牛栏江—滇池补水工程水源区不同时间尺度径流变化特征

为做好补水工程水资源调度、配置、流域水安全治理和区域防汛抗旱工作,充分发挥工程效益,基于牛栏江—滇池补水工程水源区代表站长系列水文资料,采用集中度、不均匀系数、Hurst系数、M-K趋势检验、滑动T检验等多种方法分析了牛栏江—滇池补水工程水源区不同时间尺度径流变化特征。结果表明,水源区不同时间尺度径流年际变化大、丰-平-枯周期明显;年内分配向均匀性和坦化趋势演变;最小1、7 d径流显著上升,其他7个径流趋势变化不显著,均发生突变;年、丰水期、极端最大等5个径流指标突变后径流量减少明显,枯水期和极端最小等4个径流指标突变后为增长趋势;年径流突变后8~10月来水量减少明显;预计补水工程水源区未来一段时间不易发生极端枯水事件,但总来水量可能会进一步衰减。

石羊河下游蔡旗站径流变化趋势及影响因素

石羊河下游是资源性缺水最严重的地区,水资源对当地社会经济发展的约束作用十分显著。以石羊河下游蔡旗水文站1956—2020年径流序列数据为基础,采用滑动t检验法、累计距平法和M-K突变检验法分析蔡旗水文站径流量变化趋势、突变年份,利用Morlet小波法分析径流量的周期变化,利用双累计曲线法和相关分析法对径流量变化的影响因素进行探究。结果表明:(1)1956—2020年蔡旗水文站年径流量总体呈先减少后增加的趋势,春夏秋三季的径流量亦呈先减少后增加的趋势,冬季则呈波动减少趋势。(2)蔡旗水文站径流量以46 a为第一主周期,存在于整个研究期,丰枯波动变化明显。(3)蔡旗水文站径流量于1972年、2010年发生了两次明显突变,第一次突变后径流量明显减小,第二次突变后径流量明显增加。(4)在研究区气候不断变化的背景下,土地利用变化、跨流域调水引水、产业结构与种植业结构调整、灌区节水等人类活动是引起蔡旗水文站径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门合理制定水资源分配及调用方案提供科学依据。

1951—2020年黄河上中游径流变化特征及归因分析

【目的】河川径流是地表重要的水资源,对其变化特征和原因进行解析,是流域水资源科学管理规划的前提。【方法】本文采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、Budyko弹性系数法等方法分析了黄河上游和中游近70年(1951—2020年)径流变化的趋势和成因。【结果】(1)1951—2020年黄河上游年降水量呈不显著增加趋势(4.04 mm/(10 a),P> 0.05),中游呈不显著减少趋势(4.90 mm/(10 a),P> 0.05);上游、中游年潜在蒸散发均呈不显著增加趋势(1.77、2.23 mm/(10 a),P> 0.05);(2)黄河上游和中游1980—2020年土地利用/覆盖变化明显,主要表现在林草面积的增加,上游、中游年NDVI分别以0.025/(10 a)、0.042/(10 a)的速率显著增加(P <0.01);(3)1951—2020年,上游和中游年径流量分别以3.46、7.46 mm/(10 a)的速率显著减少(P <0.01),并分别在1986年、1990年发生突变;(4)上游和中游径流对降水变化最为敏感,其次是土地利用/覆盖变化、潜在蒸散发变化,且径流对各影响因子的敏感性逐年增强,即气候和土地利用/覆盖的变化将更容易引起径流的变化;(5)土地利用/覆盖变化是导致黄河上游和中游径流减少的主要原因,其次是降水和潜在蒸散,但各影响因子对径流变化的影响性质和程度在上游和中游不同区间存在一定的差异。其中,上游地区降水、潜在蒸散发、土地利用/覆盖变化对径流的影响性质和程度分别为-14.04%、1.30%、112.73%;中游地区分别为21.54%、3.63%、74.83%。【结论】1951—2020年黄河上游和中游径流变化是气候变化和土地利用/覆盖变化共同作用的结果,但主要影响因素为人类活动主导的土地利用/覆盖变化,且各因子对径流的影响在不同区间存在一定的差异。本研究结果可为黄河上游和中游不同区间的水资源管理和综合治理提供理论支持。

