白龙江中上游径流变化及其对气候和人类活动的响应

河川径流是水资源重要组成部分,径流变化归因分析对于流域水资源安全及管理具有重要意义。基于白龙江中上游1960~2015年水文气象资料,采用多种统计学方法、基于Budyko假设的弹性分析法研究径流变化特征及归因分析。结果表明,径流呈显著下降趋势,线性倾向变化率为-2.69×10⁸m³/10a,其临界突变发生在1986年,呈先上升后下降的趋势;径流量分布集中,6~10月占比63.59%,夏秋两季占比70.62%;径流减少受气候变化和人类活动影响,双累积曲线法影响率分别为33.02%、66.98%,累积量斜率变化率法影响率分别为44.17%、55.83%,弹性分析法影响率分别为35%~39%、61%~65%,可见人类活动为径流减少的主要影响因素,同时,弹性分析法计算结果介于其他两种方法计算结果之间,最为可靠。     

岷江上游近59年径流变化及归因识别

为高效利用岷江上游流域的水资源，基于1960～2018年流域水文气象资料，采用多种统计学理论分析径流的趋势、周期和突变点，应用基于Budyko理论的弹性系数法(Choudhury-Yang公式)和累积量斜率变化率比较法(SCRCQ法)对径流变化进行归因分析。结果表明，径流以12.5 mm/10a的速率呈显著减少趋势，并在1993年发生突变。径流变化存在3、8、12、18年的主周期，其年内分配不均，主要集中于夏秋两季，占比73.6%。降雨对径流变化最为敏感，下垫面参数次之，潜在蒸散发最不敏感。Choudhury-Yang公式和SCRCQ法计算出气候变化对径流减少的贡献率分别达到58.13%、63.29%,表明气候变化是研究区径流减少的主要因素，而人类活动对径流减少的贡献亦不容低估，贡献率分别达到41.87%、36.71%。     

大汶河戴村坝径流序列一致性影响分析

基于大汶河流域戴村坝水文站1952~2014年径流、降水及蒸发资料,采用双累积曲线法、有序聚类法及游程检验法、Kendall秩次相关检验法、t检验法、累积量斜率变化率比较法对流域径流序列进行一致性分析和检验,并计算了气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明,大汶河戴村坝流域年径流序列呈逐渐下降趋势,且变化趋势显著,突变年份发生在1964年,一致性不好;研究流域降水量、蒸发量和人类活动对径流变化的相对贡献率分别为15.809%、23.678%和60.513%,说明在大汶河戴村坝流域,人类活动影响较自然气候变化对径流量变化的影响更大,研究结果可为大汶河流入东平湖后的一系列优化调度计算提供合理数据。     

累积量斜率变化分析法及其在径流变化归因中的应用

综合考虑降水和气温对径流的影响,提出了一种新的径流变化归因分析方法——累积量斜率变化分析法,该方法原理简单,能客观地定量分离出气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,进而以釜溪河流域为例,探讨了累积量斜率变化分析法的可行性和合理性。结果表明,釜溪河流域年径流序列存在1989、2002年两个突变点,可以此为界将序列划分基准期和影响期;气候变化和人类活动对径流变化的贡献率在1989～2001年期间分别为63.20%、36.80%,在2002～2014年期间分别为55.64%、44.36%。计算结果符合釜溪河流域的实际情况,可在流域径流变化归因分析中应用。     

