人类活动影响的辽宁省大凌河流域水文干旱演变特征

为了揭示人类活动干扰对不同时空尺度水文干旱的影响,本文以辽西北大凌河流域为例,利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型重建天然状态下的历史水文序列,基于多时间尺度的标准化径流指数（SSI）,对比评估天然状态和人类活动影响下的流域水文干旱演变特征。结果表明,人类活动干扰是流域径流序列在2000年发生显著突变的主要原因。在时间尺度上,人类活动对水文干旱的影响主要体现在月、季尺度,对年尺度、多年尺度的影响相对较小。在空间分布上,中游水文干旱受人类活动的干扰较下游更为显著。干旱季节性变化的分析表明,人类活动的影响导致冬、春季出现干旱的频率降低,而秋旱的频率增加;季尺度干旱的历时和烈度的均值和离散程度均呈上升态势。     

变化环境对潮河下游径流一致性的影响

水文分析要求径流资料的时间序列一致性,但变化的环境破坏了径流序列的稳定一致性变化规律。在气候变化和频繁的人类活动的影响下(水利工程建设、植被覆盖改变和城市化建设等),流域的下垫面条件和产流物理机制发生了明显变化,导致径流序列出现变异情况,不能满足频率计算分析水文时间序列一致性的要求和同分布的假定。应用Mann-Kendall非参数秩次检验法、Pettitt检验法、方差分析法对潮河流域下游下会站1976年-2012年的年、月径流和降水时间序列的趋势成分、突变成分、周期成分和随机成分分别进行了检验和识别,并通过对比分析降雨和径流时间序列的成分,推断出气候变化和人类活动对潮河流域下游降水和径流演变过程的影响。     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料,利用水文法建立降雨径流模型和降雨产沙模型,在此基础上根据降雨资料建立模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列,对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析,并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

60年来西汉水流域降水径流演变特征及影响分析

西汉水为长江流域嘉陵江上游重要支流,为深入并真实反映该流域水文特征,采用流域内水文站1956～2016年实测资料对径流进行还原分析计算,利用Mann-Kendall检验、累积距平流、有序聚类等方法,研究了西汉水流域降雨径流演变特征。结果表明:西汉水流域降水、径流均呈递减趋势,降水减少趋势不显著,径流减少趋势显著;降水主要突变点在1993年,次要突变点在1968年和1977年,径流变化主要突变点在1993年,次要突变点在1968年;突变时间点与流域开发利用节奏基本一致,有效表征出人类活动对流域径流的影响。     

泾河流域水文气象演变及其变化归因

【目的】定量评价流域水文变化特征并开展其归因识别研究是应对气候变化实现水资源合理开发利用的基础。【方法】以泾河流域为研究区,采用滑动t检验、小波分析等方法分析流域1951—2018年水文气象要素演变特征,并基于Budyko假设和双累积曲线定量评价气候变化和人类活动对年、季尺度下流域水文变化的贡献率。【结果】结果表明：流域降水和径流均集中在夏季和秋季,潜在蒸散发集中在春季和夏季,泥沙主要集中在夏季;径流、泥沙呈显著减少趋势,并分别在1996年、1997年发生突变;径流(泥沙)主要存在三个主周期,第一、第二和第三主周期分别为41 a、58 a和15 a(56 a、26 a和16 a)特征时间尺度;在春季和冬季流域径流变化对下垫面参数最为敏感,在年、夏季和秋季流域径流变化对降水最为敏感;人类活动对年径流、泥沙的贡献率分别为93.05%、96.48%,夏季径流、泥沙变化对年径流、泥沙变化的贡献率分别为50.60%、82.87%。【结论】近70 a,泾河流域水文变化均呈显著减小的趋势,人类活动是导致年径流、泥沙减少的主要原因,而夏季径流、泥沙变化主导了年径流、泥沙的变化。研究结果可为变化环境下干...     

