RVA/IHA法在万安水库下游水文情势变化的应用研究

水电工程的建设运行会对周边生态环境造成不同程度的影响.以江西省最大的赣江流域为例,根据栋背水文站实测径流资料计算各类别的水文改变指标（IHA）,结合变异范围法（RVA）,分析并评估万安水库建设运行对流域水文情势的影响.结果表明,万安水库施工运行后综合改变度为49.24%,属于中度改变.     

基于IHA-RVA法四水流域水文情势变化评估

为了分析湘江、资江、沅水、澧水流域的水文情势变化情况,选取了湘潭、桃江、桃源和石门4个代表性水文站1959—2016年历史流量资料,应用Mann-Kendall法、累积距平法检验以及滑动T检验法分析湘、资、沅、澧四水的水文特征与水文突变点,并应用水文指标变动范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评估了四水各站点突变前后水文指标改变程度。研究结果表明:(1)1959—2016年四水流域的湘潭、桃江、桃源站年均流量均呈不同程度的增长趋势,石门站呈降低趋势;湘潭、桃江、桃源、石门站各水文站年均流量变化的突变年份分别为1991、1987、1989和1973年。(2)通过对水文突变前后各水系的水文情势的大小、频率、历时、发生时间和变化率5组水文指标以及变化程度分析,4个站点水文整体改变度分别为36%、22%、35%和42%,其中只有桃江站改变度为低度改变其余3站都处于中度改变。该研究成果可为四水流域水文情势影响评价以及流域水生生态安全提供技术支撑。     

湄公河下游生态水文情势变化研究

由于人类活动加剧,湄公河下游河段生态水文情势发生改变。为定量评价湄公河下游生态水文情势的变化程度,基于湄公河下游桔井水文站(1961～2020年)逐日水文数据,采用Mann-Kendall突变检验和滑动t检验法进行年均流量趋势特征分析,并应用RVA法综合评价了湄公河下游生态水文情势变化及其生态影响。结果表明：(1)桔井站年均流量总体呈现先下降后上升趋势,突变年份出现在1996年,表明1996年以来人类活动对湄公河下游水文影响加剧;(2)湄公河下游桔井站的整体水文改变度为57.99%,属于中度改变,其中旱季水文指标受影响最高;(3)人类活动的干预增加了湄公河下游的旱季流量,对丰水期流量影响较小,需要增加对水生态的监测,防止水文情势变化对生态产生不利影响。研究成果可为探究湄公河下游水文情势变化提供理论支撑。     

基于IHA-RVA法的黄河水文情势演变分析

水文情势的自然波动是维系河流生态系统功能性及水文健康的关键。针对气候变化和人类活动造成黄河流域水文情势变化等问题,选取黄河干流代表性水文站(兰州站、龙门站、花园口站)1956—2020年逐日径流实测资料,采用Mann-Kendall和Pettitt检验方法,综合检验径流突变年份,利用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),定量评价黄河流域水文情势改变程度。结果表明：1)兰州站、龙门站、花园口站径流突变年份分别为1984年、1987年、1986年,且龙门站、花园口站控制流域内年均流量呈显著性减小趋势。2)兰州站年均90 d最小流量改变度最高,达83%;龙门站4月平均流量改变度最高,达-100%;花园口站流量平均增大(减小)率改变度最高,达-92%。3)兰州站、龙门站、花园口站整体水文改变度分别为34%、37%、51%,均属于中度改变。     

长江源区生态环境保护刻不容缓

在武汉参加长江水环境保护第五次研讨会的有关专家提出，长江源区的水土流失状况严重，国家应加大投入，搞好长江源区的水土保持及生态环境保护，这对维系长江整个流域的生态平衡和中下游的发展都具有重要的战略意义。     

