基于含沙量分段的人类活动对延河水沙变化的影响分析

采用延河甘谷驿水文站控制区1965-2002年降水量、径流量和输沙量资料,分析了人类活动对河流水沙变化的影响。与以往以年代为基准期的分段方法不同,本研究根据河流含沙量距平累计值变化特征,把延河水沙变化过程划分为5个时段,并以含沙量持续较高的时段Ⅰ(1965-1971年)为基期,分析了各时段径流量和输沙量的变化特征。以基期单位降水产沙量和产流量为参数,计算了各时段全年和汛期的计算输沙量和径流量。通过比较计算和实测的输沙量和径流量,分析了各时段人类活动对全年和汛期输沙量和径流量的影响。研究表明,根据含沙量距平累计值划分时段可以更好反映河流水沙变化特征:治理期人类活动平均减少年和汛期输沙量分别约50.3%和40.0%;而减少年和汛期径流量的幅度分别约为19.8%和34.2%。人类活动在时段Ⅱ(1971-1976年)和时段Ⅴ(1997-2001年)对水沙的影响较大,而在时段Ⅳ(1987-1996年)影响较小,且表现复杂。     

三峡库区龙河流域降雨和人类活动对水沙关系变化贡献率分析

以三峡库区中心区域的龙河流域为研究对象,利用1963—2010年流域水沙资料,采用Pettitt突变点检验、累积距平法及双累积曲线法分析了该流域输沙量和降雨量的变化趋势,判别出降雨量在1982年、输沙量在1982年和1990年发生了突变。并采用累积量斜率变化率比较法分析了1963—1981年,1982—1990年,1991—2010年3个时段降雨量和人类活动在龙河流域输沙量变化中的相对贡献率。研究表明:以1963—1981年为基准期,1982—1990年间降雨量和人类活动贡献率分别为29.49%和60.51%,1991—2010年间分别为3.38%和96.62%;以1982—1990年为基准期时,1991—2010年人类活动对输沙减小的贡献率为100%。该研究揭示了1963—2010年输沙量的变化趋势及降雨和人类活动对其贡献率,研究不仅对该区水土流失治理、水土保持效益评价具有重要意义,同时为研究三峡水库区间水沙锐减的原因提供一定的理论支持。     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料,利用水文法建立降雨径流模型和降雨产沙模型,在此基础上根据降雨资料建立模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列,对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析,并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

延河流域植被恢复对径流泥沙的影响

以1960-2010年延河主要水文站实测水沙数据为基础,结合主要气象站的实测年降雨量,采用累积距平法识别出延河流域水沙变化突变年份,并利用双累积曲线确定参照期水文要素的线性回归关系,定量评估了延河流域不同阶段水土保持措施对流域水沙变化的影响。结果表明:1971年和1996年为延河径流深、输沙模数发生突变的年份;1960-1971年为参照期,降雨量与径流量或输沙量的双累积曲线具有较高拟合度(R20.9);与1960-1971年相比,水沙关系发生根本性变化,以植被恢复为主导的水土保持措施对流域产流产沙的影响程度分别为17.5%和55.9%。     

北洛河流域水沙变化对降雨和土地利用的响应

研究流域水沙变化对降雨和土地利用变化的响应机理,对流域土地利用规划决策及水土保持措施优化配置具有重要意义。本文以黄土高原北洛河流域为研究对象,采用Pettitt突变检验、双累积曲线等方法,定量分析了流域近60年降雨、径流和输沙的演变规律及土地利用变化特征,探讨了流域降雨和土地利用变化对流域水沙的影响。结果表明:1960—2016年间,北洛河流域降雨随时间变化总体趋势不显著,而径流量和输沙量随时间变化表现为明显的下降趋势,下降幅度分别为31.4%和83.5%,输沙量减少趋势尤为显著;研究时段内,北洛河流域以林地、草地和耕地为景观基质,耕地、草地向林地转化是基本特征;人类活动影响下的土地利用变化是造成径流泥沙量减少的主要原因,其对径流输沙量减少贡献率分别为76.9%和96.6%,降雨变化影响贡献率分别为23.1%和3.4%。研究结果为深刻认识黄河水沙动态变化提供依据,对未来水土保持措施优化配置提供决策支撑。     

