天山北坡中小河川降水与径流变化特征——以精河为例

利用精河山口水文站近50 a(1957-2005年)的气象、水文资料,采用(Mann-Kendall)非参数检验和相关分析法,对天山北坡精河近50 a的降水与径流的变化特征以及径流对降水变化的响应进行了探讨。结果表明:精河流域的径流对降水变化具有很好的响应关系,二者的变化趋势相近。精河流域降水在20世纪70年代出现减少过程,这期间河川径流量也显著减少;80年代以后降水呈现增加趋势,河川径流量也呈现增多趋势,山区降水变化是影响径流变化的重要因子。精河流域的降水、径流变化与我国西北地区气候向暖湿化变化的趋势基本一致,这种向暖湿化方向转变的现象在精河流域始于80年代初期,较塔里木河流域略早。     

黄河源区径流年内分配变化规律分析

河川径流的年内分配特征与特定的径流补给条件关系密切。在气候变化以及人类活动的影响下,河川径流的年内分配特征也发生着相应的变化,直接影响水资源的开发利用以及生态系统的健康。本文根据黄河源区主要测站1952～1997年的月天然径流资料,分析了年内分配不均匀系数、集中度和集中期、变化幅度等特性。结果表明:1)黄河源区径流的年内分配特征20世纪90年代和70年代较为接近,而80年代则与60年代较为接近。2)90年代的径流年内分配特征出现了较大的变化,突出表现在汛期径流量的减少;3)玛曲水文站径流年内分配的不均匀性、集中度以及相对变化幅度都略高于唐乃亥,而绝对变化幅度则较小。     

气候转暖及人类活动对北疆中小河流降水-径流关系的影响

利用近40 a来的水文气象资料,分析北疆20世纪80~90年代气候转暖及人类活动对北疆不同地区的中小河流降水-径流关系的影响,主要结论如下:①北疆西部的哈拉依灭勒河、卡琅古尔河,在1980年以后气候转暖的背景下,它们的自然降水-径流关系并无明显改变。②北部额尔齐斯河流域东部产流区平均高程较高的大青河,在90年代气候显著转暖的背景下,其自然降水-径流关系并无明显改变;而位于大青河东侧、流域平均高程较低、山区流域降水量较小的小青河,在90年代气候明显转暖的背景下,其自然降水径流关系发生了变化,所形成的自然地表径流量明显减少。③天山中部北坡的乌鲁木齐河,在80~90年代气候转暖的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,产流量明显偏多。④天山东部北坡的开垦河,在80~90年代气候转暖及人类活动影响的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,产流量减少。⑤乌鲁木齐近郊低山丘陵区的水磨河,在近40 a来的增温及人类活动影响的背景下,其自然降水-径流关系发生了变化,尽管乌鲁木齐年降水量有增加趋势,而其径流却是减少的。     

青海湖流域河川径流特征及其对降水的滞后效应

以青海湖流域的布哈河为例,采用变差系数、集中度和集中期等指标,对青海湖流域内径流量、降水量在年代、年际、季节等时间尺度上进行分析,并用集中期来反映河川径流对降水的滞后效应。结果显示,河川径流年内主要集中在6—10月,特别是7月中旬至8月中旬之间;降水主要集中在5—9月,特别是7月;径流量与降水量存在极大的相关性（r=0.746＞0.443=α0.001(47)）,径流对降水具有滞后效应,多年平均滞后时间为20 d左右。     

近50a来玛纳斯河流量变化及对气候变化的响应

玛纳斯河流域是北疆地区的一个典型流域,汇集十多条支流,河流贯穿山地-绿洲-荒漠系统,地表过程复杂。高山区的冰雪融水和玛纳斯河上游的降水是该流域的主要径流水源。笔者对玛纳斯河出山口红山嘴水文站的流量资料(1956-2003年)及石河子市的逐日降水和气温资料(1953-2003年)进行分析,介绍各自变化特点并建立它们之间的年均变化对比曲线,分析年均流量与年降水量和年均气温的关系。进一步分析表明玛纳斯河流量与夏季气温的变化和降水量有更密切的相关性。20世纪90年代以来,流量显著增加,对降水和气温的变化有明显的响应。     

