双累积曲线在弥苴河径流影响程度分析的应用

基于1954—2021年弥苴河炼城站年径流、年面降水资料,根据年降水量-年径流深的双累积曲线以及流域以上水利工程建设情况,以流域内年降水量、年径流量最大的年份(1966年)、年降水突变年份(1970年)、径流显著减少年份(1982年)、首个中型水利工程建设年份(1989年)分别作为基准期间隔点;将1990—2021年流域内较大水利工程建设分为影响径流变化的3个时段,分别以不同基准期分析流域面降水量与人类活动对年径流的影响。成果表明在弥苴河流域,径流发生变化的年份与降水、径流发生的最大值无关;弥苴河年径流呈逐渐减少,且减少幅度呈增长趋势;降水量和人类活动均造成弥苴河年径流量的减少。

双累积曲线方法理论及在水文气象领域应用中应注意的问题

在水文气象要素一致性及其长期演变趋势研究中,双积累曲线(DMC)方法以简单、直观、实用而被广泛应用。近30年来我国学者应用该方法分析水土保持措施、土地利用变化的水沙效应取得了良好效果。双累积曲线方法的理论基础是分析两个要素(或变量)应具有正比关系。故在应用时要注意分析的要素应该具有相同物理成因或具有明确的因果关系,参考变量应该是不受其他因素影响的、自然变化的正确值,特别是在河流水沙分析中,降雨量需用具有代表性的面平均降雨量。

大渡河流域近51年降水径流特征分析

为给大渡河流域水资源科学开发利用提供参考依据,根据大渡河流域1960～2010年流域的降水和径流资料,采用线性倾向估计法、Morlet小波变换、肯德尔秩次相关法和双累积曲线等方法,分析了年降水、年径流和年降水—年径流关系。结果表明,流域年降水量呈增加趋势但不明显;流域年降水存在准4～7、8～13、23～27年的振荡周期,未来10年将处于多雨期;年径流与年降水变化趋势一致,年径流变化主要受降雨影响。

1954-1993年间窟野河径流量变化趋势及其影响因素分析

采用窟野河温家川站1954-1993年的水文资料和降水量资料,应用多种统计分析方法,系统分析了窟野河径流的年内分配及年际变化规律及其影响因素。研究表明:窟野河流域径流年内分配极不均匀,主要集中于7-9月。径流的年际变化剧烈,且呈减少趋势,1980年代以后基本处于枯水时段,与降水量的变化趋势基本一致。从多年平均值来看,温家川站1973-1979年平均年径流量较前期减少24.6%,20世纪80年代以来径流量锐减,年均径流量较1973年以前减少38.6%。在各项水土保持措施中,造林对径流量的影响最大。通过降水-径流双累积曲线的分析表明,径流变化趋势在1973年发生系统性向右偏转,说明径流量变化受降水量和人类活动共同影响。

一种简单的年降雨-径流概念模型

以河北省雄县新盖房水文站年径流系列分析为例建立了新盖房水文站年径流量与其控制流域的年降雨量、耗水量和水库、闸坝等蓄水措施储量关系的简单概念模型。通过新盖房水文站年径流和其控制流域年降雨的双累积曲线分析,得出不同阶段人类活动对径流的影响,从中选择具有代表现状人类活动水平的1980～1995年径流系列,对模型及其参数进行了计算和验证,以此简单的年降雨-径流概念模型计算得到了1953～1995年长系列径流量。该模型具有概念明确、简单易用、所需资料和参数少等优点。

