煤矿开采对窟野河地表径流影响的水文模拟

为了探明煤炭开采与窟野河河川径流减少甚至断流之间的关系,利用窟野河控制性水文站——温家川站1953—2010年逐日流量资料及相关水文气象资料,在对其径流变化特性进行分析的基础上,通过黄河月水量平衡模型模拟定量评价煤矿开采对地表径流的影响。结果表明:1953年以来,窟野河流域实测径流量以1979年和1999年为转折点总体上呈现阶段性减少趋势;人类活动对径流减少影响的比例由1979—1998年的39.44%快速上升到1999—2010年的56.50%,其中,煤矿开采对径流的影响量年均值在1999—2010年间达到29.69 mm,约2.58亿m3/a,成为影响窟野河地表径流减少的主导因素。     

煤炭开采对窟野河月径流扰动的模拟研究

为模拟窟野河流域1997年煤炭大规模开采后的径流变化情况,构建了窟野河流域1979—2009年的SWAT模型,采用SUFI-2算法进行参数率定,探讨了煤炭开采对径流的扰动情况。结果表明:煤炭开采对窟野河月径流有重要的扰动作用,其扰动的方式一是改变了流域水循环模式,二是改变了下垫面的坡度及植被覆盖程度;1979—1996年月径流模拟效果一般,1997—2009年月径流模拟效果较差,且2个时期模拟值的不确定性均较大,原因除了煤炭开采的影响外,主要是对农业引水及水土保持拦蓄工程考虑不足、模型存在异参同效现象、降水数据较少。     

窟野河流域径流输沙特性简析

2000年以来,窟野河流域内径流输沙特性发生了明显的变化,呈现出"雨多、水少、沙少"的趋势,采用神木、温家川两站60年实测系列资料,对窟野河流域年降雨、径流、输沙及年降雨与径流、泥沙相关关系变化进行分析。分析得出:2000年前后,窟野河流域径流输沙特性发生了显著变化,同样量级降雨径流量、输沙量显著减少,2000年以后年径流量均值为长系列均值的40%左右,2000年以后年输沙量均值长系列均值的6%~8%左右,年降雨径流、输沙关系发生了明显变化。窟野河流域出现"雨多、水少、沙少"现象主要原因有地面植被增加、蓄水工程和水土保持工对的兴建、煤矿开采、河道采砂取土。     

1954-1993年间窟野河径流量变化趋势及其影响因素分析

采用窟野河温家川站1954-1993年的水文资料和降水量资料,应用多种统计分析方法,系统分析了窟野河径流的年内分配及年际变化规律及其影响因素。研究表明:窟野河流域径流年内分配极不均匀,主要集中于7-9月。径流的年际变化剧烈,且呈减少趋势,1980年代以后基本处于枯水时段,与降水量的变化趋势基本一致。从多年平均值来看,温家川站1973-1979年平均年径流量较前期减少24.6%,20世纪80年代以来径流量锐减,年均径流量较1973年以前减少38.6%。在各项水土保持措施中,造林对径流量的影响最大。通过降水-径流双累积曲线的分析表明,径流变化趋势在1973年发生系统性向右偏转,说明径流量变化受降水量和人类活动共同影响。     

近50a来窟野河流域水文情势变化研究

对窟野河流域1966—2012年降水量、径流量以及降水—径流量关系的变化趋势进行了分析,通过建立SIMHYD模型,研究了气候变化和人类活动对窟野河流域径流的影响程度。结果表明:近50 a来流域径流量呈显著减少趋势;降水量虽然没有明显变化,但是1999年以后降雨强度减小;1998年后流域产流条件发生了很大变化;近几十年来,人类活动是窟野河流域径流量减少的主要因素。     

窟野河径流突变点分析

根据窟野河流域气象和水文资料,采用Mann-Kendall趋势检验和Pettitt突变点检验相结合的方法,对该流域径流突变点进行检验,并应用Mann-Kendall趋势检验法对流域降水量、蒸发量进行趋势分析。结果表明:窟野河的年径流量在1979年和1996年发生了突变,初步分析这主要是20世纪80年代初期开始实施的水保措施和20世纪90年代后期煤炭大规模开采造成的;窟野河流域年降水量、年蒸发量从20世纪60年代开始均呈逐年减少的趋势,相对年蒸发量而言,降水量的减少速率较小,并且其变化趋势均不明显。     

窟野河流域径流演变及其驱动因素分析

以黄土高原典型流域窟野河流域为对象,采用有序聚类方法,诊断了近60 a来实测径流演变的阶段性特征,在此基础上,分析了不同阶段实测径流与气候要素之间的响应关系,初步揭示了径流演变的驱动机制。结果表明：近60 a来窟野河流域实测径流量以1980年和1998年为分割点总体呈现阶段性减少趋势,其中,1999年以来减少尤其明显。不同阶段的年降水、径流关系有一定差异,相比而言,汛期（6-10月份）的月降水量与径流量具有相对较好的相关关系;非汛期（11-5月份）的月降水径流关系点群散乱,在月平均气温低于5℃时,月径流量与月平均气温具有较好的正相关性。窟野河流域汛期产流受高强度降水支配,人类活动对河川径流演变的影响有增大趋势。     

