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。     

1952- 2014 年饶河流域水沙变化特征及影响因素

利用饶河流域 1952- 2014 年 3 个水文站的实测流量、输沙量资料, 分析了饶河流域年径流量、年输沙量的变化 特征。结果表明: ( 1) 饶河流域从径流和输沙地区组成来看, 昌江、乐安河、信江东大河占比在 20% ~ 35% 之间, 输沙量 和径流量成正比; ( 2) 饶河流域径流量年际变化较大, 20 世纪 90 年代水量异常偏多( + 20%) , 径流、输沙序列存在 20 年的周期, 但未来径流量表现为明显的随机性; ( 3) 输沙量在 1998 年后显著减少, 导致水沙双累积曲线发生转折, 未来 输沙量可能继续减少; ( 4) 2000 年后径流量偏少( - 10%) 是输沙量减小的原因之一, 1998- 2007 年间建成的大中型水 利工程拦截泥沙, 是饶河 2000 年后输沙量异常偏少的另一个主要因素。由于流域水土流失治理、水利工程建设等, 预 计今后饶河干支流输沙量仍将进一步减少。研究结果可为饶河流域水资源综合利用开发和水生态保护提供参考。     

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)。     

柳河流域生态建设对河流水沙变化的影响

河流水沙变化受人类活动、流域气候、下垫面条件的影响,而人类活动是河流水沙变化直接影响因素。从柳河流域六个水文站多年径流泥沙观测资料看,径流量、输沙量均有递减趋势;通过分析,河道内径流泥沙减少的主要原因,是流域生态环境改善,水土流失减少。自从1983年柳河流域上游被列为全国八大水土流失治理区之后,经过多年水土保持综合治理,森林覆盖率由27%增加到54%,林地面积由11万ha增加到22万ha,人工草地面积由2万ha增加到4万ha,坡面和沟道水土保持工程控制水土流失85%,径流系数由0.56减少到0.50,侵蚀模数由2086t/km2.a减少到1094t/km2.a。     

黄河河南段水沙变化规律与影响机制研究

黄河河南段为典型游荡型河段,其水沙变化剧烈、主槽摆动频繁、河床变形严重,对河道生境产生了严重影响。以1960—2019年小浪底、花园口、高村水文站水沙数据为研究对象,结合Mann-Kendall检验、滑动T检验、小波分析等统计方法探究了黄河河南段水沙变异周期特征,并应用双累积曲线法定量评估了降雨和人类活动对河南段径流量和输沙量减少的贡献率。结果表明：河南段年输沙减少趋势大于年径流减少趋势,小浪底到花园口间基本冲淤平衡,花园口到高村间以淤积为主,河南段汛期以泥沙淤积为主、非汛期冲刷;小浪底站输沙量在1997年发生突变,而花园口、高村站径流量和输沙量均在1985年发生突变;调水调沙对于径流量增加效果要大于输沙量增加,人类活动对河南段径流输沙减少起主导作用,对河南段径流量平均贡献率为80.94%,对输沙量平均贡献率为94.95%。     

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。     

变化环境下西江下游高要段水沙变化及原因分析

利用累积距平法和累积双曲线法,对西江下游梧州水文站及高要水文站1974—2018年年径流量和年输沙量的变化趋势进行分析对比,探究在人类活动影响下西江下游高要段水沙变化特征。结果表明：在排除降水因素的影响后,梧州水文站与高要水文站年径流量变化具有一致性,表明高要水文站径流变化主要受到梧州水文站上游水利工程投产运行的影响。1974—2018年高要水文站年输沙量的突变点出现在1998年,1998年以后,输沙量呈下降的趋势,这与上游水利工程蓄水截沙及水土保持等因素有一定关系;梧州水文站1974—2018年年输沙量的突变点出现在1993年,1993年以后,输沙量呈下降的趋势;1993—1998年高要水文站年输沙量仍呈现增长趋势,这与以罗定江流域为代表的区间水土流失有关;随着梧州水文站上游水电站的陆续建成,1992年岩滩水电站投入运行,2006年龙滩水利枢纽投入运行,流域水利工程累积库容也随之增加,对泥沙的拦截量同时增加,流域输沙量呈减少的趋势。     

大凌河中上游水沙变化特征分析

大凌河流域土壤侵蚀治理一直是该区域控制水土流失的主要工作重点。本文基于朝阳水文站1960—2016年的实测水沙数据,在详细分析气象站汛期逐日降雨量的基础之上,利用累积矩平等和滑动平均法对大凌河流域的水沙变化特征进行分析。研究表明:大凌河输沙量变化在20世纪70年代较为显著,且径流量和输沙量最大,2010—2016年的径流量变化较为显著;流域内水沙变化特征呈现出阶段性特征,且输沙和径流量整体呈下降趋势;生态治理措施实施后,流域内径流量和输沙量明显减少,综合效益显著。     

昕水河流域水沙变化趋势及成因分析

采用累计距平分析和Kendall秩次相关检验分析等方法,对昕水河流域降水量、径流量和输沙量进行了分析研究,对径流系列进行了一致性分析,初步估算了水土保持措施对径流量和输沙量的影响。结果表明:昕水河流域降水量减少趋势不显著,径流量和输沙量减少趋势显著;20世纪60年代后,随着水土保持措施的实施,流域下垫面在人类活动影响下发生显著变化;水土保持措施是径流量和输沙量减少的主要原因,降水变化次之。     

