气候变化情景下青海湟水流域径流变化的HIMS模拟分析

基于国产HIMS(Hydro-Informatic Modeling System)模型,以青海湟水流域为研究区域,利用1986-2000年33个雨量站和8个气象站的逐日降水和气温数据,对其径流变化进行模拟;选取流域内6个水文站同期的实测径流数据,进行参数率定及验证。结果表明:HIMS模型日、月率定及验证结果良好,在湟水流域具有良好的适用性。在此基础之上,分析了湟水流域1961-2010年降水及气温的变化趋势,并对不同气候变化情景下的水文响应(径流量)进行模拟分析。结果显示气候变化对湟水流域径流量变化趋势影响显著,随气温升高和降水量的减少,径流量呈明显的减少趋势,反之,呈增加趋势。     

挠力河流域河流径流量对气候变化的敏感性分析

流域径流量对气候变化的敏感性分析是理解气候变化对流域水资源影响的重要手段。本文利用非更新式人工神经网络(ANN)模型,以年平均降雨、年最低气温和最高气温为输入参数,年平均径流量为输出变量,构建了三江平原挠力河流域的径流量预测ANN模型;并根据IPCC第四次报告的气候变化模式,设定了9种不同的气候变化情景,利用构建的ANN模型分析了流域径流量对气候变化的敏感性。结果表明:构建的人工神经网络模型能够较好的模拟径流量,可用于气候变化的敏感性分析;挠力河流域上游径流量对气候变化的敏感性要大于中游区域的,降水变化对径流量的影响大于气温对其产生的影响。     

SRM融雪径流模型在长江源区冬克玛底河流域的应用

冬克玛底河流域作为青藏高原腹地长江源区典型代表性高寒山区流域,有较大面积的冰川、积雪存在。本文以冬克玛底河流域2005年5~10月的实测水文、气象资料为基础,运用SRM融雪径流模型对不同分带数对融雪径流模拟效果的影响和不同测站气温分别作为气温驱动变量对融雪径流模拟效果的影响分别进行了模拟试验。结果表明：不同分带会对SRM模型融雪径流量模拟产生一定的影响;而不同的气温作为驱动变量对模拟的效果影响很大,这表明SRM模型对气温驱动变量非常敏感。同样根据流域内径流与气温降水的相关分析看到日径流量与气温相关性较好,线性相关系数最好达到0.72,而径流与降水线性相关系数为0.20。根据以上模拟实验和相关分析选择合适的分带和具有代表性的站点气温,SRM模型模拟的两个优度指标最好可达到Nash-Sutcliffe 系数 (R2) = 0.83和体积差 (Dv) = 0.95%。 考虑到SRM 模型对气温的敏感性,利用最终选择的模拟方案并结合气温升高1 ^oC气候情景假设来考虑气温、降水和径流之间的关系。模拟结果表明：气温升高1 ^oC后,(1) 模拟时期内的径流总量由原来模拟的25.5 × 10⁶ m³增加到33 × 10⁶ m³;(2) 冰川物质平衡线从原来的 5600上升到5750米,冰川消融区从5.8 km²增大到13.5 km²,冰川消融量增加,对径流量的贡献明显增大。(3) 气温的升高加速积雪融化并改变降水形态是径流在5~6月变大的主导因素。7~10月份的径流变大则主要是由于冰川消融。     

