新疆叶尔羌河近59年气温及降水变化特性分析

结合叶尔羌河流域内气象和水文观测站实测降水数据,对叶尔羌河流域近59 a气温及降水变化特征进行探讨。结果表明:近59 a以来叶尔羌河流域气温呈现显著递增变化,秋季帕米尔高原气温递增最为明显。夏季降水增幅较为明显,尤其是在帕米尔高原和平原地区,春季各区域降水呈现递减变化但趋势不明显。帕米尔高原、低山带、平原区以及全流域每10 a的降水线性增长幅度分别为5. 6%、14. 3%、15. 1以及10. 2%。研究成果对于分析气候变化影响下叶尔羌河降水变化规律具有重要参考价值。     

渭河上游典型小流域水文特征差异性分析

根据渭河流域两个典型小流域的实测水文和气象资料,分析了不同气候和下垫面条件的流域水文特征及其差异性.结果表明:清源河和牛谷河流域的年平均气温呈上升趋势,降水、径流、泥沙、降水径流系数均呈减少趋势;两个流域的降水、径流和泥沙历年变化不一致,1998-2013年清源河流域降水量相对牛谷河流域减少了8.6%,1993-2013年牛谷河的径流相对减少了21.4%,2000-2013年清源河的泥沙相对减少了24.0%;两个流域的面积、河长、海拔、植被覆盖率等流域特征值相对差在-29.4%~-4.5%之间,气温、降水等气候特征值相对差在-27.4%~16.7%之间,而径流特征值相差较大,相对差在-90.2%~-84.7%之间,泥沙特征差异性更大,相对差在292%~347%之间.对气候、下垫面和人类活动对水文要素的影响进行了研究,受人类活动的影响,清源河流域1996-2013年年径流减少11.6%,牛谷河流域1993-2006年年径流减少25.9%,2007-2013年再减少10.5%,研究人类活动的调水减沙效应,对流域综合治理、生态环境建设具有一定的指导意义.同时,充分利用不同小流域实测水文气象数据,分析水文气象要素的变化规律,可以为分布式水文模型研究和中小河流洪水预警预报提供重要依据.     

新疆哈密伊吾河流域洪水特性分析

为减少伊吾河流域洪水给沿岸群众生命财产安全带来的损失,促进流域水资源利用的健康和持续发展,掌握伊吾河流域洪水特性很有必要。基于伊吾河流域水文站多年实测水文资料,对该流域洪水组成、洪水年际、年内变化特征和洪水发生频率等洪水特性进行研究,结果可知:伊吾河流域的洪水主要组成类型是融雪型洪水、暴雨型洪水和雨雪混合型洪水;从近十年流域洪水年际变化看,2012年前发生洪水的频率较小,2012年以后发生大洪水的频率较高。流域发生的洪水主要受降水特性影响较大,呈现出暴涨暴落、峰量大且集中、涨峰持续时间较短等特点。通过掌握流域洪水特性,对该流域防汛抗洪以及水资源合理开发利用具有重要作用。     

叶尔羌河上游不同流域夏季气候和径流变化研究

叶尔羌河是以冰雪补给为主的河流,径流的变化主要受气温和降水的影响,其中, 气温起主导作用. 基于1972-2011年近40 a的气温降水和径流的实测资料,分析叶尔羌河上游不同流域地区夏季气温、降水、蒸发以及径流的变化特征及相关性. 结果表明：库鲁克栏杆站夏季降水显著增加,蒸发减少,其余要素没有变化趋势;后20 a（1992-2011年）较之前20 a（1972-1991年）气温、降水和径流的变化分别为-0.6℃、40%、4%,径流的增加是春季融雪增多、降水增大、蒸发减少和溃决洪水补充的结果. 塔什库尔干站夏季各要素均没有变化趋势,后20 a较之前20 a气温、降水和径流的变化分别为0.4℃、27%、20%,径流的增加主要是由气温增加引起的,降水的增加补充一部分径流.     

西南河流源区径流量变化规律及其未来演变趋势

采用统计学方法及集合经验模态分解、小波分析、水文模型等多种方法,在对气象水文、湖泊岩芯、树木年轮、气候模式数据进行深入分析的基础上,研究了西南河流源区径流变化规律与历史丰枯规律及其驱动机制,分析了未来气候变化影响下的径流演变趋势。结果表明:三江源地区的径流近50 a整体表现为上升趋势,雅鲁藏布江流域除尼洋河外的其他区域年径流量整体呈不显著下降趋势,气候变化是导致三江源、雅鲁藏布江和怒江流域径流变化的主要原因,其中降水是引起径流变化最关键的因子;主要河流径流不同时间尺度的丰枯演变规律为,雅鲁藏布江中游全新世洪水事件呈现出早晚全新世频繁、中全新世相对较少的特征,近500 a怒江流域重建径流序列存在10个丰水期和10个枯水期,丰枯序列变化主要受季风环流和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)活动的影响;在未来15~60 a,全球持续增温将使西南河流源区平均年径流深相比近30 a增加6%~14%,而极端径流呈现出“干更干、湿更湿”的变化特征,同时生态因子对径流变化的影响不可忽视。     

