基于气候弹性模型的丹江口水库水源区径流模拟及预测

利用1961—2015年丹江口水库水源区41个气象站点逐日降水、气温资料及该水库同期入库径流数据,对丹江口水库水源区水文气象特征进行分析,建立气候弹性模拟公式,开展水库入库径流序列模拟;结合未来RCP2.6、4.5、8.5三种情景下的降水、气温预估数据,预测未来径流演变。结果表明:近50多年来丹江口水库水源区气温以0.13℃·(10 a)-1的速率显著增加,增温主要发生在1990年代以后;入库径流年际和年代际变化显著,整体呈-64.3 m^3·s^(-1)·(10 a)^(-1)的减少趋势。气候弹性模型能较好地模拟出水库入库径流演变趋势,相比气温,径流对降水弹性系数更大;未来三种情景下降水、气温均有所增加,入库径流变化趋势不一,其中RCP2.6情景下各年代入库径流偏少,偏少幅度超270 m^3·s^(-1),RCP4.5情景下各年代一致偏多,RCP8.5情景下径流呈-14.2 m^3·s^(-1)·(10 a)^(-1)减少趋势,年际间波动最为剧烈,不利于水资源调度。

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明：近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。

太湖西苕溪流域径流变化归因分析

气候变化与剧烈的人类活动正深刻地影响着全球水循环系统,河川径流作为水循环系统中的重要组成部分,也因此发生了显著的变化。为此,以太湖上游西苕溪流域为典型,应用累积距平、线性趋势分析及流量历时曲线等方法,分析1972~2015年流域内的水文气象变化趋势;基于累积量斜率变化分析方法与气候弹性模型,定量揭示降水与人类活动对流域径流变化的贡献率。研究结果显示:(1)1972~2015年间流域年径流量呈减小趋势,并且在1999年发生突变,以此将时间序列划分为基准期与变异期两个阶段。变异期流域年均径流量减少约11.76%,减少幅度较大。(2)流域降水量年际变化趋势并不显著,与基准期相比,变异期年均降水减少约1.43%,减少幅度较小,但流域径流对降水变化敏感。汛期降水量占年降水量比重减少,降水的年内分配逐渐坦化,一定程度上使得产流减少。(3)根据累积量斜率变化率分析方法,降水与人类活动对西苕溪流域径流减少的贡献率分别为26.45%和73.55%,由气候弹性模型计算得出二者的贡献率分别为23.52%与76.48%。两种计算方法结果较为接近,均表明人类活动是导致西苕溪流域径流减少的主要因素。

苏州市水资源变化与主要驱动因素分析

以城市化水平较高的苏州市为研究区域，选用Mann-Kendall趋势检测和突变检测分析该区域水资源近50年的变化趋势和主要驱动因素，并利用双累积曲线和气候弹性模型定量评估驱动因素对径流变化的影响贡献率．结果显示，苏州市水资源量近50年呈显著的上升趋势，且在1991年发生突变；气候变化和城市化为主的人类活动是苏州市水资源变化的主要驱动因素，且都导致径流增大；双累积曲线和气候弹性模型的定量评估结果相似，均显示气候变化的贡献率超过50％，分别为62％和77％；人类活动的贡献率分别为38％和23％．研究成果为苏州市海绵城市规划设计提供决策依据．