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。     

北洛河上游区水沙特性变化分析研究

20世纪70年代以来北洛河流域径流量和输沙量衰减,2000年以后水沙减少显著。利用1956-2006年水文系列资料,分析了北洛河上游区水沙特性变化事实,剖析了不同下垫面、不同降水条件下水沙变化,及人类活动影响前后、典型场次雨洪、水沙变化对比分析,探讨了水沙变化原因,定量估算了降水量变化和各项人类活动对径流和输沙量的影响,为探索流域水资源可持续开发利用和保护提供技术支撑。     

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。     

近50年来浙江入海河流水沙通量变化过程

基于1961-2012年浙江主要入海河流年径流量和输沙量的时间序列资料,结合流域降水量和相关人类活动,通过数理统计,阐述了河流入海水沙通量的多尺度变化过程。结果表明:1961-2012年浙江入海河流径流量基于多年平均值上下波动、无明显趋势性变化,降水量的波动是径流量年际变化的主要影响因素。近50年来,河流的输沙量年际波动比较剧烈,整体呈减少的态势。径流模数和输沙模数双累积拟合曲线表明,输沙量存在2~5个不等的时间尺度变化特征,各阶段输沙量明显减少与人类活动关系密切,流域的水土保持、水利枢纽兴建、人为采砂等活动改变了河流的水沙过程。     

近50多年来北洛河水沙变化特征及原因分析

北洛河流域是黄河粗泥沙的主要来源区之一.基于北洛河流域(氵状)头水文站1950-2006年逐年降水量、径流量和输沙量数据,分析了北洛河径流与输沙变化特征.Mann-Kendall、Spearman检验以及线性趋势拟合均表明,降水量、径流量和输沙量均呈显著减少趋势;利用单位降水产流产沙量距平累积曲线分析表明,北洛河单位降水产流产沙量变化可以分为枯水平沙期、丰水丰沙期、枯水平沙期、丰水枯沙期、丰水丰沙期和枯水枯沙期等6个阶段.分析其变化原因认为,降水是影响径流输沙变化的主要自然因素,其中降水径流关系最为密切;水利水保措施的实施、毁林开荒、修路开矿等破坏活动、国家政策以及法律法规的颁布实施等人类活动同样影响径流、输沙量的变化.     

1956-2009年延河水沙变化特征及其驱动力研究

分析降雨、人类活动等因子驱动下的流域水沙效应是流域管理的基础。本文采用移动平均法、累计距平法,线性回归统计等,分析了1956-2009年期间延河流域的降雨、径流和输沙量变化及其驱动因素。结果表明:延河流域降雨量与径流量、输沙量变化趋势基本一致,均可分为1956-1969年的基准期和1970年以后的3个时段的治理期等4个阶段。基准期三者均达到最大,治理期以输沙变化的时段性最为显著;且三者基本符合先大幅度下降(1970-1983年),然后明显上升(1984-1993年),再迅速下降(1994-2009年)的时段性。径流泥沙的时段性既是降雨量出现阶段性变化的结果,更是阶段性人类活动的水沙效应结果。整个治理期降雨和人类活动对减少径流的贡献比是60∶40,对减少泥沙的贡献比为30∶70;治理时段引起水沙变化的主要人类活动包括:1970-1983年的淤地坝、水库等水利设施建设大大减少水沙;1984-1993年的农业包产到户政策使得减水减沙幅度逐渐减少;1994年以来延河治理和退耕还林战略等极大地减少了流域径流泥沙。研究结果对延河流域管理实践有指导意义。     

黄河支流无定河水沙变化趋势及其驱动因素

20世纪50年代以来,无定河流域大规模的水土流失治理已显著改变了河道水沙规律.根据无定河控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了无定河流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份.结果表明:无定河流域的径流量和输沙量都有显著的减少趋势;年降水量没有表现出明显的变化趋势.年径流量及输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份分别为1979年和1971年.同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化了无定河流域径流量与输沙量的减少量,明确了人类活动对无定河径流及输沙量的影响.     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应研究

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2 432.5万m3/a和2 009.1万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13 808.0万m3、减少流域输沙14 250.8万t，实现减水、减沙效应31.11%和65.14%。单位面积生态建设的年均减水、减沙能力分别达4.7万m3/(km2•a)和4.8万t/(km2•a)。     

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。     

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%。     

沂沭泗水系临沂站水沙短周期变化特征分析

根据临沂水文站近10年的实测年径流量及年输沙量资料,利用线性倾向估计法和平滑预测法,对水沙短周期变化特征进行了分析。研究表明,径流变化幅度较小,且呈缓慢下降趋势;平均输沙量、含沙量和输沙模数变化度较大,2005和2009年是发生突变的年份;表征水沙变化特征的主要物理量具有水四年的周期性变化。趋势表明,随着人类活动的加剧,水资源需求增加,径流量仍会减少;粗放型的经济增长方式,会导致水土流失,增加河流输沙量。