乌江流域水沙规律演变及驱动因素定量分析

研究乌江流域水沙特性及其演变规律,对长江中上游地区水土保持、水资源有效利用、防灾减灾和减少水库泥沙淤积具有科学价值。以乌江流域武隆站1955-2015年的降雨、径流和输沙量资料进行相关性分析、趋势检验以及突变点检验,考察自然和人类活动对径流、泥沙的影响,并定量描述其影响程度。研究表明:乌江流域年径流量和年输沙量均呈下降趋势,且输沙量的下降幅度较为显著;1955-2015年乌江流域降雨-径流关系未发生明显变化,而水-沙关系特性发生阶段性改变,特别是在2005-2015年,泥沙降幅达到0.142亿t,为原有的80%。矿物资源开采,大型水利工程建设等人类活动是影响水沙关系的主要驱动因素。     

人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响

为了研究人类活动对无定河流域不同地貌区水沙变化的影响,选择无定河流域内风沙区海流兔河和黄土丘陵沟壑区大理河代表水文站1956-2010年的水文泥沙实测数据。采用Mann-kendall和Pettitt法分别对水文泥沙数据进行趋势分析与突变检验,确定发生突变的临界年份,再利用双累积曲线法的回归方程定量确定人类活动对两种地貌区水沙变化的影响。结果表明:风沙区代表水文站韩家峁站控制流域的面降水量、年径流量和输沙量发生突变的临界年份分别为1970年、1985年和1986年;黄土丘陵沟壑区代表水文站绥德站控制流域的面降水量突变的临界年份为2000年,而年径流量和输沙量临界年份均为1971年。与基准期相比,风沙区年径流量与输沙量分别减少10.02%和43.90%;黄土丘陵沟壑区年径流量与输沙量分别减少21.03%和40.20%。人类活动对风沙区的减水和减沙效益分别为21.74%和81.43%,对黄土丘陵沟壑区的减水和减沙效益分别为27.12%和58.46%。     

赣江流域径流量和输沙量的变化过程及其对人类活动的响应

近年来频繁出现的鄱阳湖季节性干枯问题受到广泛关注,作为鄱阳湖水系五大河流之首的赣江入湖水沙量及其变化也同样受到重视。采用1962-2013年赣江控制站外洲水文站实测水沙及流域内降雨量资料,通过多种计量统计学方法,分析了赣江降雨量、径流量和输沙量变化特征,并评估了人类活动对径流量及输沙量的影响。结果表明,赣江流域面降雨量和径流量无明显变化趋势,输沙量呈显著的下降趋势,并经历了平沙期—丰沙期—平沙期—枯沙期4个阶段。输沙量突变年份为1984和1992年,以1962-1983年为参照期,1984-1991年人类活动使河流输沙量减少36.3%,1992-2013年则使输沙量减少88.1%,水土保持和水库建设是赣江年输沙量减少的主要因素。     

