基于主成分分析法的玛纳斯河水文情势分析

为实施流域生态综合治理,基于玛纳斯河逐日径流、降雨及气温资料,采用M-K检验法、指标变化范围法(IHA-RVA法)及主成分分析法综合定量评价水文情势改变程度。结果表明,水文、气温、降雨量突变点分别为1996、1986、2005年;玛纳斯河整体水文改变度为62.36%,属于中度改变,其中12个指标发生高度改变;主成分分析法筛选得出的7个重要指标,经计算水文改变度为57.33%,属于中度改变,与IHA指标体系的水文改变度仅相差5.03%。分析表明,流域内气候及降雨的变化是导致河流水文情势变化的重要原因。     

窟野河洪水序列变异点综合诊断

以黄河流域窟野河1954～2006年洪峰序列资料为基础,采用水文序列变异点综合诊断方法对洪水变异点进行诊断。结果表明,窟野河流域洪水发生变异的年份为1979年和1998年,与水文调查结果一致,可为定量描述下垫面条件变化对流域径流的影响提供参考。     

多沙粗沙区5流域水沙变化及其对人类活动的响应

基于多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和无定河流域（5个流域）中各水文站1956~2012年逐月降雨、径流和输沙实测资料,对比了5个流域水沙情势,并定量分析了降水和人类活动对水沙变化的贡献率。结果表明,1956~2012年径流量、输沙量减少趋势明显,输沙量主要集中在汛期,占全年的96%,2000年以后,输沙量急剧减少;截止2010年,该地区实测水库总库容67 899.5×104m3,仅为原库容的62.8%,同时该地区建有淤地坝9 114座,是水沙量减少的另一重要因素;在黄土高原北部区域,水库、淤地坝、灌区引水和煤矿开采等人类活动对径流量和输沙量的减少作用明显,也是水沙减少的关键因素。     

多沙粗沙区5流域水沙变化及其对人类活动的响应

基于多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和无定河流域(5个流域)中各水文站1956~2012年逐月降雨、径流和输沙实测资料,对比了5个流域水沙情势,并定量分析了降水和人类活动对水沙变化的贡献率。结果表明,1956~2012年径流量、输沙量减少趋势明显,输沙量主要集中在汛期,占全年的96%,2000年以后,输沙量急剧减少;截止2010年,该地区实测水库总库容67 899.5×104 m3,仅为原库容的62.8%,同时该地区建有淤地坝9 114座,是水沙量减少的另一重要因素;在黄土高原北部区域,水库、淤地坝、灌区引水和煤矿开采等人类活动对径流量和输沙量的减少作用明显,也是水沙减少的关键因素。     

基于不同改进RVA法的水利工程对清江流域生态水文情势综合影响分析

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度,在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上,通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明,工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变,且清江流域水文情势改变度有增大趋势,考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性,能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。     

气候变化和人类活动干扰下万泉河流域水文情势变化特征分析

由于气候变化和人类活动的共同作用,众多河流的水文情势发生改变,因此分析环境变化的河流水文情势影响机理对河流保护有重要意义。基于万泉河加报站1957～2014年的日流量资料,通过Mann-Kendall和累积距平法诊断径流序列的突变点,将水文序列划分为两个时间序列,采用水文变化指标法(IHA)、变化范围法(RVA)和直方图匹配法(HMA)分析万泉河水文情势的改变度。结果表明,年径流序列1990年发生突变;变异后,径流特性发生改变,逆转次数显著增加,增幅为28.81%,RVA法的水文改变度DR值为89.85%,发生了高度变异,HMA法的水文改变度DH值为66.34%,表现为中度变异,会对生态系统稳定性带来威胁;流域内热带雨林破坏加剧,植被结构改变是导致河流水文情势变化的重要原因。研究结果可为水资源管理和生态保护提供参考。     

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。     

东江上游龙川站水文情势变化分析

针对河道受气候变化和人类活动影响致使水文情势变异的问题,基于东江上游龙川水文站1952~2010年的实测径流数据,利用Mann-Kendall检验方法分析了径流量的变化趋势和变异区间,并引入IHA指标、生态过剩和生态赤字指数来量化东江流域的水文变异程度。结果表明,在过去近60年期间,龙川水文站年径流量呈增长趋势,由于上游水库的调节作用,径流量大小、频率、延时及逆转次数都有显著改变;生态统计分析表明,生态过剩现象较生态赤字现象更为频繁,夏季洪水期高度运用水库调度的情况则除外。可见龙川站水文情势的变化对生态系统具有潜在影响,需加强东江流域的水资源管理来满足供水和生态系统的需求。     

基于Morlet小波理论的煤炭开采区河道径流演变特征分析

窟野河位于陕北煤炭开采地区,研究其径流变化特征对当地生态环境保护具有重要意义。基于窟野河1958～2017年实测径流资料,分析了其年内径流分配特征,并运用R/S法、有序聚类法、Morlet小波理论等方法分别研究了近60年径流变化的趋势性、突变性和周期性。结果表明,窟野河径流年内分配正由极不均匀转向较均匀,目前径流量呈显著下降趋势且Hurst指数大于0.5,表明未来一段时间仍将持续下降;研究期内河道径流序列的突变时间分别为1979、1996年,可将其划分为三个阶段;且径流序列存在4、15、28年三个波动周期,短周期嵌套在长周期的丰枯交替转化过程中,大约经历了6个15年和3个28年波动周期的丰枯变化。     