基于Budyko假设的乌伦古河源区径流变化特征及归因识别

揭示流域径流演变特征及定量识别驱动因素贡献率对流域水资源适应性管理和水安全保障至关重要。基于乌伦古河源区二台水文站1960～2015年实测逐月径流序列及同期气象和人类水土资源开发利用影像数据，采用滑动移除小波分析法、Mann-Kendall趋势检验法、滑动t检验法等方法分析水文气象要素序列演变趋势及突变特征，基于Budyko假设的弹性系数法定量识别气候变化与人类活动对研究区径流变化的贡献率。结果表明，乌伦古河源区径流序列呈不显著上升趋势，降水序列呈显著上升趋势，潜在蒸散发序列呈显著下降趋势；径流序列于1995年发生突变，相较于基准期1960～1994年，变化期1995～2015年径流对降水、潜在蒸散发及下垫面特征参数的敏感性系数分别增加了8.8%、25.0%、7.8%;降水与潜在蒸散发、下垫面特征参数变化对径流变化的贡献率分别为39.2%、7.0%、53.8%,研究区径流变化由人类活动与气候要素共同驱动，人类活动为主要驱动因素。     

嫩江流域中下游径流量变化的时空特征

为分析嫩江流域中下游径流量变化的时空特征,以1955~2005年嫩江中下游同盟、江桥、大赉站径流和降水为依据,应用Morlet小波分析法、Mann-Kendall检验、Sen趋势度估计、改进累积曲线等方法研究了嫩江中下游径流在年、季节尺度上的变化特征及周期性规律,并采用多元线性回归法、双累积曲线分析了径流对人类活动的响应规律。结果表明,嫩江中下游径流具有5、11、26年主周期,其中26年为第一主周期;嫩江中下游径流的年内分布规律基本一致,径流量最大峰值均集中于7月份;下游河川径流的波动性比中游大,1955~2005年中下游径流呈下降趋势,其下降趋势由中游到下游越来越显著;嫩江流域径流突变点发生于1979年;降水对径流无显著影响,径流减少趋势主要受人类活动的影响,且下游受人类活动的影响更大。     

1964~2012年晋西黄土丘陵区圪洞流域径流变化分析

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域的径流变化及其影响因素,基于圪洞流域1964~2012年的土地利用资料、降雨和径流等实测数据,运用变差系数、滑动平均法、累积距平法表征流域径流变化趋势,拟合建立年径流系数与土地利用变化的多元线性关系,定量评价不同土地利用类型对径流的影响。结果表明,圪洞流域年径流深变差系数在2001~2012年间最大,说明径流在该年段变化差异较大,这与流域开始大面积植树造林有关。流域年降水量下降趋势不明显,而年径流深呈明显下降趋势。1964~1979、1980~2000、2001~2012年三个阶段降水和径流的线性相关系数R2分别为0.887 6、0.799 7、0.698 5,呈明显的下降关系,这表明流域人类活动对径流影响逐渐加强。年径流系数与土地利用变化的多元线性关系表明林地可有效减少产流,流域径流主要来自草地与耕地和其他两个地类,草地产流率是耕地和其他部分的5倍。     

岷江流域径流变化及成因分析

针对水利工程建设运行造成岷江流域径流情势变化等问题,定量分析岷江流域径流情势变化,运用Mann-Kendall法、累积距平法、滑动T检验法分析了径流量与降水量特征;考虑水利工程建设对突变前后水文指标进行割裂,选择生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评价岷江水文情势变化;基于6种Budyko假设公式,量化分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1956～2017年岷江流域径流量呈明显下降趋势,并在1993年前后发生突变;整体径流情势改变度为45%(呈中度改变),整体降水改变度为37%(呈中度改变);降水量及潜在蒸散发量在同期内呈下降趋势,但整体变化趋势不显著;人类活动是影响岷江流域径流情势变化的主导因素。     

晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素

为研究晋西黄土丘陵区圪洞流域洪水演变特征及其贡献因素,依据圪洞水文站1964~2015年的实测洪水资料,利用长序列资料、M-K检验法以及累积量斜率变化率比较法进行了分析。结果表明,相同级别雨量和雨强下,人类活动有效地衰减了洪水要素,洪量、洪峰流量的衰减幅度分别为7.69%~81.79%、2.42%~78.78%,滞时增长率达31.7%以上;不同级别雨量和雨强下,人类活动对40~50mm雨量和8~11mm/h雨强下的洪水要素影响最大;以1980~1989年为天然基准期,降水和人类活动对洪水变化的贡献率在1990~1999年间分别为33.09%和66.91%,在2000~2015年间分别为25.28%和74.72%,表明自1990年以来,流域洪水变化主要受人类活动影响。研究结果可为当地防洪减灾提供依据。     

