气候变化和人类活动对密云水库上游流域径流变化的影响

以北京市密云水库上游流域为例,采用非参数检验Mann-Kendall、Sen斜率、小波周期性分析、基尼系数及洛伦兹不对称系数、SCRAQ法,分析了1960～2017年水库上游流域张家坟站、下会站和密云水库入库月及年径流量的趋势、突变、均匀度等,并定量研究了气候变化和人类活动对径流量变化的影响。结果表明,三个站点月径流量所占比例主要集中于7～8月,且变幅较大,从8月开始,径流量开始减少;季度径流量夏季最大,春季和冬季较小;密云水库7～8月月径流总量的平均值为其他月份径流总量的0.94倍,其夏季径流量的平均值为其他三个季节径流总量的1.18倍;下会站在突变点即1997年后径流深出现缓慢的增加趋势,密云水库在突变点即1992年后径流深的减小速率变小,减小了20%,这是由于降水量及南水北调工程向其供水共同影响所导致;三个站点的主周期分别为8年和24年、5年和24年、6年和24年;年径流量的分布主要集中于许多较小的年径流量,其分布的不均匀性是由于少数较大的径流量引起的;降水和人类活动是对密云水库上游流域径流量变化影响最大的因素,其中人类活动是导致密云水库上游入库流量减小的主要原因。     

塔里木河流域气候变化与径流变化特征分析

采用趋势分析、小波分析等方法分析了1951～2010年塔河流域8个气象站点气象资料及13个水文站1956～2009年的径流量及降雨资料,揭示了不同时间尺度下塔河流域降雨及径流量序列变化周期,阐述了气候变化与径流变化特征之间的关系.结果表明,塔河流域的径流量处于相对平衡状态、降雨与径流主周期相同,气候变化仍是影响径流量变...     

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。     

梧桐河流域上游径流时序变化特性及趋势

为掌握梧桐河流域上游径流时序变化特性以指导流域水资源开发利用,基于梧桐河上游宝泉岭水文站1951～2013年天然径流序列,采用累积距平法、非参数检验Mann-Kendall法和Morlet小波分析法研究了年、季节径流量的趋势特征、突变特征及周期特征,探讨了引起天然径流量发生变化的主要原因。结果表明,梧桐河流域春、冬两季径流量分别以0.005×10~8、0.004×10~8 m~3/10a平均速率呈增加变化,夏、秋两季径流量分别以0.144×10~8、0.243×108 m~3/10a平均速率呈减少变化,仅秋季径流量减少趋势显著,在季节径流量综合作用下,年径流量以-0.379×10~8 m~3/10a平均速率呈不显著减少变化;年及季节径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1960年代中期以前;年及四季径流量存在显著周期特征,第1主周期依次为12、14、12、11、11年;降水减少引起流域径流量减少,使得两者呈基本一致的时序变化特性。研究成果可为流域水资源开发利用及规划管理提供依据。     

前河流域上游径流的时间变化特征及变化趋势分析

为了给前河流域水资源合理开发利用提供参考依据,基于前河上游土黄水文站1959～2008年实测径流序列资料,运用Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验、累积距平和线性倾向估计等方法进行了径流特征分析。结果表明,春季和秋季径流量变化均呈减少趋势,夏季则呈增加趋势,在四季的综合影响下,年径流量呈现出一定程度的减少趋势;同时表现出的周期性变化特征为5年左右的周期震荡最明显,14年左右的周期震荡规律较稳定,且呈“偏多—偏少”的交替规律。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

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。     

呼兰河流域上游天然径流变化趋势及突变特征分析

鉴于呼兰河流域径流研究较少的问题,根据呼兰河流域上游铁力水文站1953～2014年天然径流资料,采用Db3小波分解法、Mann-Kendall法和R/S分析法分别研究了流域上游年径流量、月最小径流量的趋势性、突变性和持续性特征,并从气候变化和人类活动两方面定性讨论了径流发生变化的原因。结果表明,铁力气象站年降水量、铁力水文站年径流量变化特征一致,均呈不显著减少变化,未来将持续减少,突变点位于1965年;铁力水文站最小月径流量、铁力气象站春季月均最低气温变化特征一致,均呈不显著增加变化,未来将继续增加;降水变化是径流变化主因之一;春季月均最低气温升高会增加冰雪融水,加之各类水利工程建设的综合作用导致流域径流发生变化。研究成果可对合理开发利用呼兰河流域水资源起到一定积极作用。     

东江流域降水时空变化及其与ENSO事件的响应关系

为了解东江流域降水的时空变化特征,揭示气候变化对流域降水变化的驱动关系,采用去趋势预置白Mann-Kendall检验、直线回归滑动平均、交叉小波等方法分析了东江流域1959~2018年降水时空特征,并揭示其与ENSO事件的响应关系。结果表明,东江流域近60年来降水以-4.29mm/10a的幅度缓慢减少,年内分布不均,属夏季降水最多,占年降水总量44%;各季节降水变化不一,春、秋两季在缓慢减少,夏、冬两季则在缓慢增加。汛期降水占年总量79%,以-10.6mm/10a的幅度减少;非汛期降水以6.1mm/10a幅度增加。空间上降水地域差异性明显,汛期降水与年际降水呈现由中游向上游、下游逐渐递减的分布;非汛期降水则呈现由上游向下游递减的带状分布;降水与ENSO事件响应关系显著,主要表现在1970年代2~4年周期与1990年代后期3~6年周期尺度上,表明气候变化是目前降水变化的主要驱动因子。     

