多模式预测气候变化及其对雪冰流域径流的影响

冰川覆盖流域的雪冰融水对河川径流有重要的调节作用。气候变化影响雪冰融水过程和数量变化,河川径流过程和径流量相应变化,其程度与流域冰川情况相关。通过利用CMIP5气候模式输出气象数据驱动流域水文模型,模拟研究天山地区3个不同冰川覆盖率河流(库玛拉克河、玛纳斯河、库车河)的径流对气候变化的响应。结果表明:随着未来气温和降水的持续增加,3个流域的雪融水均有增加,冰融水变化受冰川覆盖面积的影响,在各个流域变化不一致。径流变化主要受降水增加和雪冰融水变化的综合影响,在未来情景下各流域径流均有增加,分别增加了5.8%～14.3%(库车河)、2.9%～11.4%(玛纳斯河)、12.9%～47.1%(库玛拉克河),且冰川覆盖率越大的流域,预估径流不确定性变化区间受冰融水影响越大。预估3个流域的径流、雪冰融水年内分布变化表明,各河流的春季融雪时间提前和融雪量增加使得流域春季径流量较历史时期增大;在夏季,受雪冰融水变化的影响库车河、玛纳斯河夏季径流峰值量减小,而库玛拉克河径流峰值量增加,且预估的各流域夏季径流变化不确定性区间明显大于其它季节。     

策勒河出山径流特征及其趋势

根据策勒河近50年水文及气象资料,利用经验频率、Mann-Kendall非参数检验和非线性回归分析等方法,分析策勒河径流量的变化特征、变化趋势及其对气候的响应.结果表明:策勒河径流年内分配不均,夏、秋季偏丰,5～9月径流量占全年88.70%;冬、春季偏枯,10月到次年4月径流量占全年11.30%,策勒河变差系数为0.21,径流最大值与最小值之比为2.53,河流年际变化相对稳定;Mann-Kendall检验得出近十年出山径流量有减少的趋势;月平均流量与月平均降水量、月平均蒸发量和月平均气温之间存在复杂的非线性关系,非线性回归模型模拟的月平均流量与实测值对比,确定系数为0.73,模拟效果较好,月平均蒸发量与月平均流量呈负相关.     

基于GAMLSS模型的水文干旱指数研究——以玛纳斯河流域为例

传统的水文干旱指数是在一致性条件下确定的,而在非一致情况下水文干旱指数的识别精度受到质疑。特别是当全球气候发生剧烈变化的时候,应用合适的干旱指数可以增加干旱预警的精确度。一般在非一致情况下,通常会认为干旱指数的概率分布参数服从时间或者其他协变量的线性或者非线性变化。因此以玛纳斯河流域肯斯瓦特站为例,构建以时间为协变量的GAMLSS模型,建立非一致情况的标准化径流指数SRI_ns,并对比分析,讨论其适用性。结果表明：① 肯斯瓦特站1957—2014年期间,径流量的变化趋势比降水和气温的变化趋势更为明显,径流发生明显变化主要集中在秋季和冬季,降水全年各月的变化趋势不明显,气温则在春季和夏季变化较剧烈。② 通过对比研究区1957—2014年内有历史资料记载的历史干旱事件,SRI_ns对于研究区干旱事件的识别更准确,SRI_ns识别的严重干旱和极度干旱事件的发生频率要比SRI_s高。③ 通过游程理论识别出干旱特征变量,将干旱特征变量采用均匀分布随机化处理可以提高干旱历时序列的拟合精度。干旱特征变量序列的最优分布均为对数正态分布。④ SRI_ns和SRI_s的干旱特征变量的二维联合分布的最优Copula函数均为joe函数。通过对比干旱特征变量二维联合概率和重现期,SRI_ns可以缩小风险区间,增加干旱风险预警的精度,因此更适用于该研究区的干旱预测与风险评估。     

城市化对西安市降水及河流水文过程的影响

为探究城市化对西安市降水机制及城市河流灞河下游水文过程的影响,根据西安市及灞河1970-2015年水文气象资料以及由遥感影像解译得到的土地利用数据,在分析西安市降水、土地利用特征及灞河下游降水、径流变化特征的基础上,运用水文特征参数时间序列法分析城市化对西安市降水的影响以及灞河水文过程的影响。结果表明：1970-2015灞河降水量呈不显著下降趋势,而径流量呈显著下降趋势;西安市土地利用程度较高,土地利用变化表现为耕地及林地向建设用地转移;受城市化影响,西安市降水机制发生了改变,强降水频次呈增加趋势,且城区增幅大于郊区;降水年内分配不均匀,越来越集中于夏季,增加了城市内涝的威胁;城市化对灞河下游降水-径流关系产生了影响,降水对径流的影响呈减弱趋势,而城市化对径流的影响呈增强趋势;此外,受城市化影响,灞河下游径流量年内波动趋缓,特别是汛期;城市化是影响径流变化的主要因素（61.5%）,降水变化是影响径流变化的次要因素（38.5%）;灞河下游径流量的减流主要是水利工程的作用及过量开采傍河地下水。     

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...     