天山北坡奎屯河流域径流模拟及对气候变化的敏感性分析

利用乌苏气象站和将军庙水文站1964—2009年气象与水文数据,将月径流分为消融期和非消融期进行研究,并结合第一和第二次冰川编目数据以及1979—2009年分辨率为0.1°×0.1°的CMFD数据,基于BP人工神经网络模型对新疆天山北麓奎屯河流域消融期月径流进行模拟及气候变化的敏感性分析,结果表明:(1)奎屯河流域年径流量总体呈上升趋势,消融期径流增速与年径流增速十分接近,非消融期径流变化不甚显著。(2)通过对比分析,发现将气温、降水、日照时数、风速和相对湿度等五种气象要素作为输入的神经网络模型性能最佳。根据两次冰川编目的冰川储量变化值确定的5-7-1结构的BP人工神经网络模拟结果较好,可用于奎屯河流域径流模拟。(3)奎屯河流域消融期径流对气温、降水和日照时数的敏感性较高,对相对湿度和风速的敏感性较低,除风速其他四个要素对径流均起促进作用。降水不变,气温升高0.5℃、1℃和2℃时,径流分别较2000—2009年消融期月径流平均值增加4.62%、9.13%和18.30%;气温不变,降水增加10%时,径流将增加9.78%。气温和降水同时作用时,径流增加幅度明显高于仅气温或仅降水作用下的情景。     

基于小波变换和GRNN神经网络的黑河出山径流模型

对黑河山区流域月降水量和气温做Harr小波变换,并作为GRNN神经网络的输入,对黑河出山径流进行模拟和预测验证,效果较好。应用全球变化成果,在不同的气候情景下,对黑河出山径流进行预测。结果表明,黑河出山径流在未来一段时间内,径流量会有一定程度的增加,最终会减少。但模型对气温反应不敏感。去除气温重构的细节系数后,气温也成为一个敏感因素,但径流量却随气温的增加而增加。可推断,引进Haar小波变换的GRNN神经网络模型可应用于径流量对气温不敏感的流域。     

黄河入海径流变化及影响因素

黄河入海径流是黄河水循环的重要分量,涉及整个流域,它的变化是流域气候与人类活动的综合体现。以黄河入海口利津水文站1963～2009年实测径流量年均值为基础,采用随机水文学方法,对入海径流动态变化进行了分析;结合流域内7个径流来源区的78个气象站同时段月均降水和气温数据及流域内取水量和水利工程等资料,探讨了不同径流来源区的气候因素和人类活动对入海径流量的影响。结果表明:近50年来入海实测径流量呈显着下降趋势,且存在1968年、1985年、1996年与2002年这四个突变点;入海天然径流量同样呈显着下降趋势,只有1985年一个突变点。唐乃亥以上区间的降水量、兰州至龙门区间的气温以及龙门至三门峡区间的降水和气温是引起入海天然径流量变化主要因素;气温因素的季节性变化对入海天然径流量也有影响,其中夏季降水与冬季气温是重要的因素。自20世纪70年代以来,人类活动对入海径流量的影响不断加强,且在耗水量、水土保持及水利工程等方面表现出明显的空间差异。取水量、降水、气温对黄河入海实测径流量变化的贡献率分别为42.2%、39.2%、18.6%.     

近 60 a 以来祁连山中部气候变化及其径流响应研究

利用 1960—2017 年水文、气象资料,采用相关分析、Mann-Kendall 和小波分析等方法,研究 了祁连山中部气候和径流量变化特征。结果表明：（1）近 60 a 来祁连山中部气温、降水和径流量总 体呈现出气温上升、降水增加、径流量增大的趋势。年平均气温以 0.39 ℃·（10 a）^-1 的幅度上升,四 季气温升高趋势明显,年平均最低气温和冬季气温的升温幅度最高。降水增加了约 19.2%,降水的 增加主要归因于夏季降水的增多。（2）平均气温在 1993 年出现突变,气温突变时间早于西北其他 地区。气温和降水的主周期分别为 8 a 和 30 a,在径流量周期响应中,短周期（8 a）与平均气温振荡 非常一致,长周期（30 a）与年降水变化较为一致。（3）分析表明,降水和气温都是影响径流量变化 的主要因素,建立的径流量预测模型纳什效率系数为 0.68,能很好的分析和预测径流量,降水和气 温变化分别使径流量增加了 21.1%和 10.9%,降水对径流量的影响作用更大。     

