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RVA法喀斯特流域水库水文特征变化分析——以红枫湖为例

由于贵州喀斯特地貌发育显著,导致水资源分布不均,各类用水无法得到充分保障。根据统计数据,贵州目前拥有大约2000座水库,其中大部分水库已从发电和防洪功能转变为主要以供水为目的,其次兼顾发电和防洪。研究以贵州红枫湖水库为研究区域,采用被广泛应用于水库水文特征变化评估的变异性范围法(Range of Variability Approach,RVA),对其进行分析。根据主要水文信息,从流速变化幅度、持续时间、频次、历时性和变化率等多个角度,分析了33个关键生态价值参数的水文情势变化规律。水文情势的变化规律是影响河流流域生态系统结构和功能变化的重要驱动因素。综合分析国际水文演变指数(IHA)的基础上,定量分析了喀斯特流域水库水文情势特征的变化规律,为流域规划决策提供了数据和理论基础。

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。

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.

基于不同改进RVA法的水利工程对清江流域生态水文情势综合影响分析

科学评估水文情势是开展河流生态环境健康评价的重要组成部分。采用IHA指标定量评估了清江流域水利工程建设期和运行期高坝洲站的水文指标改变度,在分析5组不同IHA指标的变化规律的基础上,通过选用基于内梅罗指数法的RVA法、基于欧氏距离法的RVA法和考虑综合权重的RVA法三种不同的RVA法分析了清江流域整体水文情势改变情况。结果表明,工程建设期和综合利用期三种方法对清江流域水文情势分析结果分别为中度改变和高度改变,且清江流域水文情势改变度有增大趋势,考虑综合权重的RVA法评价结果与其他两种方法评价结果相近且具有合理性,能较好地体现清江流域水利工程建设后河流水文情势变化情况。

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。

考虑IHA位置信息的水文情势变化评估方法

正确理解河流水文情势变化是维持河流生态健康、进行生态修复等工作的前提。现有的评估方法均未考虑水文情势指标(IHA)的位置分布变化,导致结果不能准确反映真实的变化情况。对此,本文在变动范围法(RVA)的基础上,引入连通度指数对各IHA指标位置信息进行了量化,并结合Tanimoto相似度对位置分布变化进行了评估,首次提出了考虑IHA位置变化的RVA法,即改进的RVA法,并对泾河水文情势进行了评估。结果表明:基于原始RVA法得到的整体改变度为0.36,改进方法计算的位置分布改变度为0.3、整体改变度为0.56,改进方法的结果对各水文要素的变化更敏感,能够反映IHA指标位置分布的不同所带来的变化;近50年来,泾河水文情势发生了中度改变,后续应加强对该流域的生态保护,防止情况继续恶化。

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。

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。