湟水水沙情势变化定量归因研究

水沙情势变化定量归因是水文学和流域地貌学的重要理论问题。以青藏高原向黄土高原过渡带的湟水为研究区,采用滑动t检验法、双累计曲线法系统分析了湟水干流径流泥沙的变化特征,量化评价气候变化和人类活动对湟水水沙变化的贡献率。结果表明:1956—2016年湟水干流上游石崖庄站径流量呈增大趋势,中下游站点径流量均呈减小趋势,各控制站输沙量年际变化呈显著减小趋势;径流量和输沙量表现出很强的年代际变化规律;各站径流量均在1980年、2004年左右发生突变,输沙量在1980年、2000年左右发生突变;不同时期,气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率不同;径流量和输沙量减少的主导因素是人类活动。     

秃尾河流域水沙变化特性分析

为深入了解秃尾河流域水沙的演变特征和变化趋势,利用Kendall和Spearman秩次相关法分析了高家川站1956—2016年年降水量、年径流量、年输沙量的演化趋势;采用小波分析法提取年径流量和年输沙量的振动周期,利用滑动t检验法、有序聚类法和双累积曲线法分析了年径流量和年输沙量序列的突变年份。结果表明:秃尾河流域年降水量没有显著减少变化,年径流量、年输沙量均呈显著递减趋势;年径流量、年输沙量序列呈现以5、14、28 a左右为主的变化周期;年径流量、年输沙量在1979年、1996年发生突变,资料序列均划分为1956—1979年、1980—1996年、1997—2016年3个系列。     

羊信江流域水沙变化特征及其影响因素

为深入研究水沙变化对流域生态修复和经济可持续发展的影响,利用Mann-Kendall非参数趋势检验法、Pettitt突变检验法、Spearman秩相关系数法、累积量斜率变化率比较法对赣江上游羊信江流域1964—2020年的降雨量、径流量和输沙量的变化特征及其贡献率进行分析,确定影响流域输沙量变化的主要因素。结果表明：(1)羊信江流域在1964—2020年年降雨量和年径流量无显著变化,年输沙量呈显著增加趋势;(2)降雨量、径流量及输沙量年内分配不均,均多集中在汛期(3—6月份);(3)年降雨量、年径流量均未发生显著突变,年输沙量在1995年发生显著突变(P<0.01);(4)降雨和人类活动对输沙量增加的贡献率分别为-0.35%、100.35%。以稀土矿开采、脐橙种植、跨河公路修建为主的人类活动是导致羊信江流域水土流失的重要原因。研究成果对流域种植结构调整及矿产资源绿色开放具有重要的指导意义。     

淤地坝和植被变化对渭河流域水沙情势的影响

以渭河咸阳站以上区域为研究区,利用1965年～2016年的水沙长序列实测资料,分析了不同时间尺度上水沙的变化趋势、突变点、周期特征和空间分布,探讨了覆被变化和淤地坝对流域水沙变化的影响。结果表明,径流量和输沙量下降趋势极显著,减水减沙趋势有很强的持续性;20世纪90年代是水沙突变和剧变的时期;在年内分配上输沙量比径流量更集中,沙峰较洪峰提前;水沙主要来自武山和秦安站以上流域;不同年代的降水径流关系和水沙关系发生了很大变化,径流对降水的响应逐渐减弱,输沙量递减;植被覆盖度显著增加,总体与水沙变化呈负相关,2000年后植被覆盖度与径流变化呈正相关。     

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。     

衢江水沙变化趋势分析

以衢州水文站以上流域为研究区域,基于衢江衢州水文站1958—2006年径流量和输沙量序列,采用Mann-Kendall趋势检验法、Sen's坡度检验法、累加滤波器法与双累积曲线法,探讨近50年来衢江径流量和输沙量的变化趋势以及水沙关系的变化特征,并分析引起水沙序列变化的可能影响因素。结果表明:衢江年径流量无明显的变化趋势,而枯水月份(8月至次年1月)的径流量呈现显著增大的趋势,丰水月份中5月的径流量则呈现减小的趋势。输沙量变化趋势较为明显,自1980年以来衢江输沙量呈显著减小的趋势。从降水情况、水库拦沙和水土流失的治理状况等方面分析了引起衢江水沙变化的原因,提出衢江流域内水库所发挥的"蓄丰补枯"补水调节作用可能造成了径流量的变化,而水库建设与水土保持措施可能是流域输沙量减小的重要原因。     

