6%.     

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。     

852农场51a降水序列多时间尺度分析

采用Morlet小波分析方法,对852农场1958~2008年51 a的年降水变化进行多尺度分析,分析其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：该农场年降水存在多时间尺度的周期变化特征,年降水存在3 a和9 a的主周期。852农场年降水变化存在着明显的多时间尺度,即年代际尺度和年际尺度的周期性变化。同时也表明,自2008年以来,852农场降水量有逐渐增多的趋势。因此,可以充分利用降水,缓解地下水资源危机。