漓江上游水沙对降水、土地利用变化的响应

为了探究漓江流域上游水沙对气候和土地利用变化的响应特征,基于气温、降水量、径流量、输沙量,结合土地利用数据和归一化植被指数(NDVI)数据,应用Mann-Kendall检验法、双累积曲线法分析漓江上游水文气象要素变化趋势,利用累积量斜率变化率比较法定量揭示气候因子对上游径流变化的贡献率,结合植被覆盖变化特征探讨土地利用类型变化对河流水沙的影响。结果表明:1965—2019年漓江流域上游气温呈显著增加趋势,降水量、径流量、输沙量未呈现显著增加或减少趋势,同时期NDVI呈上升趋势,但土地利用结构未发生明显变化,仍以林地、耕地为主。漓江上游气温未出现突变点,降水量与径流量于1991年发生突变,1992—2019年漓江上游NDVI平均值显著高于突变前的1981—1991年,耕地面积平均值与林地面积平均值显著低于突变前的1981—1991年;输沙量于2003年发生突变,2004—2019年漓江上游NDVI平均值与建设用地面积平均值显著高于1981—2003年。降水对径流改变的贡献率为56.30%,降水量-径流量关系并未在突变点前后发生改变。降水量对输沙量改变的贡献率为-12.67%,降水量-输沙量关系在突变后发生改变。

漓江上中游径流阶段性变化及人类活动影响程度分析

为探究漓江流域径流阶段性变化特性以及人类活动对其变化的影响程度,本文基于桂林和阳朔水文站1968—2022年实测径流、降雨资料,采用距平累积法、有序聚类法、线性拟合法对径流序列进行阶段性划分和突变检验,并对人类活动影响程度进行量化分析。结果表明:(1)1968—2022年漓江上中游年径流量分为枯-丰-枯-丰4个阶段,中游较上游枯水阶段短、丰水阶段长;(2)桂林站、阳朔站径流序列分别在2018、2014年发生突变;(3)突变后桂林站、阳朔站径流变化受人类活动影响分别占42.61%、34.24%,受降雨量影响占57.39%、65.76%,降雨量仍然是影响漓江上中游年径流量变化的主要因素。

漓江流域不同水期降水径流突变分析

丰、平、枯不同水期降水径流突变分析对于准确认识漓江水资源变化规律、科学实施水资源调控,具有十分重要的意义。分别选取漓江上中下游的桂林、阳朔、平乐3个水文站1968-2021年降水径流月尺度序列,分析降水径流年内和年际分布;分别对丰、平、枯水期单独采用Mann-Kendall检验法和滑动t检验进行突变分析,结合漓江上游防洪及漓江补水枢纽工程建设运行情况分析突变点及其成因;应用累积量斜率变化率比较法,分析降水和人为活动对径流突变的贡献率。研究结果表明:①漓江流域年降水量上游呈现递增趋势,下游呈现递减趋势;年径流量整体呈现上升趋势。②漓江流域上中下游3个站点在丰、平、枯水期的突变点不一致。③水利工程建设对径流的影响较为明显,尤其是枯水期。

基于遥感降水的西江流域降水时空特征分析

为精确分析西江流域降水时空特征,利用流域内34个气象站2001—2019年实测降水数据,对同时期GPM降水数据在西江流域的适用性进行评估,并根据GPM数据定量分析西江流域降水时空变化特征。结果表明:GPM数据与实测降水数据一致性高,误差合理,在西江流域具有适用性;流域内年降水量整体表现为上升趋势,且具有欠-丰阶段性变化趋势,4—9月降水量占全年降水量78.39%;年、月降水量空间分布均表现为自西向东逐级递增趋势,19 a降水增加,但未达到90%置信度的区域占72.39%,降水变异程度以中变异程度为主,占比66.24%;19 a间降水表现为反向持续的区域占比78.50%,预计有61.16%在过去19 a中降水增加,但未达到90%置信度的区域,未来的降水可能逆转为减少趋势。研究结果可为科学规划西江流域水资源、推动新阶段流域水利高质量发展提供理论支持。

基于多源数据的会仙岩溶湿地核心区域水面变化分析

由于人类活动扰动和气候变化的影响,漓江流域最大的岩溶地貌原生态湿地———会仙湿地的核心区域睦洞湖水域面积萎缩,面临严峻的生态环境风险。利用2017~2021年的65景Sentinel遥感影像数据,运用随机森林分类法提取睦洞湖水域面积,分析近5年睦洞湖水域面积的时空变化,结合睦洞湖水位实测数据和周边水位站数据,探讨了睦洞湖水位―面积之间的相关关系。结果表明,近5年睦洞湖水域面积相对稳定,但丰枯水期变化明显;面积变化区域主要分布在湖区北部;水位―面积关系相关性较好,不同水期的相关系数存在差异,丰水期、枯水期相关性分别为0.90、0.60。

漓江流域上游径流变化分析

利用桂林水文站、大溶江水文站、灵渠水文站的多年实测径流资料,采用统计分析法、Mann-Kendall非参数检验法,分析漓江流域上游径流年内分配和年际变化特征。计算结果表明:漓江流域上游径流年内分配极不均匀,不均匀系数C_n的范围为0.73~0.78;径流年际变化相对比较均匀,且均匀程度相似,变差系数C_V值的范围为0.19~0.21,年极值比K的范围为2.53~2.69;1954~2016年漓江流域上游径流量整体呈现上升趋势;桂林水文站在1991年前后发生突变,大溶江水文站在1958,1963年等年份发生突变,灵渠水文站在1968年等年份发生突变。

