考虑降雨的下垫面变化对径流的影响分析

以下垫面覆被条件变化来表征的人类活动是水文循环研究中的核心问题,对流域发电、水资源管理以及社会经济可持续发展起到至关重要的影响。本文采用趋势分析法分析右江水电站控制流域内的年降雨量以及年径流量的变化特征及趋势,在利用Arc GIS分析流域下垫面变化的基础上,分别采用多元统计模型和考虑降雨的多元统计模型对径流系数进行模拟。结果表明年降雨量与年径流量的总体变化趋势是一致的,对年径流影响最大的要素是年降雨量,将降雨作为自变量放入回归模型后,模型拟合效果明显提高。     

下垫面要素变化对径流影响的多元统计分析

为提高流域径流预报精度,增加水电站运行效益,选取小湾水电站控制流域为研究对象,根据卫星遥感资料提取的研究区域的1986、1995、2000年土地利用资料和小湾水电站多年入库流量资料,以径流系数为因变量,耕地、林地、建筑用地等下垫面要素为自变量,用SPSS回归模型、非线性回归模型分析径流系数和下垫面要素的回归关系;同时考虑到前一年降雨对下一年径流有一定的影响,加入降雨径流方法,采用3种方法分别对径流系数进行模拟。结果表明:非线性回归模型对径流系数模拟程度较好,可应用于径流预测工作中,提高中小流域的水能利用程度。     

海河流域平原区降雨产流模型研究

通过对海河流域平原区降雨产流机理进行研究,得出耕地灌溉率提高、地下水埋深增加是影响平原区产流的主要下垫面要素.根据下垫面要素的变化特点,建立了模拟地下水埋深变化和灌溉耕地产流特点的蓄满-超渗产流水文模型.并通过在海河平原的大清河山前平原、大清河中部平原、黑龙港中部平原3个类型区7个田块的灌溉入渗实验,分析给出了产流模型的重要参数——耕作层下层稳定入渗率.模型在牤牛河等7个典型流域进行应用,均得到较高的模拟精度.     

人类活动影响下大清河流域降雨径流关系特征分析

以大清河流域北支山区作为研究对象,分析了该流域1980年前后降雨径流关系的动态变化特点。研究结果表明,该流域降雨径流关系并非线性关系。而且1980年以后由于人类活动影响的加剧,该流域降雨径流关系发生了一定的变化,通过对天然状态下与环境变化下该流域降雨径流关系分析,两个时段的降雨径流相关关系很好,但数量上变化较大,随着年降水量的增大,径流量变化率减小。降雨径流关系的这种变化,除受下垫面因素影响外,还与流域内水资源开发利用程度有关。研究和分析降雨径流关系的变化,对水资源开发利用以及水资源评价有重要作用。     

变化环境下大清河山区典型流域洪水演变规律研究

在中国各大流域中,海河流域水文情势受环境变化的影响最为显著,深入研究环境变化对流域洪水演变的影响具有重要的实践意义。选取海河流域中部大清河山区紫荆关水文站以上和阜平水文站以上2个典型子流域,利用两站1960—2018年年最大洪峰对应的洪水过程和降水量资料,运用数理统计等方法分析流域洪水过程、径流系数和产流阈值的变化,采用时变参数模型GAMLSS分析非一致性条件下洪水频率的变化情况。结果表明：2个子流域1960—2018年的洪峰流量序列均呈显著下降趋势,且不同阶段洪量及径流系数的均值也呈现持续下降趋势。2个流域2000—2018年产流阈值的均值分别为14、16 mm,下垫面变化引起的水文非一致性对设计洪水值的影响显著,在未来水文分析计算中应重视环境变化对水文序列的影响。     

白河流域产流能力与驱动力诊断分析

为探讨白河流域产流能力的演变规律,应用Mann-Kendall趋势检验法分析了年际、场次时间尺度下流域产流能力的变化特点,同时诊断降雨产流量变化的影响因素。研究表明:流域年降水量、年径流量与年径流系数呈现不同程度的下降趋势,主要原因为林草地下垫面对中小场次降雨的滞蓄能力加强;流域致洪性降雨集中在下游张家坟一带;暴雨频次减少、地下水开采量与林地下垫面增加是流域产流量减少的主要驱动因素。     

海河流域典型排涝区排涝模数修订的必要性研究

近年来,海河流域下垫面发生了显著变化,流域总体洪涝水明显减少,研究下垫面变化对平原排涝区的排涝模数影响具有重要意义.在总结流域沥涝水特点的基础上,分析了大清河平原清南和清北地区及黑龙港平原各典型站的时段暴雨量、暴雨Cv值、洪量和洪峰的变化趋势,并对1980年前后的降雨径流关系进行了对比,结果显示1980年后各典型排涝区相同降雨条件下的产流量明显减小,因此对流域各典型排涝区的排涝模数进行修订是必要的.     

