贡嘎山东坡不同流域河川径流特征对比分析

选取贡嘎山东坡海螺沟流域冰川河和森林区不同尺度3条沟,结合最近10余年的径流和相应的降水、温度等资料,运用径流分割、相关分析等方法对相邻的冰川区和森林区河川径流组分、年内分配、年际变化进行对比分析.结果表明:海螺沟冰川河是冰川融水(50.1%)、地下水(27.9%)、降水(18.2%)混合型补给的河流,6.9月径流组分主要是冰川径流(62.3%)和降雨径流(22.7%),枯季径流主要成分是地下水(67.9%)和融雪径流(22.55%),年内分配不均匀系数为0.76;森林区河沟枯季以地下水补给为主,湿季以降水补给为主,黄崩溜沟和马道沟年内分配差异较大,不均匀系数分别为0.90、1.11,观景台沟年内径流过程较稳定,不均匀系数为0.70.最近10余年来,冰川河的年径流量呈单调上升趋势,年递增率为0.93 m3/s,其中夏季径流量增幅最为明显,冬春季节气温的升高、春秋季降水量的增加以及全年水面蒸发量的显著减少可能是其径流变化的原因.森林区观景台沟径流量多年变化不显著,变差系数为0.09,年递增率为-0.004 m3/s,夏季径流减少幅度最大,降水量的减少是主导因素,该沟雨季径流量的波动变化控制着年径流量多年变化.森林区对气候变化的敏感性小于冰川河.     

基于 SWAT模型的那棱格勒河流域径流模拟及水量平衡分析

那棱格勒河是柴达木盆地内流域面积和流量最大的内陆河流。本文在那棱格勒河上游构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行参数敏感度分析、率定和验证,对1979—2018年的月值径流量进行模拟分析。结果表明,敏感度最强的前3个参数依次为融雪基温、降雪气温及气温直减率,在率定期和验证期决定系数R²和Nash-Sutcliffe效率系数分别高于0.81和0.65。水量平衡分析结果显示1979—2018年流域的蒸发量、地表径流量、地下水补给量、地下侧流量分别占降水的92.30%、17.76%、16.18%和5.84%。表明流域内径流量主要来自冰雪融水,各水量平衡分量受温度影响较大。降水量变化趋势与地表径流量变化趋势较一致,说明降水转化为径流的时间较短。本研究对那棱格勒河流域水文研究及水资源调控具有参考意义。     

藉河流域水沙输移特征及其影响因素分析

本文以1962-1989年水文资料和雨量站资料为基础,分析了藉河流域水沙的季节及年际变化规律,并且对降雨与人类活动导致的年径流泥沙变化影响进行了估算.研究结果表明,藉河流域水沙年内分配极不均匀,7-10月径流量占全年的61.6%,6-9月泥沙量占全年的87.9%;水沙年际变化剧烈,输沙量和径流量的变差系数分别为0.72...     

祁连山西段老虎沟流域消融季径流变化特征研究

基于祁连山西段老虎沟流域断面的径流数据与大本营气象站的气象资料,对冰川区径流与气象要素之间的相关性进行了分析,并建立了多元指数非线性回归方程对径流进行重建以弥补缺失径流,此外,对冰川区径流的年际、季节、日尺度的变化特征进行了分析。结果表明：(1)冰川区径流量与气温的相关性最高0.86,其次是水汽压(0.81)、相对湿度(0.46)、降水量(0.27),径流受气温影响最大。(2)21世纪观测资料显示日平均径流量为2.10 m³·s^-1,较20世纪50年代末的1.65 m³·s^-1有所增加,主要因消融季气温上升0.75℃所致,强消融期(7、8月)径流量的年际变化较大,消融期初(5、6月)和末(9月)年际变化较小。消融季5—9月产流占比分别为5.3%、16.1%、37.3%、35.1%、6.2%。(3)多元指数非线性回归方程可以较好地模拟日径流量(纳什效率系数平均为0.70),补充缺失径流后,对于径流的日变化,消融期初和末日变化较小,而强消融期径流的日变化较大。对于径流的时滞效应,老虎沟流域消融季各月径流...     

