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。     

赣江中游禾水河水沙变化特征及影响因素分析

【目的】探明赣江中游左岸一级支流禾水河水沙变化驱动因素,为赣江中游土壤侵蚀治理、土地利用和功能调整等工作提供科学依据。【方法】采用Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法、累积距平法、双累积曲线法、累积量斜率变化率法对河流控制水文站上沙兰站1980—2019年降雨量、径流量及输沙量数据进行分析,量化人类活动对禾水河水沙变化的贡献率。【结果】结果表明：(1)禾水河多年平均降雨量、径流量、输沙量分别为1 622.75 mm/a、477.53亿m³/a、26.65万t/a。近40 a降雨量、径流量年际变化稳定,汛期输沙量年际变化大,极值比27.37;(2)禾水河水沙年内分配不均。降雨量呈双峰形,第一次达到峰值的时间为6月,其次为8月;径流量与输沙量变化趋势一致,呈单峰形主要集中在汛期4—6月,分别占全年的45.31%、64.76%;(3)年降雨量和径流量均无显著变化趋势和突变;年输沙量呈显著下降趋势,在2006年发生突变,经贡献率分析,与水库建设和水土保持治理工程具有相关性,人类活动对禾水河水沙关系的贡献率为98%。【结论】人类活动是赣江中游禾水河年输沙量减...     

长江中下游水沙态势变异及主要影响因素

流域人类活动对长江中下游水沙态势变异产生重要影响,为了深入了解长江中下游水沙态势变异特征及主要影响因素,本文利用累积曲线法、M-K次序分析法和有序聚类法就长江中下游干流、主要支流和两湖(洞庭湖、鄱阳湖)湖口1950-2011年期间水沙态势变化特征进行研究,分析了流域人类活动的变化特征,指出长江中下游干流汉口站和大通站、主要支流汉江皇庄站及鄱阳湖湖口站年径流量没有明显的变化趋势,干流宜昌站和洞庭湖湖口城陵矶站的年径流量有显著减少的趋势;除鄱阳湖湖口站年输沙量变化不大外,干流、主要支流和洞庭湖水文站年输沙量显著减少。结合长江中下游水沙变化的特征,分析了水库拦沙、水土保持、两湖(洞庭湖、鄱阳湖)区域水沙变化、河道采砂等因素的影响,指出不同的影响因子对河道水沙态势变化的作用是不同的,特别是水库拦沙的影响更显著,三峡水库运用对中下游干流水沙态势变异的作用是非常重要的。     

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。     

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%。     

近60年来长江干流水沙特征分析

根据长江干流宜昌站、汉口站、大通站1950-2013年的年径流量和1954-2013年的年输沙量数据,采用小波分析、相关分析和双累积曲线分析等方法,分析三个水文站的水文序列的周期性特征及水沙关系的变化。分析结果显示:三个水文站的水沙序列存在多时间尺度变化特征,大尺度波动中有小尺度震荡,年径流量变化存在着16~17年、7~9年和2年的主要周期,年输沙量变化存在17~18年、9年、2~3年的主要周期;长江干流年径流量和年输沙量存在一定的相关关系,但受水利工程建设等人类活动的影响,相关关系不断变化。研究结果对研究气候变化和人类活动对长江干流水沙特征的影响有一定的参考价值。     

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。     

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%。     

气候变化和人类活动对白河流域径流变化影响的定量研究

分析气候变化和人类活动对白河流域径流变化的贡献率,可为流域水资源规划与管理提供依据。以白河流域作为研究对象,首先采用线性趋势法、滑动平均法分析水文气象要素的年际变化趋势,其次采用Mann-Kendall检验、有序聚类检验和滑动t检验探究年径流量的突变年份,最后采用基于Budyko假设的水量平衡法评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:白河流域年径流量呈下降趋势,2008-2017年平均径流量仅为1960-1969年平均径流量的36.5%;年径流量在1979年发生突变,在1986年以后呈显著下降趋势;与基准期相比,变化期流域的干旱指数在增加,2001-2017年流域的干旱更为明显;人类活动是白河流域径流变化的主要原因,1980-2000年、2001-2017年人类活动对径流变化的平均贡献率分别为85.6%、73.6%,说明2000年以后气候变化对径流变化的影响呈上升趋势。     

