1956—2018年中国江河径流演变及其变化特征

地表水资源是维系区域生态平衡和促进经济社会发展的制约性要素,河川径流是地表水资源的主要形式,二者的丰枯变化均直接影响流域水资源管理。基于江河实测径流量资料和水资源公报资料,初步分析了1956—2018年中国主要江河实测径流量和中国十大水资源区地表水资源的变化和演变特征。结果表明:① 除长江大通站外,中国主要江河代表性水文站实测年径流量均呈现下降趋势。② 黄河上游唐乃亥站实测年径流量为非显著性减少趋势,黄河花园口站实测径流量呈现显著性减少趋势;1980—2000年和2001—2018年唐乃亥站实测径流量较基准期1956—1979年分别变化1.8%和-5.9%,而同时期花园口站实测径流量分别减少26.7%和41.0%。③ 地理分布上,黄河是中国南北地区径流变化的分水岭,黄河以南地区江河径流量为非显著性变化,黄河以北江河径流量为显著性减少趋势,特别是海河流域,实测径流量减少最为显著;21世纪以来,黄河以北河流实测径流量较1980年之前减少幅度超过25%,海河减幅高达80%以上。④ 1956—2018年全国地表水资源量约为27 266亿m³,较第二次全国水资源评价结果偏少122亿m³。21世纪以来,海河、黄河、辽河地表水资源明显减少,进一步加重了区域水资源供需矛盾。     

1956-2018年中国江河径流演变及其变化特征

地表水资源是维系区域生态平衡和促进经济社会发展的制约性要素,河川径流是地表水资源的主要形式,二者的丰枯变化均直接影响流域水资源管理。基于江河实测径流量资料和水资源公报资料,初步分析了1956—2018年中国主要江河实测径流量和中国十大水资源区地表水资源的变化和演变特征。结果表明:①除长江大通站外,中国主要江河代表性水文站实测年径流量均呈现下降趋势。②黄河上游唐乃亥站实测年径流量为非显著性减少趋势,黄河花园口站实测径流量呈现显著性减少趋势;1980—2000年和2001—2018年唐乃亥站实测径流量较基准期1956—1979年分别变化1.8%和-5.9%,而同时期花园口站实测径流量分别减少26.7%和41.0%。③地理分布上,黄河是中国南北地区径流变化的分水岭,黄河以南地区江河径流量为非显著性变化,黄河以北江河径流量为显著性减少趋势,特别是海河流域,实测径流量减少最为显著;21世纪以来,黄河以北河流实测径流量较1980年之前减少幅度超过25%,海河减幅高达80%以上。④1956—2018年全国地表水资源量约为27266亿m 3,较第二次全国水资源评价结果偏少122亿m 3。21世纪以来,海河、黄河、辽河地表水资源明显减少,进一步加重了区域水资源供需矛盾。     

中国主要江河径流变化成因定量分析

变化环境下中国主要江河实测径流量发生了较为明显的变化,科学理清径流变化原因是流域水资源评价和管理的重要基础工作。基于中国七大江河代表性水文站1956-2018年的实测径流量资料,诊断了变化环境下水文序列的变异性特征;采用水文模拟途径,定量评估了不同驱动要素对径流变化的影响。结果表明:①淮河、长江和珠江实测径流量变异性特征不明显,相比而言,北方主要江河实测年径流量系列存在较为明显的突变性,但最显著的变异点发生时间存在差异,变异前后降水径流关系发生较大变化。②RCCC-WBM模型能够较好模拟中国南方湿润区和北方干旱区江河天然径流量过程,该模型可以用来还原人类活动影响期间的天然径流量。③总体来看,人类活动对中国北方江河径流量的影响大于气候变化的影响,气候变化是中国淮河及其以南江河径流变化的主要原因。     

中国主要江河径流变化成因定量分析

变化环境下中国主要江河实测径流量发生了较为明显的变化，科学理清径流变化原因是流域水资源评价和管理的重要基础工作。基于中国七大江河代表性水文站1956—2018年的实测径流量资料，诊断了变化环境下水文序列的变异性特征；采用水文模拟途径，定量评估了不同驱动要素对径流变化的影响。结果表明：①淮河、长江和珠江实测径流量变异性特征不明显，相比而言，北方主要江河实测年径流量系列存在较为明显的突变性，但最显著的变异点发生时间存在差异，变异前后降水径流关系发生较大变化。② RCCC-WBM模型能够较好模拟中国南方湿润区和北方干旱区江河天然径流量过程，该模型可以用来还原人类活动影响期间的天然径流量。③总体来看，人类活动对中国北方江河径流量的影响大于气候变化的影响，气候变化是中国淮河及其以南江河径流变化的主要原因。     

