长江上游近61年来水文干旱演变特征及归因

水文干旱受气候变化和人类活动的共同影响,揭示变化环境下水文干旱演变特征及驱动机制,有助于提高防旱抗旱能力。基于长江上游1960—2020年长系列气象水文数据,采用多模型集合模拟重建天然径流并计算标准化径流指数,采用广义可加模型构建时变标准化径流指数,通过指数对比定量区分气候变化和人类活动对水文干旱的影响。结果表明：长江上游水文干旱自然演变总体呈加剧态势,人类活动进一步加剧了旱情;长江上游水文干旱演变驱动因子表现出明显的时空差异,气候变化是金沙江、沱江和乌江流域年尺度水文干旱演变的主导因子,人类活动是岷江、嘉陵江和整个上游流域年尺度水文干旱演变的主导因子,季节尺度主导因子与年尺度并不完全一致。     

变化环境下东北半干旱地区径流演变规律分析——以洮儿河流域为例

受气候变化和人类活动影响,众多河流的径流量发生了改变,深入解析历史径流变化成因并探究未来径流演变趋势,是流域水资源科学管理的必然需求。本文以洮儿河流域为研究区,基于SWAT模型定量揭示历史径流变化原因,并结合未来气候情景,探究未来径流演变趋势。结果表明:洮儿河流域历史年均气温呈显著上升趋势,降水、径流均呈现一定下降趋势;气候变化和人类活动分别是洮儿河流域上游和下游径流变化的主要成因。在未来BCC-CSM2-MR(CMIP6)气候模式下,三种不同排放情景的未来期年均径流量相比于基准期变化-10.14%～16.86%,未来水资源利用将面临更大挑战。研究成果可为深入理解流域历史径流变化成因及未来水资源演变趋势提供科学依据,为流域水资源规划和管理提供决策支持。     

气候变化和人类活动对北洛河径流的影响

气候变化和人类活动影响下径流变化的归因研究对于应对径流变化具有重要价值。以渭河的北洛河流域为研究对象,应用Budyko假设和TOPMODEL模型分析了气候变化和人类活动对径流的贡献率,在较可能的气候变化范围内设定气温和降水变化的25种情景,分析了各情景对径流的影响。结果表明,历史降水、径流呈减少趋势,气温呈增加趋势,气温的升高和降水量的减少同时影响径流量的变化。两种模型模拟的人类活动对径流的贡献率分别为58.9%和65.2%,人类活动是近50年来径流量显著下降的主要原因。不同气候变化情景下的月径流变化有明显差异,降水变化对径流的影响大于气温,表明流域未来降水变化是影响水资源变化的主要因素。     

环境变化对汉江上游径流影响的定量分析

气候和土地利用等环境变化的水文响应研究对流域水资源利用具有重要价值。以汉江石泉水文站上游为研究区,采用7种基于Budyko理论的弹性系数法和SWAT模型定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,设置多种气候变化和土地利用变化情景,分析其对径流的影响。结果表明,石泉水文站年径流呈减少趋势,气候变化对径流减少的贡献率为65.3% ~ 68.1%,人类活动的贡献率为31.9% ~ 34.7%,气候变化是近56年径流减少的主要原因。气候变化情景的模拟显示径流变化主要由降水变化主导。土地利用自然增长情景和极端草地情景使石泉水文站年径流量增加,而退耕还林、极端耕地和极端林地情景使年径流量减少。     

气候变化对金华江流域未来枯水的可能影响

枯水水文是水文学的重要组成部分,枯水与人类的生产生活以及生态息息相关。但与洪水相比较,枯水水文的研究并没有得到足够多的重视。气候变化与人类活动对全球和区域水资源的影响是当前研究的一个重点和难点。本文利用统计降尺度的方法来预测气候变化下金华江流域未来的降水和温度,同时结合萨克拉门托模型预测金华江流域的径流,最后对基准期实测径流和未来模拟径流的枯水指标7Q10和30Q10进行了比较,结果表明,在温室气体排放情景A2和B2两种气候情景下,这两个枯水指标都有明显增大的趋势。     