蚁蚂吐河流域降雨径流关系变化分析

分析流域降雨径流关系对于区域水资源规划管理有重要意义。以蚁蚂吐河流域为例,采用统计学方法,分析1956～2018年下河南水文站降雨-径流关系变化趋势,结果表明蚁蚂吐河流域降雨年际变化不明显,呈缓慢减少趋势,但径流深呈显著下降趋势且变化幅度大幅减小。通过M-K检验、双累积曲线法分析,降雨径流关系发生突变的年份为1998年,1998年以后径流系数显著减小。选择1998年前后典型年进行分析,月径流变化幅度减小,汛期产流量明显减小。初步分析是由于汛期降雨量减少,流域内植被覆盖度大幅提高、水土保持工程大量增加,造成蚁蚂吐河流域下垫面条件改变,共同影响降雨径流关系。     

三峡水库下游水沙情势变化及影响因素分析

为定量评价三峡水库下游水沙情势变化并分析其影响因素,采用基尼系数分析了宜昌站1952～2016年径流量与输沙量年内分配均匀度,运用Mann-Kendall非参数检验、滑动T、累积距平法确定了水沙年内分配均匀度的变化趋势及其突变年份,进一步将水文要素划分为汛期(6～10月)与非汛期(11月～次年5月),并采用累计量斜率变...     

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。     

气候变化与人类活动对滦河流域径流变化响应

针对气候变化和人类活动对流域水循环与水平衡的影响,以滦河流域为研究对象,基于SWAT模型,通过输入实测降雨、温度等气候资料及还原后的降雨资料,建立各时期气候变化及人类活动影响下的径流响应模型。结果表明,不同时期径流量呈现不同程度的减少,而引起径流减少的主要因素是人类活动的影响,气候变化的贡献率为20%~40%。     

尼尔基水库运行对嫩江水文情势的影响

水库运行是导致河流水文情势改变及其生态响应的主要驱动因素,是当前生态水文学研究的热点。基于水文变化指标/变化范围法(IHA/RVA),定量评估了尼尔基水库运行下32个水文指标,基于HYDROTEL水文模型的无水库情景下的径流模拟结果,对比分析了建库后实测径流和模拟径流,揭示了尼尔基水库运行在极端水文事件下对径流影响的贡献量。结果表明,在尼尔基水库调蓄作用下,其下游嫩江水文情势的整体水文改变度达到66%;尼尔基水库在极端枯水年和极端丰水年的背景下对嫩江径流影响的贡献率分别为68.82%、32.18%,水库运行对极端枯水年水文情势的影响强于对极端丰水年水文情势的影响。研究成果可为尼尔基水库运行调度及其下游嫩江生态保护提供依据。     

基于SDSM-SWAT模型的汉江上游径流变化模拟

为分析汉江上游流域径流对气候变化的水文响应过程,耦合了SWAT水文模型和SDSM降尺度模型,选用石泉和黄家港水文站1990～2005年历史月径流资料,对水文模型进行率定和验证,并将2011～2100年CanESM2模式下低等排放情景(RCP2.6)和高等排放情景(RCP8.5)两种情景输出因子降尺度到汉江上游流域各站点,生成未来气候情景数据,模拟流域未来气候变化下的径流响应过程。结果表明,SWAT模型在该流域径流模拟中具有很好的适用性;未来流域径流会呈现增加态势,RCP8.5情景较RCP2.6情景变化剧烈,且未来各月径流相对基准期变化更加剧烈,这为流域水资源管理与保护提供了参考与支持。     

黄河中游水沙过程对水土保持治理的响应研究

为了解水土保持治理对泥沙过程的影响,在分离了气候变化对水沙过程变化的影响后,结合变动范围法研究了黄河中游多沙粗沙区由于水土保持治理等人类活动引起的水文、泥沙变化的时空演变规律。结果表明,1953~2000年由水土保持工程导致较显著的黄河中游水文变化参数为反转数、10月月平均流量、90 d最小流量等12个IHA因子;较显著的泥沙变化参数为10月、4月月平均输沙量、年最大3 d输沙量等8个因子;黄河中游多沙粗沙区中多数流域的水文与泥沙变化程度具有相似的空间分布规律;工程措施对水沙过程变化的影响较直接,而非工程措施中植树造林对黄河中游水沙变化影响较大。     

汉江流域降水、蒸发及径流长期变化趋势及持续性分析

分析汉江流域降水、蒸发、径流等水文要素长期变化趋势是开发利用汉江水资源、研究人类活动对江汉流域生态环境影响的前提。基于汉江流域13个水文站1960～2003年逐月降水量、气温观测资料,采用高桥蒸发模型计算了汉江流域年径流量,采用Mann-Kendall非参数检验法分析了该流域降水量、蒸发量、径流量的变化趋势,并由Hurst指数分析了各水文要素变化趋势的可持续性。结果表明,采用高桥蒸发模型间接计算年径流量适应性较强,值得推广;汉江上游多数站点年降水量减少,下游站点年降水量增加,且变化趋势不显著;上游站点年蒸发量增加趋势显著,其余站点变化趋势不显著;上游多数站点年径流呈不显著减少状态,下游钟祥、天门和武汉站径流呈不显著增加状态;各站点水文要素均具有很强的持续性,降水、蒸发、径流的常数C分别为0.73、0.95、0.97。     

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。     

湄公河清盛站水文情势变化分析

以湄公河清盛水文站为例,采用MannKendall统计检验方法和Pettitt突变检验方法分析了1960 ～2003年径流量的变化趋势和突变点,基于水文变化指标,采用变动范围法定量评价了清盛站水文情势 的变化程度。结果表明,清盛站年均流量总体呈下降趋势,枯季平均流量呈上升趋势,汛期平均流量呈 下降趋势;径流系列基本未发生突变;1992年前后出现显著变化的水文指标有河流枯季月均水量、年均 最小流量与出现时间、低流量谷底数与平均持续时间及流量平均变化率与逆转次数;河流水文情势整体 属中度变化。