近50年黄河下游水沙情势演变及其影响因素分析

根据黄河下游花园口水文站长时间序列资料,采用Mann-Kendall非参数检验法和小波分析法等方法对其多年水沙变化的特征进行分析研究。结果表明,花园口水文站1960年～2016年径流量和输沙量均呈现出显著下降趋势;花园口站年径流量于1985年发生突变,年输沙量于1998年发生突变;运用小波分析得出径流量和输沙量分别存在13 a和21 a的周期性变化规律; 1987年～1997年累计减沙量为32.34亿t,1998年～2016年累计减沙量为82.40亿t;径流泥沙演变规律受气温、降水和人类活动等多个因素影响,其中多种人类活动对水沙变异起重要作用。     

蒙江流域近60 年水沙演变特征研究

基于1960-2020 年蒙江流域日降水资料、蒙江控制站太平站径流和输沙资料分析蒙江流域降水量、径流量和输沙量的演变特征及原因;运用线性趋势回归检验法分析其趋势成分;采用Mann-Whitney-Pettitt 突变点分析法对其进行突变分析;采用Morlet 小波分析法分析其周期成分。结果表明：除夏季降水量、径流量、输沙量和冬季降水量呈不明显的减少趋势外,其余序列呈不明显的增加趋势;年降水量、年径流量和年输沙量呈不明显的增加趋势,没有发生显著突变;年降水量序列存在4 年、7 年、20 年、45 年左右的周期;年径流量序列存在3 年、7 年、19 年、50 年左右的周期;年输沙量序列存在4 年、6 年、11 年、16 年、46 年左右的周期;人类活动是引起蒙江流域年输沙量减少的主导因素。     

渭河流域水沙时空变化及其对人类活动的响应

基于渭河流域32个水文站近60 a水沙数据,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、双累计曲线等方法分析了渭河流域不同区间水沙变化特征及驱动因素。结果表明:渭河流域62.5%(50%)区间径流量(输沙量)呈显著减少的趋势,34.36%(42.86%)区间径流量(输沙量)无显著变化趋势,仅3.12%的区间径流量和输沙量呈显著增加趋势;渭河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪80年代末、90年代初;泾河径流量和输沙量的突变年份集中在20世纪90年代;北洛河径流量和输沙量在21世纪初发生突变;以渭河控制站(■头站和华县站)水沙之和为基础量化的人类活动和降雨量对渭河径流量减少的贡献率分别为84.86%和15.14%,对输沙量减少的贡献率为92.54%和7.46%;退耕还林(草)工程、淤地坝建设、水库拦蓄等是渭河径流量和输沙量变化的主要原因。     

水库建设对赣江流域水沙情势的影响

赣江是鄱阳湖流域面积最大、输沙量最大的支流,其水沙变化对鄱阳湖入湖水沙产生重要影响。为研究水库建设对赣江流域水沙情势的影响,采用水沙过程线法、距平累积法和双累计曲线法对流域内的坝上站、吉安站和外洲站3个控制站1953～2017年的径流量和1956～2017年的输沙量进行了定量分析。结果表明:(1)截至2018年,赣江流域已建大中型水库132座,累计总库容约94.59亿m~3。近年来,流域水库建设进程明显加快,水库数量、总库容均有较大的提升。(2)赣江3个控制站径流量、输沙量年内变化不大,年际变化显著。年径流量序列总体无显著变化,呈现上升和下降交替变化的波动趋势;输沙量呈先增长后减少的趋势,在1990年后更为显著。(3)赣江3个控制站双累积曲线斜率转折点时间段均有大型水库建设和水土保持治理工程实施,表明赣江流域水沙特性变化与水库建设关系密切。     