基于RVA法的沙颍河周口段水文情势评价

沙颍河周口闸的建成运行,使得下游河流水文情势发生较大改变,对其水生态系统结构功能产生了显著影响。为定量评价周口段的水文情势变化,选取周口水文站1951-2016年的日径流资料,采用RVA法评估水闸建成前后33个水文指标的改变度及其生态影响。结果表明:(1)1975年后,人类活动尤其是周口闸的运行对沙颍河干流水文情势影响加剧,月均流量均呈明显下降趋势,河道内多次出现断流情况;(2)周口站的整体水文改变度为42.23%,属于中度改变,其中11月月均流量、最小1d流量出现时间和流量下降率受到的影响最为强烈,为高度改变;(3)沙颍河流域水资源供需矛盾突出,水闸的运行调度对水生态系统的稳定性产生不利影响,迫切需要对沙颍河进行生态修复,对河流流量适时调整,实现区域经济和水生态系统协调发展。     

考虑IHA位置信息的水文情势变化评估方法

正确理解河流水文情势变化是维持河流生态健康、进行生态修复等工作的前提。现有的评估方法均未考虑水文情势指标(IHA)的位置分布变化,导致结果不能准确反映真实的变化情况。对此,本文在变动范围法(RVA)的基础上,引入连通度指数对各IHA指标位置信息进行了量化,并结合Tanimoto相似度对位置分布变化进行了评估,首次提出了考虑IHA位置变化的RVA法,即改进的RVA法,并对泾河水文情势进行了评估。结果表明：基于原始RVA法得到的整体改变度为0.36,改进方法计算的位置分布改变度为0.3、整体改变度为0.56,改进方法的结果对各水文要素的变化更敏感,能够反映IHA指标位置分布的不同所带来的变化;近50年来,泾河水文情势发生了中度改变,后续应加强对该流域的生态保护,防止情况继续恶化。     

变化环境下渭河流域生态水文情势演变归因研究

采用生态最相关水文指标(ERHIs)评估渭河流域生态水文情势改变程度,通过主成分分析法筛选出7个指标作为渭河流域的ERHIs,并基于可变下渗容量模型的“观测-模拟”对比分析法对渭河流域生态水文情势演变进行定量归因。结果表明:咸阳水文站和华县水文站径流序列呈显著下降趋势,1990年是径流序列的突变点;咸阳站和华县站实测ERHIs综合改变度为41%和34%,模型模拟的两站ERHIs综合改变度均为18%;气候变化和人类活动导致渭河流域水文情势发生改变,两者对咸阳站ERHIs综合改变度的贡献率分别为44%和56%,对华县站的贡献率分别为53%和47%。     

岸堤水库对河段生态水文情势的影响分析

选取岸堤水库所在的沂河支流东汶河流域1990年～2016年测站逐日流量均值和逐日出库流量相关数据,进行水库坝下河段水文变化指标的计算,运用水文变化范围法(RVA)评估岸堤水库运行对坝下流域河段生态水文情势的影响与改变.研究表明,岸堤水库运行对坝下流域河段生态水文情势改变程度为67.98％,属于显著性改变,对流域生态环境...     

论长江源区的生态治理与保护

青海是长江的发源地，是维系长江流域水资源的“水塔”，源头地带的生态环境状况对维护整个流域水系的生态平衡起着至关重要的作用，其生态地位和生态效应十分重要。目前长江源区自然灾害频繁，水土流失严重，草场退化和土地沙化面积不断扩大，生态恶化的趋势越来越严重，为改善长江源区的生态环境、促进国民经济的发展，全社会必须从战略高度来重视和保护长江源头的生态环境，为国民经济的发展奠定良好的基础。     

长江源区近32年径流变化及影响因素分析

以长江源区控制站直门达1978-2009 年实测径流量序列为基础,运用 Mann-Kendall 趋势分析法和滑动 T 检验方法,对径流量的趋势变化和突变进行了详细分析,并对其影响因素降水、气温和下垫面条件等进行了分析。结果表明 : 长江源区近 32 年来年径流量总体呈现增加态势,但趋势不显著,年径流序列 2004 年前后发生突变;长江源区降水序列在 2002 年前后发生突变,气温序列呈显著增加趋势,长江源区降水增加和冰雪消融是长江源区径流增加的主要原因。     