人类活动对晋江流域径流演变影响的分析与定量评估

为了进一步探讨人类活动对流域径流演变特征的影响,以东南沿海晋江流域为例,基于1960年-2010年逐月径流、降水数据,应用Mann-Kendall趋势分析法、差积曲线-秩检验法和小波分析等方法,分析了径流的变化趋势、突变和周期;利用SCRCQ方法定量估算了气候变化和人类活动对石砻水文站年径流及年内分配特征变化的贡献率。结果表明:在跨流域调水和山美水库调蓄等人类活动影响下,石砻水文站年径流上升趋势较不受水库影响的安溪水文站明显,年内径流变化幅度更趋于平稳。径流序列主要存在6~7a、11~12a和20~21a左右三个时间尺度的周期变化,与流域年降水周期变化基本保持一致,但20世纪80年代后石砻站周期变化与流域降水周期变化出现微弱差别。石砻站年径流序列在1982年发生变异,而安溪站年径流序列未发现明显变异;变异期内,以山美水库为主的人类活动对石砻站年径流、年内不均匀系数和集中度变化的贡献率分别为67.17%、84.76%和71.16%。     

金沙江流域径流特性变化及影响分析

以金沙江流域屏山站55 a(1950～2004)水文资料为基础,研究了流域内径流的变化特征。运用多种统计方法较系统地分析了屏山站径流的年内、年际变化规律及影响流域径流变化的因素。结果表明,流域径流年内分配不均匀系数Cvy的值介于0.05～1.49之间,且有减少趋势。径流的年际变化剧烈,丰水时段与枯水时段交替出现,由年降水—径流双累积曲线及回归分析可知,降水是影响流域径流变化的主要因素,人类活动对径流变化影响较小。     

1956-2016年拉萨河径流量变化及影响因素分析

通过分析拉萨河径流量的演变规律和突变情况,开展降水和人类活动对径流量变化的成因分析,为拉萨河流域水资源管理与利用提供科学依据。基于1956-2016年的径流和降水数据,利用Mann-Kendall趋势分析、累积距平-滑动t检验法和降水－径流双累积曲线法,统计分析拉萨河径流序列的趋势性和突变性,计算降水与人类活动对拉萨河汛期6-9月径流量变化的贡献率。结果表明： 1956-2016年拉萨河径流量年际变化波动较大,其中1995和2005年为径流量突变年份。以1956-1994年为基准期,通过双累积曲线法定量分析表明1995-2004年人类活动对汛期径流量变化的贡献率小于50%,而2005-2016年人类活动的贡献率增大至70%以上,即人类活动成为汛期径流量改变的主要影响因素,且下游河道人类活动的影响程度更大,主要原因是新建的直孔和旁多水库调控了下游河段的流量过程。     

气候变化和人类活动对玛纳斯河流域径流及干旱的影响

基于1956—2020年玛纳斯河流域逐月降水和径流资料,运用Mann-Kendall非参数检验法、双累积曲线法和标准化径流指数(standardized runoff index, SRI)揭示了流域径流量的年际变化趋势,定量描述了气候变化和人类活动对流域径流变化的贡献比例,同时探究了气候变化和人类活动影响下流域季节尺度的干旱变化特征。结果表明：(1)玛纳斯河流域年径流量呈上升趋势,并在1995年发生了显著性突变;(2)气候变化是导致玛纳斯河流域径流量增加的主要因素,气候变化和人类活动对流域径流量增加的贡献率分别为56.73%、43.37%;(3)从季节尺度上看,相较于受气候变化的影响,人类活动降低了流域干旱事件发生的频率,改善了流域冬季的干旱状况,但同时春季农田灌溉需要消耗大量的水资源,使得流域春季呈现出干旱化趋势。     

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%。     

气候变化对北江流域径流影响的模拟研究

通过构建北江流域SWAT分布式水文模型,以北江流域13个雨量站10年逐月降水量及北江流域干流石角水文站同步逐月流量数据为输入条件进行水文模型参数率定,应用气候情景设置方法研究了北江流域在降水和气温等不同气候变化条件下径流量的变化规律。研究表明:气温变化1℃对年径流量及其年内分配的影响变化均在1%以内。降水量变化对年径流量影响十分显著,降水量变化10%对年径流量的影响变化可达到15%,而对径流年内分配的影响变化在1%以内,影响较小。随着气温下降和降水量的增加,枯季径流量占年内分配比例均有所上升,枯水期来水量提高,有利于流域城乡供水安全和生态用水安全。     

