土地利用变化对石羊河流域径流影响分析

土地利用和土地覆被变化(LUCC)对流域可持续发展和水资源管理至关重要。运用SWAT模型,采用1980、1990、2000、2010、2020年5个时期的土地利用矢量图,定量评估了石羊河流域LUCC对径流的时空动态影响。结果表明,1980~2020年耕地和建设用地面积逐年增加,林地、草地和水域覆盖面积整体减小;5个时期模拟的年均径流量分别为97.3、101.8、84.4、77.1、71.5 mm;SWAT模型在石羊河流域有较好的适用性,在率定期和验证期,不同土地利用情景下模拟结果均具有良好的一致性;在过去约40年(1976~2014年),石羊河流域地表径流减小,地下水补给增加,雨季地下水补给和径流量最大。

环境变化对澜沧江出境水文过程变异的影响

变化环境改变河流水文节律,影响流域水资源的开发利用;澜沧江-湄公河是位于东南亚源于中国西南的跨境河流,科学厘清澜沧江径流变化原因是实现澜沧江-湄公河流域跨境水利益共享的重要基础工作。基于1961—2020年允景洪水文站的实测径流量资料,采用数理统计与水文模拟相结合的研究途径,诊断径流序列的变异特征,定量分析气候变化和人类活动对径流及其年内分配的影响。结果表明:①1961—2020年允景洪站实测年径流量呈显著性减少趋势,其中,1—5月径流量呈增加趋势,6—12月径流量呈减少趋势;实测年径流量在2008年发生突变。②RCCC-WBM模型能够较好地模拟基准期(1961—2008年)的天然径流量过程,模拟相对误差小于1%;模拟的人类活动影响期间(2009—2020年)天然径流量约为371.8 mm,较基准期偏少6.8%,这是气候变化引起的。③水利工程建设运行是澜沧江最主要的人类活动,是水库蓄水运行期(2009—2013年)径流减少的主要原因;气候变化对水库稳定正常运行期(2014—2020年)径流减少贡献更大,约为61.7%。④水库运行调度使得2014—2020年汛期(6—11月)径流量减少44.3%,非汛期(12月至翌年5月)径流量增加134.3%;澜沧江干流水库对径流的削峰补枯调节作用在一定程度上保障了湄公河中下游的防洪安全与供水安全。

极端降雨条件下郑州市地表径流特征分析

为分析郑州市不同极端降雨事件、不同土地利用类型及不同坡度下的地表径流量,以2020年8月7日、2021年7月20日、2022年7月22日极端降雨事件,2000~2020年土地利用类型以及相同降雨情景为基础,依据SCS-CN模型分析研究区地表径流量特征。结果表明,在三次极端降雨事件中,主城区的地表径流量均相对较大。受不透水面的影响,在主城区降雨量小于周边城区降雨量的情况下,主城区的地表径流量依然大于周边区域地表径流量。从地形坡度上讲,在三次极端降雨事件中,均以微坡(<5°)区域的平均地表径流量最大,且整体呈坡度越大平均地表径流量越小的趋势。在相同降雨条件下,2000~2020年郑州市平均地表径流量呈现逐渐增大的趋势,且主城区平均地表径流量增大趋势较明显;而随着降雨量的增加,郑州市地表径流量增加显著,且主城区地表径流量比周边城区增加更快。可见,在极端降雨条件下,郑州市主城区及微坡区域地表径流量一般相对较大,需要合理调节土地利用,增大林草覆盖比率。

低影响开发设施的水文与水环境效应评估

低影响开发(LID)作为海绵城市理念的核心之一,其目的是最小化土地利用活动对水资源的影响,减少城市对传统水资源的依赖,从而缓解水资源压力。以广州庙头涌排涝片为研究区域,基于SWMM模型,模拟透水铺装、雨水花园和绿色屋顶三种LID设施组合的水文及水环境过程,并分析了LID设施空间分布变化对城市水文与水环境效应的影响。结果表明,单一LID设施中对城市水文效应控制最好的是透水铺装,对城市水环境效应控制最好的是雨水花园;当组合LID设施进行布设时,透水铺装+绿色屋顶+雨水花园(S7)对水文及水环境效应削减效果最好,对径流量的削减效果优于洪峰流量;LID设施布设在上游对径流量和污染物总量的削减效果最好,可以有效降低洪涝风险,改善城市水环境。