基于PCA和BP神经网络的径流预测

径流预测为流域水资源的合理开发利用与统筹配置提供依据。运用多元线性回归、主成分回归、BP神经网络及主成分分析和BP神经网络相结合的方法,对新疆呼图壁河流域石门水文站2009-2011年各月径流量进行预测,并采用相关系数、确定性系数及均方根误差对各模型预测精度进行比较。结果表明：（1）神经网络等智能算法具有高速寻优的能力,对短时间尺度的月径流量的预测结果较好;（2）主成分回归等常规算法能充分反映出某地区径流的年际的稳定性,对全年径流总量的模拟精度较高;（3）主成分分析和BP神经网络相结合的方法,提高了神经网络的收敛速度,同时降低了局部极值的影响,优于简单的BP神经网络,适用于呼图壁河月径流量预测。     

格尔木河地表径流的趋势和突变特征分析

位于柴达木盆地南缘中部的格尔木河是盆地内第二大河流,利用收集到的格尔木水文站1991年至2018年共28年的地表径流日监测数据,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall(MK)检验法和滑动t检验法(Moving t-test,MTT),以及滑动移除近似熵(Moving Cut data-Approximate Entropy,MC-ApEn)法对径流数据进行了趋势和突变特征分析。结果表明:1)格尔木河流域径流量年际变化相对稳定,呈现缓慢增加趋势,其速率为1.89×10⁸ m³·(10a)-1,但年内平均径流量变化极不均衡,夏秋季径流量相对较大,占年径流总量的53.86%,其中7月径流量最大,占年径流总量的14.6%。2)联合MC-ApEn方法和MTT方法能准确确定出突变点位置,突变探测能力较好。MK方法和MTT方法分别受时间序列长度和时间窗大小的影响,难以准确识别出突变特征,其中MK方法仅能识别出较少的突变点。3)根据MK方法得出的结果,格尔木河年月日尺度的流量序列数据的突变点位于2007年附近,可能与2007年的流量幅值偏小有关。联合MC-ApEn方法和滑动t检验法,在月尺度序列上给出的稳定突变点分布在1996年、2001年、2009年和2015年,结合2010年格尔木发生的大洪水事件,2009年的突变可能指示了该次事件的异常。     

1957-2008年黑河流域径流年内分配变化

根据黑河流域重点控制水文站莺落峡、正义峡实测月径流量观测资料,应用不均匀系数、集中度(期)、变化幅度等方法指标,分析了黑河流域径流年内变化规律;采用累积滤波器和Mann-Kendall秩相关法诊断了各月径流量的变化趋势.结果表明:①对于莺落峡站,总体上各个年代径流年内分配均呈明显的"单峰型"分布,其径流量7月达到极大值...     

气候与下垫面变化对叶尔羌河源流径流的影响

以叶尔羌河流域上游河源区为研究区,构建嵌入了冰川模块的SWAT分布式水文模型,对卡群水文站1968—2017年逐月径流进行模拟,评价该模型在研究区内的适用性,基于模拟结果分析研究区冰川径流年际变化与年内分布情况,并定量核算气候和下垫面变化对径流变化的贡献率。结果表明:该模型在研究区径流模拟中具有良好的适用性,校准期(1968—1992年)与验证期(1993—2017年)的决定系数(R~2)分别为0.77和0.86,纳什系数(NSE)分别为0.76和0.85,均方根误差与实测值标准差的比值(RSR)分别为0.49和0.38,偏差百分比(PBIAS)分别为-7.4%和0.6%。经模拟,研究区近50 a冰川径流量总体呈增加趋势,且其占总径流量的比重约为51.1%;年内冰川产流主要发生在6—9月,占全年冰川径流量的90.0%以上。气候和下垫面变化分别使月径流量增加6.62 m~3·s~(-1)和0.41 m~3·s~(-1),其中气候变化的贡献率为94.2%,即气候变化对研究区径流的影响占主导地位。研究成果可为理解研究区的历史径流变化成因及预测未来径流的演变趋势提供科学依据。     