基于Budyko假设的洛河流域径流变化归因分析

为探究洛河流域径流演变的主要驱动因子,基于1961—2020年水文、气象和下垫面资料,分析洛河流域水文气象要素变化特征;应用基于Budyko假设的互补法,定量分析了降水、潜在蒸散发和人类活动导致的下垫面改变对径流变化的影响程度,阐明了洛河流域上、中、下游不同地区径流变化的主要影响因素。结果表明:(1)1961—2020年,洛河流域径流呈显著减少趋势,突变年份为1986年;降水与潜在蒸散发减少趋势不明显,气温显著增加;1980年后流域植被覆盖度呈增加趋势,土地利用类型也有不同程度的变化。(2)降水与潜在蒸散发变化对洛河流域径流减少的贡献率分别为25.4%和-13.9%,下垫面变化对径流减少的贡献率为88.5%。(3)空间上,植被变化是导致流域中上游地区径流减少的关键因素,水利工程建设和土地利用类型改变是导致下游地区径流减少的关键因素。研究成果可为认识洛河流域径流变化以及水资源开发利用提供参考。

基于新安江模型的老挝南俄河流域径流变化贡献率分析

为分析20世纪60年代以来气候变化和人类活动对老挝南俄河流域径流变化的贡献率,基于流域内地面站点实测降水数据,对广泛应用于湄公河流域的APHRODITE和MSWEP两种卫星降水产品日降水数据进行了偏差校正,采用经校正的基准期卫星日降水和白冠洪、欣赫普两站点实测日径流资料构建了新安江模型,模拟还原了流域水库影响期的天然日径流过程,定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:南俄河流域年径流总体呈下降趋势;白冠洪站两个水库影响期气候变化对径流变化的贡献率分别为-429%和-399%,欣赫普站水库影响期气候变化对径流变化的贡献率为-380%,而对应的人类活动贡献率分别为529%、499%和480%,人类活动是流域径流变化的主要原因;以水库运行为主的人类活动对径流年内分配影响显著,丰水期人类活动影响量的绝对值超过气候变化影响量绝对值的2倍。

基于改进水文模拟法的洛河径流变化归因分析

随着社会经济快速发展,高强度人类活动对径流过程的影响愈发强烈。为了探究洛河流域人类活动对径流变化的影响,在分析洛河流域径流演变特征的基础上,基于SWAT模型,通过考虑水库模块以及下垫面动态变化对水文模拟的影响,对传统水文模拟法进行了改进。应用改进后的水文模拟法,定量分析了水库建设、下垫面动态变化等人类活动微观因素对径流变化的影响。结果表明:①1961-2020年洛河流域径流量呈显著减少趋势,平均每年减少约0.12亿m^(3),突变检验表明洛河流域径流量在1989年发生显著突变,由此将研究序列划分为基准期(1961-1988年)和人类活动影响期(1989-2020年);②通过分区域参数率定方式构建的SWAT模型可以较好地模拟洛河流域径流过程,在率定期和验证期纳什效率系数NSE均大于0.8,相对误差RE均小于10%;③气候变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为32.9%和67.1%,人类活动是导致径流变化的主要因素;人类活动微观因素中故县水库建设对径流影响最大,贡献率为47.9%;下垫面动态变化对径流减少的贡献率为-3.0%;其他人类活动如小型水库、橡胶坝、於地坝和渠系引水工程建设对径流减少的贡献率为22.2%。研究成果可为洛河流域水资源合理开发利用提供科学依据。