RCP情景下都柳江上游气候变化及径流响应分析

建立都柳江上游三水源新安江月水文模型,根据1968-2004年历史降雨、蒸发及径流数据运用遗传算法来率定和优选敏感参数,使用降尺度GCM数据驱动模型得到不同RCP情景下的流域未来月平均径流,并通过线性拟合方法分析都柳江上游未来气象要素及模拟径流过程。结果表明:2020-2099年都柳江年平均降雨基本处于稳定状态,年平均气温和蒸发呈波动增长,局部短时段下降。流域径流流量总体低于历史平均值,年际间波动降低,年内分布不均,主要集中在5-10月份。     

气候变化条件下洪泽湖以上流域水资源演变趋势

基于IPCC对全球和中国的气候变化趋势,利用1990—2011年气象资料,采用增量情景设置方法,分析气候变化情景下洪泽湖以上流域水资源的演变趋势。结果表明:该流域水资源量对降雨变化有较强的敏感性,实际蒸散发对温度变化的敏感性较强。与基准期相比,在气温同等条件、降水增加情景下,流域水资源量呈增加趋势;在降水同等条件、气温升高情景下,流域的实际蒸发会增加,导致水资源量呈减少的趋势。径流年内分配受降水变化影响较大;随着降水增加,径流年内分配更集中,加大年内径流分配差异,可能加大流域湖泊调蓄压力。     

Characterization of the evolution of runoff-sediment relationship in Min River based on coupling coordination theory

Global climate change and human activities have profoundly affected the hydrological processes in the basin. The study of the characteristics of runoff and sediment variations in the basin and their driving factors is of great significance in promoting the efficient use of water resources and high-quality development in the basin. The determination of the abrupt change point of the runoff-sediment relationship is the key to delineate the base period, and is important to assess the contribution of climate change and human activities to the change of the runoff-sediment relationship. Therefore, this study constructs a binary coupled coordination model of runoff and sediment load to describe the coupled runoff-sediment coordination relationship, and uses the Pettitt method and the double cumulative curve method to test for mutations. The effects of climate change and human activities on changes in runoff and sediment load were assessed using the Budyko framework-based elasticity factor method and the cumulative slope rate of change method. The results show that the annual runoff and annual sediment load in the Min River basin show a decreasing trend between 1970 and 2019, with monthly sediment load changing more significantly than monthly runoff. Annual runoff and annual sediment load were significantly coherent throughout the study period, and there were significant resonant cycles of positive phase on 2-, 3-, 5- and 6-year time scales. The coupling coordination degree of runoff and sediment load is generally at a coordinated developmental stage and is moving from low to high levels of coordination. Relative to the base period, changes in runoff and sediment load during the change period are mainly attributed to human activities. The contribution of human activities to the change in runoff ranged from 78.92% to 66.71%, and the contribution to the change in sediment load reached 93.40% to 94.15%. In contrast, precipitation in climate change has a greater impact on changes in runoff and sediment load than potential evapotranspiration. Land use changes and reservoir construction in the Min River basin have both contributed positively to the reduction of runoff and sediment load. The results of the study will help us to gain a deeper understanding of the processes and driving mechanisms of the runoff-sediment relationship in the Min River basin, and provide a scientific basis for water resources management and sustainable development in the basin.     