近58a来洮河流域水沙演变特征与驱动力分析

采用洮河红旗水文站1956—2013年的水沙资料和流域降水资料,应用累计滤波器法、Mann-Kendall法、双累计曲线法等分析了洮河流域水沙量的时间序列变化特征,定量估算了降水变化和人类活动对年径流量和年输沙量的影响。结果表明:洮河流域年降水量、年径流深和年输沙量的变化倾向率分别为-4.6 mm/10 a、-13.8 mm/10 a、-444万t/10 a,年径流量及年输沙量在1986年左右发生了突变;就平均情况而言,降水和人类活动对径流的影响量分别约占径流减少总量的32.9%、67.1%,对输沙的影响量分别约占输沙减少总量的47.4%、52.6%,不同阶段的人类活动特征明显;随着流域内大规模人类活动的继续,水沙量的递减趋势在未来一定时期内将会持续。     

湖南资水水沙变化特征及成因分析

以资水控制站桃江站多年长系列水文数据为基础,运用M-K趋势检验和双累积曲线法分析资水水沙变化特性及其成因。变化特征分析结果表明:1956～2016年桃江站年径流量无显著变化; 1月与7月径流量呈明显增加,突变发生时间为1965年; 5月径流量有所减少,突变时间为1959年;年输沙量总体呈明显下降趋势,突变发生时间为1999年。变化成因分析表明,资水月径流量的变化主要受人为活动尤其是柘溪水库建设影响,输沙量主要受流域内水利工程和水土保持工程建设的影响。     

湟水输沙量演变特征分析

运用ＭＡＮＮ－ＫＥＮＤＡＬＬ检验法和均值差异Ｔ检验法对民和站１９５６年—２０１３年的输沙量和径流量进行趋势分析和突变分析。得出的主要结论有:水沙线性关系较差，降水径流相关关系较好；泥沙年际变化剧烈与人类活动有较大关系，降水径流变化幅度较稳定；泥沙有显著的下降趋势且在１９９９年发生突变；降水径流没有明显的变化趋势和突变点；人类活动对河流泥沙含量影响较大，泥沙减少主要因为水利工程拦蓄和水土保持措施造成。     

近50年来乌江水沙特征变化研究

为了评价乌江流域近50余年来河流径流泥沙变化特征,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验、双累积曲线法和小波分析等方法对武隆水文站长时间实测径流泥沙数据进行探究表明,年径流量无明显下降趋势,而年输沙量下降趋势显著;研究期间内年径流量未发生突变,年输沙量在1992年发生突变;年径流量和年输沙量存在以25～28 a为主周期的变化规律;武隆站年径流量和年输沙量可划分为1956年～1976年,1977年～1993年,1994年～2015年3个阶段,水沙关系在1974年～1993年变化最为明显;水库拦沙是导致年输沙量显著减少的重要原因。     

1950-2011年黄河干流水沙关系变化研究

采用黄河干流主要控制水文站唐乃亥、兰州、头道拐、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站的实测径流量和输沙量资料,借助Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法和Pearson相关分析等方法,探讨50余年来黄河流域不同时段、不同河段水沙关系的变化特征。结果表明:唐乃亥站径流量和输沙量无长期变化趋势,黄河干流自兰州以下各站年径流量和年输沙量均表现出显著下降趋势。借助花园口站实测径流量与输沙量双累积曲线知,2000-2011年无降水影响时的累积减沙量为61.602亿t。径流量和输沙量呈正相关关系,沿程各站相关系数r∈(0.512,0.664),不同年代水沙关联性有较大差别。黄河上中下游之间径流量、输沙量均呈现显著正相关,其相关系数分别为r∈(0.725,0.904)、r∈(0.887,0.918)。不同年代中游来水来沙量对下游径流量和输沙量的贡献率存在较大差异,在2000-2009年达到最小值。     

黄河上游宁蒙河段水沙变化特征分析

基于黄河上游4个水文站点1950—2009年实测年径流量和年输沙量的数据,利用趋势分析法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验、Morlet小波分析等方法,对黄河上游来水来沙的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析。结果表明:①近60 a来,黄河上游年径流量和年输沙量均呈明显减少趋势,头道拐站年径流量减幅最大,下河沿站年输沙量减幅最大;②径流量和输沙量序列均存在显著突变,但突变时间存在差异性,且输沙量的敏感性更强;③黄河上游水沙序列存在多时间尺度变化,但变化尺度并不一致。     