1980-2018年拉萨河径流泥沙变化

径流量、输沙量一定程度上可反映流域的环境特性以及水土流失程度。拉萨河作为雅鲁藏布江的一级支流,对其输沙量的长期变化特征以及影响因素缺少精确定量评估。开展拉萨河水沙变化特征及归因识别研究,分析西藏农业及生活用水的格局,对区域生态保护和高质量发展具有重要意义。本文基于1980—2018年拉萨水文站径流泥沙和流域降水数据,采用Mann-Kendall趋势分析、小波分析和双累积曲线等方法分析了拉萨河近40 a的径流、输沙演变规律和周期性特征,并结合降水变化和人类活动探讨了流域水沙变化的主要影响因素。研究结果表明:(1)近40 a拉萨河年径流量和输沙量整体均表现为不显著的增加趋势,其多年变化呈多峰波动,逐年变化方向基本同步;二者年内分配极为不均,汛期(5—10月)径流量占全年总径流的85.79%,输沙量占比达99.62%。(2)年径流量在2005年发生突减变化,年输沙量分别在1994年和2005年发生突增和突减变化。(3)拉萨河年径流量近40 a经历了3次丰-枯循环交替变化,15 a为主周期;年输沙量经历了6次丰-枯循环交替变化,9 a为主周期。(4)拉萨河径流变化的主要影响因素由降水主导(1994—2004年)转变为人类活动(2005—2018年)占主导,而输沙变化的主要影响因素则表现相反;随着不同阶段的变化,人类活动对径流输沙的贡献率逐步增大,生产建设工程、水库运行调度、生态工程实施是人类活动影响拉萨河水沙变化的主要表现形式。研究结果可为流域水资源分配以及水利工程建设提供科学依据,同时为流域生态工程实施成效评估提供数据支撑。

1956-2016年拉萨河径流量变化及影响因素分析

通过分析拉萨河径流量的演变规律和突变情况,开展降水和人类活动对径流量变化的成因分析,为拉萨河流域水资源管理与利用提供科学依据。基于1956-2016年的径流和降水数据,利用Mann-Kendall趋势分析、累积距平-滑动t检验法和降水-径流双累积曲线法,统计分析拉萨河径流序列的趋势性和突变性,计算降水与人类活动对拉萨河汛期6-9月径流量变化的贡献率。结果表明:1956-2016年拉萨河径流量年际变化波动较大,其中1995和2005年为径流量突变年份。以1956-1994年为基准期,通过双累积曲线法定量分析表明1995-2004年人类活动对汛期径流量变化的贡献率小于50%,而2005-2016年人类活动的贡献率增大至70%以上,即人类活动成为汛期径流量改变的主要影响因素,且下游河道人类活动的影响程度更大,主要原因是新建的直孔和旁多水库调控了下游河段的流量过程。

讨赖河流域径流-输沙变化特征分析

为了探究讨赖河流域径流和输沙变化趋势、突变规律以及径流、输沙变化影响因素,采用滑动t检验、M-K(Mann-Kendall)检验和累积距平检验方法,对讨赖河流域径流突变进行了分析。采用双累积曲线法研究讨赖河流域径流和输沙突变前后,降水量和人类活动对径流及输沙的影响。结果表明:(1)基于线性倾向斜率法分析讨赖河流域降水、径流和输沙的变化趋势,在1970-2020年,降水量呈下降趋势,径流和输沙量呈上升趋势;(2)采用3种方法确定的径流突变年份为1983年,输沙突变年份为1998年;(3)采用双累积曲线法确定影响径流和输沙变化的主要因素为人类活动。

2011-2020年赣江上游主要支流水沙变化特征

[目的]探讨近十年来赣江流域上游主要支流水沙变化的基本特征,阐明赣江上游水土保持措施与河川输沙量的关系,为赣江流域的水土流失综合治理提供科学依据。[方法]以赣江流域上游4条主要支流把口站2011—2020年水沙实测资料为基础,采用累积距平、双累积曲线等方法对支流水沙变化特征进行分析,并结合相关水土保持措施统计数据对输沙模数进行线性回归分析。[结果](1)赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化趋势大体相同,主要支流的输沙量呈现“丰水丰沙,贫水贫沙”的特征。(2)四条支流的输沙量均表现出持续2~3 a的上升(下降)随后出现下降(上升)的间歇性态势。除平江流域外其他流域输沙能力受非自然因素影响较大,影响因素较为复杂。(3) 2011—2020年赣江流域上游支流中平江、桃江及贡水流域输沙模数与5个水土保持因子无显著相关关系。章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。章水流域输沙模数与水土保持措施因子的关系方程如下:Mz=0.019S水保林+5.126(Mz表示章水的年输沙模数,S水保林代表对应支流流域内水土保持措施年新增面积)。(4)提出新增水土保持措施的面积占比:封育治理(52.0%~60.0%),经果林(22%~25%),水保林(20%~23%),种草(2%~3%),坡改梯(2%~3%)。[结论]赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化特征大体相同,但个别年份存在径流量与降雨量不成正比的反常情况。影响赣江上游主要支流输沙能力的因素较为复杂,其中水土保持措施是影响赣江上游章水流域水沙变化的主要人为因素,章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。