长江源区降水时空演变规律

基于长江源区1956—2016年8个测站的逐日降水数据,采用集中度、集中期、Mann-Kendall趋势检验和滑动T检验法等统计方法,分析了长江源区近60 a来降水量序列的空间分布特征、年际和年内变化趋势、突变和周期变化特征等。结果表明:① 长江源区降水量呈现明显的增加趋势并通过显著性检验,增加速率10.2 mm/(10 a),多年平均降水量为344.8 mm;②长江源区的降水量在时间维度上存在显著的不均匀现象,多数聚集于为6—9月份,约占全年降水量的81.1%;③长江源区的降水量序列在1997年发生显著性突变,降水量变化存在25 a左右的第一主周期,第二、第三周期分别为3 a和10 a;④长江源区内各站点年降水量增加趋势空间变异性较大,总体呈现通天河上游降水量增加速率大于下游。研究结果可为长江流域水资源可持续利用和生态安全提供重要的科学依据。     

河道水沙变化过程的多重分形研究——以长江重庆河段为例

河道水沙变化过程具有非线性特征,基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的水文资料,应用多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA方法),研究长江重庆河段水沙变化过程的多重分形特征。结果表明:三站日流量和日输沙率序列具有多重分形特征,该多重分形特征是由序列的长程相关性引起的;日流量序列的奇异谱呈右钩状曲线,小涨落的影响在序列中占优势,日输沙率序列的奇异谱对称,大小涨落的标度行为在序列中基本一致;水沙时序变化的复杂程度可用多重分形谱宽Δα表征,且日输沙率序列的Δα相对较大,变化更为复杂;不同时段水沙序列的谱曲线形状存在较大差异,丰水丰沙时序的谱曲线较宽,顶部较圆滑,Δα较大,枯水枯沙时序的谱曲线较窄,顶部较尖锐,Δα较小。     

1956-2019年乌江水文情势变化及其对鱼类的影响研究

水量变化导致河流生态水文情势发生改变,进而影响河流生态系统健康。为深入明晰乌江干流水文变异前后水文情势变化对鱼类生境的影响,选取武隆水文站1956-2019年逐日流量数据及2009-2015年12种漂流性鱼类产卵量资料,采用曼-肯德尔 (M-K)检验法、累积距平法研究乌江干流变异节点,分析突变前、后逐日流量的变化趋势,通过生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)综合评价乌江32组水文指标特征及改变度,基于水文情势变化下研究鱼类数量变化过程。结果表明：乌江流量突变年份为2009年,与彭水水电站的运行时间相同,变异后,多年平均日流量峰值波动于15 000 m³/s,而变异前流量峰值接近18 000 m³/s。乌江32组水文指标整体改变度为38.7%,处于中度变化范围;属于高度改变的低流量历时和次数改变度分别为74.64%、75.29％,发生时间推迟4 d;高流量历时和次数改变度分别为29.79%、37.83％,发生时间提前21 d。降雨与流量呈极强正相关,降雨量的逐年减少对流量有重要影响。此外,水文情势的变化易受彭水水电站的影响。流量减少和变化下的水文情势对鱼类的影响是一个累积的过程,2009年后12种漂流性卵鱼类的产卵总量大幅减少,尤以2011年最为突出,仅为1 541.69×10⁴粒。本研究可为研判乌江水文情势变化过程及制定水生态修复措施提供参考。     

