不同土地利用模式情景下贵州印江河流域生态水文响应研究

为定量分析不同土地利用模式情景对贵州印江河流域生态水文的影响,将降雨径流模型(SCS模型)和通用土壤侵蚀方程进行耦合,构建基于栅格的分布式水沙耦合模型,通过设定3种不同土地利用模式情景,定量分析不同土地利用模式情景下的生态水文响应。研究结果表明:构建的水沙耦合模型在研究流域具有较好的模拟精度,径流模拟相对误差均在10%以内,确定性系数0.7以上,泥沙负荷模拟相对误差均在20%以内,确定性系数0.5以上,模型满足水量和泥沙负荷模拟的精度要求;3种土地利用模式情景中,旱地面积增加10%,流域径流深增加11.5%,土壤侵蚀模数增加12.9%;林地和草地面积增加10%,流域径流深分别减少7.5%和6.3%,流域土壤侵蚀模数分别减少14.63%和6.78%,模型研究成果可以为贵州印江河流域生态保护提供参考价值。     

下岸水库对永安溪水文情势的影响分析

为了定量评估永安溪下岸水库对下游水文情势的影响,利用永安溪柏枝岙水文站1980—2020年的径流序列,采用不均匀系数、完全调节系数和集中度分析水库运行前后永安溪径流年内分配变化,并利用RVA法评估水文整体改变度。结果表明：下岸水库的蓄丰补枯作用明显,径流年内分配趋于均匀化;在取得防洪效益的同时,水库的运行也对永安溪水文情势产生了中度改变,改变度达42.82%,对流域内水生生态系统的健康形成潜在影响。     

澄碧河流域径流年内分配变化规律分析

基于澄碧河流域坝首和平塘水文站1963-2014年逐日实测径流资料,计算其径流年内分配的不均匀系数、完全调节系数和集中度等八个特征指标,分析了近52a来该流域径流年内分配的均匀度,在此基础上,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法和R/S分析法研究了澄碧河流域径流年内分配特征指数的变化趋势。结果表明:近52a来澄碧河流域径流年内分配不均匀性较强,变化幅度较大;径流年内分配的的洛伦兹不对称系数呈现增加趋势,其余特征指标均呈现减少趋势;年内集中期主要在7月,流域径流年内分布不均匀的主要原因是个别月份径流量较大;八个特征指数的Hurst值均大于0.5,故可预测澄碧河流域径流年内分配的特征指数序列呈现正持续性,与过去整体变化趋势保持一致;随着时间推移,澄碧河流域径流年内分配不均匀性越来越低,逐渐由不均匀向相对均匀转变。     

东江流域径流序列年内分配特征研究

利用东江流域博罗站1956—2005年的实测月径流资料计算了径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标,采用经验模态分解、M-K突变分析与R/S分析方法研究了年内分配特征的变化规律。结果表明:不同时段径流年内分配具有较大差异,20世纪50年代、60年代径流年内分配相对较不均匀,20世纪70年代以来径流年内分配较为均匀;50 a来,径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度均呈显著减少趋势,并于1970年前后发生了突变;径流年内分配特征具有较强的状态持续性,未来径流年内分配均匀性仍将持续增加,年内分配的集中程度和变幅将持续减小。     

气候变化影响下的赣江流域水资源变化趋势与幅度分析

利用全球气候模式输出结果,经统计降尺度模型降解后得到流域尺度的降水和气温要素,根据实测资料建立气温—蒸发回归关系以及新安江水文模型,使用耦合模拟和MK趋势分析评估未来气候变化情景下赣江流域水资源量的变化趋势和幅度。研究结果表明:未来不同排放情景下的年降水量、年蒸发量和年径流量等水文气候要素变化趋势以显著增加为主。未来年降水量、年蒸发量和年径流量的多年平均值相对基准期有较小幅度增加,最大增幅为年径流量的13.81%。降水、蒸发和径流的年内变化有明显的季节性特征,汛期径流增加、非汛期径流减少的不均匀情况加剧,在一定程度上可能增加赣江流域未来的防洪压力和枯水期供水压力。     

变化环境下嫩江富拉尔基站径流响应

以嫩江富拉尔基断面以上流域为研究区,分别采用统计方法和模型方法,评价土地利用变化和尼尔基水库运行对径流变化的影响,并分析两者综合影响下径流的变化趋势。结果表明:尼尔基建库前后流域土地利用变化不明显,而下游径流变化明显,水库对径流变化的影响更大;SWAT模型适用于研究区径流模拟,水库运行、土地利用变化对径流变化的影响分别占92.86%和7.14%;相同降水和水库运行条件下,1990—2020年土地利用变化具有使年径流量先减少后增加的效应,水库运行对径流的年内分配有显著影响。     