黄河源区径流年内分配变化规律分析

河川径流的年内分配特征与特定的径流补给条件关系密切。在气候变化以及人类活动的影响下,河川径流的年内分配特征也发生着相应的变化,直接影响水资源的开发利用以及生态系统的健康。本文根据黄河源区主要测站1952～1997年的月天然径流资料,分析了年内分配不均匀系数、集中度和集中期、变化幅度等特性。结果表明:1)黄河源区径流的年内分配特征20世纪90年代和70年代较为接近,而80年代则与60年代较为接近。2)90年代的径流年内分配特征出现了较大的变化,突出表现在汛期径流量的减少;3)玛曲水文站径流年内分配的不均匀性、集中度以及相对变化幅度都略高于唐乃亥,而绝对变化幅度则较小。     

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.     

怒江道街坝站径流量特征及变化趋势

径流量是河流的主要水文要素之一,其演变具有确定性和随机性特征.根据道街坝水文站1957～2004年实测资料,应用统计、Kendall秩次相关和Hurst指数分析方法分析,该站近50年来径流量特征及变化趋势为:汛期5～10月径流量占全年水量的82%,年际间丰枯变化在多年平均值的28%以内,具有以平水年为主、年内分配集中和年际变化不大的特点,其径流量呈缓慢增加的趋势,其中枯季水量较汛期增加显著,持续性方面则表现为枯季水量有继续增加的可能,汛期水量增加的可能性不大.     

新疆阿克苏河流域年径流时序特征分析

阿克苏河是塔里木河的主要支流,依据阿克苏河流域内5个代表站的40余年年径流实测资料,选取多种径流统计参数,分析流域范围内不同径流补给来源的径流年内分配规律和多年变化特征。结果表明：阿克苏河流域径流补给具有垂直地带性和多样化特点,径流时序特征与径流的补给来源有密切关系;径流年内分配极不均匀,集中程度高;而径流的多年变化变差系数小,丰、枯频率密度近似正态分布,无特大丰水年和枯水年,径流量多年变化趋势比较稳定。     

贡嘎山东坡海螺沟的河川径流特征

对贡嘎山高山水文观测试验系统进行了简要介绍，并对海螺沟冰川河以及黄崩溜沟的径流特征进行了初步探讨。由于大气降水同是冰川河及黄崩溜沟径流的重要补给来源，故其径流量的季节变化明显带有大气降水过程的烙印，显得丰、枯分明。在冰川河，冰雪融水和地下水在枯水季节的稳定补给改变了大气降水对冰川河径流的年内分配过程；在黄崩溜沟，由于冰雪融水和地下水对其径流的补给非常有限，大气降水过程对其径流过程的影响便明显大过冰川河。     

叶尔羌河年径流量与降水量的集中性及相关性分析

利用叶尔羌河源流区近50 a的逐月降水量与径流量资料,借助非参数检验、小波分析等方法研究了叶尔羌河年径流量与降水量的集中性及多时间尺度相关关系。结果表明:①叶尔羌河径流量在冬半年增加显著并在1993年发生明显的突变,而降水量在全年呈显著的增加且突变点在1986年。②叶尔羌河径流量与降水量集中度指数在总体上皆呈不显著的减少。③叶尔羌河径流量的集中度指数存在3、11 a和16 a的周期变化,而降水量集中度指数存在3、7 a和14 a显著周期性。④叶尔羌河6-9月径流量与降水量存在多时间尺度的显著负相关。     

Synchronism of runoff response to climate change in Kaidu River Basin in Xinjiang, Northwest China

The runoff in alpine river basins where the runoff is formed in nearby mountainous areas is mainly affected by temperature and precipitation.Based on observed annual mean temperature,annual precipitation,and runoff time-series datasets during 1958–2012 within the Kaidu River Basin,the synchronism of runoff response to climate change was analyzed and identified by applying several classic methods,including standardization methods,Kendall's W test,the sequential version of the Mann-Kendall test,wavelet power spectrum analysis,and the rescaled range(R/S) approach.The concordance of the nonlinear trend variations of the annual mean temperature,annual precipitation,and runoff was tested significantly at the 0.05 level by Kendall's W method.The sequential version of the Mann-Kendall test revealed that abrupt changes in annual runoff were synchronous with those of annual mean temperature.The periodic characteristics of annual runoff were mainly consistent with annual precipitation,having synchronous 3-year significant periods and the same 6-year,10-year,and 38-year quasi-periodicities.While the periodic characteristics of annual runoff in the Kaidu River Basin tracked well with those of annual precipitation,the abrupt changes in annual runoff were synchronous with the annual mean temperature,which directly drives glacier-and snow-melt processes.R/S analysis indicated that the annual mean temperature,annual precipitation,and runoff will continue to increase and remain synchronously persistent in the future.This work can improve the understanding of runoff response to regional climate change to provide a viable reference in the management of water resources in the Kaidu River Basin,a regional sustainable socio-economic development.     

