基于Budyko假设的赣江流域径流变化归因识别

利用赣江流域1953—2017年的水文气象数据,采用非参数Mann-Kendall检验和滑动t检验等方法分析研究区水文气象要素变化特征,并基于Budyko假设理论,应用弹性系数法进行影响要素的敏感性分析,定量评估各要素对赣江流域径流变化的影响程度。结果表明：(1)1953—2017年赣江流域径流量及降水量呈现不显著增加趋势,潜在蒸散发呈显著下降趋势;(2)径流变化与降水成正相关,与下垫面特征参数和潜在蒸散发量成负相关,赣江流域径流对降水的变化最为敏感;(3)气候变化对赣江流域径流增加产生正效应,是影响径流变化的主导因素,贡献率为73.7%～104.9%,人类活动影响次之,占-4.9%～27.0%。人类活动对上中游的径流影响较为显著,赣江上游的生态建设工程及中游水利工程建设工程的实施,改变了流域下垫面条件,进而影响河川径流。     

淮河流域中上游径流变化归因分析

为了研究与量化人类活动、下垫面和气候变化等影响因素对淮河径流变化的贡献率,以淮河流域中上游(蚌埠站以上)为研究区域,采用M-K检验、滑动t检验、R/S分析法,分析1958—2018年的降水和潜在蒸发序列及1958—2016年的径流序列的变化趋势,确定径流序列的突变点,并采用土地利用转移矩阵分析土地利用变化及其对径流变化的影响。基于Budyko水热耦合平衡理论,计算降水、潜在蒸发和下垫面参数的弹性系数,定量分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。研究结果表明:蚌埠站径流序列在1990年发生突变,变化期多年平均径流深比基准期减少了20.9 mm,草地面积也在1990年出现大幅下降,占比更大的林地、水域面积对应的径流量表现为下降趋势。基准期和变化期降水、潜在蒸发、下垫面参数的弹性系数分别为2.11、-1.10、-1.10和2.36、-1.36、-1.07。在导致径流变化的各因素中,气候变化、下垫面变化、人类活动的贡献率分别为37.13%、-53.53%、-9.34%,其中下垫面变化是导致径流减少的主要原因。     

黄河流域径流演变归因研究

本文首先分析了黄河流域近43年天然径流量的变化规律,得出了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子的变化规律,利用M-K、聚类分析等多种方法判别了黄河流域及6个集水区天然径流受人类活动影响较小的基准期。根据基于傅抱璞公式的流域尺度水均衡模型区分了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子对于流域天然径流量变化的贡献。结果表明:流域内的天然径流量出现明显的衰减,其中4个主要影响因子中降水改变对于天然径流量的变化贡献最大,土地利用和水利工程调蓄因子的变化对各个集水单元的贡献率因为地区的差异也有很大差异。     

1980-2018年曹娥江中上游径流变化特征及归因分析

水资源对人类社会发展至关重要,掌握河川径流变化规律是实现水资源可持续利用的基础。当前关于径流变化的研究涉及径流年际变化规律、径流年内分配特征、径流变化的归因分析3个方面。利用1980-2018年嵊州站、黄泽站和花山站3个水文站的月径流数据,结合多种研究方法对曹娥江中上游的径流量变化进行了研究。结果表明：曹娥江中上游年平均径流量呈减小趋势,其中黄泽站变动最大,其次为花山站,嵊州站年平均径流量变动最小;春季各站平均径流量均呈显著减小趋势,冬季黄泽站平均径流量呈显著增大趋势;嵊州站和花山站年平均径流量在2003年发生突变,黄泽站没有明显突变点;不同时期径流量年内分配过程线均呈“三峰”形态,峰值分别出现在3-4月、6月和8-9月,峰值表现为“低-高-低”的特征;对于嵊州站和花山站,人类活动为研究期径流量减少的主要原因,而降雨因素是造成黄泽站径流量减少的主要原因。     

