胶东山丘区典型流域径流年内分配特征量化研究

采用M ann-Kendall法和最小方差法,对大沽夹河流域1966~2004年逐月实测径流数据进行均值变点分析。根据分析结果,将径流划分为水文变化特征相似的A(1966~1971年)、B(1972~1981年)、C(1982~1996年)、D(1997~2004年)4个时段。在此基础上借鉴年降水年内分配的向量法,提出了量化径流年内分配的集中度和集中期。结果表明:1.大沽夹河的不同水文年,其径流年内分配的特征不同。时段A集中度最小,时段D最大,4个时段变差系数为0.12。时段A和时段C的集中期比较接近,最大径流出现的时间均在7月下旬,时段B和时段D的集中期比较相似,最大径流出现的时间在8月中下旬。径流年内分配与降水年内分配两者呈显著正相关。2.用月径流量计算的集中度比径流年内不均匀系数具有更高的分辨能力和有效性,用月径流量计算的集中期对应的月份与月径流最大值出现的实际月份完全一致,径流集中度、集中期能够充分定量地表征径流在年内分配的非均匀性。     

2006年黑河水系典型流域冰川融水径流与出山径流的关系

利用2006年夏季祁连山七一冰川野外观测资料,计算了2006年七一冰川的冰川融水径流模数,为119.85 L·s-1·km-2,是20世纪70年代七一冰川径流模数的2.23倍;依据径流模数估算出2006年冰川融水径流在黑河4条支流出山径流量中的比重为9.6%,大于1991年8.2%的统计值。黑河流域东部河流出山口径流量中冰川融水所占比重变化不大,西部河流冰川融水补给比重显著增大,强烈反映了在全球气候变暖背景下,祁连山冰川对气候变化过程的响应。     

黑河干流山区流域月径流计算模型

西北内陆河山区流域天然来水量的准确预测对于维持区域可持续发展和生态环境的保护具有重大的意义。鉴于这些山区流域地形、地貌、植被景观复杂，观测站点稀疏，建立了6种月平均流量的计算模型，效果都很好。所进行的数值试验表明，山区平均月降水量、月平均气温、平均月蒸发量和出山月平均流量相互之间存在复杂的非线性关系。降水和气温都是影响月蒸发力和平均流量的一个综合因素。气温是影响含有冰雪融水的山区流域产流的一个极为重要的因素，但降水、气温物蒸发力不足以完全综合反映产流过程，应该探讨加入新的因子。     

基于集中度与集中期的径流年内分配研究

借鉴年降水量年内分配的向量法,描述径流年内分配的径流集中度和集中期,尝试提出一种计算河川径流年内分配不均匀性的定量新方法。实例研究表明,用月径流量计算的集中度比径流年内不均匀系数有更高的分辨能力和敏感性,用月径流量计算的集中期对应的月份与月径流最大值出现的实际月份完全一致,径流集中度、集中期能够充分定量地表征径流在年内分配的非均匀性。     

1944-2005年黑河流域径流量变化特征及趋势

The Heihe River drainage basin is one of the endangered ecological regions of China. The shortage of water resources is the bottleneck, which constrains the sustainable development of the region. Many scholars in China have done researches concerning this problem. Based on previous researches, this paper analyzed characteristics, tendencies, and causes of annual runoff variations in the Yingluo Gorge （1944-2005） and the Zhengyi Gorge （1954-2005）, which are the boundaries of the upper reaches, the middle reaches, and the lower reaches of the Heihe River drainage basin, by wavelet analysis, wavelet neural network model, and GIS spatial analysis. The results show that： （1） annual runoff variations of the Yingluo Gorge have principal periods of 7 years and 25 years, and its increasing rate is 1.04 m^3/s.10y; （2） annual runoff variations of the Zhengyi Gorge have principal periods of 6 years and 27 years, and its decreasing rate is 2.25 m^3/s.10y; （3） prediction results show that： during 2006-2015, annual runoff variations of the Yingluo and Zhengyi gorges have ascending tendencies, and the increasing rates are respectively 2.04 m^3/s.10y and 1.61 m^3/s.10y; （4） the increase of annual runoff in the Yingluo Gorge has causal relationship with increased temperature and precipitation in the upper reaches, and the decrease of annual runoff in the Zhengyi Gorge in the past decades was mainly caused by the increased human consumption of water resources in the middle researches. The study results will provide scientific basis for making rational use and allocation schemes of water resources in the Heihe River drainage basin.     