考虑径流非一致性的渭河径流丰枯遭遇研究

准确评估径流非一致性条件下的流域多时间维度(全年期、汛期和非汛期)和多空间维度(不同控制站)的径流丰枯遭遇特性对区域防洪抗旱和水资源统筹开发利用具有重要意义。提出一种考虑径流非一致性的流域径流丰枯遭遇分析方法,以渭河干流为例,通过滑动平均法和Mann-Kendall法分析了渭河干流的林家村站、咸阳站和华县站的1960-2020年径流演变规律,并从流域尺度分时段构建了不同站点间的Copula联合分布函数,对径流非一致性条件下的渭河干流丰枯遭遇特性进行了分析。结果表明:①渭河干流的径流丰枯演变特征明显,且在1978年前后出现突变,突变后的径流序列呈现显著下降趋势。②渭河干流的径流丰枯遭遇同步性随着站点间的距离增大而下降,林家村-咸阳站的丰枯遭遇同步性最高,林家村站-华县站的丰枯遭遇同步性最低;两个站点间最容易发生的径流丰枯遭遇是平-平组合,最不易发生的是丰-枯组合。③在径流变异后,不同站点之间的丰枯遭遇同步性明显发生改变,林家村站-咸阳站之间的丰枯遭遇同步性明显下降,咸阳站-华县站之间的丰枯遭遇同步性明显上升;变异前各站点之间在非汛期的丰枯同步性最强,全年期的丰枯同步性最弱,变异后各站点之间在非汛期的丰枯同步性最弱,在汛期的丰枯同步性最强。研究成果可为渭河干流的径流丰枯遭遇特性分析提供参考。

1970~2022年金沙江上中游河段径流演变规律研究

金沙江上中游河段是中国规划建设的重要水电能源基地,探究变化环境下金沙江上中游河川径流演变规律对于促进流域水资源高效利用与管理具有重要意义。采用非参数检验、滑动t检验法、小波功率法系统研究了金沙江上中游河段的径流演变规律,并结合不均匀系数、完全调节系数、集中度和基尼系数等指标综合分析了梯级水库建设运行对金沙江中游河段径流的影响。结果表明:1970~2022年间,金沙江上中游流域的年均流量呈现出不显著上升趋势;流域径流从上游到中游增加幅度越来越大,中游河段的多年平均流量相较上游增加了24.5%,而径流的突变点越来越滞后,且从上游到中游的径流变化周期显著性降低;梯级水库的投运与水库的蓄洪补枯调节作用不仅使得中游河段来水量更加均匀,波动性减小,且河段径流在丰水期水量下降,而枯水期水量增加,最小月均流量出现时间提前。研究成果可为金沙江流域水资源优化配置提供理论支撑。

基于AHP-TOPSIS法的LID设施面积比例优选研究

为研究单项低影响开发(LID)设施的综合效益最优面积比例,因地制宜设计最优LID设施组合方案,在综合考虑经济、环境和社会因素基础上,利用层次分析法(AHP)确定指标权重、优劣解距离法(TOPSIS)评价综合效益,构建低影响开发综合效益评价体系,并将该低影响开发综合评价体系应用于淮南市某老旧小区。结果表明,绿色屋顶占屋顶面积55%、透水铺装占不渗透面积60%或下沉式绿地占绿地面积60%,是单项低影响开发设施的最优面积比例;在不同降雨重现期下,根据单项低影响开发设施的综合效益最优面积比例所设计的组合方案对研究区径流量、洪峰流量、径流系数和SS、COD、TN、TP污染物量削减效果明显;在不同情景下,对比未布设低影响开发设施情况,所设计的组合方案对研究区的径流总量控制率提高了45.59%~47.17%。

系统微分响应参数率定方法在建阳流域SWAT模型中的应用

利用基于系统微分响应理论的参数率定方法率定闽江建阳流域SWAT模型,通过流域1992—2000年日资料验证了该方法的实际应用效果,采用纳什效率系数(NSE)、偏差百分比(PBIAS)和相关系数r作为评价指标对率定后的SWAT模型模拟精度进行评价,并与传统利用SUFI-2方法率定得到的SWAT模型模拟结果进行对比分析。结果表明:系统微分响应方法率定的参数在建阳流域的日径流模拟中表现较好,率定期和检验期NSE均为0.65以上,径流量PBIAS在5%以内,r在0.65以上;利用系统微分响应率定参数方法率定SWAT模型参数在实际应用中可行,且效率与精度均高于传统的SUFI-2方法。