长江三源浮游植物群落特征差异与环境因子关系

长江源地处青藏高原腹地,水体环境特殊,关于源区间浮游植物特征差异及环境作用因子尚不清晰。对比了2012—2016年长江三源浮游植物特征,并采用主成分分析(PCA)、典范对应分析(CCA)揭示了浮游植物特征与13种环境因子间的关系。结果表明:隐藻门仅在南源当曲被发现,长江南源样点的浮游植物平均种类数最多,为18种,长江北源最少,为9种;北源的浮游植物平均密度最大,为37.70×10⁴ ind/L,南源平均密度最小,为28.90×10⁴ ind/L;长江南源的浮游植物平均生物多样性指数最高,达到3.04,北源平均生物多样性指数最低,为1.84;长江源区总体上浮游植物密度较低,水体处于贫营养状态。各源环境因子PCA结果显示:第一轴主要成分(71.23%)可解释为总氮、电导率,主要代表了河流营养物特征;第二轴主要成分(28.77%)可解释为海拔、床沙中值粒径、水温、含沙量和化学需氧量,主要代表河流生境状况。物种和主要环境因子CCA结果表明蓝藻门种类数与总氮、隐藻门种类数与海拔和床沙中值粒径,绿藻门种类数与海拔、化学需氧量和床沙中值粒径均呈明显的正响应关系,隐藻门和绿藻门种类数和含沙量、水温呈明显的负响应关系。     

长江源径流演变及原因分析

变化环境下江河源区水文水资源效应问题已成为国内外水科学领域的研究热点。为了探究长江源径流演变及其原因,在分析长江源径流演变特征的基础上,探讨了地面气象因子和大气环流因子对径流的影响。结果表明:长江源区直门达站径流年内分配不均,年径流有显著上升趋势;1956—2016年径流系列在2004年发生突变,具有23~24 a和42~43 a的显著周期,42~43 a的周期项具有最大波动能量;降水量是径流变化的主导因素,水面蒸发量是径流变化的重要影响因素,但气温影响径流的变化不显著;直门达站月流量对青藏高原指数(TPI_B)有很好的响应,青藏高原低涡与降水的空间分布和暴雨量级相吻合。研究成果可为长江源水资源管理部门决策提供参考。     

长江源区水循环研究现状及问题思考

长江源区位于青藏高原腹地,海拔高、气温低,自然条件恶劣,水文气象监测站点很少,基础资料缺乏,水循环研究相对较少.综述了长江源区水循环研究和观测现状及其存在的问题和困难.目前,长江源区监测站点少且布设不合理,仪器设备运行维护困难,监测数据不能满足相关要求;对水资源变化趋势、下垫面径流效应、水循环机制、地下水运移等水循环机...     

长江中下游河道生态流量研究

探讨了河道生态流量基本理论方法,针对长江中下游河道实际情况,选取宜昌站和汉口站作为控制性断面,采用改进河道湿周法计算长江中下游各河段最小生态流量,进一步根据鱼类产卵繁殖所需流速,估算了长江中下游各河段的适宜生态流量,并利用Tennant法对计算结果进行了分析评价。计算结果为,宜昌、汉口站断面的最小生态流量为2315m3/s3、124m3/s,分别占多年平均天然流量的16.7%、13.8%;宜昌、汉口站断面的适宜生态流量为8154.7m3/s1、6663m3/s,分别占多年平均天然流量的65.7%、73.6%。该研究结果为长江中下游的河流生态环境保护及水资源科学配置提供了参考。     

三峡水库对长江中下游河流水文情势影响评估

运用Mann-Kendall法分析长江中下游河流水文变化特征,并应用生态水文指标变动范围法(RVA)综合分析了三峡水库蓄水对长江中下游河流生态水文指标改变程度及其生态效应。研究结果表明,1952年～2014年长江中下游年均流量呈现减少趋势,其中宜昌水文站减少趋势显著;长江中下游宜昌、汉口和大通水文站整体水文改变度属于中度改变,其中宜昌站和汉口站的整体水文改变度分别为61%和63%,接近于高度改变;三峡水库蓄水引起长江中下游河流水文情势发生了较大改变。     

淮河入流对长江水流的影响分析

通过模型试验,研究长江不同流量遭遇淮河不同流量时长江沿程水位和局部流场的变化。多组水文条件下模型试验结果的分析表明:淮河入流造成长江水域局部水位壅高较多,对长江行洪不利;入流口以上流速减小会加剧洪水期泥沙的落淤,特别会影响三益桥航道的畅通;入流口以下流速增大,近岸流速的增大对长江护岸工程不利。模型试验结果可为扬中河段进口段的河床演变分析以及三益桥航道浅滩成因分析等提供参考依据。