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。

小清河干流近60年径流变化归因分析

为分析小清河径流变化规律,基于1965~2018年的降水和径流量数据,分析其变化趋势及突变点,并采用Budyko假设与弹性系数相结合的方法,定量识别了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1965~2018年小清河降水量呈微弱增加趋势,而径流量呈显著增加趋势;突变点分析发现年径流量在1994、2003年发生突变,因此将1965~1994年作为基准期,以1995~2003、2004~2018年分别作为变化期Ⅰ、Ⅱ;基于Budyko水热耦合平衡方程发现变化期Ⅰ径流增加的主要原因是下垫面条件和降水的改变,贡献率分别为64.74%、21.83%,潜在蒸散发的贡献率为13.43%;变化期Ⅱ径流增加的首要原因是下垫面条件的改变,占59.57%,其次是降水和潜在蒸散发,分别为23.83%、16.60%。因此,小清河岔河径流变化是人类活动和气候变化共同作用的结果,其中人类活动引起的下垫面条件变化为主导因素,其次为降水影响。

浅析径流变化归因定量识别方法中的假定与问题

径流变化归因识别分析揭示径流变化原因并且为径流适应性调控指明方向。现有的径流变化归因定量识别方法可以划分成统计分析类方法、概念类方法、水文模拟类方法三类。每类方法具有共通的归因识别思路,在具体实施时往往基于一定的假定条件。分别选取三类方法中具有代表性的气候弹性方法、Budyko框架的水热耦合平衡方法、分布式水文模型模拟方法开展径流变化定量归因识别理论研究,归纳了径流归因定量识别的基本思路,分析了各类方法内在假定以及可能带来的问题。研究结果可供流域开展河川径流变化分析提供参考。

全球温升1.5~4.0℃水平下西江流域径流变化趋势

西江是华南地区最大水系珠江流域的主干,其径流变化对华南地区水资源供给至关重要。基于逐日气象观测数据,对耦合模式国际比较计划第六阶段(CMIP6)中包含7个情景(SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP4-3.4、SSP4-6.0、SSP5-8.5)的5个气候模式进行降尺度和偏差订正,结合水文观测数据对SWAT水文模型进行率定和验证,预估分析了全球温升1.5、2.0、3.0和4.0℃水平下西江流域径流变化特征。结果表明:①1961-2020年,西江流域年平均气温以0.15℃/10 a的速率呈显著上升趋势;年降水量以-0.9 mm/10a的速率呈微弱下降趋势。全球温升1.5~4.0℃水平下,西江流域年平均气温较工业革命前将升高1.7℃(模式范围:1.2~2.2℃)~4.0℃(3.7~4.3℃);流域年降水量较基准期有所增加,且在全球温升3.0℃和4.0℃时增幅较明显。②1961-2020年,西江流域年径流为6923.5 m^(3)/s,以-19.0(m^(3)·s)/10 a的速率呈减少趋势。相比基准期(1995-2014年),全球温升1.5~4.0℃水平下,西江流域年径流将增加3.5%(-20.4%~28.4%)~10.5%(-18.7%~43.2%);7-11月径流较基准期呈增加趋势,4-6月径流呈减少趋势,12月到次年三月径流均在温升3.0℃时出现较基准期有所减少,其他温升水平下呈微弱增加。③与基准期相比,4种温升水平下流域发生洪水和枯水的风险均呈增加趋势,且温升水平越高,流域发生洪水和枯水的风险越大,历史时期百年一遇的洪水在全球温升1.5~4.0℃水平下将分别变为45~50、15~28、10~18、5~8 a一遇;百年一遇枯水事件发生的时长在不同温升水平下将变为不足40~46、22~25、12~13和8~10 a一遇。随着全球气温升高,流域发生丰、枯水事件的风险将有所增加,可能对西江流域水资源管理和防洪抗旱工程造成威胁。