淮河流域极端径流的时空变化规律及统计模拟

以淮河流域蚌埠闸以上20 个水文站点1956-2010 年日径流量观测数据资料为基础,采用游程检验、趋势检验和Mann-Kendall 检验法分析年最大日径流量的变化规律。分别采用年最大值法(annual maximum,AM) 和超门限峰值法(peaks over threshold,POT) 抽取径流序列样本, 运用广义极值分布(generalized extreme value distribution,GEV) 和广义帕累托分布(generalized Pareto distribution,GPD) 两种极值统计模型对规范化样本进行拟合,分析淮河流域极端径流的时空变化规律。研究表明:1956-2010 年,淮河流域蚌埠闸以上的研究站点中,10 个站点的年最大日径流量有减少的趋势,另外10 个站点有不显著的增加趋势。极端径流事件大多发生在20 世纪60、70 年代,且以汛期居多。淮河流域的极端径流主要来自淮河干流、淮南山区和伏牛山区。使用Kolmogorov-Smirnov (K-S) 法检验发现,GEV和GPD分布分别能较好的拟合AM和POT序列。采用百分位阈值法、平均超出量函数图法和超定量洪峰法三种方法选取阈值,对于淮河流域的极端径流事件模拟而言,百分位阈值法较好。     

新疆塔里木河三源流径流量变化趋势分析

运用非参数检验、R/S分析和小波分析等方法对塔里木河三源流的年径流序列进行了分析。结果表明:阿克苏河与叶儿羌河的突变点在1993年,而和田河在1978年;阿克苏河径流呈显著增加趋势而叶儿羌河增加不显著,结合其Hurst指数可知,在未来阿克苏河仍将保持增加走势而叶尔羌河将转变为减少;和田河径流呈轻微的减少趋势,其Hurst指数接近于0.5,具有随机性,不可做长程预测;阿克苏河在6、18、22 a周期性明显,和田河主周期为9和17 a,而叶尔羌河在3、9、13和17 a处周期性明显。     

1956-2010年淮河流域极端径流的时空变化及统计模拟(英文)

Based on the daily runoff data from 20 hydrological stations above the Bengbu Sluice in the Huaihe River Basin during 1956-2010, run test, trend test and Mann-Kendall test are used to analyze the variation trend of annual maximum runoff series. The annual maximum series (AM) and peaks over threshold series (POT) are selected to describe the extreme distributions of generalized extreme value distribution (GEV) and generalized Pareto distribution (GPD). Temporal and spatial variations of extreme runoff in the Huaihe River Basin are analyzed. The results show that during the period 1956-2010 in the Huaihe River Basin, annual maximum runoff at 10 stations have a decreasing trend, while the other 10 stations have an unobvious increasing trend. The maximum runoff events almost occurred in the flood period during the 1960s and 1970s. The extreme runoff events in the Huaihe River Basin mainly occurred in the mainstream of the Huaihe River, Huainan mountainous areas, and Funiu mountainous areas. Through Kolmogorov-Smirnov test, GEV and GPD distributions can be well fitted with AM and POT series respectively. Percentile value method, mean excess plot method and certain numbers of peaks over threshold method are used to select threshold, and it is found that percentile value method is the best of all for extreme runoff in the Huaihe River Basin.     

1961—2010年讨赖河山区径流变化特征及其驱动因素

以1961—2010年讨赖河山区气温、降水和径流资料为基础,综合运用线性趋势、距平百分比、重标极差、Mann-Kendall突变检测、小波变换和多元线性回归等多种数理分析方法,研究了讨赖河山区径流的年内和年际变化规律,并探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明：径流年内分配极不均匀且呈单峰型分布,汛期径流占年径流的比重为62.11%。径流经历了“丰-枯-丰-枯”4次波动,在1984年发生由多到少的显著性突变,但整体呈不显著减少趋势且具有持久性。径流在22年准周期上振荡最为明显,经历了“少-多-少-多-少-多-少”7次循环交替,2010—2015年径流可能再次偏多。近50年来山区气温呈“稳定波动-快速上升”变化,降水量呈显著增加趋势,但山区降水转化为径流的比例减少。气温升高和降水量增加引起的蒸散发增加,同时气候变化和人类活动共同作用下的地表覆盖类型的变化均对径流变化产生影响。     