气候变化对汾河(运城段）径流影响模拟

将分布式水文模型——SWAT模型应用于汾河（运城段）的径流模拟,以期为流域水资源管理、优化配置提供科学依据。首先,分析模型对研究区域的适用性,并在现有资料基础上对流域径流进行模拟研究,从时间、空间两个方面共同诠释了流域内径流与降水的关系;其次,根据流域未来气候可能变化,由增量情景法设定了不同气候情景,模拟未来气候情景下径流的变化趋势以及径流量的年内变化特征。结果表明:①研究区域内径流在时空分布上均与降水量分布吻合;②研究区域内径流量变化与气温变化呈负相关关系,与降水量变化呈正相关关系,且降水量变化对研究区域径流量产生的影响比温度变化产生的影响大;③径流量的年内分布呈季节性特点,汛期（7—10月份）最大,枯水期（11月至翌年3月份）最小;④未来气候变化趋势下,研究区域径流量将呈相应增加趋势,在气温升高0.5℃和降水量增加10%的情景下,河津水文站的径流量将增加1.29 亿m3。     

统计降尺度方法及其评价指标比较研究

针对目前气候变化对水资源影响研究中关注的问题,以汉江白河上游为研究对象,比较研究统计降尺度方法及其评价指标。以美国环境预报中心/美国国家大气研究中心全球再分析资料、CGCM3和HadCM3的A2情景为大尺度气候背景资料,应用SSVM和SDSM统计降尺度方法对大尺度气候因子进行尺度降解,得到降水情景序列后作为水文模型的输入,通过模拟径流比较分析统计降尺度方法的优劣。研究结果表明,由不同统计降尺度方法得到的降水作为水文模型输入,模拟径流的结果相差很大;对广泛应用于统计降尺度方法的降水模拟评价指标和径流模拟结果进行比较,发现所采用的降水评价指标侧重于考虑降水的统计分布特征,不能完整地描述降水过程特性。分析认为,径流模拟结果应该作为气候变化对径流影响研究中统计降尺度方法评价的重要参考。     

黄河流域典型流域水文气象变化与径流过程模拟

典型流域水文气象分析及水文过程模拟是合理评价黄河流域水资源变化的重要基础。利用Mann-Kendall秩次相关检验法和均值差异T检验法分析了黄河流域7个典型流域的年降水量、年径流量和年均气温序列的变化特征,并采用VIC模型、新安江模型、WBM模型和GR4J模型模拟站点的径流过程。结果表明:各典型流域年均气温显著升高;年降水量变化趋势和突变情况均不明显;而年径流量呈显著下降趋势,且突变多发生在1980s。模型模拟结果表明4种水文模型在黄河流域应用效果较好。就Nash效率系数而言,VIC和新安江模型因为考虑产汇流过程较为详细,模拟径流过程与实测过程更贴近;就径流相对误差而言,WBM模型在水量模拟计算中表现较优,其结构简单,适用于流域水资源的模拟与评价。     

汾河流域径流减少因素的定量解析

分析汾河流域 1981—2015 年气候、植被和人类取用水的演变特征。结果表明,流域年降水和净辐射分别呈 不显著（p>0.05）增加和减少趋势,叶面积指数显著（p<0.05）增加,人为取用水量波动增加,实测年径流显著（p<0.05） 减少。基于分布式水文模型和因素去趋势方法定量解析降水、净辐射、温度、叶面积指数以及取用水对汾河年径 流减少的贡献。结果表明,取用水的增加是导致汾河径流减少的主要原因,其次为温度、叶面积指数和净辐射的 变化。在上述 4 个因素无趋势情景下,实测年平均径流将分别增加 27.4%、14.4%,13.7% 和 2.1%。降水增加缓解 了年径流的减少。在年降水无趋势的情景下,实测年平均径流将减少 5.3%。上述研究结果可为汾河流域的水资 源管理和规划提供参考。     

渭河中下游年径流量变化趋势及突变分析

以渭河中下游林家村、咸阳、临潼和华县等4个典型水文站资料为例,采用滑动平均法、累积距平和线性倾向估计法分析年径流量变化趋势;采用滑动t检验,有序聚类法和Mann-Kendall法分析年径流量的突变情况。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似,各水文站径流量突变点发生在70年代初和90年代初。不同水文站突变情况存在差异,林家村突变点发生在1970年和1990年,咸阳站在1970年和1990—1992年之间,临潼站在1968年和1990—1994年之间,华县站在1968年和1990年。渭河流域径流量变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,前者主要表现为降水和潜在蒸发量的变化,后者主要体现在流域内水利工程的建设。