孤山川流域水沙变化情况分析

选择高石崖站作为孤山川流域代表站,采用年降雨量、年径流量和年输沙量序列资料,用滑动分析法分析序列的变化趋势,用传统的数理统计法检验序列的一致性,用滑动t检验、有序聚类法和Mann-Kendall检验法分析序列突变情况。结果表明:高石崖站年径流量、年输沙量序列发生了非一致性变异,突变年份为1996年,下垫面变化是孤山川流域水沙变化的主要原因。     

金沙江下游元谋干旱河谷区水沙过程演变规律研究

以金沙江下游元谋干旱河谷区1970-2012年的实测月值径流量、输沙量数据为基础,采用线性倾向估计、均差累积曲线、Yamamot检验和Morlet小波分析等方法,系统研究了元谋干旱河谷区水沙过程演变规律。结果发现:元谋干旱河谷区85%以上的水沙产输量集中在每年的季风期,自20世纪70年代以来水沙产输量总体呈现出微弱的减少趋势,产水量占整个流域的比例呈现出下降趋势而产沙量的比例却呈现出增加的趋势;1960年以来元谋干旱河谷区径流量过程变化存在2个拐点,径流量在1992年和输沙量在1994年存在突变,而两者均在2002年均发生了强突变;年径流量、输沙量在28 a时间尺度上的周期性变化最为显著,为第一主周期,均存在1个完整的丰水、多沙中心年份和1个完整的少水、少沙中心年份,此外13 a左右时间尺度上的周期也较为突出;相对于径流量而言,自1992年开始元谋干旱河谷区泥沙量有增加趋势,而从2003年开始输沙量则转变为减少趋势。     

近70年黄河宁夏河段干支流水沙变化规律

根据黄河宁夏河段干支流的水沙实测资料,采用变异系数、Mann-Kendall检验法和小波分析法,从水沙量的年际变幅、变化趋势、突变特性和周期波动等方面分析黄河宁夏河段水沙变化的规律,为河段治理和工程布局提供依据。黄河宁夏河段年输沙量的年际变化程度大于年径流量,支流的年来水来沙量年际变化程度大于干流。干流的年水沙量呈显著下降趋势,年径流量突变点为1986年,支流各站的年径流量和年输沙量则处于增加趋势。泉眼山站的年径流量突变点为1993年、2003年和2012年,干支流年径流量的突变与水库的调蓄有关。宁夏河段干支流年径流量和年输沙量的周期变化具有相似性和差异性,这说明宁夏河段水沙变化具有相关性,同时也反映了水沙异源的特性。     

广西钦江流域水沙年际变化规律分析

为了探究河流水沙的变化规律及影响因素,利用钦江陆屋流域1957—2016年的长时序年降水量、年径流量和年输沙率数据,采用5年滑动平均法、R/S检验法、Mann-Kendall突变检验法、累积距平法及复Morlet小波分析法分析以上序列的趋势性、突变性和周期性;运用双累积曲线法分析降水和径流输沙关系的变化;最后结合流域森林转型特征来进行分析。结果表明:(1)降水量弱上升、径流量减少、输沙率显著减少,在α=0.05和β=0.01的显著水平下,降水量和径流量无变异,输沙率弱变异。降水量在1962年、1971年、1989年和2013年发生突变,径流量在1963年、1971年、1989年和2007年发生突变,输沙率在1967年、1971年、1981年和2001年发生突变。降水量存在4类时间尺度,23 a、13 a分别为第一、二主周期;径流量序列存在3类时间尺度,14 a、9 a分别为第一、二主周期;输沙率序列存在4类时间尺度,22 a、5 a分别为第一、二主周期。(2)降水量-径流量累积关系分为两个阶段,即1957—1988年和1989—2016年,斜率分别为0.006 8、0.005 8;降水量-输沙量累积关系分为四个阶段:1957—1962年、1963—1988年、1989—1998年和1999—2016年,斜率分别为0.014、0.019 4、0.016 4、0.009,造成水沙关系变化的原因是人类活动的影响。(3)广西林业建设和森林转型的发展过程是径流量和输沙量不断发生变化的原因。