西汉水流域泥沙特性

利用西汉水流域各水文站的实测长系列水文资料,对径流与泥沙的地区组成、年内分配及年际变化以及流域内水沙的变化规律进行分析,提出了影响西汉水流域泥沙的主要因素和形成多沙的主要原因.     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。本研究选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,并分析其在牧羊河适用性后,结合1986—2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明,径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据。     

基于SWAT模型的滹沱河流域水文效应研究

通过建立的滹沱河流域分布式水文SWAT模型,对流域的径流、泥沙、污染物的运移进行了模拟与校验,并结合实际对流域不同土地利用类型的生态水文效应(ET效应、产水效应、产沙效应及环境效应等)进行了探讨与分析。研究结果表明:退耕还林还草以及封山育林等措施可显著改善流域的生态环境治理与保护。     

天山南坡卡拉苏河水文特性分析

卡拉苏河是天山南麓的渭干河主要源流之一,在渭干河流域属于较小的河流,但是卡拉苏河的水文特性具有与其余较大支流不同的特点,了解卡拉苏河水文特性具有重要意义。从流域概况、降水、气温、径流、洪水、冰川及泥沙等方面对卡拉苏河水文特性进行了分析。结果表明,卡拉苏河降水年内和年际变差系数分别为0.73和0.35,说明流域降水年内不均匀,年际变化较为平稳;气温线性变化率为0.59℃/10a;径流的年内变差系数为1.03,年际变差系数为0.236,说明河流径流量年内分配极为不均,而年际变化极为稳定;特大洪水主要集中在7月份,冰川面积在缩小。     

洞庭湖入出湖径流泥沙年内变化规律及成因分析

根据洞庭湖入出湖水文站实测月径流泥沙长序列观测资料,运用不均匀系数、集中度和集中期、MannKendall趋势检验法等方法,分析了洞庭湖入出湖径流泥沙年内变化规律及其成因。结果表明:四水入湖径流量年内分配不均,集中于5-7月;输沙量年内分配极为不均并呈现出越来越不均匀的趋势,集中于6-7月;荆江三口各站历年径流量年内分配整体趋势上变化不大,三口径流集中期均为每年的7月份,输沙量年内分配越来越不均匀;城陵矶径流量和输沙量不同年代之间的C_(V_y)值差异较大,输沙量C_(V_y)值呈较为明显的波动增大趋势,径流量C_(V_y)值无明显趋势性变化;径流集中在7月,输沙在水沙交互影响下集中于4月;水利工程和水土保持工作的实施使得洞庭湖水沙年内分配更加均匀。四水、三口和出湖集中期呈逐渐推迟的规律,泥沙的集中度均高于径流。     

潘家口水库流域土地利用变化的水文响应分析

以潘家口水库流域为研究区域,采用SWAT分布式水文模型定量评估土地利用变化对流域径流过程的影响。相对于1980年土地利用情景,2006年土地利用变化主要表现为耕地减少,林地和草地面积增大,而水域和城镇用地变化相对较小。利用3个水文站1986年1月至1999年12月的月径流实测数据进行模型的校准和验证。在不同土地利用情景下,对流域的天然径流过程进行模拟分析,模拟结果显示,与1980年土地利用情景相比,2006年土地利用情景下的多年平均径流减少11%;对于不同典型水文年份而言,土地利用变化对枯水年的影响最大,对丰水年和平水年的影响相当;土地利用变化对年径流的影响主要表现为汛期径流减少。潘家口水库流域水资源涵养能力有所增加。模拟研究土地利用变化对潘家口水库流域径流的影响对合理规划土地利用和流域水资源的综合管理具有现实意义。     

昆明松华坝水源地水沙特征及变化趋势分析

径流与输沙变化是水源地健康的重要表征。利用昆明松华坝水源地中和水文站1961-2011年径流和1966-2011年输沙数据,运用集中度与集中期、R/S分析等方法,对松华坝水源地径流和输沙变化、年内分配及未来趋势变化进行了定量分析。结果表明:径流和输沙均呈下降趋势,2009-2011年连续干旱导致径流和输沙骤减;输沙年内分配集中度高于径流,径流和输沙年内分配集中度分别呈下降和上升趋势;径流和输沙分别出现26和24年的长周期,径流和输沙多年平均集中期分别出现在8月中旬和上旬,且均呈提前趋势;径流未来仍将延续下降趋势,但趋势性不强,输沙未来变化趋势具有不确定性;径流和输沙年内分配集中度仍将分别延续下降和上升的趋势,且输沙年内分配未来变化的趋势性更强。     