浑河流域下垫面变化对径流系数影响的分析

根据浑江流域内下垫面的变化情况,采用趋势变异识别分析法,分析浑河流域内下垫面变化对径流系数系列的影响,分析出下垫面变化前后径流系数系列变化规律,对浑河流域科学制定水资源长期规划和保护流域水资源等具有重要的参考价值     

一种基于下垫面变化的产汇流模型及其应用

为土地利用变化较大的流域构建产汇流模型时,下垫面的变化是一个极其重要的因素。利用中国科学院土地资源分类系统将流域分为不同的下垫面类型,在每一种下垫面上分别考虑蒸发和下渗要素的影响,运用超渗-蓄满耦合产流模式进行产流计算,并采用单位线汇流和线性水库模型演算至流域出口断面,从而构建了基于下垫面变化的产汇流模型。在模型率定和验证时,对大清河水系紫荆关流域的洪水序列作频率分析,以不同重现期的洪水序列分别对模型进行率定和验证。从模拟结果来看,模型结构基本反映了流域产汇流的各个环节,模拟结果能够满足研究精度要求。     

模拟降雨条件下径流系数预测模型的构建

多种下垫面类型的出现,使得城市地区径流系数的变化日趋复杂.本文通过模拟降雨实验,分析了降雨强度等因素对径流系数变化的影响,运用LM-BP算法的神经网络模型,采用S型/S型模型结构,针对不同降雨条件下每种下垫面的径流系数进行了数学模拟,并与其他方法的模拟结果进行了比较.结果表明,该模型预测结果准确性较高.最后,以某办公楼为例采用该模型进行了产流量预测,验证了该模型的实用性.     

大清河流域水循环影响因素演变特征分析

以海河流域的重要支流大清河流域为研究区,从气象因素和土地利用的角度对该流域水循环影响因素的演变特征进行分析。采用滑动平均法、Mann-Kendall非参数检验和小波分析法,分别对气象要素的趋势性、突变性和周期性进行了分析;同时,基于大清河流域四期的土地利用数据,分析了不同土地利用类型的演变规律。结果表明:(1)1970—2011年,大清河流域年降水量呈不显著的"减—增—减—增"的变化趋势,年均气温则变现为显著增加的态势;年潜在蒸散量在近54年来变化也较显著,呈"减—增"的变化;(2)流域年降水量几乎未发生突变,年均气温和年潜在蒸散量分别在1991年和1973年发生突变;(3)年降水量、年均气温以及年潜在蒸散量的演变周期分别以22年、28年和28年为主;(4)大清河流域土地利用类型以耕地、草地和林地为主,而土地利用类型的转化则处于耕地与城乡、工矿、居民用地,林地与草地之间。通过对大清河流域水循环影响因素演变规律的分析,可为进一步在该流域开展基于水循环理论的科学研究提供依据和支撑。     

1950—2016 年赣江径流量变化特征及其影响因素分析

为了阐明赣江径流近50 多年的变化特征及影响因素,以赣江外洲水文站1950—2016 年水文资料为基础,利用距平累积法分析赣江径流年际变化特征,结合 Mann － Kendall 检验法和滑动 T 检验法对赣江径流特征进行突变性检验,采用 Morlet 小波分析法对径流序列进行周期性分析,并对导致赣江径流序列产生这种特征及其变化趋势的原因进行了讨论。结果表明: ( 1) 赣江 10a 径流量呈现增加趋势,10a 径流量最小值发生在20 世纪60 年代,最大值发生在2010—2016 年; ( 2) 1962—1963 年和 2010—2011 年的赣江径流累积距平和年均径流量均呈现显著下降状态,且前者的变化特征比后者更加显著; ( 3) Mann － Kendall 检验结果和滑动 T 检验结果均表明赣江年均径流在 1991 年前后存在着明显的突变性特征; ( 4) 17a、6a 和3a 这 3 个周期的波动控制着赣江外洲水文站在1950—2016 年这整个时间域内的变化特征; ( 5) 赣江径流受气候变化和人类活动共同作用,气候变化主要影响径流长期 变化趋势,径流变化的突发点与人类活动关系更大。研究结果可为鄱阳湖流域赣江水资源科学、合理的规划及利用提供一定的参考依据。     

秃尾河流域植被覆盖变化及其对径流的影响

黄土高原地区水土流失严重,生态环境脆弱.随着退耕还林还草政策的有序实施,区域植被覆盖率从90年代末开始显著提高,但河川径流也随之显著减少,对黄土高原区的水资源安全造成了重要影响.选取陕北秃尾河流域为研究对象,通过分析流域植被变化特征,检验径流序列趋势变化、变异特征以及其与降水、植被指数(NDVI)的相关关系,探讨了降水...     