呼兰河流域河川径流年内分配变化特征分析

掌握河川径流年内分配变化特征对优化区域水资源利用具有重要意义。基于呼兰河流域兰西站1952~2014年逐月径流资料,分析了流域径流年内各季、各月分配情况,运用不均匀系数Cu、集中度Cd、绝对变化幅度ΔR和相对变化幅度Cm等指标分析了流域径流年内分配特征,并采用累积滤波器法、Mann-Kendall法和R/S分析法分析了径流及其特征指标的历史、未来变化趋势。结果表明,呼兰河流域各季年代、年际径流量相差较大,各季径流量均呈减少变化;径流年内分布呈"单峰型",主要集中在4~10月,该时段平均径流量占到全年的94%以上;未来一段时间内,年、各季、1、5、6、8~12月径流量将表现为减少变化,其余时段呈增加变化;Cu、Cd、ΔR和Cm分别以-0.007/10a、0.004/10a、-0.511×108 m3/10a、-42.727/10a的趋向率变化,现在和未来的年内各月径流差异逐渐减小,径流年内分配趋于集中。流域内农业迅猛发展,尤其是灌溉用水的急剧增加,在一定程度上改变了流域河川径流年内分配特征。研究成果可为呼兰河流域水资源规划管理提供参考。     

泾河水沙多年变化规律及驱动因素研究

为了解泾河多年水沙变化规律及其驱动力,基于泾河张家山水文站径流及泥沙数据,利用MannKendall趋势检验、Pettitt法、经验模态分解方法(EMD)等对年数据进行趋势、突变点和周期分析,并最终对水沙变化进行了归因分析。结果表明,泾河张家山水文站来水量和来沙量多年来呈减少趋势,并且在1990年代中后期发生突变;水沙变化主要拥有2年周期的波动,在发生突变后,波动幅度变的缓和,波动周期未发生变化;而水沙大幅度减少主要是由于上游流域退耕还林和人类直接取水拦沙活动所造成的。     

蒙江流域降水及径流变化特征分析

分析蒙江流域降水及径流的变化特征,有利于水资源的开发利用与保护。基于蒙江流域1959～2012年降水、径流资料,应用线性倾向估计法探讨了降水和径流年际、年代变化特征;借助Mann-Kendall法、Yamamoto法、滑动t检验、小波分析法和R/S方法探讨了降水、径流的趋势性、突变性、周期性及长程相关性。结果表明,降水年际、年代间变化较小,径流年际间波动剧烈;年代间,最大年径流量出现时间一般较降水滞后3年,除1990年代,最小年径流、年降水出现时间同步,降水、径流分别呈不显著减少、不显著增加变化,这主要是由1990年以后的人类活动所致;流域降水在1975、1981年发生突变,年径流在1991年发生突变,均存在24年的主周期,未来一段时期内,降水、径流均呈偏丰状态,区域水资源形势较为乐观。研究成果可为区域水电站运行及水资源配置提供参考。     

电网事故控制及处理算法简述

基于汾河和沁河入黄站的实测径流序列和降雨序列资料,采用滑动分析法、Kendall秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法分析了序列的变化趋势及趋势的显著性,并在此基础上采用滑动t 检验、M-K检验、累积距平法、聚类分析法分别检验了序列的突变点。结果表明,河津站、武陟站的实测径流呈显著减少的趋势,降雨减少趋势不显著;河津站、武陟站实测径流的突变点分别出现于 1970、1964年,两站的降雨均未发生突变;汾河和沁河径流的减少直接受气候变化的影响,同时人类活动也有至关重要的影响作用。     