祁连山大野口流域气温、降水、河川径流特征分析

水库底层深入基岩层,无地下潜流等优势可准确地测得流域河川径流量。通过大野口流域气温、降水和流域河川径流18 a(1994-2011)的长期监测,采用特征值参数计算、回归分析、线性倾向分析、百分比排位等方法对其数据进行处理和分析,结果表明:(1)从特征参数看,气温年际变异最大、河川径流次之,年降水最小;年均气温、年降水量和年河川径流量分别在1.16~2.08℃、307.43~440.69 mm、129.04~204.42 mm区间内变动的年份占68%左右,大气降水的44.57%形成了河川径流。(2)从回归模型看,如年均气温1.62℃、年降水量为374.06 mm,则流域年河川径流量的估计值为165.47 mm。(3)从线性倾向分析法,气温、降水和河川径流均呈波动性上升趋势,其中气温,平均趋势变化率约为0.23℃·(10 a)-1、降水和流域河川径流平均趋势变化率均为18 mm·(10 a)-1左右。(4)从月份相关函数分析,气温、降水和河川径流在1月份最小,平均值分别为-11.91℃、2.74 mm和0.32 mm;7月份最大,平均值分别为14.38℃、82.48 mm、37.48 mm。通过研究,可为中等流域尺度上进一步揭示水源涵养功能机理及其流域产流机制提供参考和科学依据。     

中国东北地区典型流域水文变化特性及其对气候变化的响应

以辽河的主要水源区太子河流域为对象,分析近50 a来流域的降水径流变化特性,采用水文模拟方法,研究了河川径流量及土壤含水量对气候变化的响应。结果表明:近50 a来实测径流量总体呈现减少趋势;20世纪80年代以来,气候因素对河川径流量的绝对影响量呈现增加趋势;降水增加比减少对河川径流量的影响明显,土壤含水量对降水减少的响应更加敏感,气候暖干化趋势将非常不利于东北地区的水资源利用和农业生产。     

气候变化对黄河上游天然径流量影响分析

根据黄河上游兰州以上地区1959-2002年历年逐月气温、降水量资料,统计分析了近44年区域气候变化的基本特点,同时通过对各站气温、降水量与兰州站年天然径流量相关系数的计算,选取代表站及典型时段,建立天然径流量计算公式,并计算分析了天然径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流的影响程度。结果表明：(1)年径流量随降水的递增而加大,随气温的升高而减小;(2)径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更显著;(3)20世纪90年代以来,气候变化对天然年径流量的影响较显著,其影响幅度达13．2％。     

近40a来黄河上游径流变化特征研究

利用黄河上游兰州水文站以上流域(及少数邻近站点)26个气象台站的气温、降水及5个水文站的径流逐月资料(1950’s—1990’s),分析了20世纪后期近40a来黄河上游径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明：黄河上游流域普遍存在升温的变化趋势,尤其是冬季升温明显,同时导致冻土层温度的升高和冻土退化,蒸发加剧,不同程度上影响了流域内径流的变化;流域内降水减少趋势明显。黄河上游自然来水径流量呈显著的减少趋势,1990年以后减小的趋势更加明显;从年内变化分析来看,流域内各水文站春季径流(4～6月)有明显的增大趋势,该时段降水(雪)的明显增加,是导致其春季(4,5,6月)融雪径流的增加的主要原因;秋、冬季径流的减少,主要是秋季变于的结果;分析兰州站径流的变化特点,主要还受到上游水库调节等人类活动作用的影响。     

1950 年以来汾河水沙演变规律及影响因素分析

利用汾河河津水文站1950 年以来的水文资料, 应用多种统计分析方法, 系统分析了汾河水沙的季节及年 际变化规律, 并且对人类活动导致的年径流变化影响进行了估算。研究表明, 汾河流域水沙年内分配极不均匀, 年 内不均匀系数有明显上升趋势, 且越到近期稳定程度越低。水沙的年际变化剧烈, 且在20 世纪80 年代之后年径流 基本都是枯水时段。应用累积滤波器对汾河水沙变化趋势进行分析, 结果显示, 汾河流域水沙均呈减少趋势, 且泥 沙变化幅度大于径流变化。通过降水—径流双累积曲线及对天然径流的还原分析表明, 径流变化趋势在1964 年发 生明显偏离, 从多年平均值来看, 人类活动导致的径流减少量占径流减少总量的75.912%, 人类活动是汾河流域径 流减少的主要因素。     

1958~2015年疏勒河上游出山径流变化及其气候因素分析

利用1958~2015年疏勒河出山口昌马堡水文站径流资料以及同期流域气象资料,揭示了疏勒河出山径流及其对流域气候变化的响应。结果表明：总体上,疏勒河出山径流量呈现增加趋势,特别是20世纪90年代后期以来,出山径流增加趋势更为明显,但近几年,疏勒河出山径流量缓慢回落,21世纪初暂时成为代际变化的拐点。研究亦显示,疏勒河出山径流对河源处高海拔山区气候变化的响应更为敏感,出山径流年际变化实际受到山区气候因素的共同影响,不同时段各因素影响强度具有一定差异;降水是出山径流变化的主控因素,但气温升高导致冰雪融化加快是近年来出山径流增长较快的重要原因。定量分析表明,20世纪90年代后期以来气温等对径流影响比重超过60%,而降水约为30%左右。     