基于Budyko假设的布哈河流域径流变化归因分析

以布哈河流域为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt检验法分析各水文气象要素的趋势变化并识别其突变特征,基于Budyko假设的水热耦合平衡Choudhury-Yang公式,分析量化不同因素对流域径流变化的贡献。结果表明：1958—2016年研究区年径流深呈显著增加趋势,增加速率为0.536 mm/a;通过突变检验识别在2001年存在突变点,据此径流序列划分为基准期(1958—2001年)和变化期(2002—2018年);与基准期相比,变化期径流增加了32.7 mm,其主要影响因素为气候变化,贡献率为86.27%,气候变化中降水量变化的贡献率占97.12%,潜在蒸散发量变化起到负贡献作用,贡献率为-10.85%,而下垫面变化的贡献率为13.73%。可知,降水量的变化是影响布哈河流域径流增加的主要因素。     

湟水水沙情势变化定量归因研究

水沙情势变化定量归因是水文学和流域地貌学的重要理论问题。以青藏高原向黄土高原过渡带的湟水为研究区,采用滑动t检验法、双累计曲线法系统分析了湟水干流径流泥沙的变化特征,量化评价气候变化和人类活动对湟水水沙变化的贡献率。结果表明:1956—2016年湟水干流上游石崖庄站径流量呈增大趋势,中下游站点径流量均呈减小趋势,各控制站输沙量年际变化呈显著减小趋势;径流量和输沙量表现出很强的年代际变化规律;各站径流量均在1980年、2004年左右发生突变,输沙量在1980年、2000年左右发生突变;不同时期,气候变化和人类活动对径流量和输沙量变化的贡献率不同;径流量和输沙量减少的主导因素是人类活动。     

基于Budyko假设的汉江流域径流变化归因

利用1964—2015年汉江流域气温、降雨和径流等资料,采用线性倾向估计与滑动平均法分析白河和沙洋站水文气象要素的变化趋势,通过Mann-Kendall检验和Pettitt检验确定2个站径流序列的突变年份,基于Budyko水热耦合平衡理论,计算径流量对各影响因子的弹性系数,并采用互补关系法进行归因分析。结果表明：白河与沙洋站年径流量均呈现下降趋势,变化速率分别为-2.797 mm/a和-1.875 mm/a,并在1991年发生突变;白河与沙洋站变化期（1992—2015年）径流对降雨、潜在蒸散发和下垫面的弹性系数分别为1.79、-0.79、-0.64和2.07、-1.07、-0.71,表明2个站的径流量均对降雨最为敏感,[JP]对下垫面最不敏感;下垫面变化是汉江流域径流量减少的主要因素,其对白河、沙洋站径流量变化的贡献量分别为74.67%、76.37%;变化期的NDVI较基准期整体增加,植被变化是导致汉江流域径流量整体下降的重要原因。     

大渡河流域年径流变化特征及其归因分析

根据1951—2012年大渡河流域内气象站年降水量、年平均气温和铜街子站年径流量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验法识别年径流量变化趋势,基于小波分析法检验其周期成分,采用有序聚类法、累积距平法及Pettitt法诊断年径流量突变点,利用累积量斜率变化率比较法揭示气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。研究结果表明:1951—2012年大渡河流域年径流量整体呈不显著的减少趋势,其中,1951—1968和1988—2012年期间呈不显著的减少趋势,1969—1987年期间呈不显著的增加趋势;年径流量存在7年、11年、17年和28年的周期成分;流域年径流量在1968年和1987年发生突变;以1951—1968年为基准期,1969—1987年期间气候变化和人类活动对大渡河流域径流量减少的贡献率分别为36.22%和63.78%;在1988—2012年期间的贡献率分别为33.68%和66.32%;人类活动是大渡河流域年径流量变化减小的主导因素,气候变化是次要因素。     