东江流域水沙变化定量归因及对河道冲淤影响研究

在全球气候变暖和强人类活动干扰下,流域水沙发生显著变化,影响了河流、河口和近海的生态环境。以东江流域为研究对象,应用M-K和Pettitt检验分析水沙变化特征,通过双累积曲线法和改进的变化归因分析水文模拟法定量分离了气候变化和人类活动对流域水沙的影响,并进一步揭示了其对河道冲淤的影响。结果表明:①SWAT模型适用于东江流域日和月尺度水沙模拟,对日均流量高于1 500 m~3/s的径流泥沙模拟较低;②径流和泥沙变异点分别为1973、1988年,因此,设定径流基准期为1967—1973年,泥沙基准期为1967—1988年,影响期均为2009—2016年;③人类活动对流域水沙变化的影响不可忽视,影响期气候变化与人类活动对流域径流贡献率相似,分别为57%和43%,气候变化和人口增长是导致径流减少的主要原因,而以建坝为主的人类活动对泥沙的贡献率高于90%,人口增长、水土保持工程及大坝建设是流域泥沙减少的主要因素;④受河道采砂影响,基准期后以建坝为主的人类活动对中下游河道影响先减小后增大,影响期建坝因素对河道中下游的冲淤贡献为25.8%,不是中下游河道演变的主要因素。     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应

采用双累积曲线法和Mann-Kendall检验法,确定了1980—2004年北洛河上游流域的径流、输沙变化趋势和时段,并结合不同时段的气候特征和生态建设资料,分析了流域水沙变化的驱动因素。在此基础上,利用双累积曲线法、径流输沙系数还原法和统计系列对比法计算了生态建设的水沙调控效应。结果表明:(1)1980—2004年间,北洛河上游流域径流量和输沙量的变化可划分为1980—1994年、1995—2000年和2001—2004年3个阶段。其中,2001—2004年为生态建设的水沙调控效应期;(2)以1980-1994年为基准期,2001—2004年间,在年均降雨量、年均侵蚀降雨量和年均降雨侵蚀力分别增加14.0%、25.2%和46.1%的气候背景下,由于生态建设的水沙调控作用,流域年均径流量和年均输沙量分别减少2432.5万m3/a和2009.1万t/a;(3)排除气候因素的影响,生态建设4年间累计减少流域径流13808.0万m3、减少流域输沙14250.8万t,实现减水、减沙效应分别为31.11%和65.14%。流域尺度内,生态建设的减水、减沙能力分别达4.7万m3(/km2·a)和4.8万t(/km2·a)。     

50年来灞河流域水沙变化特征分析

根据灞河流域水沙特点,选取反映灞河流域水沙变化趋势的马渡王水文站,利用灞河流域50年的实测年径流量和年输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、小波分析法、双累积曲线法,结合流域降雨量分析了灞河流域水沙年际变化特点及突变的年份。结果表明:灞河流域水沙年内分配极不均匀,水沙总体下降趋势明显;水沙序列具有多时间尺度特征,但变化尺度并不一致;径流量和输沙量分别在1989年和1981年发生了突变,但突变时间具有差异性,且输沙量的敏感性更强;进一步分析表明,降雨量的波动是径流量年际变化的主要影响因素,而输沙量的减少则主要受到径流量和人类活动的综合影响。     

黄河流域降雨-径流关系时空演变研究

由于气候变化和人类活动的影响,黄河流域的降雨-径流关系发生了显著性变化,严重影响流域水资源的规划和管理。为了揭示黄河流域降雨-径流关系的变化特征、趋势及主要驱动因素,研究采用Mann-Kendall检验、双累积曲线法、Copula函数、累积量斜率变化率法分析1960-2010年黄河流域的径流系数时空变化规律、7个主要区间降雨-径流关系的突变年份、降雨径流组合概率变化,以及气候变化和人类活动对降雨-径流关系变化的贡献率。结果表明:黄河全流域降雨-径流关系有明显的趋势性变化,其中除黄河源区的径流系数没有明显变化及少数地区的径流系数有增大的趋势外,绝大部分地区的径流系数有明显减小的趋势;黄河流域7个主要区间,即唐乃亥以上、唐乃亥—兰州、兰州—头道拐、头道拐—龙门、龙门—三门峡、三门峡—花园口及花园口—利津的降雨-径流关系突变年份依次为1989、1984、1997、1979、1992、1987和1970年,年份差异主要受到人类活动时间的影响,流域内大规模水土保持措施开展的年份、水利工程的兴建时间都是造成降雨-径流关系发生转折的重要因素;黄河流域主要区间降雨-径流关系发生转折后,同等降雨条件下其产流能力降低;人类活动是降雨-径流关系变化的主要驱动因素,贡献率均在50%以上,且越往下游,影响越大。     