基于多元线性回归模型的滦河流域径流量变化驱动因子分析

基于滦河流域中上游以山区地形为主,地势变化剧烈,地貌及土地利用类型多样,生态环境复杂的背景,为研究不同土地利用类型对流域径流量变化的影响,基于多元线性回归模型,分析了流域内不同子流域土地利用类型和降水量变化对各子流域径流量变化的影响。结果显示,处于下游的瀑河和柳河流域径流量受到耕地的影响较为显著,而滦河流域中上游各子流域径流量变化则主要受到草地、水域和林地面积变化的影响。因此,不同子流域降水量与各土地利用类型对流域内径流量变化的驱动性存在较大差异,在进行水利工程规划设计时需进行单独的讨论与分析。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。     

黄河内蒙古段干流水面蒸发量变化特征

采用气象趋势系数和气候倾向率方法,分析了黄河内蒙古段河道形心点处E601蒸发皿蒸发量的变化特征,并计算了近55 a黄河内蒙古段水面蒸发量。结果表明:黄河内蒙古段年、季水面蒸发量均呈减小的趋势;多年平均水面蒸发量为3.27亿m3,其中春、夏两季的蒸发量在全年蒸发量中占主导地位;水面蒸发量的变化趋势是由气象因子综合作用所致,并不随着气温的升高而增大。     

Hydrological Changes of the Irtysh River and the Possible Causes

Hydrological changes of the Irtysh River were analyzed concerning the changes of annual runoff and its distribution features within a year measured by coefficient of variation and concentration degree. Abrupt changes were detected by the heuristic segmentation method. Possible causes of the hydrological changes were investigated considering climate changes and human activities (especially the reservoir operation). The Mann-Kendall method was applied to estimate whether the temperature and precipitation was changed. The increased precipitation in winter may increase the runoff of April. The increased temperature and the decreased precipitation in the flood season may decrease the runoff. At the middle reaches, the impact of the reservoirs at the upper reaches is significant and may be the main factor leading to the abrupt decreases in annual runoff and its intra-annual variability and concentration. The increased water surface area of the reservoirs aggravates the evaporation and leads to annual runoff reduction. The reservoirs regulate runoff by storing water in the flood season and releasing water in the dry season. While at the lower reaches, the annual runoff remained steady and its intra-annual variation and concentration were reduced gradually because the impact of the reservoirs is relative small and the climatic impact may be more relevant.     

黄土高原流域土地利用变化的水土流失效应

本文以黄土高原中部的油河流域为例,利用3个不同时期的遥感影像分析了1977年以来的讷河流域的土地利用变化特征,在此基础上,选择年径流深度、年侵蚀模数、汛期径流深度、汛期侵蚀模数和枯季径流深度为水土流失过程参数,通过基于流域降水与水土流失过程各参数的统计回归模拟分析,区分出了降水和土地利用等地表属性变化分别导致的流域水土流失变化过程.研究结果认为:1980年以来,流域水土流失明显趋缓,以10年为尺度得出的平均值,径流深度减少了32.75mm,侵蚀模数减少了778t/km2.水土流失的变化主要是由地表属性变化引起的,降水量变化的贡献很小.耕地面积变化和地表属性变化引起的水土流失变化具有显著的相关性,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水土流失变化的主要原因.     

渭河中下游年径流量变化趋势及突变分析

以渭河中下游林家村、咸阳、临潼和华县等4个典型水文站资料为例,采用滑动平均法、累积距平和线性倾向估计法分析年径流量变化趋势;采用滑动t检验,有序聚类法和Mann-Kendall法分析年径流量的突变情况。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似,各水文站径流量突变点发生在70年代初和90年代初。不同水文站突变情况存在差异,林家村突变点发生在1970年和1990年,咸阳站在1970年和1990—1992年之间,临潼站在1968年和1990—1994年之间,华县站在1968年和1990年。渭河流域径流量变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,前者主要表现为降水和潜在蒸发量的变化,后者主要体现在流域内水利工程的建设。     

气候变化及人类活动对长江入海径流的影响分析

根据近20 a长江流域的降水量、地表水资源总量、入海径流量以及工农业和生活用水量、净耗水量等数据,重点分析了长江流域人类活动和气候变化对长江入海径流量的影响。结果表明:降水量是长江入海径流量的关键控制因素;流域内生活用水、工农业用水等人类活动总用水量虽然呈增加趋势,但用水过程中净耗水量基本保持不变,因此用水量的增加对长江入海径流量没有影响;水利工程中水库蓄水多为调节径流的时域分布,对最终的入海年径流量并无明显的正负效应;但是,跨流域调水活动会在一定程度上减少长江入海径流量,而且这一影响会随着未来调水量的增大而增大。