渭河上游径流变化特征及归因研究

分析渭河上游降水量、径流量的变化趋势和径流量的突变点,定量计算气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,揭示渭河上游径流变化原因,为渭河流域水资源管理及开发利用提供依据。基于1961-2015年降水和径流数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和双累积曲线等方法分析渭河上游降水和径流演变规律。结果表明:渭河上游降水及径流的年际变化趋势均呈下降趋势,径流突变点为1970、1987、1990和1993年,根据突变点确定渭河上游径流基准期为1961-1969年;通过双累积曲线法的定量分析结果表明:人类活动是渭河上游径流减少的主要影响因素。总体上,近年来人类活动对径流的影响呈现增加趋势,2010-2015年间人类活动对径流影响的贡献率高达98. 32%。气候变化对径流变化有一定影响,尤其是,1990-1999年间气候变化对径流量影响占到22.52%。统计资料表明:在这段时间内,渭河流域发生多次极端干旱事件,导致渭河上游降水量骤减,使得气候变化对渭河上游径流变化的贡献增加。     

黄河干流径流变化归因分析与有关问题商榷

黄河是中华母亲河和中华文化的摇篮,黄河径流量的变化与黄河流域乃至全国的社会经济发展息息相关。为定量解析黄河径流量变化的主要驱动因素,基于黄河干流兰州、头道拐、花园口和利津4个代表水文站1960—2010年实测径流量数据、降水量数据、潜在蒸散发量数据以及还原径流量数据,利用双累积曲线法和Budyko弹性系数法,对黄河干流径流量的变化进行归因分析。结果显示:1989年以后人类活动是导致黄河径流量显著减小的主要原因,其贡献率在85%以上,而气候变化对黄河径流量减小的贡献率不足15%,且越往下游人类活动贡献率越高,简而言之,气候变化对黄河上游径流量变化的影响大于对中下游的影响,人类活动对黄河中下游径流量变化的影响大于对上游的影响。针对气候变化与人类活动水文效应研究的若干理论与实际问题进行了商榷。     

黑河流域上游径流变化及其归因分析

基于莺落峡站径流资料,结合流域内气象因子及土地利用类型的变化情况,采用Budyko假设下的张橹经验公式,定性和定量分析了不同因素对黑河流域上游径流变化的影响。结果表明:(1)1960-2015年研究区径流量显著增加,在1997年和2004年存在变点,据此将研究期划分为基准期(1960-1997年)、突变期I(1998-2004年)、突变期II(2005-2015年);(2)降水、潜在蒸散发与永久性冰川雪地面积三者的变化与径流变化在一定程度上呈现一致性;降水和永久性冰川雪地融化对径流增加产生正效应,潜在蒸散发对径流增加产生负效应;(3)突变期I时段三者变化对径流变化的贡献率分别为149%、-83%和34%;突变期II时段三者的贡献率分别为138%、-35%和-3%。     

基于改进 abcd 模型的黄河源区径流变化与归因

为改进模型对高寒地区融雪径流模拟不足的缺陷，将融雪模块耦合到传统 abcd 模型。利用 1980—2018 年 逐月实测的径流数据和通过 AnuSpline 方法插值的格网气象要素，驱动改进后的abcd 模型，分析三江源生态保护 措施实施前后（1980—1999 年和 2000—2018 年）黄河源区径流的动态变化，并量化关键气象因素与人类活动对 径流变化的影响程度，即相对贡献。结果表明：耦合融雪模块的 abcd-snow 模型完善了高寒地区水文过程的模拟， 提高对径流的模拟性能，在黄河源区表现出较好的适用性；整个研究时段黄河源区的实测径流呈不显著减少趋势 （?0.80?mm/a，p>0.05），但 2000 年前径流则呈现显著下降趋势（?4.12?mm/a，p<0.05），2000 年后径流则呈显著增加 趋势（3.16?mm/a，p<0.05）；?归因分析表明气候变化是源区径流变化的主导因素。2000 年前，气候变化对径流减少 的相对贡献率为 62.8%，人类活动对径流的贡献为 37.2%；2000 年后，气候变化对径流增加的贡献率达到 120.0?%， 人类活动对径流的贡献为?20.0%。其中：降水的变化是决定径流变化主导因素；其他气候因素的相对贡献较小； 以人类活动为主的生态恢复可显著降低河川径流。本研究有助于理解气候变化和下垫面变化对黄河源区水资源 变化的系统驱动机理，并为流域水资源合理配置提供科学参考依据。     