雅鲁藏布江上游径流变化及影响因素分析

雅鲁藏布江流域蕴藏着丰富的水资源，在气候变化背景下，近年来其上游(奴下水文站以上流域)的径流发生了显著变化。本文基于耦合冰冻圈过程的生态水文模型GBEHM，构建了雅鲁藏布江上游的分布式水文模型，对其水文过程进行模拟，计算得到上游水文要素的变化过程，并定量分析了气候变化对径流的影响。结果显示，1981—2010年雅江上游的年径流量和蒸散发量均呈显著增加趋势，降水增加是径流增加的主要因素；冰川和冻土发生显著退化，多年冻土面积占上游面积的比例减少约7%，多年冻土活动层厚度增加速率约30.6 cm/10a，季节性冻土的年最大冻结深度减少速率约7.3 cm/10a；流域冰储量以10亿m³/a的速率显著下降，而冰川融化径流以2.7 mm/a的速率增加。     

基于VIC模型的黄河上游未来径流变化分析

为研究变化环境下黄河上游流域降水、气温与径流的变化特征,采用Delta方法对大气环流模式(GCMs)中BCC-CSM1.1模式数据进行降尺度处理,建立未来时期的气候变化情景,应用VIC分布式水文模型,对流域未来径流过程进行预估。结果表明,与基准期(1971—2010年)相比,三种情景下黄河上游未来(2011—2050年)多年平均降水增加4.31%~5.74%;多年平均最高气温和最低气温升高1.04~1.61℃,其中冬季升温最为明显;多年平均径流量分别增加2.65%、2.66%和8.07%,且增加幅度随时间推移逐渐减小,长期呈下降趋势;就年内分配来看,径流在冬季有所增加,夏季略有减少。     

概念性生态水文模型区分气候变化与土地利用变化的径流影响

区分气候变化和人类活动对流域径流量的相对影响,对深入认识流域水资源形成和演变规律、合理开发利用水资源和保护生态环境具有重要的科学价值。采用由美国学者Tomer等提出的概念性生态水文模型,基于水量平衡和能量平衡原理,同时考虑气候变化和人类活动的作用,定性区分气候变化和土地利用方式改变对径流变化的影响。应用于石羊河流域内出山口径流有减少趋势且存在变异的大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河和金塔河5个子流域,结果表明在同一干旱期不同子流域径流变化的影响因素存在差异,在整个研究期气候变化为各河流出山口径流量变化的主要影响因子。     

气候变化和人类活动对灞河流域径流情势的影响分析北大核心CSCD

灞河径流决定其下游浐灞生态区的用水安全,开展其变化情势研究对有效管理区域水资源具有重要意义。基于灞河上游罗李村和中游马渡王水文站1959—2010年实测径流及流域降水、蒸发资料,采用肯德尔秩次相关法检验径流序列变化趋势、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法辨识各水文气象要素的突变点,并将累积量斜率变化率比较法用于定量计算气候变化和人类活动对灞河径流的影响程度。结果表明:11959—2010年间上游径流量相对稳定,但中游径流量有减少趋势,且在1988年发生突变后呈现出显著的减小趋势。2气候变化和人类活动对灞河上游径流变化的贡献率分别约为97%和3%,对中游径流变化的贡献率分别约为37%和63%。未来只有合理开发、开源节流并举,才能保障区域可持续发展。     

气候变化和人类活动对灞河流域径流情势的影响分析

灞河径流决定其下游浐灞生态区的用水安全,开展其变化情势研究对有效管理区域水资源具有重要意义。基于灞河上游罗李村和中游马渡王水文站1959—2010年实测径流及流域降水、蒸发资料,采用肯德尔秩次相关法检验径流序列变化趋势、Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法辨识各水文气象要素的突变点,并将累积量斜率变化率比较法用于定量计算气候变化和人类活动对灞河径流的影响程度。结果表明:11959—2010年间上游径流量相对稳定,但中游径流量有减少趋势,且在1988年发生突变后呈现出显著的减小趋势。2气候变化和人类活动对灞河上游径流变化的贡献率分别约为97%和3%,对中游径流变化的贡献率分别约为37%和63%。未来只有合理开发、开源节流并举,才能保障区域可持续发展。     

