滦河流域径流演变及其驱动力分析

基于滦河流域三道河子站、承德站和滦县站1956~2009年的降水和径流资料,运用Mann-Kendall秩次相关检验等方法系统分析了滦河流域径流和降水的年际、代际、年内变化特征及变化趋势,并采用降水—径流双累积曲线法定量分析了降水和人类活动对径流变化的影响。结果表明,滦河流域径流年际变化剧烈,代际变化明显,径流年内分配极不均匀,主要集中在6~9月;滦河流域降水和径流的演变特征基本一致;不同时期降水和人类活动对径流的影响不同,人类活动是滦河流域径流变化的主要驱动因子。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。     

基于Budyko假设的乌伦古河源区径流变化特征及归因识别

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960～2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960～1994年，变化期1995～2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%;降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%,研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。     

1964~2012年晋西黄土丘陵区圪洞流域径流变化分析

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域的径流变化及其影响因素,基于圪洞流域1964~2012年的土地利用资料、降雨和径流等实测数据,运用变差系数、滑动平均法、累积距平法表征流域径流变化趋势,拟合建立年径流系数与土地利用变化的多元线性关系,定量评价不同土地利用类型对径流的影响。结果表明,圪洞流域年径流深变差系数在2001~2012年间最大,说明径流在该年段变化差异较大,这与流域开始大面积植树造林有关。流域年降水量下降趋势不明显,而年径流深呈明显下降趋势。1964~1979、1980~2000、2001~2012年三个阶段降水和径流的线性相关系数R2分别为0.887 6、0.799 7、0.698 5,呈明显的下降关系,这表明流域人类活动对径流影响逐渐加强。年径流系数与土地利用变化的多元线性关系表明林地可有效减少产流,流域径流主要来自草地与耕地和其他两个地类,草地产流率是耕地和其他部分的5倍。     

气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响分析

为进一步了解气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响,将湘江流域划分为上游、中游、下游三个汇流区间,采用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法等数理统计法揭示了湘江流域上游、中游、下游径流与气象因素在1961~2013年之间的演变规律,利用弹性系数法定量分析了气候变化与人类活动对湘江流域径流量变化的影响。结果表明,湘江流域径流与降水变化趋势不明显,潜在蒸散发呈下降趋势,径流变化具有较明显的阶段性;湘江流域气候变化与人类活动均起着增加径流的作用,人类活动对上游与中游的影响较大,下游则是以气候变化的影响为主。     

气候变化和人类活动对密云水库上游流域径流变化的影响

以北京市密云水库上游流域为例,采用非参数检验Mann-Kendall、Sen斜率、小波周期性分析、基尼系数及洛伦兹不对称系数、SCRAQ法,分析了1960～2017年水库上游流域张家坟站、下会站和密云水库入库月及年径流量的趋势、突变、均匀度等,并定量研究了气候变化和人类活动对径流量变化的影响。结果表明,三个站点月径流量所占比例主要集中于7～8月,且变幅较大,从8月开始,径流量开始减少;季度径流量夏季最大,春季和冬季较小;密云水库7～8月月径流总量的平均值为其他月份径流总量的0.94倍,其夏季径流量的平均值为其他三个季节径流总量的1.18倍;下会站在突变点即1997年后径流深出现缓慢的增加趋势,密云水库在突变点即1992年后径流深的减小速率变小,减小了20%,这是由于降水量及南水北调工程向其供水共同影响所导致;三个站点的主周期分别为8年和24年、5年和24年、6年和24年;年径流量的分布主要集中于许多较小的年径流量,其分布的不均匀性是由于少数较大的径流量引起的;降水和人类活动是对密云水库上游流域径流量变化影响最大的因素,其中人类活动是导致密云水库上游入库流量减小的主要原因。     

沱沱河流域水文气象要素变化特征分析

为更好地理解气候变化对沱沱河流域径流变化的影响,采用累积距平法、M-K检验和小波分析方法综合分析了沱沱河流域1961~2010年以来的气温、降水和径流深序列年际变化特征。结果表明,近50年以来,沱沱河流域气温、降水和径流深序列均呈不同程度的上升趋势,且分别以0.32℃/10a、8.7mm/10a、4.1mm/10a的速度上升;气温、径流深序列均有显著上升趋势,而降水的上升趋势不太显著;气温、降水、径流深序列分别在1999、2004和2007、2004和2007年发生突变;沱沱河流域水文气象要素呈现出多年周期不同尺度的振荡特性,气温、降水和径流深年代年际变化周期分别以25、20、22年为第一主周期。     