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。     

窟野河水文特性分析

根据黄河中游较大支流窟野河流域各水文站历年水文资料统计,通过对流域概况、降水、径流、泥沙以及洪水特性的分析,得出主要结论:窟野河降水量、径流量、输沙量年际变化大,年内分配不均,窟野河暴雨洪水特点是该流域发生大洪水机遇较多,洪水过程陡涨陡落,历时短,含沙量大,泥沙颗粒组。     

窟野河流域径流变化及其影响因素研究

依据窟野河入黄控制站——温家川水文站1955—2013年实测径流和降水数据,通过线性趋势、累积距平曲线、R/S等分析方法,分析了窟野河年、汛期、非汛期径流变化特性。同时,采用M-K秩相关检验、双累积曲线法分析了降水及人类活动对年、汛期、非汛期径流变化的影响。结果表明:(1)年、汛期、非汛期径流量总体上均表现出减少趋势,且未来一段时间3个时段径流量均有持续减少的态势;(2)年、汛期和非汛期径流量的阶段性变化特征为1955—1978年处于明显上升阶段,1979—1995年在微弱的波动中下降,1996—2013年呈现显著的下降趋势;(3)1979—1995年,降水对年、汛期径流量减少的影响值分别为0.868亿m3和0.810亿m3,是影响径流量减少的主要原因之一;1996—2013年,人类活动成为影响年、汛期径流量减少的主导因素,影响值分别高达4.622亿m3和3.198亿m3。对于非汛期,1979年以来,人类活动一直是影响径流量减少的主导因素且呈增加趋势。     

黄土高原河流水沙特征分析及综合治理：以窟野河为例

本文在分析窟野河径流、泥沙特征的基础上,根据黄土高原自然环境的特点及水土保持方面存在的问题,提出了水土综合治理的方略.     

水土保持生态建设对黄河中游水文情势影响研究

以黄河中游河口镇至潼关区间(河潼区间)的头道拐、府谷、吴堡、龙门和潼关水文站日均流量为研究对象,采用水文指标改变度(IHA)方法计算1958—2020年32个水文指标值,以1958—1979年作为参照,评价各个水文站1980年以来和2000年以来水土保持生态建设对黄河水文情势的影响。结果表明:黄河河潼区间整体水文改变度呈低等级高度改变;在五大类水文指标中,年极端流量类(第II类)和高低流量的频率及历时类(第V类)水文指标呈高度改变;在32个指标中,1980年以来和2000年以来流量的逆转次数发生高度改变,11月平均流量呈低度改变。水利水土保持措施和退耕还林(草)工程对黄河中游水文情势产生较大影响,使得河流径流波动性减弱。     

近 50 年济南三川流域降雨-径流关系变化分析

受气候变化和人类活动的影响,济南市三川流域(锦绣川、锦阳川、锦云川)降雨-径流关系发生显著变化,影响到济南市城市供水和保泉工程有效实施。利用1964-2011年近50年系列资料,采用滑动偏相关系数等方法,探讨三川流域降雨-径流关系变化规律,分析引起变化的内在机制与驱动因素。结果显示:受气候变化的影响,三川流域降水具有显著增加趋势;受水土保持、社会经济取用水等人类活动的影响,三川流域径流具有不显著的减少趋势。流域降雨-径流关系的突变点发生在1988年前后,通过1988-2011年与1964-1987年系列对比分析,流域平均降水量增加12.57%、入库径流减少8.85%。结合实地调查和水利普查数据分析,在三川流域降雨-径流关系变化中人类活动(蓄供水工程修建和水土保持措施实施等)占主导地位。气候变化对径流影响为正效应,人类活动为负效应。     

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。     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

变化环境下汉江流域生态径流演变特征

汉江流域地表径流受气候变化和人类活动的影响发生了显著变化,基于此,收集了汉江流域的径流与降水数据,利用基于流量历时曲线的生态水文指标分析水文变异后生态径流的变化特征,并根据降水距平与生态指标的关系,分析降水对生态径流的影响。结果表明：突变后高流量出现次数降低,导致生态剩余的减少和生态赤字的增加。2010年之前生态赤字处于增加趋势;大部分流域在年、春季、夏季和秋季的降水—生态径流指标具有明显的相关性,冬季生态径流主要受水库的调蓄作用。研究表明,生态径流指标解决了水文改变指标法IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标之间的冗余等问题,更适合用来分析水文情势的变化特征。     

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。     

汾河水库控制流域径流突变及其驱动因素

针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960-2013年54年的径流资料,采用MannKendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:(1)汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;(2)流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;(3)人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。     

汾河水库控制流域径流突变及其驱动因素分析

针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960-2013年54年的径流资料,采用MannKendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:(1)汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;(2)流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;(3)人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。     

窟野河流域水文特性分析

依据水文实测资料和水质监测资料,对窟野河流域降水、径流、泥沙、蒸发、冰情、水质等水文水质因子进行了分析,给出其年内、年际、地域方面的时空变化规律。通过水文水质数据的统计、计算、分析,对窟野河流域水文特性做了论述。