近20 a来长江干流水沙变化特性

基于长江干流七大水文测站的水文泥沙资料,研究了长江干流2002—2019年的水沙变化规律,并采用双累积曲线法给出了长江上游代表性测站-朱沱站的累积年径流量与年输沙量关系图。结果表明:长江上游梯级水库群建成后,长江干流多年平均径流量基本保持稳定,而年平均输沙量变化率和年平均含沙量变化率却变化显著;朱沱站累积年径流量与年输沙量的双累积曲线线性关系良好。     

降水和人类活动对三岔河上游径流量变化的贡献

以黔中水利枢纽工程水源区——三岔河上游为研究对象,采用累积距平法分析了该流域1990-2016年降水量和径流量的变化趋势,揭示了降水量变化过程中存在2001和2013年两个突变点,而径流量变化过程中只存在2001年1个突变点。运用累积量斜率变化率比较法,定量估算不同时期降水和人类活动对三岔河上游径流量变化的贡献率。结果表明:以1990-2001年作为基准期,2002-2013年降水和人类活动对径流量减小的贡献率分别为59. 37%和40. 63%; 2014-2016年降水和人类活动对径流量减小的贡献率分别为50. 82%和49. 18%。表明降水是三岔河上游径流量变化的主要影响因素,而人类活动对径流量变化的影响在增加。     

降水和人类活动对乌江上游径流变化的影响分析

径流量变化与气候和人类活动密切相关,其相互作用使得流域水循环发生变化,对气候变化和人类活动进行定量分析,可为流域调控水资源效率、协调农业发展等提供参考。以乌江上游为例,基于鸭池河水文站和流域内及周边共12个气象站,根据1960-2013年长时间序列实测径流与气象资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法判断流域降水量和径流量的突变时间,用Morlet小波法对径流量进行周期变化分析,重点分析乌江上游流域降水与人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:1960-2013年间,径流量与降水量无显著增加趋势;径流量和降水量在此期间存在1986和2002年两个突变点,且突变特征和阶段特征同步;径流量与降水量的共振周期为18～19 a及19～20 a,流域径流量对降水量变化具有一定滞后作用,滞后时间为1～2 a;以1960-1986年为基准期,1987-2002年降水和人类活动对径流的贡献率分别为50.93%和49.70%,2003-2013年降水和人类活动对径流的贡献率分别为49.30%和50.70%。降水对径流变化的影响程度在降低,而人类活动对径流变化的作用在增大,因此,未来流域水资源管理应重视良性人类活动的构建与调控。     

乌江流域水沙变化趋势及驱动力分析

为对乌江流域水文变化趋势特征及其主要驱动力进行分析,采用Mann-Kendall非参数检验,滑动T检验和累积曲线等方法研究了乌江武隆站1965～2017年输沙量、径流量、降水量及其变化趋势与突变特征,采用累积量斜率变化率法定量计算了乌江流域气候变化和人类活动对输沙量与径流量变化的贡献率,并通过河流影响因子法(River Impact, RI)对乌江水沙情势改变度进行了分析。结果表明:乌江流域径流量、降水量、输沙量均呈下降趋势,其中输沙量的下降幅度最为显著。导致径流量和输沙量下降的主要驱动因素分别是气候变化与人类活动。乌江流域径流量发生轻度改变而输沙量发生严重改变。     

长江重庆主城区河段水沙变化特征分析

在自然因素和人类活动的综合作用下,近期(2000年后)长江重庆主城区河段的水沙特性发生了一定变化。基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的流量和悬移质含沙量资料,分析了长江重庆主城区河段的水沙变化特征,结果表明:径流量和输沙量主要集中在汛期,年内分配具有高度集中和极不均匀的特点;径流量和输沙量年际交替变化,水沙阶段变化过程总体具有同步性,且均表现为长程正相关;与2000年前相比,三站近期的年均径流量分别减少了5.4%、5.0%和8.0%,年均输沙量分别减少了62.1%、44.3%和97.1%;三站年输沙量总体随年径流量呈递增变化,但不同时期的水沙关系差异较大。     