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。     

1960-2008年黑河流域参考作物蒸发蒸腾量的时空变化

利用1960 - 2008年黑河流域16个气象站的逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman -Monteith公式计算流域参考作物蒸发蒸腾量(ET0),在此基础上运用IDW插值法进行空间插值,对黑河流域ET0的时空分布和变化趋势进行了分析,并采用多元回归分析法对影响ET0变化的主导因素进行了探讨.结果表明:黑河流域E...     

石羊河流域径流变化特征

基于石羊河流域干流及八大支流的9个水文站和35个雨量站的逐月降水和径流数据,采用小波分析和双累积曲线等方法,研究石羊河流域径流的变化特征。结果表明：(1)石羊河流域径流量总体呈减少趋势,平均每10 a减少0.37亿m³,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河的径流量减少,西大河、东大河、西营河和大靖河的径流量增加。(2)石羊河流域的9个水文站存在2～10、10～30 a的周期变化,其中杂木寺站和黄羊河水库站还存在30～60 a的长周期变化,并且9个水文站分别在24、21、21、21、43、45、22、17、21 a的时间尺度丰枯变化最明显。(3)石羊河干流和八大支流突变分别发生在1971、2014、2000、2018、1960、1959、1962、1994、1965年,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河突变后径流量下降,西大河、西营河和大靖河突变后径流量增加,东大河不具有突变性。研究结果可以为石羊河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

渭河径流年内分配变化特征及其影响因子贡献率分解

研究渭河径流年内分配变化特征及其影响因子,有助于在区域视角下进一步掌握全球变暖与人类活动不断加剧背景下的水文响应。本文基于1960-2005年实测径流、面降雨以及潜在蒸发量的月序列数据,采用集中度与不均匀系数两个指标分析渭河径流年内分配特征的时空变化规律。运用Mann-Kendall法求算了渭河流域径流集中度与不均匀系数的变化趋势,采用启发式分割法诊断径流年内分配特征值的变异点,并运用累积量斜率变化率比较法定量计算气候变化与人类活动对径流年内分配特征变化的贡献率。结果表明:①渭河实测径流年内分配特征值的年变化过程呈现上升趋势,其中张家山站呈现显著上升趋势,该流域旱涝风险有所增加;②林家村与张家山站的实测径流年内分配特征值均存在1973年这一变异点,而华县站无变异点存在;③气候变化与人类活动影响对林家村站径流年内分配集中度与不均匀系数的贡献率分别为27.15%,72.85% 和12.10%,87.90%,而对张家山站的贡献率分别为39.11%,60.89%和33.73%,66.27%。人类活动是渭河实测径流年内分配特征变化的主要驱动力。     

近10年来黑河流域生态环境变化特征分析

对比分析黑河流域13万km^2范围内2000年遥感影像数据资料及1987年流域遥感影像资料，结果表明：近10年来黑河流域生态环境总体上仍然向恶化方面发展，流域内天然森林分布面积减少6.35%，中游取代下游成为流域沙漠化发展的主导区域，上游区土沙漠化发展最为迅速；下游草地生态退化十分强烈，草地面积减少达2095.39km^2。但局部或生态环境的某些方面出现明显逆转。     