洮河流域近36a主要水文要素时空分布特征研究

洮河是黄河上游一级支流,近36年来受气候变化和人类活动影响,流域水文要素发生重要变化。在收集洮河流域1980-2015年主要水文要素特征气温、降水、蒸发、径流和泥沙资料的基础上,按不同的年代区间进行统计计算分析,建立以气温距平、降水等值线、蒸发等值面、径流深及输沙模数等值线为分析依据,掌握了主要水文要素在时空上分布特征和变化规律,研究结果表明:流域主要水文要素特征为,不同年代气温升高幅度不同,平均上升幅度在0.6℃~1.0℃。整个流域降水量总体变化趋势表现为减少,蒸发量变化不明显等特点。     

气候变化对洪水频率和洪峰流量的影响

以月平均流量和月最大洪峰流量的相关关系为基础,建立了洪水频率评价模型,并用非参数方法估计各级流量的条件概率.利用月水量平衡模型求得未来不同气候变化情况下的月均流量过程,并探讨气候变化对洪峰流量及洪水频率的影响.东江和汉江部分流域的应用结果表明,降水变化对洪水频率和洪峰流量的影响要比气温变化对其的影响敏感得多,气温升高2℃,降水增加10%～20%,2年一遇的洪水频率要相应增加19.1%～47.4%;20年一遇的洪峰流量要增加10.2%～24.1%.     

疏勒河流域水文气象要素趋势分析

疏勒河流域地处祁连山西端,气候干旱,降水稀少,蒸发量大。基于《中国西北气候由暖干向暖湿转型问题评估》蓝皮书推测,本文选取西北内陆地区疏勒河流域为研究对象,对流域内水面蒸发、气温变化进行分析,以及对疏勒河流域气温、降水变化趋势进行分析。通过流域内的水文气象要素变化趋势具体分析,对蓝皮书内描述的疏勒河流域气候变化趋势进行了验证分析。     

分布式水文模型SWAT模型在新疆叶尔羌河流域的适用性研究

为定量分析SWAT模型在新疆叶尔羌流域径流模拟的适用性,以叶尔羌河卡群水文站以上集水区域为研究流域,基于卡群水文站2000-2012年水文数据,运用SWAT模型模拟了研究流域的径流量,并设定2种气候变化情景模式,定量分析不同气候变化情景模式对叶尔羌流域径流量的影响。研究结果表明:SWAT模型在叶尔羌河流域具有较好的适用性,模拟的径流深相对误差小于8%,确定性系数均达到0.75以上;在降水不变化的前提下,气温升高2℃,流域径流量增加6.28%;在气温不变前提下,降水量增加5%,流域径流量增加9.50%。研究成果对于新疆叶尔羌河流域水文模拟及预测提供参考价值。     

城市地区产汇流模型研究

城市化后与天然流域产流条件的主要差别是其透水面积比例不断减小，而 透水和半透水面积比例相应增大。根据这个特点本文在城市透水面积上引用“吉林省小流域和坡面设计洪水研究成果”中的产流模型；在不透水和半透水面上引用了国内在的试验成果进行上损计算。并综合为城市产流模型，它能较客观地反映不同下垫面的产流机制。根据长春市实验流域实测资料用本产流模型和现行汇流计算方法进行拟合，取得较为满意的结果。     

快速城市化地区多尺度水文观测试验与暴雨洪水响应机理分析

城市下垫面改变引起水文循环过程发生变异, 导致目前已掌握的天然情况下的产汇流规律和机制难以解释城市化等新形势下的水文现象与过程, 而面临需重新再认识的挑战。本文以长三角地区为典型, 建立了不同城市化水平及空间规模的水文试验流域, 探讨了快速城市化地区暴雨洪水响应规律和机制。结果表明: ①不同量级降水事件下城镇用地土壤水响应程度(表层土壤水涨幅基本超过4%)总体高于其他土地利用类型, 城市化地区下垫面的改变通过影响土壤水动态响应模式直接影响了地表产流过程, 植被覆盖率较低的城镇用地和荒地土壤含水率呈现出陡涨陡落现象, 而植被作用下的土地利用类型则表现出缓慢上升和缓慢消退的土壤水响应过程。②流域洪峰滞时和洪峰流量整体表现为随流域面积增加而呈幂律函数关系形式的增加。③总降水量与主要洪水特征(如洪峰流量、单位面积洪峰流量和径流深)基本呈显著相关(相关系数分别达0.49、0.41和0.78以上)。城市下垫面通过改变土壤水动态响应等产汇流特征而直接影响了洪水过程, 未来长三角地区暴雨洪水在城市化和气候因素双重作用下呈现持续加剧的趋势。     

Spatial evaluation of impacts of increase in impervious surface area on SCS-CN and runoff in Nagpur urban watersheds,India