潮河上游降水- 径流关系演变及 人类活动的影响分析

以潮河密云水库上游流域为研究对象, 利用双累积曲线将1961~2005 年期间年降水- 径 流关系演变划分为三个阶段: 1961~1978, 1979~1993, 1994~2005。第二和第三阶段相对第一阶段 而言, 平均年径流有较大幅度的减少, 年径流对降水的响应程度在减弱。与此相对应, 进入1980 年代后, 流域内的人类活动强度在增加, 主要表现为小水库、塘坝等水利设施的大规模建成并投 入使用, 以及农垦和造林等土地利用活动导致耕地和林地面积的增加。人类活动使得流域总蒸发 和入渗增加, 从而改变水量平衡, 径流对降水的响应变得迟缓, 减少流域总径流; 不同降水年型降 水- 径流的关系表现出很大差异, 人类活动对枯水年份年径流的影响相对较大。     

多模式预测气候变化及其对雪冰流域径流的影响

冰川覆盖流域的雪冰融水对河川径流有重要的调节作用。气候变化影响雪冰融水过程和数量变化,河川径流过程和径流量相应变化,其程度与流域冰川情况相关。通过利用CMIP5气候模式输出气象数据驱动流域水文模型,模拟研究天山地区3个不同冰川覆盖率河流(库玛拉克河、玛纳斯河、库车河)的径流对气候变化的响应。结果表明:随着未来气温和降水的持续增加,3个流域的雪融水均有增加,冰融水变化受冰川覆盖面积的影响,在各个流域变化不一致。径流变化主要受降水增加和雪冰融水变化的综合影响,在未来情景下各流域径流均有增加,分别增加了5.8%～14.3%(库车河)、2.9%～11.4%(玛纳斯河)、12.9%～47.1%(库玛拉克河),且冰川覆盖率越大的流域,预估径流不确定性变化区间受冰融水影响越大。预估3个流域的径流、雪冰融水年内分布变化表明,各河流的春季融雪时间提前和融雪量增加使得流域春季径流量较历史时期增大;在夏季,受雪冰融水变化的影响库车河、玛纳斯河夏季径流峰值量减小,而库玛拉克河径流峰值量增加,且预估的各流域夏季径流变化不确定性区间明显大于其它季节。     

汾河水库以上流域径流变化与洪水频率分析

根据1970—2004年的实测水文资料,采用水文学及统计方法分析了汾河水库控制流域的径流量变化及其原因,同时还计算了不同重现期的控制站的洪峰设计值。结果表明,入库控制站静乐和上静游站丰、平和枯水水平年不同步,在20世纪70和80年代发生丰水和平水年份比较多,在90年代后枯水年份比较多,多干旱年份。水库控制流域洪水主要集中在7月、8月,同时极端洪涝和干旱事件出现的频次增多。以静乐站为代表分析降水对径流变化的结果表明,高强度降水在量级和次数上存在波动变化的态势,年径流的时序变化主要是受年降水量的变化影响。     

潮河流域降水-径流关系变化及驱动因子识别

基于1973-2010年长系列日降水、径流数据,利用降水径流双累积曲线、M-K统计检验和降水集中度等方法,结合HIMS模型模拟结果,分析了潮河流域降水-径流关系的变化及其原因。得到的主要结论如下：（1）近38年来,潮河流域降水变化较小,但径流下降趋势显著,降水-径流关系发生了两次突变,即在1973-1983年、1984-1998年和1999-2010年三个阶段降水-径流关系存在明显差异;（2）大雨日降水总和（P_≥20）与径流深关系较为密切,其变化是导致降水-径流关系在1983年发生突变的主要驱动因子;（3）HIMS模型模拟结果显示,1999-2010年潮河流域下垫面条件较前两阶段变化明显,人类活动引起的减水效应由第二阶段的14.93%增加至第三阶段的25.78%,人类活动是导致降水-径流关系在1998年发生突变的主要驱动因子。     

气候变化对洮河流域水资源的影响

过去40多年来，洮河流域主要产流区甘南高原的气候和生态环境发生了显著变化，通过对引洮工程的引水区——流域上游40多年的实测水文气象数据的统计分析发现，降水和径流总体下降趋势非常明显，20世纪80年代至90年代降水径流减少更多，达35％；而气温则呈上升趋势，但上升幅度没有降水径流的下降幅度大。由于气候升温变暖、草原载畜过量以及过度砍伐森林，导致气候干旱化、山区水土流失加剧、草原植被退化和沙漠化，这一切都将对未来引洮工程发挥效益产生不利影响。     