基于生态水文模型的无定河流域径流变化归因

受到黄土高原气候变化和人类活动等因素影响,黄河流域中游河道径流在过去50年间有显著的下降趋势。此前的径流变化归因方法,未考虑气候变化通过影响植被生长进而对径流的间接影响。本文选择了位于黄土高原的无定河流域为研究区域,基于新发展的分布式生态水文模型CLM-GBHM,分别采用静态与动态植被两种模式模拟了1961—2012年的流域水文过程。径流变化归因分析结果显示,1972—2000年相对1961—1971年,单纯气候变化对径流减少的贡献为79.8%,而气候变化和植被生长共同贡献率降低为74.6%;2001—2012年相对1972—2000年,植被生长减小了单纯气候变化所导致的径流增加趋势,人类活动是对应时段径流减少的主导因素。这表明该流域植被生长对水文过程有较强的调节作用。     

气候变化对新安江水库调度影响与适应性对策

本文评估气候变化对径流和水库调度的影响,并基于未来气候变化情景下入库径流绘制适应性调度图。针对新安江水库控制区域,利用bcc-csm1.1气候模式输出驱动新安江月水文模型,生成2016—2045年RCP4.5情景下区域逐月径流过程,定量评估RCP4.5情景对径流和水库调度的影响,并基于RCP4.5情景下入库径流绘制适应性调度图。结果表明:与1971—2000年相比,2016—2045年RCP4.5情景下新安江水库控制区域年均径流减小4.96%,且径流年内和年际差异减小;水库多年平均发电量减小2.98%,且发电量年内分配改变;与历史调度规则相比,适应性调度规则可使RCP4.5情景下水库多年平均发电量增加0.54%,发电不确定性减小,单次平均弃水量减小19.62%,故适应性调度规则能够更好地适应RCP4.5情景,充分发挥水库效益。     

降雨-径流关系非一致性演化的驱动因素诊断——以渭河流域为例

降雨-径流关系是流域产水能力的关键表征。受气候变化、下垫面改变和人类活动的耦合影响，降雨与径流之间的相关性呈现出一定的非一致性变化，不同因素的影响仍有待量化。耦合去趋势互相关分析与去趋势偏互相关分析方法，提出了一种降雨-径流非一致性关系驱动要素识别与影响估算方法，量化了气象条件、下垫面条件和人类活动的贡献。结果表明：构建的量化方法对非一致性序列具有良好的适用性；人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响最大，平均贡献率为58.86%，气象条件次之，下垫面条件影响最小；人类活动对渭河流域降雨-径流关系的影响在时域上总体处于持续增长态势，空间上呈现渭河干流上中游>泾河流域>北洛河流域。     

沮河流域径流变化特征及归因分析

径流变化的特征及归因分析对区域水资源规划和合理开发利用具有重要意义。本文以沮河流域为研究区域,利用线性回归法、五年滑动平均法及重标极差（R/S）分析法阐述水文要素的变化规律,通过Mann-Kendall突变检验和有序聚类法确定沮河黄陵站径流序列突变年份,利用基于Budyko假设的互补关系法及累积量斜率变化率比较法（SCRAQ法）对径流变化进行归因分析。结果表明,1967—2019年期间沮河流域年降水量呈上升趋势,年潜在蒸发量和年径流深呈下降趋势,且径流序列在1985年发生突变;两种方法计算得到的气候变化对径流减小贡献率分别为24.04%和11.71%,人类活动的贡献率分别为75.96%和88.29%,水利水保措施及煤矿开采等剧烈的人类活动是沮河流域径流减小的主要驱动因子。     