西大河水库1982-2022年径流变化特征及归因分析

为研究西大河水库径流变化特征,根据1982-2022年降水与年平均流量数据,采用趋势分析、突变分析、归因分析等方法对径流变化进行了分析。结果表明:西大河水库在1982-2022年间,径流量呈下降趋势,开始突变年份为1994年;区域降水量呈上升趋势,变化期(1994-2022年)内影响西大河水库径流的主要因素为人类活动。

滏阳河东武仕水库站降水径流演变研究

20世纪80、90年代以后,滏阳河东武仕水库以上流域受环境变化影响严重,年径流量衰减剧烈。本文以1956年～2008年的实际降水量、径流量为依据,重点研究分析了该流域降水～径流量演变趋势,以及环境变化影响前、后不同降水量保证率条件下的径流减少量,并探讨和定量估算了气候变化、水利工程措施及下垫面改变等人类活动对径流量的影响。

白龙江上游径流变化特征及其与人类活动的关系

以1961～2010年白龙江上游舟曲站月径流和降水为基础,利用年内分配不均匀系数和完全调节系数、线性倾向估计、累积滤波器法、M-K秩次相关性检验、双累积曲线等方法,对白龙江上游径流变化的一般特征、变化趋势和人类活动的影响进行分析。结果表明：白龙江上游径流年内分配趋于稳定,径流年际变化呈显著下降趋势,其中4、7、9～11月份径流呈极显著减下趋势。在1970年前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1970年之后,人类活动对径流的影响逐渐加大,成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。

1950-2011年黄河干流水沙关系变化研究

采用黄河干流主要控制水文站唐乃亥、兰州、头道拐、龙门、潼关、花园口、高村、艾山和利津站的实测径流量和输沙量资料,借助Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线法和Pearson相关分析等方法,探讨50余年来黄河流域不同时段、不同河段水沙关系的变化特征。结果表明:唐乃亥站径流量和输沙量无长期变化趋势,黄河干流自兰州以下各站年径流量和年输沙量均表现出显著下降趋势。借助花园口站实测径流量与输沙量双累积曲线知,2000-2011年无降水影响时的累积减沙量为61.602亿t。径流量和输沙量呈正相关关系,沿程各站相关系数r∈(0.512,0.664),不同年代水沙关联性有较大差别。黄河上中下游之间径流量、输沙量均呈现显著正相关,其相关系数分别为r∈(0.725,0.904)、r∈(0.887,0.918)。不同年代中游来水来沙量对下游径流量和输沙量的贡献率存在较大差异,在2000-2009年达到最小值。

水土保持措施对秃尾河径流的影响

在黄土高原地区,水土保持措施是影响流域产汇流的重要因素之一。本文采用双累积曲线、时间序列分析等方法,分析秃尾河流域降水及河川径流、暴雨洪水特征变化及其对流域水土流失治理的响应。结果表明:流域多年平均降水量406.4mm,河道多年平均径流量3.4亿m3,1977年后年径流量呈显著性减小趋势。与1977年之前相比,在水土保持措施影响下,汛期径流量占年径流量比例下降,枯水期径流量比例上升,季节分配趋于均匀。相似降水条件下,场次洪水总量、洪峰流量减少,洪水过程均化。

窟野河流域径流变化及其影响因素研究

依据窟野河入黄控制站——温家川水文站1955—2013年实测径流和降水数据,通过线性趋势、累积距平曲线、R/S等分析方法,分析了窟野河年、汛期、非汛期径流变化特性。同时,采用M-K秩相关检验、双累积曲线法分析了降水及人类活动对年、汛期、非汛期径流变化的影响。结果表明:(1)年、汛期、非汛期径流量总体上均表现出减少趋势,且未来一段时间3个时段径流量均有持续减少的态势;(2)年、汛期和非汛期径流量的阶段性变化特征为1955—1978年处于明显上升阶段,1979—1995年在微弱的波动中下降,1996—2013年呈现显著的下降趋势;(3)1979—1995年,降水对年、汛期径流量减少的影响值分别为0.868亿m3和0.810亿m3,是影响径流量减少的主要原因之一;1996—2013年,人类活动成为影响年、汛期径流量减少的主导因素,影响值分别高达4.622亿m3和3.198亿m3。对于非汛期,1979年以来,人类活动一直是影响径流量减少的主导因素且呈增加趋势。