近50年来中国六大流域径流年内分配变化趋势

基于1950年以来的全国六大流域19个重点控制水文站实测月径流量观测资料,以1980年为界,分析各站实测径流量年内分配不均匀系数、集中度以及集中期的变化;采用Mann-Kendall非参数统计检验方法,诊断了各月径流量的变化趋势。结果表明,自1980年以来,全国六大流域的月径流发生了时空变化,除海河的石匣里、响水堡站和黄河花园口站年内径流不均匀性和相对集中度较小以外,其它站的年内径流不均匀性和相对集中度较大,以松辽流域为最大;此外,南方流域各站冬春季(12~3月)的径流均呈现增加的趋势,5月份呈现减少的趋势,7月份呈现增加的趋势;北方流域各站冬春季(1~5月)径流呈现减少的趋势,以海河流域各站、松辽的铁岭、黄河利津站和淮河的吴家渡站减少趋势最为严重。     

1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

近50年来赣江流域水沙年内分配变化分析

基于赣江外洲站近49年（19602008）月径流量及42年（19662007）月输沙量实测资料,采用年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度（期）、肯德尔秩次相关检验法对赣江水沙年内分配变化进行分析。结果表明:①外洲站除80和90年代输沙量呈"双峰型"分布以外,其余各年代径流量、输沙量年内分配均呈明显的"单峰型"分布,6月到达峰值。②赣江径流量和输沙量的集中度与不均匀程度变化呈逐年代递减趋势,表明径流量和输沙量年内分配都趋于均匀态势。集中度、不均匀程度逐年下降与水库兴修、水土保持、人工采砂等因素有关。③赣江外洲站汛期与非汛期径流量变化趋势平稳,输沙量呈下降趋势,汛期径流量、输沙量波动幅度明显大于非汛期。     

沙河流域王快水库以上水沙特性分析

搜集沙河流域王快水库以上1960--2010年51a的降水量、径流量、输沙量实测资料,分析其水沙特性及变化趋势.结果表明:降水量、径流量、输沙量均集中在汛期(6—9月),且均呈现下降趋势.     

近50 a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.     

漳河流域近60年径流变化分析

近年来,漳河流域径流量显著减少,严重影响流域内水资源的开发与利用。采用多种数理统计方法,分析了径流量的演变特征。结果表明:漳河流域年径流量呈显著性减少趋势,其中下游减少的趋势更加显著;20世纪80年代以前年径流量高于多年平均值,80年代以后低于多年平均值,且不同年代变幅较大;漳河流域实测径流量在20世纪70年代中后期出现变异点,变异点之后年径流量比变异点之前明显偏小。径流量系列存在6~7a的准周期。     

1979-2010年中国流域水汽含量变化

为进一步丰富对中国上空水汽含量与可降水量气候平均状态及其变化的认识,利用日本气象中心的再分析资料,计算得到中国平均水汽含量分布图和各个季节水汽含量分布图。以再分析资料为基础计算得到的分布图与以探空资料为基础得到的分布图进行比较,可验证二者的合理性和不足之处。以流域为单元,分析了1979-2010年中国大陆区流域含量变化,结果表明:中国各流域年平均可降水量的年际变化都不大,变差系数都小于0.1;年际变化最大的处于中国西北地区的流域,变差系数都大于0.06;年平均可降水量呈显著增加的流域有北疆、塔里木内流区、河西走廊及阿拉善地区、柴达木内流区和羌塘内流区,呈显著减少的流域有东南诸河和内蒙古内流区,其他流域变化不显著。     

乌鲁木齐河山区流域径流形成的实验研究

乌鲁木齐河山区流域较之山前平原区有着充沛的降水，是径流形成的基础。降水量随海拔增加而增加，高山带降水以固态为主，使冰川成为山区流域重要的水储存形式。降水观测误差对流域降水量和蒸发量的估算有较大影响。冰雪消融可以依据常规气象要素的参数化热通量表达式来计算。在高山草甸蒸发量的观测、计算中，蒸渗器称重法与波恩比率法较之通量－梯度法有较高的观测精度。山区流域径流系数随流域平均海拔增加而增加，高山冰川作用区在径流形成和调节中起着重要作用。     

基于高精度遥感亮温的典型流域河道径流模拟分析

随着对地卫星遥感技术的发展,微波遥感监测为径流模拟提供了新途径。目前,基于被动微波遥感亮度温度的河道径流模拟方法亟待深入探索。本文基于M/C信号法,利用新一代高精度被动微波亮温数据集在中国典型流域进行河道径流模拟,探讨该方法的适用性,分析断面河宽、平均流量、控制面积、植被覆盖度、高程、土地覆盖/利用类型、气候类型等地形地貌和水文气象因素对模拟效果的影响。结果表明:在中国七大流域61个典型站点中,决定系数R2 ≥ 0.5的站点占比超过59.0%,41.0%的站点纳什效率系数E_NS ≥ 0.5;位于西南诸河流域的站点模拟效果最佳,尤其在青藏高原地区;高程、平均流量、气候类型以及断面河宽是影响模拟效果的主要因素;站点位于高原山地气候下的小型河流一般模拟效果更佳,本文方法相对更适用。研究成果可为河道径流模拟提供研究思路,为微波遥感的水文应用提供切实指导。     