无定河输沙量变化及其原因分析

根据无定河干流白家川、赵石窑水文站1956—2005年的年降水量、年径流量和年输沙量资料,采用线性回归分析、游程检验、Kendall秩次相关检验和Spearman秩次相关检验以及有序聚类法分析了降水、径流和输沙量的变化。结果表明:①白家川、赵石窑两站年输沙量均呈显著下降趋势,且序列中均存在趋势分量和跳跃分量;②白家川、赵石窑两站年输沙量和年径流量的变异点基本同步;③白家川、赵石窑两站累计输沙量的减幅都大于累计径流量的,而年输沙量和年径流量的相关性较强,说明输沙量受径流的影响较大;④人类活动是导致流域输沙量减少的主要因素。     

近60年黄泽江流域降雨径流变化趋势及突变分析

基于黄泽水文站及流域内5个雨量站1958—2017年降雨、径流实测资料,采用5 a滑动平均法、Mann-Kendall检验法研究分析60 a来黄泽江降雨、径流的变化趋势,同时利用滑动t检验、Yamamoto法和Pettitt检验等方法对年径流序列的突变点进行验证,结合弹性系数法定量分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,探究径流变化的可能原因。结果表明:研究时段内黄泽江流域年平均降雨量变化总体呈上升趋势但不显著,从年代际来看,20世纪60年代较常年偏少,21世纪10年代较常年偏多;年径流量整体呈下降趋势,整个研究期呈现丰、枯交替变化规律,确定1963、2008、2009年为径流变化的突变年; 1963—2007年人类活动对径流量减少的贡献率为86.87%;2008—2017年人类活动对径流量减少的贡献率为108.91%,说明人类活动是流域径流变化的主要驱动因素。     

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。     

气候变化和人类活动对沣河流域径流量影响的定量评估

以沣河流域为例,采用小波分析法、累积距平法分析了该流域1965-2016年径流量和降水量的变化趋势,揭示了径流量变化过程中存在1988和1997年两个突变点。应用累积量斜率变化率比较法分析了不同时期降水量和人类活动对沣河流域径流量变化的相对贡献率。结果表明:以1965-1987年为基准期,1988-1996年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为37. 69%和62. 31%; 1997-2016年降水量和人类活动对径流量减小的相对贡献率分别为-11. 92%和111. 92%。     

渭河干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析渭河干流径流量的年际变化趋势及年内分配规律,根据渭河干流林家村、咸阳、华县3个水文站1951—2010年60 a的逐月实测径流资料,采用Mann-Kendall法和R/S方法,对渭河干流径流量的年际变化特征及趋势进行了分析,在此基础上采用有序聚类分析法对其突变点进行检验,并划分径流阶段;运用集中度与集中期等指标对各阶段年内径流量的分配进行了定量分析。结果表明:3个水文站的M-K统计量Z值分别为-5.893、-4.892和-4.254;3个水文站的Hurst指数分别为0.945 6、0.940 2和0.884 5,均大于0.5;林家村站的突变点为1971年和1994年,咸阳站的突变点为1969年和1994年,华县站的突变点为1969年和1991年;60 a来渭河径流量显著减少,并在未来一段时间内保持持续减少态势;径流集中度整体呈增加趋势,年内径流分配不均,径流多集中在5—10月,占年径流量的75%左右;径流集中期从20世纪50年代的8月5日后延到21世纪初的8月15日左右。     

气候变化和人类活动对灞河流域输沙量影响的定量评估

采用小波分析法、累积距平法分析了灞河流域输沙量和降水量的变化趋势,应用累积量斜率变化率比较法分析了不同时期气候变化和人类活动在灞河流域输沙量变化中的相对贡献率。结果表明:灞河流域输沙量存在1988年和2002年两个突变点;以1960—1987年为基准期,1988—2001年降水量和人类活动在灞河流域输沙量减小中的贡献率分别为12.22%和87.78%,2002—2012年降水量和人类活动在灞河流域输沙量减小中的贡献率分别为6.56%和93.44%。