红砂岩侵蚀区典型水土流失治理模式减流减沙效应

阐明小区尺度下不同水土流失治理模式的减流减沙效应,可为大尺度上的水土流失治理提供科学依据。以红砂岩侵蚀劣地为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析自然降雨下典型水土流失治理模式的减流减沙效应及其对降雨要素、降雨雨型的响应规律。结果表明:试验观测期间,裸露地表径流系数为0. 66,土壤侵蚀量为0. 07 t/hm2,生态或经济开发治理后减流减沙效应均能达90%以上。地表裸露坡面产流产沙受降雨量、雨强影响显著,生态恢复模式降低了降雨要素对坡面产流产沙过程的影响,经济开发模式受降雨量影响显著。大雨强、短历时的降雨雨型是坡面产流产沙的主要雨型,对裸露坡面产流产沙的贡献将近50%,生态或经济开发治理后该雨型对产流产沙的贡献明显提高,增幅以经济开发模式大于生态恢复模式。因此,生态恢复和经济开发均是治理红砂岩水土流失的有效途径,应将生态恢复和经济开发治理相结合,使水土流失治理模式不仅具有水土保持功能,同时提升生态服务价值,促进当地的经济发展。     

淮河流域历史覆被变化及其对水文过程的影响

以淮河流域蚌埠集水区为研究区域,利用淮河流域1700、1800和2000年3种历史覆被情景,结合陆面水文耦合模型(CLHM)定量评价了流域土地利用/覆被变化的水文效应,并分析了流域径流与主要覆被类型变化方式的定量关系。结果表明:CLHM模型可以较好地模拟淮河流域的流量过程,在研究区具有较好地适用性;三期覆被情景下主要覆被类型变化为林地转变为耕地或草地以及草地转变为耕地,此种变化导致流域总蒸发量减少了6.5%,流域出口研究期平均径流量增加了6.1%;极端覆被情况下,年均蒸发量由多到少依次为林地、草地和耕地;林地对流域径流过程的影响主要体现在洪峰上,相对于耕地,林地具有削减洪峰的作用;通过分析覆被类型变化与流域多年平均径流的相关关系,林地转变为草地以及林地转变为耕地是近400年来影响淮河流域水文过程及水资源分配的主要覆被变化因子。因此,合理规划土地利用格局对流域水资源高效利用具有重要意义。     

基于洛伦兹曲线的泾河张家山站径流及降雨分布不均匀性分析

基于泾河张家山站1970-2014年月径流量和月降雨量数据,引入洛伦兹曲线,计算泾河张家山站年径流量和年降雨量的基尼系数和洛伦兹不对称系数,利用Mann-Kendall方法进行趋势分析和检验。研究结果表明:1970-2014年泾河张家山站的年径流量和降雨量均呈下降趋势,且径流量下降趋势显著,降雨量趋势不明显。年径流量和年降雨量平均基尼系数分别为0.442和0.513;大于1的洛伦兹不对称系数的年份占总年份的比例分别约75%和20%。年径流量的基尼系数呈下降趋势,洛伦兹不对称系数呈上升趋势;年降雨量的基尼系数和洛伦兹不对称系数均呈上升趋势。径流分布趋于平均,径流量大的月份所占的比例增加;降雨分布不均性增强,主要由降雨量小的月份引起。     

孤山川流域水文特征变化及驱动因素

研究流域水文特征的变化及驱动因素对流域水资源开发利用与保护,水土保持及生态环境的建设具有指导意义。以孤山川流域为研究区,利用Kendall秩序相关法分析1956-2009年流域降水、径流、泥沙等水文要素的演化趋势,采用小波变换法对系列的周期进行提取,利用有序聚类法分析径流和泥沙序列的变异点,并分析气候变化和人类活动对水沙的影响情况。结果表明:近54年来孤山川流域实测降水量没有显著变化,而年径流量和输沙量显著减少;年径流量和输沙量序列都存在5、14和28年左右的周期,且均在1979年和1996年发生突变。气候变化和人类活动对年径流量减少的贡献率在不同时段有不同的值,在人类活动对下垫面影响的过渡期,贡献率分别为72.2%和27.8%;90年代中期到21世纪初,它们的贡献率分别是27.8%和72.2%。本研究将为孤山川流域水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴。     

海绵城市建设中若干水文学问题的研讨

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。     

黄土丘陵区产流输沙量对地貌因子的响应

地貌因素与径流泥沙关系分析是建立流域生态水文模型的一项基础工作。本文选取受人类活动影响相对较小的1959～1969年间的黄土丘陵区水文泥沙资料，分析了黄河中游黄土丘陵区的20余条支流的年均径流量、流域年均输沙量及年均径流系数与集水区面积、河道平均坡降、流域高差和流域干流长等地貌参数的关系。结果表明，在研究区内，地貌参数与流域径流量和输沙量之间表现出类似的变化趋势，即年均输沙量和径流量与集水区面积或河道干流长呈较显著的正相关关系，与河道平均坡降呈幂函数减少关系，而与流域高差未表现出某种趋势性变化特征。年均径流系数与地貌参数之间亦没有表现出明显的趋势性变化关系。