黄河中游典型流域极端降雨条件的水沙过程变化

研究流域极端降雨条件下的水沙动态变化过程是应对气候变化引起的洪涝灾害风险的基础.针对皇甫川、佳芦河和延河流域水土保持治理前后的极端暴雨洪水,对比分析了各流域极端降雨事件中径流泥沙过程的特征变化.研究结果表明,水土保持措施能降低洪涝灾害风险,可将延河流域200年一遇的特大洪水事件降低为风险更小的50年一遇洪水.由于水土保...     

孤山川流域水文特征变化及驱动因素

研究流域水文特征的变化及驱动因素对流域水资源开发利用与保护,水土保持及生态环境的建设具有指导意义。以孤山川流域为研究区,利用Kendall秩序相关法分析1956-2009年流域降水、径流、泥沙等水文要素的演化趋势,采用小波变换法对系列的周期进行提取,利用有序聚类法分析径流和泥沙序列的变异点,并分析气候变化和人类活动对水沙的影响情况。结果表明:近54年来孤山川流域实测降水量没有显著变化,而年径流量和输沙量显著减少;年径流量和输沙量序列都存在5、14和28年左右的周期,且均在1979年和1996年发生突变。气候变化和人类活动对年径流量减少的贡献率在不同时段有不同的值,在人类活动对下垫面影响的过渡期,贡献率分别为72.2%和27.8%;90年代中期到21世纪初,它们的贡献率分别是27.8%和72.2%。本研究将为孤山川流域水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴。     

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。     

永定河三家店以上流域径流减少归因分析

20世纪70年代以来,永定河流域径流特征发生了巨大变化,下游常年处于断流状态。根据1956—1991年及2006—2018年永定河三家店以上流域各站的气象与水文数据,利用M-K检验和小波分析方法分析了永定河流域的气象要素及径流变化趋势,利用双累积曲线和基于Budyko假设的弹性系数法进行了径流减少归因分析。结果表明:①1956—2018年间永定河流域的降雨无明显增加或减少趋势,气温有显著上升趋势,蒸发能力略有下降,径流减少非常明显,达到99.9%置信水平。②永定河流域大部分站点的降雨和径流变化存在大概11或23 a的波动周期。③永定河10个水文站的降雨-径流双累积曲线均发生了2~4次较为明显的偏移,在20世纪的60年代中期、70年代初期、80年中期和90年代初期都发生了偏向径流的偏移,这表明在降雨量水平未发生明显变化的情况下,径流减少了。④永定河流域是强人类活动区域,弹性系数绝对值依次为:降水>下垫面参数>蒸发能力,人类活动对径流减少的平均贡献率约为95%。     

基于Copula函数的叶尔羌河水沙丰枯遭遇研究

为了解叶尔羌河水沙关系发展规律,采用叶尔羌河卡群站、库鲁克栏干站的径流量和输沙量资料,利用模比系数法、滑动t检验法和滑动相关系数法诊断水沙关系变异点,基于Copula函数构建水沙二维联合分布模型,对比研究不同时段下的径流量与输沙量丰枯遭遇状况.结果显示:水沙关系在1993年前后发生突变,1993—2015年水沙相关性要...     

北洛河流域近期水沙变化原因水文分析

在分析北洛河流域自然环境特征和水土保持情况的基础上,利用降雨径流泥沙资料,建立降雨产流产沙统计模型,分析了北洛河流域近期水沙变化原因.结果表明:北洛河流域的减沙主要是刘家河以上的减沙,人类活动影响约占60%,降雨影响约占40%;径流量的大量减少主要发生在刘家河以下,就人类活动与降雨影响来看,降雨影响约占60%～70%,人类活动影响约占30%～40%.