WSJL-01型自动监测系统在坡面径流场分水源监测中的应用

天然坡面径流场,是指布设在地形、土壤、植被等有代表性的天然坡地上,用于观测径流的自然集流区。为研究方便,便于建立运算模型,通常在野外设置观测场进行定量研究,面积因研究尺度不同大小不一,从几十平方米到几千平方米,场地周围应设有围堰,保证集水面积固定,场地内外没有水分交换,同时也保证计算单元的独立性和完整性。传统的径流量通常用量水堰或径流池进行径流过程或总量的监测,而实时在线监测系统进行自动监测和实时记录数据,根据径流形成原理和当地河槽切割河流深度确定三个出流通道,分别监测地表径流、壤中流和地下径流,在计算各分水源的径流量的基础上计算径流总量和径流过程。径流场监测项目主要是降水、蒸发和径流等。

基于径流变异量化指标的岷河径流量变异等级划分研究

为研究径流量的变异程度和径流量化指标法的适用性,通过收集岷河流域宕昌站的实测资料,采用一元线性趋势检验法、Spearman秩次相关法、Kendall秩次相关法分析了径流变化趋势及显著性;采用滑动F检验法、等距滑动T检验法,对径流变异点进行识别;采用径流量化指标法对径流变异等级进行划分。结果表明:径流量呈逐年显著减少趋势,径流量序列在1993年出现变异;径流量的变异等级为3级,属中度变异。径流变异量化指标计算方法简单、适用性强、效果显著,其计算的基础是能否对序列的变异点精准识别。本次研究可为岷河流域水资源合理利用、水电开发提供数据支持,也可为径流变异等级划分方法提供参考。

石家庄地表水径流演变模拟分析

地表水径流作为干旱地区城市民用及工业发展的重要水源,其水质随径流迁移的变化对城市安全发展具有重要意义。利用PHREEQE软件对石家庄市某研究区域周边地表水的水化学迁移演变特征进行模拟,分析典型监测点地表水中主要离子在特征条件下的水文水化学特征演化。结果表明:(1)本研究范围内,地表水水样径流中的离子在迁移的过程中的水-岩作用较弱;(2)随着地表水径流的迁移,阳离子交换逐渐增加,Al(OH)^(4-)及Ca_(3)(OH)_(4)^(2+)的浓度出现了明显的上升。研究结果对理解石家庄地表水径流的水文水化学特征具有一定的参考价值,为地表水径流的保护及修复工程提供重要的理论指导。

抚顺市农田地表径流对河流水质的影响分析

随着点源污染的逐渐控制,农业面源污染已经成为我国最为严重的水环境问题之一。文章针对我国农业面源污染现状,选取抚顺市内符合东北地区特征的种植区域,通过对两块种植区域周边地表径流进行水质监测,了解抚顺地区农业面源污染的基本情况及其对环境的影响程度。

奎苏沟渠首多年平均径流量计算方法对比分析

哈密地广人稀,地形复杂,水资源空间分布很不均匀,水文监测站点数量较少,有很多小河流域属无资料地区。针对不同的流域特性,选取合适计算方法的成果对合理开发利用区域水资源为地方社会经济发展具有重要参考价值。本文以奎苏沟渠首断面为例,选取故乡河白吉水文站作为参证站,对其进行径流的还原计算,后采用不同方法计算多年平均径流量,通过对每种方法的原理和在该流域的适用性进行分析,认为奎苏沟采用径流深等值线法所得成果较为可靠。

基于InfoWorks ICM模型的城市小区LID组合方案成本效益研究

针对低影响开发(LID)雨水系统建设中存在成本与效益难以平衡的问题,选取甘肃省天水市某居住小区为研究对象,构建InfoWorks ICM一、二维耦合模型,以不同LID组合方案在不同降雨重现期下的径流总量控制率、径流峰值削减率、积水面积削减率、积水量削减率、固体悬浮物(SS)削减率、化学需氧量(COD)削减率为效益表征量,结合LID设施的生命周期成本定量分析成本效益。结果表明:包含绿色屋顶的LID组合方案成本效益偏低,但对于高重现期降雨具有较强的适应能力,更适用于暴雨频发地区;LID组合方案对于积水面积削减率与积水量削减率的成本效益较高,能有效缓解内涝积水,对于COD削减率的成本效益较低,需进一步优化;雨水桶+生物滞留设施+透水铺装作为总成本效益最高的方案,更适用于研究区域LID雨水系统的建设。研究成果对LID雨水系统的优化设计具有重要参考意义。