七大流域水文特性分析

我国东西和南北方向地理跨度大,水文特性差异明显。从气候特征、降雨和径流、暴雨和洪水等方面,分析七大流域的水文特性,总结降雨和径流在上下游、干支流等空间上以及年内和年际等时间上的分布规律,并分析暴雨和洪水在成因、发生时间、空间分布、过程等方面的规律,为径流和洪水成果计算提供了基础,也为水文成果的合理性检验提供了参考。     

水沙动态图法分析中国主要江河水沙变化

利用《中国河流泥沙公报》数据,采用水沙动态图方法并按平衡水沙比相对应,分析中国主要河流2006年前实测水沙的变化。根据河流下游站历年水沙变化趋势,将中国主要河流大致分为4类:水量不变沙量降低、水量和沙量均降低、水量和沙量同步略降低、几近断流断沙。按地域看,中国淮河及其以南大多数河流年径流量无明显改变,而年沙量呈明显下降趋势;淮河以北地区河流水沙量均呈明显下降趋势,特别是黄河年径流量的近10年平均值仅为多年平均值的1/3,输沙量10年平均值仅为多年平均值的1/4,而海河水系的河流下游几乎是断流断沙。总体上,中国大多数河流的沙量明显下降。大多数河流入海水沙量的明显降低主要是人类活动造成的,淮河及其以南河流沙量的降低多与水库兴建、河道采砂和水土保持工程等有关;北方河流水沙量的降低主要是引水量的大幅增加、水库建设及其运行方式的改变以及水土保持工程的发挥效益等造成的。分析也表明,利用水沙动态图法分析河流的水沙长期变化具有一定的优越性。     

渭河上游水利水保措施的减水减沙效应分析

依据渭河上游实测水文资料和水利水保措施统计数据, 分析了流域水文要素和水利水保措施的变化规律。根据双累积曲线、 有序聚类、 Lee-Heghinan、 滑动T检验等方法, 结合流域内水利水保措施的变化, 将研究期分为基准期（1956 - 1981年）和措施期（1982 - 2016年）。采用水量平衡法, 分析还原了河流天然径流量和输沙量, 评价了水利工程取用耗水的减水减沙作用; 分别建立拟合了基准期和措施期年径流量、 年输沙量与年降水量的相关公式, 分析计算了措施期的减水减沙效应。结果表明： 基准期主要为水利工程减水减沙, 分别减水6.8%, 减沙3.9%; 措施期综合减水效应42.9%, 综合减沙效应76.5%, 水保措施减水减沙效应大于水利工程减水减沙效应, 综合减沙效应大于综合减水效应。     

中国水系的盒维数及其关系

应用分形理论,系统地探讨了整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征。通过研究,得出主要结论如下:(1)整个中国水系及其各组成流域水系的分形结构特征是客观存在的;(2)应用网格法系统地计算出了中国各流域水系的盒维数值:整个中国水系的盒维数值为1.4189,中国外流区水系的盒维数值为1.4305;(3)中国平原地区水系的盒维数值一般较大;(4)整个中国水系盒维数值与组成它的各个层次流域水系的盒维数值的平均值并不相等,一般而言,不同层次流域水系盒维数值的平均值小于整个水系盒维数值。     

1960—2010年中国主要流域径流量减小原因探讨分析

针对1960—2010年径流量显著减少的中国主要流域,包括松花江、辽河、海河、黄河和汉江等,选择其上游地区受人类直接取用水影响较少的山区小流域,分析径流变化及其原因.采用基于Budyko假设的流域水热耦合平衡方程,估计了流域年径流量变化的气候弹性系数和下垫面弹性系数,并对各流域径流变化进行了归因分析.结果表明,在气候较为湿润的地区,径流对气候和下垫面变化均不敏感;在气候较为干燥的地区,径流对气候和下垫面变化都更为敏感,且区域差异性明显.潜在蒸散发的变化对径流减少的影响微弱,降水减少和下垫面变化是径流减少的主导因素,其中人类活动导致的下垫面变化对径流减少的影响尤为显著.对比两个阶段的径流变化归因分析结果,近10年间流域下垫面变化对年径流量的影响程度较前20年有显著增加.通过分析近30年的归一化植被指数(NDVI)数据发现,植被覆盖改善是下垫面变化的重要原因,说明中国水土保持工程发挥了显著生态效益的同时也导致了流域径流减小.