黄河源区径流量与区域气候变化的多时间尺度相关

采用交叉小波变换方法,分析了黄河源区实测径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区径流与区域气候变化之间的多时间尺度相关.结果表明,黄河源区径流和区域气候变化具有多时间尺度结构,两者都存在准2a、4a、6～8a、12～14a和20a以上尺度的显著变化周期,不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布的位相差异是两者相关不稳定和存在时延相关的重要原因.径流与区域降水量之间正相关振荡的凝聚性最强,区域降水量对径流变化起主控作用,前期降水异常对后期径流变化具有持续性影响.径流变化与区域蒸发量存在显著负相关振荡,年际尺度相关存在不稳定和时延现象.年代际尺度上径流与最高气温的负相关比其与最低气温的正相关凝聚性更强,最高气温升高对增大流域蒸发量导致径流补给的减少作用大于最低气温升高引起冰雪融水补给的增大作用;两者年际尺度相关不稳定,径流对气温变化的响应时间不同.分析认为,区域降水量是黄河源区径流变化的主导因子,最高气温是重要因子;在区域降水量逐年减小的背景下,气温升高进一步加剧了径流量的减小.区域蒸发量和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响,气候因子的综合作用是黄河源区径流变化的根本原因.     

基于集中度与集中期的径流年内分配研究

借鉴年降水量年内分配的向量法,描述径流年内分配的径流集中度和集中期,尝试提出一种计算河川径流年内分配不均匀性的定量新方法。实例研究表明,用月径流量计算的集中度比径流年内不均匀系数有更高的分辨能力和敏感性,用月径流量计算的集中期对应的月份与月径流最大值出现的实际月份完全一致,径流集中度、集中期能够充分定量地表征径流在年内分配的非均匀性。     

Simulation and prediction of monthly accumulated runoff,based on several neural network models under poor data availability

Most previous research on areas with abundant rainfall shows that simulations using rainfall-runoff modes have a very high prediction accuracy and applicability when using a back-propagation(BP), feed-forward, multilayer perceptron artificial neural network(ANN). However, in runoff areas with relatively low rainfall or a dry climate, more studies are needed. In these areas—of which oasis-plain areas are a particularly good example—the existence and development of runoff depends largely on that which is generated from alpine regions. Quantitative analysis of the uncertainty of runoff simulation under climate change is the key to improving the utilization and management of water resources in arid areas. Therefore, in this context, three kinds of BP feed-forward, three-layer ANNs with similar structure were chosen as models in this paper.Taking the oasis–plain region traverse by the Qira River Basin in Xinjiang, China, as the research area, the monthly accumulated runoff of the Qira River in the next month was simulated and predicted. The results showed that the training precision of a compact wavelet neural network is low; but from the forecasting results, it could be concluded that the training algorithm can better reflect the whole law of samples. The traditional artificial neural network(TANN) model and radial basis-function neural network(RBFNN) model showed higher accuracy in the training and prediction stage. However, the TANN model, more sensitive to the selection of input variables, requires a large number of numerical simulations to determine the appropriate input variables and the number of hidden-layer neurons. Hence, The RBFNN model is more suitable for the study of such problems. And it can be extended to other similar research arid-oasis areas on the southern edge of the Kunlun Mountains and provides a reference for sustainable water-resource management of arid-oasis areas.     

1958~2015年疏勒河上游出山径流变化及其气候因素分析

利用1958~2015年疏勒河出山口昌马堡水文站径流资料以及同期流域气象资料,揭示了疏勒河出山径流及其对流域气候变化的响应。结果表明：总体上,疏勒河出山径流量呈现增加趋势,特别是20世纪90年代后期以来,出山径流增加趋势更为明显,但近几年,疏勒河出山径流量缓慢回落,21世纪初暂时成为代际变化的拐点。研究亦显示,疏勒河出山径流对河源处高海拔山区气候变化的响应更为敏感,出山径流年际变化实际受到山区气候因素的共同影响,不同时段各因素影响强度具有一定差异;降水是出山径流变化的主控因素,但气温升高导致冰雪融化加快是近年来出山径流增长较快的重要原因。定量分析表明,20世纪90年代后期以来气温等对径流影响比重超过60%,而降水约为30%左右。     