永定河三家店以上流域径流减少归因分析

20世纪70年代以来,永定河流域径流特征发生了巨大变化,下游常年处于断流状态。根据1956—1991年及2006—2018年永定河三家店以上流域各站的气象与水文数据,利用M-K检验和小波分析方法分析了永定河流域的气象要素及径流变化趋势,利用双累积曲线和基于Budyko假设的弹性系数法进行了径流减少归因分析。结果表明:①1956—2018年间永定河流域的降雨无明显增加或减少趋势,气温有显著上升趋势,蒸发能力略有下降,径流减少非常明显,达到99.9%置信水平。②永定河流域大部分站点的降雨和径流变化存在大概11或23 a的波动周期。③永定河10个水文站的降雨-径流双累积曲线均发生了2~4次较为明显的偏移,在20世纪的60年代中期、70年代初期、80年中期和90年代初期都发生了偏向径流的偏移,这表明在降雨量水平未发生明显变化的情况下,径流减少了。④永定河流域是强人类活动区域,弹性系数绝对值依次为:降水>下垫面参数>蒸发能力,人类活动对径流减少的平均贡献率约为95%。     

基于Budyko假设的永定河流域上游不同支流径流变化归因分析

针对永定河流域径流锐减的突出问题,将线性倾向率、Mann-Kendall趋势检验、双累积曲线等水文统计法与基于Budyko假设的互补关系概念模型相结合,从定性和定量角度分析桑干河和洋河流域1957-2017年水文气象要素和NDVI（归一化植被指数）的演变趋势,并量化不同因素对其径流变化的贡献率。结果表明：1957-2017年期间,桑干河、洋河子流域径流深均呈显著减小趋势,减小速率为6.236和6.520 mm/10a,分别在1969、1983和1998年发生突变;降水量均呈微弱减少趋势,气温和NDVI均呈显著升高趋势,上升速率分别为0.321、0.296 ℃/10a和0.019/10a、0.016/10a。敏感性系数分析表明,桑干河和洋河流域径流对降水量表现为正敏感,干扰期敏感系数分别为0.08和0.09,对潜在蒸散量表现为负敏感,干扰期敏感系数分别为-0.03和-0.02。基于Budyko假设的互补关系法结果表明,相较于基准期,桑干河和洋河径流分别减少27.5和22.2 mm,降水量、潜在蒸散量和下垫面变化对桑干河径流变化的贡献率为16.7%、1.1%、82.2%,对洋河径流变化的贡献率为7.2%、-4.5%、97.3%。人类活动干扰导致的下垫面变化是永定河上游径流减少的主要原因,相较于桑干河子流域,洋河子流域径流受人类活动的影响更为显著。     

基于 Budyko 假设的若尔盖流域径流变化归因分析

变化环境下的水文循环研究是当今水科学研究的热点之一,研究流域水文过程变化的响应机制,对未来流域水资源规划及管理具有重要的现实意义。以若尔盖流域为研究区域,基于Budyko假设理论,应用敏感性分析方法,对若尔盖流域径流变化进行归因分析,结果表明:若尔盖流域径流对降水、潜在蒸散发和流域特征参数的敏感性系数分别为0.645 1、-0.234 7和-182.205 0,即若尔盖流域降水每增加1mm将导致流域径流增加0.645 1mm,潜在蒸散发每增加1mm将导致流域径流减少0.234 7mm,流域特征参数每增加1将导致流域径流减少182.205 0mm;若尔盖流域逐年径流呈明显的下降趋势,与基准期(1960-1990年)相比,变化期(1991-2011年)径流量减少了56.23mm(20.48%),其主要影响因素为流域下垫面特征的变化,其贡献率可达93.46%,而气候变化的影响仅占5.57%。     

基于Budyko假设的匡门口流域径流变化归因分析

由于气候和人为两个因素,流域径流受到降水、潜在蒸散发和下垫面变化的影响日渐严重.定量评估这些要素对径流变化的相对影响,对区域水资源配置起着重要作用.以匡门口水文站控制流域为研究区域,Budyko假设为研究基础,综合多种方法分析径流量的变化趋势规律和突变年份,将研究期划分为基准期和变化期两个子时段,定量评估降水、潜在蒸散...     

