基于IHA-RVA法的黄河水文情势演变分析

水文情势的自然波动是维系河流生态系统功能性及水文健康的关键。针对气候变化和人类活动造成黄河流域水文情势变化等问题,选取黄河干流代表性水文站(兰州站、龙门站、花园口站)1956—2020年逐日径流实测资料,采用Mann-Kendall和Pettitt检验方法,综合检验径流突变年份,利用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA),定量评价黄河流域水文情势改变程度。结果表明:1)兰州站、龙门站、花园口站径流突变年份分别为1984年、1987年、1986年,且龙门站、花园口站控制流域内年均流量呈显著性减小趋势。2)兰州站年均90 d最小流量改变度最高,达83%;龙门站4月平均流量改变度最高,达-100%;花园口站流量平均增大(减小)率改变度最高,达-92%。3)兰州站、龙门站、花园口站整体水文改变度分别为34%、37%、51%,均属于中度改变。

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明:研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。

基于IHA-RVA法的若尔盖湿地水文情势研究

若尔盖湿地为黄河上游主要产流区,为研究若尔盖湿地水文情势的变化,选取黄河干流吉迈站、玛曲站和主要支流白河唐克站、黑河大水站的历史逐年、日流量资料,应用Mann⁃Kendall法、距平累积法以及Pettitt检验法分析4站突变特征。采用水文指标变动范围法(IHA⁃RVA)和水文改变度法综合评估各站对比时段和评价时段水文指标改变程度。研究结果表明:4站年径流量无显著突变趋势;与对比时段相比,评价时段4站整体水文改变度接近中度改变,其中唐克站达到中度改变;32个水文改变指标中,极端大流量事件均以减少为主,高、低流量脉冲频率均以下降为主,改变度最大的是流量改变率及逆转次数,玛曲、吉迈、大水站流量增大率和减小率均下降,逆转次数减少改变度除唐克站外均达到中度甚至高度改变,这将给河流生物群落带来一定的影响,也在一定程度上反映了湿地退化现象。

基于IHA-RVA法的人类活动对窟野河流域水文情势影响评估

定量评估人类活动对流域水文情势的影响是维持流域生态平衡的一项重要基础研究工作。基于窟野河径流控制站温家川水文站1954~2016年的日径流数据,采用IHA-RVA法计算了水土保持效应期和煤矿开采影响期流域的水文情势指标变化情况。结果表明,水保措施和煤矿开采均导致窟野河径流的水文情势发生改变,其改变度分别为中度和高度,煤矿开采对流域水文情势的影响更大;受人类活动干扰后,温家川水文站在水土保持效应期有17个水文指标发生了中度改变,煤矿开采影响期有21个指标发生了高度改变,两个时期相比较有13个指标发生了高度改变,分别占指标总数的53.1%、63.6%、39.4%;水保措施涵养水源的作用较明显,煤矿开采的减水效应大于水保措施的减水效应,其中煤矿开采消减洪峰的作用大于水保措施消减洪峰的作用。研究成果对于流域水资源开发与保护有重要意义。

基于IHA/RVA法的修水流域上游大型水库影响下的枯水变异研究

根据水文变异指标法及变化范围法(IHA/RVA),对江西修水流域上游两个大型水库启用日期差异进行组合,定量计算、分析了水利工程影响下的修水流域上游枯水流量的时序变异特征,探讨了水利工程建设前后导致的水文变异程度,揭示了对河流生态系统至关重要的低流量范围内多个枯水情势高改变度的存在,为水库生态调度与河流生态保护提供了有益的参考。

基于IHA-RVA法的资水流域水文情势评估

为了研究资水流域水文情势的变化,选取桃江水文站1959—2016年的逐日流量数据为研究资料,采用Mann-Kendall检验法、累积距平法和滑动T检验法进行流量特征分析,并应用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价了资水流域的水文情势改变程度。结果表明:资水流域桃江水文站的年均流量呈略微上升趋势,突变年份出现在1987年。通过对资水流域水文突变前后桃江水文站水文指标的分析可知:资水流域整体的水文改变度为22%,仅达到低度改变;32个IHA水文指标中,年最小值流量出现时间受影响最大。该研究可为资水流域生态水文情势的健康、可持续发展提供基础参考。

基于IHA-RVA法的湘江流域水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构、功能的主要驱动力。为了研究湘江流域水文情势变化,选用湘江流域控制性水文站点湘潭站(1959-2016年)逐日流量数据,运用Mann-Kendall法、累积距平法以及滑动T检验法开展流量特征分析,对水文情势突变前后的水文指标进行割裂分析,采用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价湘江流域水文情势改变程度。结果表明:湘江流域年均流量呈增长趋势,趋势不明显;水文情势的突变年份出现在1991年。通过对湘江流域水文突变前后的水文指标分析,湘江整体水文改变度为36%,仅达到中度改变。其中,年最小流量的出现时间受影响最大,达到了100%。