昌马河流域近60年来径流变化趋势及气候因子关联性研究

分析昌马堡水文站1957—2017年气温、降水、蒸发和径流等资料,利用MK法分析昌马堡近60年的气候与径流变化趋势。研究发现昌马堡的径流随年份呈明显上升趋势,且上升幅度较大,降水和气温也有明显的上升趋势;降水与径流均显著增加的情况下,蒸发量呈下降趋势;这对于进一步了解生态环境发展阶段、变化趋势及其危害与应对机制提供参考,对于指导疏勒河下游农业灌溉、湿地保护与规划建设有着非常重要的作用。

1980—2020年玉门市径流变化与归因分析

为探明玉门市1980—2020年间径流变化及其成因,结合玉门市近40a径流、气温、降水及水面蒸发数据,分析其年际变化趋势,利用M-K、滑动t突变检验和累积距平检验确定玉门市降雨和径流突变年份,使用双累积曲线法对玉门市径流变化进行归因分析。结果表明:1980—2020年玉门市平均年径流量为0.305亿m^(3),年降水量为180.1mm,年均气温为7.556℃,年水面蒸发量为1123.2mm;径流和降水突变年份分别为1983和2020年;由于气温升高,导致冰川融雪和融冰为玉门市径流变化的主要影响因素,径流变化对玉门市水资源合理开发利用及生态可持续发展具有重要意义。

基于Budyko法的洮河流域径流变化归因分析

为了研究在气候变化与人类活动影响下洮河流域径流变化情况及溯因,基于1980—2022年洮河流域周边气象资料和水文资料,采用线性倾向、Mann-Kendall(曼-肯德尔)突变检验等方法进行了径流变化特征分析,利用Budyko(布迪科)弹性系数法探究了引起径流变化的驱动因素,并量化了驱动因素的影响程度。结果表明:1980—2022年洮河流域的径流整体呈减少趋势,突变发生在1987年;从上游到下游,随着集水空间尺度增大,降水对径流的正效应影响越大,蒸发对径流的负效应影响越大;对径流变化的贡献率,降水变化占33.65%,潜在蒸散发的变化占-10.34%,下垫面的变化(主导地位)占76.69%。

甘肃省嘉陵江干流谈家庄水文站以上流域径流变化特征分析

本文根据嘉陵江干流茨坝、谈家庄水文站,支流永宁河永宁镇水文站、罗家河徽县水文站的水文监测资料,应用集中度、集中期、滑动平均、斯波曼法、有序聚类法等分析方法,分析了径流年内分配特征和年际变化趋势。结果表明流域内河流径流年内分配不均匀,主汛期径流占比多达一半左右;集中度多在在0.35~0.50之间,呈现出上游小于下游的规律,集中期多在7月下旬-8月中旬之间。径流年际变化呈现减小趋势,且干流下游减少幅度大于上游减少幅度,大于支流减少幅度;主要突变年份为1968年和1993年。

流域水文气象要素演变特征及径流变化的气候响应

在全球气候变暖背景下,流域水文气象要素演化规律及径流变化的气候响应受到了广泛关注。流域是地球上水循环的重要组成部分,它承载着水资源的形成与分布,对人类生存和发展具有重要意义。然而,随着气候变化的不断发展,流域的水文气象要素也在发生着显著的变化。本文以巴拉那河流域为研究对象,分析流于水文气象要素的演变特征及径流变化的气候相应机制,希望能给相关问题的研究提供一定的参考思路。

密云水库流域径流变化及其影响因素分析

双累积曲线是检验降水与径流关系一致性及其变化的常用方法 ,通常用于水文气象要素一致性的检验、缺值的插补或资料校正,以及水文气象要素的趋势性变化及其强度分析。能够反映人类活动对径流影响的阶段性变化,可以定量地反映降水变化和人类活动变化的贡献率。根据密云水库流域1960年~2012年的逐日降雨、流量观测资料汇总,运用数理统计、随机水文学及时间序列理论等方法 ,通过对流域径流年内变化、年际变化、年代变化趋势及密云水库流域降水变化的分析,探讨人类活动对径流变化的影响,结果可为流域范围内水资源管理和合理利用提供科学依据。