近似熵和小波变换在降水突变分析中的应用

鉴于流域降水量的演变受不同时间尺度的气候变率的影响,采用近似熵计算分析了渭河流域21个站点1960~2012年逐月平均降水量的复杂性演变特性,发现渭河流域逐月平均降水量复杂性在20世纪80年代中期开始逐步增加,并在20世纪90年代末期发生了突变;对近似熵序列进行小波变换分解重构处理发现,渭河流域逐月平均降水量的演变与准10年气候变率周期密切相关,太阳黑子活动在其中起主导作用。可见近似熵与小波分析相结合可有效分析不同时间尺度上降水演变的气候归因。     

汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。     

大汶河戴村坝径流序列一致性影响分析

基于大汶河流域戴村坝水文站1952~2014年径流、降水及蒸发资料,采用双累积曲线法、有序聚类法及游程检验法、Kendall秩次相关检验法、t检验法、累积量斜率变化率比较法对流域径流序列进行一致性分析和检验,并计算了气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明,大汶河戴村坝流域年径流序列呈逐渐下降趋势,且变化趋势显著,突变年份发生在1964年,一致性不好;研究流域降水量、蒸发量和人类活动对径流变化的相对贡献率分别为15.809%、23.678%和60.513%,说明在大汶河戴村坝流域,人类活动影响较自然气候变化对径流量变化的影响更大,研究结果可为大汶河流入东平湖后的一系列优化调度计算提供合理数据。     

大渡河流域近51年降水径流特征分析

为给大渡河流域水资源科学开发利用提供参考依据,根据大渡河流域1960～2010年流域的降水和径流资料,采用线性倾向估计法、Morlet小波变换、肯德尔秩次相关法和双累积曲线等方法,分析了年降水、年径流和年降水—年径流关系。结果表明,流域年降水量呈增加趋势但不明显;流域年降水存在准4～7、8～13、23～27年的振荡周期,未来10年将处于多雨期;年径流与年降水变化趋势一致,年径流变化主要受降雨影响。     

新疆塔里木河流域干旱特征演变时空分析

基于塔里木河流域25个气象站1960~2011年的逐年降水资料,利用Z指数及相应的区域旱涝指标、M-K秩次相关法、R/S法、克里格插值法对该流域的降水量特征、干旱特征的变化趋势进行了时空分析。研究表明,流域由北向南多年平均降水量逐渐减小,年降水量变差系数逐渐增大;20世纪90年代前流域多以干旱为主,90年代后则多为偏雨,流域25个气象站中24个站的Z指数值存在上升趋势,并有11个站通过了90%置信度的M-K显著性检验,22个站点的Hurst值表明未来Z指数仍保持上升的趋势;流域有由干旱向湿润转化的趋势,转化趋势以源流区阿克苏河及中下游区域的站点最为明显;各年代Z指数值的空间分布状况有所不同,90年代的规律性最强。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

浑河干流径流变化及其驱动力分析

根据浑河干流大伙房水库、沈阳和邢家窝棚3个水文控制站1964~2011年的逐月径流资料和逐月降雨资料,运用数理统计、Kendall秩次检验、R/S分析法和M-K突变检验等方法,计算分析了浑河流域径流的年际变化、代际变化、年内分配和径流变化趋势等多种特征,并利用降水—径流双累积曲线法研究了浑河流域降水和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,浑河流域径流的年际变化剧烈,下游的变差系数与极值比大于上游,说明下游更不利于水资源综合利用和管理;浑河干流丰水期历时短,枯水期历时长,大部分年份处于枯水期;浑河干流径流的代际变化不明显,但径流年内分配很不均匀,主要集中在5~10月,约占全年径流量的75%;浑河流域的径流序列呈现出丰枯交替变化,处于不显著递减状态;影响浑河干流径流变化的主要因素是人类活动,其次是降水变化。     

晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素,依据圪洞水文站1964~2015年的实测洪水资料,利用长序列资料、M-K检验法以及累积量斜率变化率比较法进行了分析。结果表明,相同级别雨量和雨强下,人类活动有效地衰减了洪水要素,洪量、洪峰流量的衰减幅度分别为7.69%~81.79%、2.42%~78.78%,滞时增长率达31.7%以上;不同级别雨量和雨强下,人类活动对40~50mm雨量和8~11mm/h雨强下的洪水要素影响最大;以1980~1989年为天然基准期,降水和人类活动对洪水变化的贡献率在1990~1999年间分别为33.09%和66.91%,在2000~2015年间分别为25.28%和74.72%,表明自1990年以来,流域洪水变化主要受人类活动影响。研究结果可为当地防洪减灾提供依据。     

莆田市1956~2012年降水量及径流变化分析

基于莆田市1956~2012年降水及径流资料,采用ARCGIS空间分析、线性倾向估计、滑动平均、累计距平、Mann-Kendall突变检验法及小波分析,对莆田市降水及径流变化特征进行了全面分析。结果表明,该地区降水空间分布不均,整体呈西北山区向东南沿海递减,年降水量整体呈增长趋势,但变化不显著,气候倾向率为13.5mm/10a,降水突变点为1961、1996年,存在25、20、8年周期变化;径流深地带分布趋势与降水量分布相似,多年平均径流深呈上升趋势,但不显著,变化倾向率为17.3mm/10a,突变点为1989年,存在20、25、12年周期性变化。     

流域径流演变多时间尺度特征探讨

采用Morlet子波变换等分析方法,结合逐月实测径流资料分析了大沽夹河流域径流演变的多时间尺度变化特征.结果表明,流域径流演变过程存在明显的多时间尺度特征,具有18～32 a,8～17 a和3～7 a的3类尺度的周期变化规律.流域径流的演变过程在一定程度上受降水控制,但其变化趋势和降水的变化趋势并不能完全吻合,同时还受人类活动的影响.在不同的时间域和时间尺度内,气候变化和人类活动对流域径流变化的影响同时存在.     

蒙江流域降水及径流变化特征分析

分析蒙江流域降水及径流的变化特征,有利于水资源的开发利用与保护。基于蒙江流域1959～2012年降水、径流资料,应用线性倾向估计法探讨了降水和径流年际、年代变化特征;借助Mann-Kendall法、Yamamoto法、滑动t检验、小波分析法和R/S方法探讨了降水、径流的趋势性、突变性、周期性及长程相关性。结果表明,降水年际、年代间变化较小,径流年际间波动剧烈;年代间,最大年径流量出现时间一般较降水滞后3年,除1990年代,最小年径流、年降水出现时间同步,降水、径流分别呈不显著减少、不显著增加变化,这主要是由1990年以后的人类活动所致;流域降水在1975、1981年发生突变,年径流在1991年发生突变,均存在24年的主周期,未来一段时期内,降水、径流均呈偏丰状态,区域水资源形势较为乐观。研究成果可为区域水电站运行及水资源配置提供参考。     

北方典型多沙大凌河水沙演变特征及其影响因素分析

为分析北方典型多沙河流大凌河的水沙演变特征及其影响因素,结合M-K趋势检验法及水文学方法分析了大凌河干流4个主要控制水文站1956～2016年的水沙演变特征,并定量分离和剖析其水沙演变影响因素。结果表明,大凌河干流各站年径流量及输沙量急剧下降,M-K检验值均通过99%的显著性检验,尤其在2000年以后,年水沙递减率更为显著,与1970年代相比,2000～2016年各站年径流递减率在71.38%～80.93%之间,年输沙量递减率在96.02%～99.52%之间,且从上游到下游,水沙递减率呈递增变化;各站水沙累积双曲线突变点均发生在1980年;与基准期(1979年以前)相比,变化期(1980～2016年),人类活动对水沙演变影响要素的贡献率约为75%,降雨影响贡献率约为25%,2000年以后,大规模流域水保措施(退耕还林(草),淤地坝、梯田建设)是大凌河水沙锐减变化的主因。