基于中断时间序列分析和IHA-RVA法的水文情势综合评价

鉴于水利工程建设和运行会对河流生态要素产生干预,引入中断时间序列分析对河道流量过程进行影响分析,进而结合IHA-RVA法水文情势分析框架研究各水文指标的生态干预程度,并提出归一化斜率改变量的生态影响指标,最终依据TOPSIS法对IHA指标体系的水文改变度和归一化斜率改变量进行水文情势综合评价。通过清江干流水布垭电站实例计算表明,基于中断时间序列分析的1月流量、逆转次数等指标呈现了显著的生态干预影响;基于TOPSIS法的水文情势综合评价中的逆转次数和1月流量生态影响最大,11、12月流量生态影响最小。该研究弥补了基于IHA-RVA法单一水文改变度评价的不足,为河流生态干预分析提供了参考。

基于IHA-RVA法的东江源区生态水文情势变化分析

[目的]研究东江源区流域生态水文情势的变化,为明确流域生态修复目标和开展生态修复措施提供参考依据,为水利部水环境水生态监测试点工作顺利开展提供经验。[方法]选取江西省寻乌县的寻乌水背水文站和定南县的定南胜前水文站两个国家站1980—2020年的逐日流量数据,运用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价流域的水文情势改变程度。[结果]①东江源区整体水文改变度为50.1%,属中度改变,其中寻乌水影响大于定南水;②32个水文改变指标中,高低流量的频率及延时受影响最小,改变度为26.3%,属低改变;③流量变化率及概率最大61.5%,属中度改变,特别是最大1 d流量、变换次数、1月均值流量、5月均值流量等指标发生严重变异;④以鱼类资源变化响应分析验证,源区鱼类资源减少。[结论]水库运行对东江源区周边生态系统影响较大,亟需适时调控河流的流量,使区域经济与生态环境保护协调发展。

基于IHA-RVA法的隔河岩水库 下游水文情势分析

为定量评价隔河岩水库下游河流生态水文情势变化,选取隔河岩水库下游长阳水文站1951—2010年逐日流量数据,以非参数Mann-Kendall趋势检验进行流量趋势分析,应用Mann-Kendall突变检验、滑动t检验和有序聚类进行突变点分析,进而应用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)和水文改变度评价法综合评估隔河岩水库下游长阳河段生态水文情势变化。结果表明:长阳站年均径流呈不明显的下降趋势,并在2000年发生突变,其整体水文改变情况为58%的中度改变,而改变最为明显的指标为河流基流指数、年最小流量出现时间、低流量脉冲历时和逆转次数。该研究可为清江流域水生态保护提供参考。

基于IHA/RVA法的黄河中游环境流量组分与水文情势变化研究

为探究变化环境下黄河中游环境流量组分与水文情势变化情况,采用Kendall秩次相关检验法、Mann-Kendall突变检验法及累计距平法分析了花园口站1960~2016年径流变化特征,在此基础上,运用IHA/RVA法定量评估了环境流量组分及水文情势变化。结果表明,1960~2016年间花园口站径流呈极显著减少趋势,减少速率为5.26×10^(8)m^(3)/a,并在1986年发生突变;环境流量组分较突变前变化明显,高流量事件(高流量脉冲、小洪水、大洪水)在流量量级、历时及频次3个方面均有所减少;低流量事件(极端低流量、低流量)突变后流量量级基本不变,但保持"持续时间短、发生频次高"的特点;径流变异后,花园口站各IHA指标均有不同程度的改变,水文情势综合改变度为59.99%,为中度改变;环境流量组分与水文情势变化受气候变化与人类活动共同影响,其中大型水利枢纽建设是主导因素。

基于IHA-RVA法的渭河流域水文情势变化分析

选取渭河流域咸阳站1961—2015年的逐日流量数据,采用Mann-Kendall检验法和累积距平法分析流量演变规律,并基于水文改变指标的变化范围法对渭河流域的水文情势改变程度进行了综合评估。结果表明:咸阳站年均流量呈显著下降趋势,并在1977年发生突变。分析突变前后咸阳站水文指标可知:渭河流域整体水文改变度为29%,仅呈低度改变。

基于IHA/RVA法西江下游高要段水文情势研究

为综合评价西江下游高要段水文情势变化情况,选取西江下游高要水文站1974—2018年逐日平均流量资料,应用Mann-Kendall法、Pettitt突变检验法和累积距平法分析西江下游高要段的水文情势特征和水文突变点,运用IHA/RVA法综合评估了高要水文站突变前后水文指标的改变程度。研究结果表明:1974—2018年高要水文站流量综合改变度为37%,改变度是中度改变,流量总体呈现丰水期减少,枯水期增大的态势;研究成果可为西江下游水资源的合理开发提供依据。

RVA/IHA法在万安水库下游水文情势变化的应用研究

水电工程的建设运行会对周边生态环境造成不同程度的影响.以江西省最大的赣江流域为例,根据栋背水文站实测径流资料计算各类别的水文改变指标(IHA),结合变异范围法(RVA),分析并评估万安水库建设运行对流域水文情势的影响.结果表明,万安水库施工运行后综合改变度为49.24%,属于中度改变.