松花江流域年降水和四季降水变化特征分析

利用松花江流域35个气象站1960～2010年的降水资料，采用协克里格插值法、线性倾向估计方法以及M—K秩次相关法等．分析了流域年降水和四季降水的时空变化特征。结果表明：（1）流域年降水由东部向西部递减。51年来流域大部分地区年降水呈不显著减少趋势。（2）流域春季降水呈不显著增加趋势。夏季呈不显著减少趋势，秋季呈不显著减少趋势，冬季降水呈显著增加趋势。（3）流域四季降水在二松源头地区一带较大，流域西部地区降水较少，松花江中下游两侧地区居中。（4）春季，流域大部分地区降水增加．但不显著。夏季，大部分地区降水减少，但不显著。秋季，全流域降水呈不显著减少趋势。冬季．全流域呈增加趋势，且绝大部分地区显著增加。（5）嫩江流域、松花江流域年降水一径流关系发生显著变化的时间是1974年、1980年和1999年。

近50a嘉陵江流域径流变化特征及影响因素

利用Mann—Kendall秩次相关趋势检验和累计平均滤波器及Mann—Kendall突变点检验,对嘉陵江流域北碚、亭子口、武都和武胜4个水文站1960—2009年的年径流数据分析得出,4个水文站年径流量均存在显著的减少趋势,且均于1991年前后存在突变点。对流域4个水文站的基准期与措施期建立降雨—径流双累积曲线方程,分析计算得出20世纪90年代人类活动和降雨对径流减少的影响程度基本相当,只有武都站人类活动影响程度稍高。

近50a来我国东北多年冻土区南缘海拉尔河流域径流变化特征分析

选取位于我国东北多年冻土区南缘的海拉尔河流域作为研究对象,根据海拉尔河水文站1958-2008年的逐月实测径流量资料,用径流量的年内年际变化、各季占年径流量的百分比、年内不均匀系数、集中度以及降水量-径流量双累积曲线等不同指标,分析研究了海拉尔河上游径流量年际变化和年内分配的规律.研究表明:近50 a来海拉尔河径流量总体上呈递减趋势,并且径流量的递减与面上降水量的递减总体上一致;春、秋季节径流量均呈现出下降趋势,冬季径流量呈增加趋势.冬季径流量增加可能是冬季积雪增多以及流域多年冻土退化,积雪对冻结的抑制有利于冬季的产流,从而使冬季产流增加所致.径流量年内分配不均匀程度增加,秋季径流量比重显著下降,水资源年内分布集中程度增加,这一现象可能是由于夏季风的减弱所致.通过运用双累积曲线法,研究区降水与径流的关系在1980年前后发生了明显变化,产流表现为增加趋势,但1999年后产流能力显著下降.

近50年澄碧河流域降雨径流变化趋势及成因分析

为探讨岩溶区流域降雨径流变化特征,基于澄碧河流域1963年至2011年共49a的降雨径流序列,运用Mann-Kendall方法、Hurst指数法和双累积曲线法分别进行趋势及突变分析、序列未来的趋势预测分析和降雨径流变化产生的影响分析,在此基础上,结合流域的历史及地质资料探讨降雨径流关系发生变化的成因。结果表明:①流域降雨量的年际、汛期以及非汛期序列均呈现显著增加的趋势,且年降雨量的突变年为1986年,而径流量的非汛期序列却呈现显著减少的趋势,并在1990年发生突变;②流域的降雨径流相关关系发生了变化,流域水资源量减少达到12亿m3/a;③流域内降雨径流的变化是由人类活动、喀斯特岩溶性的地质构造特征和降雨分布特点导致的。

黄河上游径流变化的影响因素分析研究

径流的形成、变化规律受诸多因素影响 ,可归结为自然因素和人为因素两类 .文中结合黄河上游兰州站年径流资料 ,研究了太阳活动、海 气相互作用和下垫面对黄河上游径流变化的影响 .采用灰关联和交叉谱分析了太阳黑子相对数与径流变化的关系 ,发现它们存在同位正相关关系 ;通过统计规律分析了ElNi o和LaNi a现象发生和径流丰枯变化的关系 ;并用双累积曲线法对水土保持措施影响径流变化作了定性分析 .这些结论为径流变化的物理成因分析提供了科学依据 .