中国主要江河径流变化成因定量分析

变化环境下中国主要江河实测径流量发生了较为明显的变化,科学理清径流变化原因是流域水资源评价和管理的重要基础工作。基于中国七大江河代表性水文站1956-2018年的实测径流量资料,诊断了变化环境下水文序列的变异性特征;采用水文模拟途径,定量评估了不同驱动要素对径流变化的影响。结果表明:①淮河、长江和珠江实测径流量变异性特征不明显,相比而言,北方主要江河实测年径流量系列存在较为明显的突变性,但最显著的变异点发生时间存在差异,变异前后降水径流关系发生较大变化。②RCCC-WBM模型能够较好模拟中国南方湿润区和北方干旱区江河天然径流量过程,该模型可以用来还原人类活动影响期间的天然径流量。③总体来看,人类活动对中国北方江河径流量的影响大于气候变化的影响,气候变化是中国淮河及其以南江河径流变化的主要原因。

气候变化和人类活动对鄱阳湖流域径流变化的影响研究

20个世纪60年代以来,鄱阳湖流域径流呈现出增加趋势,特别是1990年代流域径流增加显著,与该时期多次出现洪水灾害事件密切相关.运用Mann-Kendall检验法对1961—2000年流域径流序列进行突变分析,结果显示1992年附近是流域径流突变发生的拐点.基于径流对降雨和潜在蒸散发的敏感关系,以1961—1991年为基准期,定量分析了1992—2000年流域气候变化和人类活动对天然径流的影响分量.结果表明:相对于1961—1991年,1992—2000年多年平均径流量增加211.7mm,其中气候变化引起的增量为282.2mm,人类活动引起径流减小70.6mm,分别占多年平均径流变化量的133%和-33%.不同子流域间,气候变化和人类活动对径流的影响分量相差较大.气候变化因子中,流域降水量的增加,特别是夏季暴雨频率的增加,是引起1990年代鄱阳湖流域径流显著增大的主要原因,其次是蒸发量的长期下降.人类活动对鄱阳湖流域径流起着减流的作用,主要是由于流域内工农业的快速发展,大量水利工程设施的存在提高了水资源的利用程度;另一方面,1990年代流域水土流失状况的有效缓解,有助于增加流域的贮水能力,减小径流.

1956—2006年阿克苏河径流变化及其对区域水资源安全的可能影响

应用新疆塔里木河流域天山南坡阿克苏河流域1956-2006年的实测径流资料,分析了阿克苏河流域各支流径流变化的特征与趋势.结果表明,近50 a来,阿克苏河流域径流量呈显著的增加趋势,其中冰川融水是其主要贡献量.径流量在1994年发生了增多的跃变,原因可能是气温持续升高引起冰川消融径流急剧增多,导致以冰川融水补给为主的河流径流量大增.这种趋势能够持续多久,取决于未来的气候变化及流域上游冰川系统的响应.随着冰川的加剧退缩和较小冰川的消失,短期内会给阿克苏河流域带来丰富的水资源;但是随着冰川补给峰值过后径流量逐渐减小,将会给塔里木河流域带来严重的水资源和生态安全问题.冰川的强烈退缩,还会带来一系列的洪水灾害问题.

西北气候环境转型信号在新疆河川径流变化中的反映

对新疆不同区域、不同补给类型的 2 6条河流年平均径流量变化趋势分析研究 ,结果显示 :大多数河流年径流量从 1987年起出现增加趋势 ,天山山区增加尤其明显 ,其它地区有不同程度的增加 ,昆仑山北坡略微有减少 .从径流变化来分析 ,天山山区的气候变化已出现由暖干向暖湿转型的信号 ,其它地区也正处在转型过程中 .