漓江上游近年水质的趋势检验分析

根据2006—2015年漓江上游桂林水文站、灵渠水文站、大溶江水文站断面水质监测数据,选择高锰酸盐指数、氨氮和总磷3项水质指标作为参数,采用Mann-Kendall趋势检验法和Daniel趋势检验法对漓水上游水质变化趋势进行分析。结果表明:2006—2015年漓江上游水质状况良好,所选择的3个监测断面水质达标率较高,综合污染指数平均值总体呈下降趋势;桂林水文站断面的主要污染物指标均高于灵渠水文站、大溶江水文站断面,但均呈下降趋势,而灵渠水文站、大溶江水文站断面存在污染指标上升的情况,其中大溶江水文站断面的高锰酸盐指数和氨氮有明显的上升趋势。

漓江桂林至阳朔河段年最大流量变化特征分析

依据实测径流数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验法、Spearman秩相关法和Morlet小波分析法等方法,对漓江桂林水文站和阳朔水文站1967—2020年的年最大流量序列的趋势性、突变性和周期性等特征进行分析。结果表明:1967—2020年漓江桂林至阳朔河段的年最大流量序列呈不显著的上升趋势,序列存在突变,突变的年份在1969—1973年前后,序列存在时间尺度为8 a和36 a的周期性特征。

漓江上游小溶江水库流域降雨变化分析

采用线性趋势法、Mann-Kendall分析法和小波分析法对漓江上游小溶江水库流域金石、砚田、塔边雨量站1979-2018年共40年的降雨资料的趋势变化、突变特征及周期特征进行分析。结果表明:过去40年,漓江上游小溶江水库流域内,金石站降雨呈不显著的下降趋势,砚田站降雨呈不显著的上升趋势,塔边站降雨呈显著的上升趋势;金石、砚田、塔边雨量站的降雨序列分别在2000、2011和1989年发生突变;金石站降雨存在23 a、8 a的2个主周期,砚田站降雨存在19 a、5 a主周期,塔边站降雨存在22 a、17 a、6 a的3个主周期。

漓江上游灵渠丰枯水期水量水质综合变化分析

为了研究漓江上游灵渠丰枯水期水量和水质的变化,选取灵渠水文站1960~2019年径流和2004~2019年高锰酸盐指数、氨氮与总磷水质数据,使用统计分析法、Mann-Kendall法、Spearman秩相关系数和综合污染指数对水量水质进行综合分析。结果表明:①在丰、枯水期的年际变化方面,灵渠高锰酸盐指数浓度都呈现不显著的上升趋势,氨氮浓度都呈现显著的下降趋势,总磷浓度呈不显著的下降趋势;年际间高锰酸盐指数浓度的变化比氨氮、总磷剧烈。②枯水期径流与高锰酸盐指数、氨氮、总磷浓度和污染物通量的相关性,大于丰水期径流与污染物浓度和污染物通量的相关性。③径流量增大对高锰酸盐指数的稀释作用起主导作用,然而,径流量增大引起的氨氮和总磷污染物入河的增加量,大于径流量对河流氮磷污染物的稀释量(能力)。④丰、枯水期的高锰酸盐指数浓度随着径流的增加而减小,高锰酸盐指数污染以点源为主;丰、枯水期氨氮、总磷浓度随着径流的增加而增加,氮磷污染以面源为主。

漓江上游非点源污染比例计算及其时空特征分析

以漓江流域的4个监测断面(大埠头断面、大面断面、桂林水文站、磨盘山断面)及其所在区域为研究区,运用数字滤波法,计算2015—2020年高锰酸盐指数、氨氮、TP、TN非点源污染比例,并与2017年第二次污染源普查数据进行对比,分析非点源污染的时空分布特征。结果表明:(1)研究区污染来源以非点源污染为主。基于水文分割的数字滤波法,2015—2020年4个断面高锰酸盐指数、氨氮、TP、TN非点源污染比例平均分别为0.72、0.76、0.75、0.74。基于2017年第二次污染源普查统计,研究区COD、氨氮、TP、TN非点源污染比例分别为0.89、0.84、0.79、0.78。(2)研究区非点源污染负荷量的时间分布规律与降雨量分布趋势基本一致。大面断面、桂林水文站、磨盘山断面非点源污染比例2018年(枯水年)明显降低,2015—2017、2019—2020年非点源污染比例呈现波动上升。(3)受降雨、地形、土地利用、污染源类型等因素影响,研究区上、中游非点源污染排放量大于下游。

基于改进马斯京根法漓江上游河道流量演算模型探究

为探求漓江流域上游河段干支流的流量演进过程,基于该河段主要干支流上的三街水文站、灵川水文站和桂林水文站的每日实测流量数据资料,以演算出流量与实测出流量的离差平方和最小为主要判据,直接推导出了马斯京根法的河道流量演算系数C_(0)、C_(1)、C_(2)(0.37;0.62;0.01)。用所推求得到的系数模拟漓江上游河段的流量演进过程,并对该河段的流量演进过程进行了分析。结果表明:流量演算值的确定性系数为0.812,相关系数为0.940,达到了乙级标准,演算结果可靠,可为桂林市的洪水预报作业提供参考依据。

简析漓江上游水库群运行对桂林市城区段径流的影响

分析漓江流域上游水库群(青狮潭水库、川江水库、小溶江水库和斧子口水库)建成以来对桂林市城区段洪水的影响,对桂林水文站2007年—2020年水文数据进行统计与分析,结果表明青狮潭水库、川江水库、小溶江水库和斧子口水库联合调度以来,影响了桂林市城区段的径流与洪峰流量,增大非汛期的径流,拦蓄汛期洪水,削减洪峰流量,降低了洪水造成的损失。