北江中游水库调度对水文情势的影响分析

利用水文变异指数(IHA)和变化范围法(RVA)分析了北江中游横石\飞来峡水文站1954~2022年的水文情势变化,并重点分析了飞来峡水库调度对北江低枯水的影响。结果表明:飞来峡水库的库容系数较小,对于较长时间尺度的径流过程无影响,但对于较短时间尺度径流过程有明显影响,流量过程变得“碎片化”,陡涨陡落,切换频繁,枯水期的影响更为显著。

基于改进RVA法的水利工程对塔里木河生态水文情势影响评估

采用水文变异指标及变化范围法(IHA/RVA)定量评估塔里木河上游水库运行后,干流代表站的水文指标改变程度及其生态影响。研究结果表明:水库运行导致塔里木河干流水文情势发生高度改变,改变度高达60%以上;指标体系中3月和6月平均流量,最小1 d和3 d流量、最大30 d和90 d流量,年发生低流量次数及逆转次数等指标发生严重变异。水库运行对塔里木河周边生态系统影响较大,迫切需要对河流的流量进行适时调控,实现区域经济和生态环境保护的协调发展。

近60年洞庭湖水位演变态势研究

辨析洞庭湖历史水位演变态势对保护湖泊生态系统健康运转以及确保长江中下游防洪安全和水资源利用均至关重要。为了定量评估洞庭湖近60年来水位变化特征、程度及规律,基于洞庭湖鹿角、杨柳潭和南咀水文站19612020年逐日水位监测数据,应用Mann-Kendall检验法、小波分析法、累积距平法、滑动t检验法等方法对洞庭湖水位变化趋势性、周期性、突变性进行分析,进而采用IHA-RVA法综合评价洞庭湖突变年前后各站点水位改变度和整体水位改变度。研究结果表明:(1)19612020年,鹿角站和杨柳潭站年均水位呈上升趋势,南咀站年均水位呈下降趋势;3个站点水位周期性变化较为明显,呈现4~5个时间尺度的周期变化规律,第一主周期为55~56年;鹿角站水位突变年份为1979、2003年,杨柳潭站水位突变年份为1978、2003年,南咀站水位突变年份为2003年,综合确定2003年为3个站点突变年份。(2)通过分析突变前后3个站点的水位、时间、频率、延时和改变率5组32个水位指标改变度,发现杨柳潭站水位改变度大于鹿角站和南咀站,鹿角、杨柳潭、南咀站的整体水位改变度分别为43%、48%、42%,均属于中度改变。该研究可为进一步解析洞庭湖水文情势演变规律以及为长江中下游通江湖泊水资源合理利用和水生态环境保护提供参考依据和数据支撑。

考虑不同水文年及IHA指标相关性的水文特征评估方法

变动范围法(RVA)是国内外评价河流水文特征变化的重要方法,但其存在忽略水文年变化特征及中低度改变指标的缺陷。针对此问题,采用CRITIC法结合欧氏距离对传统RVA进行改进,并将改进方法用于黄河源区(唐乃亥水文站),分析黄河源区径流量的水文指标变化趋势和整体水文变异程度。研究结果表明:唐乃亥水文站在1990年时水文情势发生突变,突变后流量呈减少趋势;受干扰后的唐乃亥水文站2/3月份平均流量、年最小7/30/90d流量、年最大90d流量、高流量平均延时、流量平均减少率/增加率共9个指标为中度改变,其余指标为低度改变;黄河源区水文特征年改变度为41.36%,水文指标整体改变度为27.33%,水文情势整体改变度为57.39%,属于中度改变。

闽江下游水文情势演变及其对压咸流量保证率的影响

针对近年来闽江下游河口自然水文情势发生变化致使咸潮上溯现象逐渐加剧的问题,选取闽江下游竹岐站1950~2018年逐日流量资料,采用Mann-Kendall法进行趋势和突变检验,确定1997年为径流突变年份。采用水文指标变化范围法(IHA/RVA)对突变前后两个时间序列1950~1996、1997~2018年的32个水文指标进行分析。结果发现除了低流量脉冲发生次数及历时和逆转次数为高度改变,其余指标均为中、低度改变,闽江下游水文整体改变度为38.16%,为中度改变。采用两种压咸流量方案对两个时间序列代表年进行保证率分析,其中方案1压咸流量过程的最小值及总需水量较方案2少,压咸流量保证率高。压咸流量保证率突变后较突变前整体增加,尤其是在枯水年,压咸流量保证率大幅增加,但同时存在丰水年压咸流量保证率下降的问题。说明水库的投入运行影响下游径流过程,可以改善枯水期下游河口地区咸潮入侵问题,但也使丰平枯各年的压咸流量保证率趋于一致。

基于RVA法和生态功能的河流生态需水量估计

鉴于河流维持正常的生态功能需要必要的水量做支撑,通过RVA法建立IHA指标体系,并对基于生态功能的河流生态需水量计算方法进行改进,以有效去除重复水量的计算,进而运用RVA方法将基于生态功能的总水量进行全年分配,估计出多沙河流月平均生态需水量。对渭河干流的月平均生态需水量的估计结果表明,该方法合理、有效,能为渭河的生态改善和调水工程提供一定的决策指导。