绿洲耕地变化趋势及其驱动力——塔里木盆地南部策勒绿洲为例

以多年的野外实地调查资料和统计资料,分析了塔里木盆地南部策勒绿洲50年以来耕地面积变化的总体趋势、空间差异和驱动因子。基于GPS现场定位,应用GIS进行空间分析,通过建立多元回归模型,最终对该绿洲2010年和2020年的耕地数量进行了初步的预测。分析结果表明社会经济发展动态、农业科技进步和水土资源的限制等3大类因素是影响耕地数量的3个主成分,其结果将为进一步研究整个塔里木盆地南部绿洲耕地变化提供借鉴,为合理利用和保护耕地、为干旱区可持续发展提供科学依据。     

黑河下游径流量与额济纳绿洲NDVI的滞后模型

将黑河下游年度均流量作为激励,将由NOAA/AVHRR卫星数据处理得到的归一化植被指数NDVI指标作为响应,建立起线性系统模型,从区域尺度模拟了额济纳绿洲植被发育相对于来水量的滞后过程。模型显示出,黑河来水对当年及后5 a的绿洲植被产生显著影响,其中对次年影响最大,并逐年递减,6 a后滞后效应不明显。分析认为滞后效应受含水层、包气带结构、绿洲范围等物理与几何参数因素控制,是绿洲生态系统具有自维持功能的一个体现。     

黑河流域水资源动态变化与绿洲发育及发展演变的关系

通过探讨流域及绿洲发育及其发展演变的水资源动态变化的特征,阐明它们之间的独特关系,并以此来揭示绿洲系统发育的河流流域地带性问题及特征。研究表明,本区水资源动态变化主要在径流形成、利用和消失三个区域内具有依次性体现的特征。其中占总流域面积10%左右的河川径流形成区,对全流域的水资源动态变化具有先决性作用,并在各个区域水动态变化体现上又受到系统对水的吞吐、留存、蒸散和转化能力大小的影响。因此,河流流域是地域分异现象中通过水流作用所体现出的水平地带性与垂直地带性的一种交汇,同时也是地带性与非地带性系统分异的主要区域。作为河流流域地带发育的绿洲系统,其发展演变规律和特征是相当独特的,如开放性、动态性、脆弱性以及资源有限性等。其中有限的水土资源及其动态变化是制约区域内各层次流域发展及绿洲系统发育的关键,并在不同区段上存在着显著差异性,且彼此间常体现出互为依存、互为消长的依次性制约关系。如水资源量的多寡、质的优劣和时空动态变化及分布、以及人为作用等决定着绿洲类型体现和规模分布、发育层次及阶段或发展演变过程及趋势、和社会经济价值体现等。     

Assessing spatial and temporal variability in water consumption and the maintainability oasis maximum area in an oasis region of Northwestern China

Water consumption is a key role in improving the efficiency and sustainability of water management in arid environments.In this study, we explored an approach based on meta-analysis, MODIS NDVI products, land-use spatial distribution, and soil water physical parameters to gain insight into long-term and large scale distribution of land use and water consumption, maintain maximum Zhangye Oasis area according to Heihe River runoff, and suitable water resource management in Zhangye Oasis. This approach was initiated in order to improve the efficiency of irrigation and water resource management in arid regions. Results showed that Heihe River runoff can maintain a maximum Zhangye Oasis area of 22.49×10~4 hm~2.During the 2000-2016 growing seasons, actual oasis water consumption ranged from 11.35×10~8 m~3 to 13.73×10~8 m~3, with a mean of(12.89 ± 0.60)×10~8 m~3; if maintaining agricultural production and oasis stability was chosen, oasis water consumption ranged from 10.24×10~8 m~3 to 12.37×10~8 m~3, with a mean of(11.62 ± 0.53)×10~8 m~3. From the perspective of water resources management and ecosystem stability, it is necessary to reduce the area of Zhangye Oasis or choose the minimum water consumption method to manage the oasis, to ease the pressure of water shortage and maintain stable and sustainable development of the Zhangye Oasis. These results can provide future practical guidance for water resource management of coordinated development of the economy and the environment in an arid area.     