黑河莺落峡站年径流长期预报模型研究

通过分析黑河莺落峡站出山径流变化规律,并将年径流系列按照频率25%及75%为界,划分成3种情况:即多水年x_i > 55.0,中水年42.1≤x_i≤55.0,小水年x_i < 42.1。计算其状态转移概率得出:年径流过程从某一状态转移至其他状态的可能性都有,但其转移概率的最大值达81.8%。由此可知,年径流的变化过程不仅有随机性,而且有很强的相依性。通过多年对站年径流预报工作的实践,经过各种方法的比较检验,认为建立前期大气环流因子与年平均流量的预报模型和建立年平均流量的时间序列组合模型,其逐年预报的精度较高,经过误差评定分析,两个模型均为甲级方案,检验预报时性能较稳定,能对莺落峡站年平均流量进行有效预报,为黑河流域调水提供技术支撑。     

祁连山黑河径流变化特征及影响因素研究

基于黑河流域径流、气象和土地利用类型等资料,采用弹性系数等方法研究了黑河径流变化特征及影响因素。结果表明：（1） 1990年后黑河流域径流量增加趋势明显加速,并且在黑河干流表现最为明显,1957—1990年莺落峡站径流量增加速率为0.75×10⁸ m³·(10a)^-1,而1991—2020年其增加速率为2.60×10⁸ m³·(10a)^-1,后者是前者的3.47倍,并且黑河全流域1990年后径流量增加主要发生在夏季和秋季,较1990年前分别增加了7.07%和26.58%。（2） 径流对气候变化的响应在夏季最为敏感,并且降水是导致径流增多的主要气候因素,夏季降水量增多1.000%,同期径流量平均增多0.741%（P<0.01）。（3） 2020年较1980年黑河流域耕地和建设用地面积相对增幅分别为24.20%和71.43%;草地和未利用土地面积相对降幅分别为1.30%和5.28%。径流量与林地面积、建设用地面积呈正相关,而径流量与草地面积呈负相关。研究结果可以为黑河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

黑河流域近60年来径流量变化及影响因素

基于莺落峡、正义峡水文站径流量数据及相关气候资料,借助小波分析、小波神经网络模型和GIS空间分析方法,研究黑河干流径流量变化周期、突变、趋势及原因。结果显示:1944~2005年莺落峡年均径流量变化长周期约7和25年,变化总体呈增加趋势,增加率约1.04m³/(s·10a);1954~2000年正义峡年均径流量变化长周期约6和27年,变化总体呈减少趋势,减少率约2.65m³/(s·10a);2006~2015年莺落峡年均径流量呈增加趋势,增加率约2.04m³/(s·10a);莺落峡径流量的增加主要与黑河流域上游气候向暖湿型转化有关,而正义峡径流量的减少与中游水资源利用量的迅速增加有关。     

黄河流域天然径流量突变性与周期性特征

突变性和周期性是水文时间序列的两个重要特征。黄河流域面积广阔，各区域水文水资源系统演变规律各不相同，它们的突变和周期变化及其形成的物理机制遍异，因此系统分析各区域水资源突变性和周期性特征及其影响机制具有重要意义。把黄河流域划分为15个区域，计算出各区域1951—1998年的年天然径流量系列。利用Mann-Kendall非参数检验方法检测黄河流域各区域年天然径流量的突变年份，结果表明各区域的突变年份不完全一致，主要在1953—1955年、1979—1983年、1991—1993年等发生了突变，这些突变与北半球气候突变具有一致性，且由于下垫面改变、人类活动等影响而复杂化。利用Morlet小波分析各区域年天然径流量的变化周期，发现主要存在3～4a、7～9a、11a的周期，形成这些周期的物理因子有太阳黑子、海—气相互作用和下垫面因素等。通过分析黄河流域主要产流区不同时段小波系数变化，发现20世纪80年代之后年径流量主要以短周期变化。     

基于R/S分析的黑河出山年径流量灰色预测

径流过程具有分形和灰色特征。基于此,将R/S分析与灰色系统理论相结合,提出了R/S灰色预测模型以预报黑河出山径流量。针对1949—2011年莺落峡水文站年径流量资料,首先进行R/S分析,确定径流量序列的Hurst指数和平均循环周期T;然后在一个周期内进行径流量灰色预测。结果表明:黑河出山径流量循环周期在20~25年之间,在进行R/S灰色预测时,取T=20为宜;R/S灰色预测结果的精度高于直接进行灰色预测。该方法拓宽了分形和灰色理论在径流过程研究的应用范围,为径流量的科学预测提供了一种新方法。     