基于水体溯源的澜沧江梯级水库水体总磷来源及滞留效应分析

梯级水库建设对澜沧江流域生源物质迁移过程的影响受到国内外学者广泛关注。研究利用稳定同位素技术,于枯水期(2017年2月)、丰水期(2017年6月)分别测定了小湾、漫湾、糯扎渡、景洪四个水库不同来源水体(上一级水库下泄水量、支流汇入、坡面径流、人工水循环)总磷(TP)浓度及水库水体氢氧同位素值(18O、D),基于多元线性混合模型,分析了不同来源水体水量的贡献率,并计算了澜沧江流域梯级水库TP滞留量。结果表明:上一级水库下泄水量对水库TP来源及滞留效应的贡献率在丰水期及枯水期均占主要部分,贡献率分别为54.8%~79.3%、39.1%~82.8%,从上游到下游呈沿程增加趋势;人工水循环水量在枯水期呈沿程增加趋势;坡面径流水量在丰水期呈沿程增加趋势。TP滞留率在枯水期和丰水期分别为-49.34%~66.72%、-88.79%~88.40%,丰水期滞留率受水量增加影响较大,枯水期则受人类活动及沿程输入影响较大。研究为对有针对性地控制流域TP滞留量及为下游水生态环境质量评价提供数据支撑。

镧镁改性海泡石对黑臭水体中磷的吸附机理

磷是导致黑臭水体形成的关键元素之一,本研究以天然海泡石作为载体、硝酸镧和氯化镁为原料,采用共沉淀法制备了一种镧镁改性海泡石吸附除磷材料,考察了镧镁改性海泡石吸附除磷效果及影响因素并探究了其吸附除磷机制。结果表明,镧镁改性海泡石对磷酸盐的吸附是一个自发、吸热、熵增过程,其对磷酸盐的最大吸附量达117.2 mg/g,对磷酸盐的去除效果受共存阴离子(Cl^(-)、NO^(-)_(3)、SO_(4)^(2-)和HCO^(-)_(3))和腐植酸影响小。该材料的pH值适用范围(6~9)较宽,循环使用4次后性能较为良好。镧镁改性海泡石对磷酸盐的吸附机制包括配体交换、化学沉淀和静电吸引作用,生成了La-O-P配合物及MgHPO4、Mg3(PO4)2沉淀。实际轻度和重度黑臭水样中的磷经镧镁改性海泡石处理后可达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类水质。

基于CMIP6的通州区未来地表水资源量估算

为探究气候变化对未来地表水资源量的影响,以南通市通州区为研究区,选用CMIP6中的气候模式数据,驱动平原河网产流模型,计算未来地表水资源量。结果表明,平原河网产流模型在通州区径流过程的模拟有较好适用性,率定期月地表径流深模拟R^(2)、NSE分别为0.89、0.88,验证期月地表径流深模拟R^(2)、NSE分别为0.92、0.92;未来区域降雨量、气温较基准期呈增加趋势;相较于基准期,通州区未来地表水资源量总体呈增加趋势,SSP126、SSP245、SSP585情景下,地表径流深分别增加了2.7%、11.1%、15.9%。研究成果揭示了通州区地表水资源量变化趋势与气温、降水之间的相互关系,可为通州区水资源规划提供科学理论依据。

三峡建库前后宜昌水文站径流波动情势变化

针对水库建设前后径流波动情势的变化,基于宜昌站近70年长系列日径流过程,使用多个波动量化评估方法,从离散程度、趋势转变程度、陡度等角度对比分析了三峡水库建设前后不同时期下游径流波动情势的差异。结果表明,较天然径流情势而言,水库建设后径流的离散程度减小(主要在防洪库容预留期),径流的趋势转变程度增大、陡度减小(主要在消落期),总体上径流的波动情势变化复杂。

FFZ-01Z自动水面蒸发站在陡河水库站的应用

随着社会经济的发展,科学技术水平不断进步,水文系统的观测手段也在与时俱进,近几年南方某个厂家研究出自动观测蒸发系统(FFZ-01Z自动水面蒸发站),使蒸发数据更准确、更具有实时性。对FFZ-01Z自动水面蒸发站日常工作原理进行分析,全面介绍它的工作流程以及不足之处。

近50年白龙江岷河流域水沙演变特征及趋势研究

为研究岷河流域水沙变化特征,掌握水沙变化特征及演变趋势,切实做到水文服务于水资源监管,采用Spearman相关分析、Mann-kendall检验等方法对岷河流域近50年水沙变化特征及演变趋势进行了研究。结果表明,岷河流域泥沙受人类活动的影响较大,水沙整体相关性较强。线性相关系数r=0.6199;径流量整体呈显著性减小趋势,在1978年、1981年发生突变,其中1991—2010年径流减小趋势最为显著;流域内径流量总共减小3.622亿m3,减小速率为0.071亿m3/a;输沙量出现显著性减小趋势,输沙量在1985年、1994年出现突变。本研究可为区域小流域治理、水电开发、水资源监管提供有效的数据支持,同时可作为白龙江岷河流域河流健康评估的依据。