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。     

甘肃省气温与降水变化趋势及其对主要流域径流量的影响

基于气温和降水格点资料及水文站年径流量数据,对甘肃省不同区域气候变化趋势及其与径流量的关系进行了分析。结果显示:1961-2011年,甘肃省大部地区气温呈显著升高趋势(p<0.05),而降水量则在乌鞘岭东西两侧地区存在明显的反向变化趋势。气温和降水的变化趋势对不同区域径流量起不同作用。过去51年来,在乌鞘岭以西地区,受河源区降水量增加的影响,黑河与疏勒河流域径流量有增加趋势;在乌鞘岭以东地区,由于降水量减少及气温升高,区域河流径流量以减少趋势为主。虽然气温和降水对径流量均有影响,但降水与径流量的关系更为密切。然而从长时间尺度来看,虽然甘肃省区域平均降水量无明显减少趋势,但径流量仍呈现减少趋势,可能与气温持续上升趋势带来的蒸发增强、水分损耗增加等因素有关。     

全球气候变暖情景下黑河山区流域水资源的变化

利用有关水文气象观测资料,对全球气候变暖情景下祁连山区黑河流域水资源的变化特征、成因及趋势进行了分析,并在此基础上提出了未来各种假定气候情景下黑河山区径流变化的计算模式。分析及计算结果表明:黑河山区水资源对全球气候变暖的响应十分明显,但受其特殊地理位置的影响,水资源的变化又有着显著的地域性特征。总体上,山区的气温和降水随全球增温均呈上升和增加的趋势,且气温上升的幅度大于全球平均水平,山区径流亦随降水量的增加而增加,但增幅随着气温升高而逐渐减小,除非遭遇到比较极端的气候情景,如气温升幅与降水减幅同时出现较大值的"暖-干"气候组合或气温降幅与降水增幅的同时出现较大值的"冷-湿"气候组合等。因此,可以预计,未来几十年里黑河山区水资源量虽随着降水、气温的变化而上下波动,但变化相对稳定,其幅度基本在目前出山径流量的±10%左右范围内。     

土地覆盖与气候变化对黄河源区径流的影响

After dividing the source regions of the Yellow River into 38 sub-basins, the paper made use of the SWAT model to simulate streamflow with validation and calibration of the observed yearly and monthly runoff data from the Tangnag hydrological station, and simulation results are satisfactory.Five land-cover scenario models and 24 sets of temperature and precipitation combinations were established to simulate annual runoff and runoff depth under different scenarios. The simulation shows that with the increasing of vegetation coverage annual runoff increases and evapotranspiration decreases in the basin. When temperature decreases by 2℃ and precipitation increases by 20%,catchment runoff will increase by 39.69%, which is the largest situation among all scenarios.     

Impact of land-cover and climate changes on runoff of the source regions of the Yellow River

After dividing the source regions of the Yellow River into 38 sub-basins, the paper made use of the SWAT model to simulate streamflow with validation and calibration of the observed yearly and monthly runoff data from the Tangnag hydrological station, and simulation results are satisfactory. Five land-cover scenario models and 24 sets of temperature and precipitation combinations were established to simulate annual runoff and runoff depth under different scenarios. The simulation shows that with the increasing of vegetation coverage annual runoff increases and evapotranspiration decreases in the basin. When temperature decreases by 2oC and precipitation increases by 20%, catchment runoff will increase by 39.69%, which is the largest situation among all scenarios.     

未来气候变化对淮河流域径流深的影响

本文运用多元回归方法,建立有关气候-径流深的数学模型,并用该模型预测在未来气候变化的15种可能情景下淮河三个代表子流域径流深的变化。结果表明:年径流深随年降水量的增加而增加,随年均温度的升高而减少;不同流域对各种气候变化的响应存在着明显的差异,反映出整个淮河流域不同自然地理条件的影响;不同季节的径流深对各种气候变化的响应也存在明显的差异,体现了季风气候对径流的影响。文章还特别关注了暖干天气组合下径流深的变化,提出这种极端气候情景对工农业生产和国民经济建设有着严重的负面影响     

Possible change on the runoff in the upper Yellow River basin under global climate change