拉萨河流域近50 年来径流变化趋势分析

以拉萨水文站以上流域为研究区, 基于拉萨水文站和唐加水文站的水文实测数据和当雄 县等3 个气象站的气候观测数据, 统计分析了1956~2003 年研究区径流的年内、年际变化, 利用 Mann- Kendall 趋势分析法和Pettitt 变点检验法分析了拉萨河流域径流的变化特征, 采用多元回 归方法分析了气候因素( 气温、降水) 对径流变化的影响。结果表明: ( 1) 研究时段内, 径流年际变 化波动较大, 在1970 年前后径流发生了较大的突变, 呈现出明显的增加趋势, 尤以近20 年来的 趋势最大; 月均径流的年际变化中, 有增加趋势的主要分布在冬半年( 11～4 月) 和夏半年的个别 月份( 5、7、9 月) ; ( 2) 流域内气候变化趋势与径流变化趋势基本一致, 但不同月/年均径流受不同 气候因素影响, 主要表现在年平均尺度上受降水影响较大, 在月平均尺度上, 夏半年径流增加趋 势受降水增加影响较大, 而冬半年径流变化则主要与气温有较显著相关性, 其主要原因可能是全 球变暖导致冰川融水增加。     

鄱阳湖流域水沙时空演变特征及其机理

运用改进的Mann-Kendall(M-K)趋势与突变检验以及线性回归分析等方法,系统分析了鄱阳湖流域的赣江、抚河、信江、饶河和修河等五大支流的5个主要水文控制站(外洲、李家渡、梅港、虎山、万家埠)1956-2005年的水沙序列,在系统搜集流域内水库信息的基础上,深入探讨了流域内水沙变化的原因.研究结果表明:(1)鄱阳湖流域各支流的水沙变化特征相异;除李家渡站径流无明显变化外,其余4站都有增加趋势(但未达到95%的置信度水平1.五大支流的输沙量变化比较复杂,外洲站、李家渡、梅港站和虎山站的输沙量在1985年以后减少的趋势显著,而万家埠站的输沙量直到1999年才开始减少;(2)森林覆盖率对输沙量变化的影响远远大于其对径流变化的影响,森林对减少湿季径流量的作用不明显,但对枯季径流量增加的影响显著.(3)水利设施(尤其是水库)对五大支流的水沙变化影响很大,尤其对输沙量的影响最为明显,这也是鄱阳湖流域大部分水文观测站输沙量减少的主要原因.     

西北干旱区内陆河年径流过程的非线性特征——塔里木盆地三源河的实证分析

以塔里木盆地三源河为例,基于1957-2002年的时间序列,运用小波分析方法从不同的时间尺度上分析了年径流过程的非线性变化趋势,并运用关联维数和R/S分析方法揭示了其分形与混沌特征.主要结论如下:(1) 西北干旱区内陆河年径流过程,是复杂的非线性系统,它们具有波动性以及分形和混沌特征.(2) 从大的时间尺度,即16(24)年的时间尺度上来看,阿克苏河、叶尔羌河的年径流量,在整体上基本呈上升趋势,而和田河在整体上却基本呈轻微的下降趋势.如果把时间尺度缩小到8 (23)或4 (22)年,则各河流的年径流量就不再是上升或下降趋势,而是呈明显的波动变化,而且4(22)年尺度上的波动比8(23)年尺度上的波动更加明显.(3)和田河、叶尔羌河与阿克苏河的关联维数分别为3.222 7、3.211 8与 3.209 2,均为非整数,是分形,这说明三源河的年径流过程具有混沌特征.由于每一个关联维数都大于3,这就意味着,要从动力学角度描述三源河的径流过程,至少需要4个独立变量.(4) 从1989-2002年期间的Hurst指数可以判断,在2002年以后的14年里,阿克苏河与叶尔羌河的年径流量基本上将呈增加趋势,而和田河基本上将呈轻微的减少趋势.     

1950 年以来汾河水沙演变规律及影响因素分析

利用汾河河津水文站1950 年以来的水文资料, 应用多种统计分析方法, 系统分析了汾河水沙的季节及年 际变化规律, 并且对人类活动导致的年径流变化影响进行了估算。研究表明, 汾河流域水沙年内分配极不均匀, 年 内不均匀系数有明显上升趋势, 且越到近期稳定程度越低。水沙的年际变化剧烈, 且在20 世纪80 年代之后年径流 基本都是枯水时段。应用累积滤波器对汾河水沙变化趋势进行分析, 结果显示, 汾河流域水沙均呈减少趋势, 且泥 沙变化幅度大于径流变化。通过降水—径流双累积曲线及对天然径流的还原分析表明, 径流变化趋势在1964 年发 生明显偏离, 从多年平均值来看, 人类活动导致的径流减少量占径流减少总量的75.912%, 人类活动是汾河流域径 流减少的主要因素。