黑河流量对祁连山气候年代际变化的响应

利用祁连山区8个气象站自建站至2003年观测的月降水、气温资料, 在分析各站气候要素互相关的基础上, 建立了代表祁连山整体气候变化的1944-2003年历年各月、季降水距平百分率和气温距平序列, 以及黑河上游莺落峡水文站观测的径流量, 分析了黑河流量与祁连山区降水、气温的年代际变化。结果表明: 祁连山气候演变存在非常明显的年际和年代际变化。自1970年代以来, 除夏季降水量呈上升趋势外, 秋、冬、春三季均表现出明显的变干, 尤其是秋、冬两季。本世纪初降水量又有增加趋势。比较过去60a气温变化, 1940年代最暖, 1960年代最冷。自1980年代以来, 祁连山区气候明显变暖, 各季气温显著升高, 尤以冬季升温最快, 目前已超过1940年代的暖期。1980年代的流量是过去60a中最大的10a, 1990年代有所减小。1990年代后期流量明显增加, 目前除春季外, 夏、秋、冬季已转入上升趋势。     

黑河莺落峡站径流变化的影响因素分析

以黑河干流出山口径流控制站莺落峡水文站1960-2004年45年的径流序列为基础数据,采用相关分析、交叉谱分析、统计规律分析、降水—径流双累积曲线法等研究了全球变化、太阳黑子活动、ENSO循环和下垫面变化对黑河干流出山径流变化的影响。结果表明：①全球变化对莺落峡站径流变化影响较大;②莺落峡站年径流与太阳黑子相对数两序列在2年和3.3年两个振动周期上存在显著的相关关系,但在这两个存在显著相关关系的振动周期上太阳黑子相对数的周期波动变化都落后于莺落峡站年径流的周期波动变化;③ENSO循环对莺落峡站年径流变化有一定的影响,但是,El Nino事件和La Nina事件对莺落峡站年径流的影响时间持续较短,对事件发生当年的径流变化影响较大,对事件发生次年的径流变化影响较小;④流域下垫面变化对莺落峡站年径流量的变化影响较小。     

黑河过正义峡河川径流量减少的原因及对策分析

甘(甘肃)蒙(内蒙古)就黑河水量的分配问题由来已久。多年来,由于中游(甘肃)采用的是以开发河水为主,辅以开采地下水的水资源利用模式,导致了黑河过正义峡泄入下游(内蒙古)的河川径流量不断减少,近10a来尤为明显。文章在定量分析其减少原因的基础上,从兼顾中、下游用水角度出发,以《甘蒙分水原则》的最低值为约束条件,提出了中游地区应采取以开采地下水为主,辅以开发河水的水资源利用方案,从而确保了黑河过正义峡的径流量。     

灰色拓扑预测方法在黑河出山径流量预报中的应用

黑河是我国西北干旱区最大的内陆河流之一,中游地区是流域内工农业经济最为发达的地区和国家重要的商品粮油种基地,也是水资源利用量最大和利用率最高的地区,下游是阿拉善高原的主要天然草场,也是河西走廊等一些重要经济区的生态屏障。文章以黑河莺落峡出山年径流量实测数据系列为基础,采用灰色系统拓扑预测方法,建立了GM(1,1)拓扑预测模型群,对2004-2030年莺落峡出山径流量进行了预报结果表明,预报阶段黑河年均径流量为16.11×10m8/a,较现状径流量实测多年均值增加1.24%。预报结果表明:在21世纪开始的若干年内,随着天气系统的变化引起的祁连山中西部降水量的增加和冰川融水的增多,会使包括黑河在内的河流出山径流将呈现一个缓慢的上升趋势,预计这段时间年均流量将高于多年平均值。