1975-2010年石羊河流域绿洲时空演变研究

应用RS和GIS技术,以石羊河流域绿洲为研究对象,对1975 2010年流域绿洲的时空动态变化进行了监测,并结合气候变化、地表径流量和人类活动等资料探讨了绿洲变化的原因.结果表明:近35年来,石羊河流域绿洲整体规模呈波动变化的趋势,1975、1990、2000年和2010年,流域绿洲总面积分别为7 563.06、7 730.62、7 131.56 km2和7 459.43 km2.通过分析绿洲与荒漠面积之间的转化发现绿洲主要经历了“绿洲化-荒漠化-再绿洲化”的过程,绿洲面积缩小了103.63 km2.绿洲内部耕地、城镇居民地和水域面积增加,而林地和草地面积缩小.绿洲的变化受自然因素和人类活动的共同作用,但人口数量的增加、经济的发展以及地表径流的变化对绿洲演变的影响更为显著.     

策勒河流域荒漠类型特征研究

策勒河流域荒漠类型多样,在干旱区具有典型代表性。基于Landsat5的TM遥感影像数据、数字高程模型（DEM）数据,利用GIS技术,结合野外调查、样品采集及实验室粒度、有机质、盐分分析,对策勒河流域荒漠类型分类,并编制荒漠类型分布图。据地貌类型、物质组成、植被盖度等指标将流域内荒漠分为2个一级类,7个二级类,14个三级类,建立策勒河流域荒漠类型分类系统。流域荒漠自下游向上游具有依次是沙漠、砾漠、岩漠、土漠和寒漠空间分布的规律;荒漠总面积2 416.76 km²,占流域总面积的70.45%,砾漠占荒漠总面积的45.52%,为最大一类,泥漠所占比重最小。可为流域环境保护、荒漠化防治提供依据,为其他干旱区荒漠类型研究提供参考。     

疏勒河干流径流变化特征研究

选取疏勒河干流昌马堡、潘家庄和双塔堡水库站多年实测月、年天然径流作为数据资料，利用线性倾向、Mann-Kendall等方法，研究干流径流量年、年内、年际、季节变化和突变特征。结果表明：1956—2016年干流年径流呈现昌马堡站［1.075×10⁸ m3·（10 a）^-1］>双塔堡水库站［0.253×10⁸ m³·（10 a）^-1］>潘家庄站［0.126×10 m³·（10 a）^-1］的线性倾向率，且呈现增加变化趋势；径流年内分配极不均匀，径流主要集中于5~9月，占年径流量的50%以上；径流年际变化均低于和高于多年平均值分别在20世纪70~90年代和21世纪00~10年代；径流不同站点和不同年代平均径流距平呈现差异性季节变化特征，夏季径流量增加对各站点年径流量影响最大；径流突变时间和特征因不同站点呈现不同变化特征，3个水文站突变点分别为1998年、2012年和2006年。研究结果对促进区域水资源综合管理与科学调配，指导区域中长期水资源综合规划与社会经济发展提供科学依据和技术支撑。     

玛纳斯河流域人工绿洲扩张对社会经济和生态环境的影响分析

 利用2007—2009年的实地调查资料,结合1958—2006年的5期遥感影像解译数据,从干旱区内陆河流域典型绿洲的演变进程出发,分析了新中国成立以来近60 a玛纳斯河流域人工绿洲快速扩张的影响,强调了保持绿洲适宜规模的重要性,并从可持续发展的角度探讨了绿洲今后发展的方向。主要结论为:①近60 a玛纳斯河流域耕地和绿洲分别以107.756 km2·a-1和122.401 km2·a-1的速度迅速增长,二者扩张的方向基本一致;②绿洲的快速扩张对社会经济产生一定推动作用的同时,也带来了一系列的环境问题。如地表水利用率超过90%,地下水过度开采并以0.5~1 m·a-1的速度下降,水质污染增加,防护林大量死亡,森林破坏严重,草地从1958年到2006年减少4 316.39 km2,土地荒漠化威胁严重等;③从可持续发展的角度看,控制绿洲规模,适度开采地下水,转变产业结构,建立生态补偿机制等是今后本区发展的关键。