基于水热耦合平衡方程的六冲河上游流域径流变化归因分析

以贵州省六冲河上游流域为研究区域,首先通过Mann-Kendall检验和Pettitt法对六冲河七星关站年径流变化进行趋势和突变分析,找出突变点,再运用水热耦合平衡方程对突变点前后径流变化进行归因分析,通过对降水、潜在蒸散发以及下垫面的弹性系数进行敏感性分析,最后计算出降水、潜在蒸散发以及下垫面对径流变化的贡献率。结果表明:六冲河上游径流深在1971—2009年呈现显著下降趋势,在1986年发生显著突变,比较降水量、潜在蒸发量和下垫面指数对径流变化的敏感性,发现降水量弹性系数最大,其次是下垫面指数,最后是潜在蒸散发,表明径流对降水量的变化最为敏感,计算三者对径流显著减少的贡献程度,发现降水减少对径流减少的贡献率高达113.3%,其次是下垫面变化的影响,贡献率为14.4%,最后是潜在蒸散发增加带来的影响,贡献率为-27.7%。     

洮儿河上游径流时序变化特征浅析

文章通过洪水频率法、洪水滞时法、Kendall秩次检验法3种方法研究了时序径流变化特征。     

河南省主要河川径流变化归因

为相对全面客观地分析气候变化和人类活动对河南省主要河川径流变化的影响,基于河南省内卫河、伊洛河、洪汝河和唐河流域1961—2022年径流和降水资料,以及国家气候中心根据Penman-Monteith公式计算的年潜在蒸散发资料,比较4个蒸发对比站年潜在蒸散发和蒸发皿年蒸发值,运用Mann-Kendall突变检验法和累积双曲线法分析4个研究流域控制水文站年径流序列的变化趋势和突变年份,以及4个流域年降水和潜在蒸散发的变化趋势。采用基于Budyko假设的弹性系数法对径流变化开展归因分析。结果表明：4个蒸发对比站年潜在蒸散发与蒸发皿年蒸发变化趋势基本一致,4个水文站年径流深及4个流域年降水和年潜在蒸散发均呈下降趋势。4个水文站年径流深分别在1977年、1985年、2008年和2010年发生了突变。气候变化对径流减少的贡献率在卫河和伊洛河流域为7%以下,在洪汝河和唐河流域约为12%～18%,降水减少不显著和潜在蒸散发呈下降趋势是贡献率小的原因,可见人类活动是影响4个流域径流变化的主要驱动因素。     

基于数据驱动的陕北风沙区秃尾河流域径流变化归因

径流变化归因分析的重点在于能否准确模拟流域天然径流过程,然而目前黄土高原干旱半干旱地区水文模型的应用精度普遍不高。以黄河中游陕北风沙区秃尾河流域为例,基于数据驱动途径,提出改进型天然径流模拟方法,定量分析气候变化和人类活动对秃尾河流域径流变化的影响。结果表明：(1)1961—2015年秃尾河流域年径流系列呈显著下降趋势,存在1979和1996年2个突变点,2个影响期(1980—1996年和1997—2015年)的年径流量分别比天然期(1961—1979年)减少25.8%和47.1%;(2)改进后3种数据驱动方法的径流模拟精度均显著提高,其中改进赵文林法精度最高,天然期年径流量模拟的Nash-Sutcliffe效率系数为0.77;(3)气候变化是1980—1996年间径流显著减少的主要原因(贡献率为80.9%),但1997—2015年间气候变化与人类活动对径流减少的影响贡献发生逆转,人类活动影响比例增大至58.8%。