In this study,the characteristics and changing trends of temperature,precipitation,and runoff in the upper Yellow River basin up Tangnag station are analyzed by using hydrological and meteorological data in the past 50 years from observation stations in the basin.Further,in this study,the evolving trend of runoff in the future decades is forecasted in the basin based on the method of suppositional climate scenes combination.The results indicate temperature variation in the basin has an evident positive relation with global warming,and the precipitation variations are quite complicated in the basin because of differences of located geographic positions during the past 50 years.Runoff in the basin has been decreasing continually since the end of the 1980s because the mean temperature in the basin has been rising and precipitation in the main areas of runoff formation in the basin has been decreasing.Runoff will largely decrease if precipitation decreases and temperature rises continuously,whereas runoff will increase if temperature is invariable and precipitation increases largely;the increase magnitude of runoff may be more than that of precipitation because of the synchronously increasing supply of meltwater from snow,glacier,and frozen soils in future several decades.     

Hydrological Characteristics of the Heihe River Basin in the Arid Inland Area of Northwest China

The hydrological characteristics of the Heihe River Basin in the arid inland area of northwest China were investigated.The spatial distribution of annual precipitation in the basin indicates that it decreases from east to west and from south to north,and increases with elevation by a gradient of 24.4 mm per hundred meters below 2,810 m a.s.l.,but decreases with elevation by that of 37.0 mm per hundred meters above 2,810 m a.s.l.For the last 50 years,the mountain runoff of the ba-sin has a tendency of increase.Except in the mountain area,the aridity is very high in the basin,and the aridity index ranges from 1.6 to 7.0 at the piedmont,to 9.0～20.0 in the midstream area and up to 40.0 in the downstream Ejin region.It is estimated for the last 50 years that a 1oC increment of annual temperature causes a 21.5 mm increase of evaporation in the mountain area,and the equivalent reduction of mountain runoff is 0.215×109 m3/yr at the Yingluoxia Hydrometric Sta-tion.The estimation shows also that a 1oC increment of annual temperature causes 1,842 mm increase of farmland evapotranspiration in the midstream area,an equivalent of 0.298×109 m3/yr more water consumption.The anthropogenic influence on the hydrological processes and water resources is then discussed.     

我国东部季风区不同自然带年径流特征及人类活动影响的比较研究*

本文在分析我国东部季风区不同自然带年径流与气侯因子关系的基础上,揭示了径流深随纬度和经度变化的规律,并对不同自然带中人类活动对河川径流的干预强度进行了比较,指出半干旱区是人类活动对径流影响最严重的地区,在这里应加强水资源的保护并大力推行各种节水措施。     

气候与地表覆被变化对梭磨河流域水文影响的分析

分析了1960～1990年长江上游梭磨河流域气候和地表覆被变化及其对流域水文的影响。30年来，流域降水有所增加，有林地面积1957～1974年大幅下降，以后有所回升。有林地每公顷蓄积量由1957年的423m^3下降到1998年的177m^3，40年来林地质量不断下降，流域水文发生了明显的变化；年均流量自1972年以来不断上升，洪水频率、洪峰流量和土壤侵蚀模糊明显增加。     

天山南、北坡河流出山径流对气候变化的敏感性分析——以开都河与乌鲁木齐河出山径流为例

选取开都河与乌鲁木齐河山区流域为研究区域,利用有关水文气象台站1960-2005年的观测资料,对研究区域的气温、降水与出山径流的变化特征及趋势进行了分析,并根据研究区域气候变化的特征与趋势及出山径流与山区降水、气温之间的关系,假定不同的气候情景组合,建立山区径流对气候变化的响应模型,以揭示天山南、北坡河流出山径流对气候变化的响应及其差异.结果表明,开都河与乌鲁木齐河山区径流与气温、降水量均呈正相关关系,受山区降水、气温持续增加和上升的影响,出山径流总体呈上升趋势,1990年代以后的升幅尤为显著;相对而言,乌鲁木齐河山区径流对降水变化更为敏感,而开都河出山径流对气温变化的敏感性略甚于气温.