龙川江流域上游地区河流泥沙输移变化及影响因素

为了解龙川江流域上游地区河流泥沙输移变化特征及影响因素,基于金沙江一级支流龙川江上游地区1970~2012年的逐月输沙量、径流量和降雨量等数据,采用均差累积曲线、Yamamot检验和小波神经网络耦合模型等方法,探讨了该区输沙量变化特征及其影响因素。结果表明,龙川江上游输沙量年内分配极其不均匀,主要集中在5~11月,尤其是7~9月集中了全年输沙量的近70%;40多年来,研究区河流输沙量变化可以分为三个阶段,1970~1984年为减少阶段,1985~2002年为增加阶段,2003~2012年为减少阶段;气候变化是龙川江流域上游年均输沙量变化的主要控制因素,而人类活动的贡献率相对较小,但越来越显著。研究结果为该区水电建设等提供了理论依据。     

流域径流演变多时间尺度特征探讨

采用Morlet子波变换等分析方法,结合逐月实测径流资料分析了大沽夹河流域径流演变的多时间尺度变化特征.结果表明,流域径流演变过程存在明显的多时间尺度特征,具有18～32 a,8～17 a和3～7 a的3类尺度的周期变化规律.流域径流的演变过程在一定程度上受降水控制,但其变化趋势和降水的变化趋势并不能完全吻合,同时还受人类活动的影响.在不同的时间域和时间尺度内,气候变化和人类活动对流域径流变化的影响同时存在.     

龙刘水库联合运用对黄河上游径流量变化的影响

为分析龙刘水库联合运用对黄河上游径流变化的影响,选取黄河上游八个水文站1950~2009年径流资料,根据水量平衡原理还原水库运用后径流序列,采用Mann-Kendall趋势分析法、突变检验法及小波分析法,分析了龙刘水库运用前后兰州站与下河沿站实测与还原年径流量的变化特征。结果表明,实测与还原序列都存在显著的下降趋势,实测序列突变年份为1987年,还原序列为1990年;实测序列与还原序列都存在3~5、6~9、14~17、23~27年四类周期变化尺度,兰州站与下河沿站实测径流序列的主周期都依次为25、16、8和4年,兰州站还原序列主周期依次为23、8、4年,下河沿站还原序列主周期依次为24、4、8年。说明龙刘水库的联合运用加剧了径流序列下降的趋势,有促使序列突变提前的可能性,且对径流序列的周期变化产生了一定的影响。     

漳河年径流量的变化趋势研究

采用Mann-Kendall法对浊漳河侯壁站、清漳河匡门口站1956~2007年的年径流系列进行趋势和突变检验,揭示了两站年径流量呈明显衰减的趋势,并分析了导致径流量衰减的原因,考虑气候变化和人类活动对径流情势的影响,预测了丰、平、枯水年的径流量,为漳河水资源的公平合理分配提供依据。     

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。     

海河流域天然径流年际变化规律分析

以海河流域为例,基于各区域1956～2000年的天然径流资料,分析了15个三级区径流的年际变化不均匀性、年际变化幅度及年际变化突变性。结果表明,海河流域由南向北径流年际变化不均匀性和变化幅度先增后减、平原区大于山区、南部大于北部,15个三级区天然径流量的突变年份与气候突变具有较好的相关性,人类活动是影响径流突变的重要因素之一。     

1958～2017年右江出口径流量演变特征分析

为了分析右江1958~2017年出口径流量演变特征,选用线性趋势法、累积平距法、Morlet小波分析法、Mann-Kendall突变检验法等多种方法,从全年、汛期、枯水期三种情况分析了右江出口径流量的变化趋势性、周期性、突变性等特点,并探讨了不同情况演变特征差异的原因、水利枢纽建设的影响、近期变化的趋势。结果表明,年均径流量和汛期平均径流量序列整体呈下降趋势,枯水期平均流量序列整体呈上升趋势;年均径流量和汛期平均径流量序列第一主周期均为37年,枯水期平均径流量序列第一主周期为10年;由于金鸡滩水利枢纽施工建设,年均径流量序列在2004~2007年持续突变,汛期平均径流量序列在2007年发生突变,枯水期平均径流量未发生突变;三种情况演变特征存在差异性主要原因是人类对径流量的利用主要在枯水期;近期年均径流量将继续处于偏多状态,汛期平均径流量将由偏少状态转为偏多状态,枯水期平均径流量将持续保持偏少状态。     

黑龙江流域气温突变诊断及极值重现期分析

以黑龙江流域44个站点1954~2012年共59年的日气温资料为基础,应用Mann-Kendall法和启发式分割算法,分别对44个站点的年平均气温做气温突变诊断。根据气温突变诊断结果对比分析,选取启发式分割算法结果对年极值序列进行分割,并检验前、后子序列是否服从同一分布。由此应用GEV函数拟合黑龙江流域6个子区域年极值序列,研究其年极值的变化特征。结果表明,随着气温突变,黑龙江流域中部及西北部年最高气温产生明显增长;黑龙江流域中部年最低气温产生明显增长;黑龙江东部年极端气温受气候变化影响较小,无明显变化。     

气候变化对黄河源区水文情势的影响

在CMIP5多种GCM模式和VIC模型基础上,结合水文指标法(IHA)和趋势分析法,研究了未来气候变化对黄河源区水文情势的影响。结果表明,黄河源区的年降水和年平均气温在未来时期(2036~2065、2070~2099年)总体上呈现显著增长趋势,各季气温增幅相当,然而降水季节变化存在较大差异,夏季降水较秋冬季节增长更为显著;黄河源区的汛期径流量呈增加趋势,剩余月份呈减小趋势,该趋势在冬季尤为显著;年极端最小径流有减小趋势,年极端最大径流有增加趋势,可能会对部分鱼类繁殖等产生影响,不利于水生生物的生存。     

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。     

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。