生态保护和植树造林对黑河流域河川径流的影响

黑河流域是密云水库上游潮白河水系的重要组成部分。从20 世纪80 年代开始,国家在黑河流域开展了大 面积的生态保护和植树造林活动。为正确认识植树造林等活动对流域水资源的影响,本研究利用20 世纪80 年代 和2000 年两期土地利用数据和流域1959～2000 年降雨、径流资料,分析了生态保护和植树造林活动影响下的流域 河川径流量的变化情况。研究结果表明：1959～2000 年黑河流域年降水量和河川径流量年际变化较大,但整体变化 趋势性不显著;黑河流域以林地、草地和耕地面积为主,从20 世纪80 年代到2000 年林地面积增加了8x10²hm²,草 地和耕地面积分别减少了7x10²hm² 和1x10²hm²;1980～2000 年开展植树造林活动期较1959～1979 年多年平均径流 系数下降了4.1%;1980 年后20 年的生态保护和植树造林活动对河川径流量的影响为- 0.3mm/hm²,且有丰水年份 对流域河川径流量影响最大,平水年次之,在枯水年份对流域河川径流量影响最小的现象。     

阿克苏河径流变化与北大西洋涛动的关系

使用小波、交叉小波多尺度分析、相关和突变检验以及线性趋势等方法研究了阿克苏河天然径流与北大西洋涛动的关系。结论如下：（1）对NAO与阿克苏河径流的年代际变化、周期、相关等分析表明两者关系密切;（2）交叉小波谱表明：阿克苏河径流与NAO在年、冬季和夏季各周期尺度上的20世纪90年代相关性高,相关显著区多集中在90年代;（3）阿克苏河径流与NAO年代趋势强弱变化具有一致性;（4）NAO突变影响阿克苏河径流突变;（5）NAO通过大气环流变化来影响阿克苏河流域温度和降水,进而影响其径流。     

艾比湖流域气候变化及其径流响应

利用艾比湖流域5个气象站45年的气温降水资料,分析了艾比湖流域的气候变化特征。在近45年当中,艾比湖流城的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。艾比湖流城气候变化对区城水文水资源的影响主要表现在:1)近45年来艾比湖流域气温存在着明显变暖的总趋势,尤其以20世纪90年代最为明显。气候变暖具有明显的季节性差异,主要是在冬季,而春季变暖的趋势较为缓慢;2)近45年来艾比湖流域降水量呈现增多趋势,尤其是进入20世纪90年代后期,降水量明显偏多,其中夏半年降水量增长趋势率要高于冬半年降水量增长趋势率;3)艾比湖流域主要河流年径流的多年变化不大,总体上博尔塔拉河下游径流量呈减少趋势,而精河径流量呈上升趋势。博尔塔拉河下游地表径流对博乐站年降水量有正响应,精河地表径流对精河水文年降水量有正响应;4)变暖也造成了河湖水质的不断恶化,艾比湖和河流下游水体的矿化度逐年升高,水体化学类型由碳酸盐型向碳酸盐—硫酸盐型再向硫酸盐—氯化物型过渡。     

贡嘎山东坡不同流域河川径流特征对比分析

选取贡嘎山东坡海螺沟流域冰川河和森林区不同尺度3条沟,结合最近10余年的径流和相应的降水、温度等资料,运用径流分割、相关分析等方法对相邻的冰川区和森林区河川径流组分、年内分配、年际变化进行对比分析.结果表明:海螺沟冰川河是冰川融水(50.1%)、地下水(27.9%)、降水(18.2%)混合型补给的河流,6.9月径流组分主要是冰川径流(62.3%)和降雨径流(22.7%),枯季径流主要成分是地下水(67.9%)和融雪径流(22.55%),年内分配不均匀系数为0.76;森林区河沟枯季以地下水补给为主,湿季以降水补给为主,黄崩溜沟和马道沟年内分配差异较大,不均匀系数分别为0.90、1.11,观景台沟年内径流过程较稳定,不均匀系数为0.70.最近10余年来,冰川河的年径流量呈单调上升趋势,年递增率为0.93 m3/s,其中夏季径流量增幅最为明显,冬春季节气温的升高、春秋季降水量的增加以及全年水面蒸发量的显著减少可能是其径流变化的原因.森林区观景台沟径流量多年变化不显著,变差系数为0.09,年递增率为-0.004 m3/s,夏季径流减少幅度最大,降水量的减少是主导因素,该沟雨季径流量的波动变化控制着年径流量多年变化.森林区对气候变化的敏感性小于冰川河.