西藏主要流域年径流的变化趋势及其原因北大核心CSCD

青藏高原是受气候变化影响最为明显的地区之一,气候变化驱动下的径流变化趋势及其原因备受关注。该研究采用Mann-Kendall检验和Pettitt突变点检验,分析了西藏自治区11个水文站1980—2016年径流深的变化规律;并采用基于Choudhury-Yang方程的气候弹性法,量化了年降水、年潜在蒸发以及下垫面变化对年径流深的影响。结果表明,研究区年径流深总体呈不显著上升趋势,多个流域在1997年左右发生突变;雅鲁藏布江下游地区年径流深对气候变化和下垫面变化的敏感性明显低于其他地区;年降水量的变化是年径流深变化的主要影响因素,导致所有站点的年径流深增加,但区域差异较为明显,其中对拉萨河流域的影响最大。     

CCSM3模式下汉江流域设计暴雨计算

分析气候变化对降雨频率的影响,有助于水利工程的设计和规划。根据大气环流模式CCSM3的结果,结合IPCC第四次评估报告中给出的SRA1B、SRA2和SRB1三种排放情景,利用随机天气发生器LARS-WG生成汉江流域20个站点2020s时期逐日降雨资料,通过线性矩方法计算各个站点的百年一遇设计暴雨值,并通过克里金方法插值至整个汉江流域。结果表明,百年一遇设计暴雨值在汉江流域呈现由下游向上游逐渐递减的特征没有明显改变,SRA1B和SRA2情景下,最大设计暴雨值出现在流域出口处的武汉站;三种排放情景下,百年一遇最大设计暴雨值都有所增加,SRA1B情景和SRA2情景下都有40mm左右的增幅;SRA2和SRB1情景下,上游地区的设计暴雨值则有减小的趋势。     

水文变异条件下文峪河生态径流过程的推估方法

受气候变化与人类活动的影响,水文序列的一致性发生变异,原有生态径流过程的水文学推求方法等受到严重挑战。针对水文变异条件下生态径流过程推求所遇到的一致性缺失和流量0值处理问题,提出变异点识别与水文频率法、生态水深流速法相结合的处理思路,解决水文序列不一致和流量0值过多情况下的生态流量过程推估问题。研究以提取变异点位置为基础,依据干扰强度划定不同水文变异阶段,并应用水文频率法与生态水深流速法相结合分阶段对文峪河水库坝址处生态径流过程进行计算,再以天然序列推估的生态流量过程为衡量依据,对天然径流序列、人类弱扰动序列以及强扰动序列的生态保证率进行统计,揭示河流生态水文的演变规律与过程。     

气候变化对青海湖水位的影响及机理分析

为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明：过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。     

径流对气候变化的响应研究-以黄河上游河源区为例

为了研究气候变化对径流的影响,选择黄河上游河源区为典型流域,构建多变量Copula联合分布模型,分析流域内主要气象要素与径流的相互响应关系。通过对多元相依结构分析,得到主要气候变化要素与径流变化的定量关系。结果表明,黄河上游吉迈水文站以上流域,径流受气候变化影响明显。长期以来主要气象要素,气温、降水、潜在蒸发能力(Penman-Monteith公式计算)与径流量的相依度指数分别为0.03、0.46、0.13,且在不同时期影响径流变化的主导因素各异。黄河上游径流受降水、冰雪、冻土融水和地下水共同补给,径流自演化过程复杂。     

基于扩展Budyko假设的季节径流变化归因分析

目前,许多研究在年尺度上量化气候变化与人类活动对径流的影响,而忽略了人类活动对年内径流过程的影响。本文以丰满二区流域为例开展研究,将年划分为灌溉季、湿季和干季三季,应用基于扩展Budyko假设的垂直分解法,区分量化各季气候变化与人类活动对径流的影响,并讨论了不同类型蓄水工程对湿季各月(7月、8月、9月)径流变化的贡献程度与作用形式。结果表明:在不同季,气候变化和人类活动的综合作用导致径流减少,但二者对径流的作用形式与影响量级都不同,人类活动在各季均引起径流减少,气候变化在湿季、干季导致径流减少,但在灌溉季导致径流增加。