汾河和沁河流域入黄径流锐减事实分析

基于汾河和沁河入黄站的实测径流序列和降雨序列资料,采用滑动分析法、Kendall秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法分析了序列的变化趋势及趋势的显著性,并在此基础上采用滑动t检验、M-K检验、累积距平法、聚类分析法分别检验了序列的突变点。结果表明,河津站、武陟站的实测径流呈显著减少的趋势,降雨减少趋势不显著;河津站、武陟站实测径流的突变点分别出现于1970、1964年,两站的降雨均未发生突变;汾河和沁河径流的减少直接受气候变化的影响,同时人类活动也有至关重要的影响作用。     

近50年来滦河下游径流演变特征及成因分析

选用滦河下游滦县水文站1956~2006年径流量资料,采用线性倾向估计、滑动平均、滑动t检验、Yamamoto法、有序聚类和小波分析等方法分析了滦河下游年径流量演变趋势和周期特征,并分析了径流变化原因。结果表明,滦河下游年径流量呈显著下降趋势,年径流量倾向率为-9.5×108m3/10a;年径流量在1979年前后发生了突变,随后总体呈下降趋势;年径流序列主要存在3个尺度的周期变化,其中以30年以上尺度的震荡最强;人口增长、工农业用水增加、跨流域调水等人类活动因素是导致滦河下游径流量减少的主要原因。     

浑河干流径流变化及其驱动力分析

根据浑河干流大伙房水库、沈阳和邢家窝棚3个水文控制站1964~2011年的逐月径流资料和逐月降雨资料,运用数理统计、Kendall秩次检验、R/S分析法和M-K突变检验等方法,计算分析了浑河流域径流的年际变化、代际变化、年内分配和径流变化趋势等多种特征,并利用降水—径流双累积曲线法研究了浑河流域降水和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,浑河流域径流的年际变化剧烈,下游的变差系数与极值比大于上游,说明下游更不利于水资源综合利用和管理;浑河干流丰水期历时短,枯水期历时长,大部分年份处于枯水期;浑河干流径流的代际变化不明显,但径流年内分配很不均匀,主要集中在5~10月,约占全年径流量的75%;浑河流域的径流序列呈现出丰枯交替变化,处于不显著递减状态;影响浑河干流径流变化的主要因素是人类活动,其次是降水变化。     

气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响分析

为进一步了解气候变化与人类活动对湘江流域径流变化的影响,将湘江流域划分为上游、中游、下游三个汇流区间,采用Mann-Kendall非参数检验法和累积距平法等数理统计法揭示了湘江流域上游、中游、下游径流与气象因素在1961~2013年之间的演变规律,利用弹性系数法定量分析了气候变化与人类活动对湘江流域径流量变化的影响。结果表明,湘江流域径流与降水变化趋势不明显,潜在蒸散发呈下降趋势,径流变化具有较明显的阶段性;湘江流域气候变化与人类活动均起着增加径流的作用,人类活动对上游与中游的影响较大,下游则是以气候变化的影响为主。     

北方典型多沙大凌河水沙演变特征及其影响因素分析

为分析北方典型多沙河流大凌河的水沙演变特征及其影响因素,结合M-K趋势检验法及水文学方法分析了大凌河干流4个主要控制水文站1956～2016年的水沙演变特征,并定量分离和剖析其水沙演变影响因素。结果表明,大凌河干流各站年径流量及输沙量急剧下降,M-K检验值均通过99%的显著性检验,尤其在2000年以后,年水沙递减率更为显著,与1970年代相比,2000～2016年各站年径流递减率在71.38%～80.93%之间,年输沙量递减率在96.02%～99.52%之间,且从上游到下游,水沙递减率呈递增变化;各站水沙累积双曲线突变点均发生在1980年;与基准期(1979年以前)相比,变化期(1980～2016年),人类活动对水沙演变影响要素的贡献率约为75%,降雨影响贡献率约为25%,2000年以后,大规模流域水保措施(退耕还林(草),淤地坝、梯田建设)是大凌河水沙锐减变化的主因。