The changing land use due to rapid urbanization has profound impact on the runoff in urban watersheds. The spatial analysis in urban watersheds is felt necessary for management of surface and subsurface water regimes. Significant increase in impervious zones was observed in Nagpur urban watersheds between 2000 and 2012 having impacts on runoff, and even flash floods were observed. This study presents spatial and temporal impacts of change in urban built-up area on curve number (CN) and runoff during the years 2000 and 2012. The study also analyzes effect of slope on CN values and shows that CN increases with slope. High-resolution satellite images were used to map impervious surface areas (ISAs) which show an increase of 0.9 to 34 % during 2000–2012. Spearman’s and Pearson’s coefficients have been generated to establish relationship between runoff, impervious surface areas, vegetation index, slope, and runoff coefficient. It has been hypothetically assumed that if 100, 50, and 25 % rooftop rainwater harvesting is considered, the estimated runoff reduces in 2012 as compared to the year 2000. The study suggests that increase in impervious areas within urban watersheds can be utilized for groundwater augmentation adopting rooftop rainwater-harvesting techniques and to prevent flash floods.     

Future climate change impact evaluation on hydrologic processes in the Bharalu and Basistha basins using SWAT model

Urbanisation and climate change can have adverse effects on the streamflow and water balance components in river basins. This study focuses on the understanding of different hydrologic responses to climate change between urban and rural basins. The comprehensive semi-distributed hydrologic model, SWAT (Soil and Water Assessment Tool), is used to evaluate how the streamflow and water balance components vary under future climate change on Bharalu (urban basin) and Basistha (rural basin) River basins near the Brahmaputra River in India based on precipitation, temperature and geospatial data. Based on data collected in 1990–2012, it is found that 98.78% of the water yield generated for the urban Bharalu River basin is by surface runoff, comparing to 75% of that for the rural Basistha basin. Comparison of various hydrologic processes (e.g. precipitation, discharge, water yield, surface runoff, actual evapotranspiration and potential evapotranspiration) based on predicted climate change scenarios is evaluated. The urban Bharalu basin shows a decrease in streamflow, water yield, surface runoff, actual evapotranspiration in contrast to the rural Basistha basin, for the 2050s and 2090s decades. The average annual discharge will increase a maximum 1.43 and 2.20 m³/s from the base period for representative concentration pathways (RCPs) such as 2.6 and 8.5 pathways in Basistha River and it will decrease a maximum 0.67 and 0.46 m³/s for Bharalu River, respectively. This paper also discusses the influence of sensitive parameters on hydrologic processes, future issues and challenges in the rural and urban basins.     

粮食产量对气候变化驱动水资源变化的响应

水资源是支撑粮食生产的重要因素之一,气候变化驱动下的水资源变化及对粮食产量的影响是当前研究的国际前沿和热点问题。以汾河流域冬小麦和夏玉米2种主要粮食作物为研究对象,利用线性回归、人工神经网络、支持向量机、随机森林、径向基网络、极限学习机等6种机器学习算法构建粮食产量模拟模型,基于气候弹性系数法分析水资源量对气候变化响应关系,在流域尺度上研究粮食产量对气候变化驱动水资源变化的综合响应。结果表明:①机器学习算法能够较好地模拟汾河流域的冬小麦和夏玉米产量;②降水增加10%导致汾河流域水资源量增加19.4%,气温升高1℃导致水资源量减少4.3%;③当降水减少10%~30%时,冬小麦产量减少6.4%~19.3%,夏玉米产量减少4.0%~15.0%;④当气温升高0.5~3.0℃时,冬小麦产量预计增加1.8%~17.1%,夏玉米产量预计增加1.2%~7.9%;⑤汾河流域冬小麦产量对降水和气温变化的敏感性大于夏玉米。相关成果对于区域水资源管理和农业生产策略制定具有重要的科学意义和实用价值。     

新疆阿尔泰山区克兰河上游水文过程对气候变暖的响应

额尔齐斯河支流克兰河上游发源于西风带水汽影响的阿尔泰山南坡,主要由融雪径流补给,年内积雪融水可占年径流量的45%.年最大月径流一般出现在6月份,融雪季节4~6月径流量占65%.流域自20世纪60年代开始明显升温,年平均温度从50年代的1.4℃上升到90年代的5.2℃;年降水总量也呈增加趋势,尤其是冬季和初春增加最多.随着气候变暖,河流年内水文过程发生了很大的变化,主要表现在最大月径流由6月提前到5月,月径流总量增加约15%,4~6月融雪径流量也由占年流量的60%增加到近70%.在多年变化趋势上,气温上升主要发生在冬季,降水也以冬季增加明显,而夏季降水呈下降趋势;水文过程主要表现在5月径流呈增加趋势,而6月径流为下降趋势;夏季径流减少而春季径流增加明显.冬春季积雪增加和气温上升,导致融雪洪水增多且洪峰流量增大,使洪水灾害破坏性加大.近些年来气候变暖引起的年内水文过程变化,已经对河流下游的城市供水和农牧业生产产生了影响.     

塔里木河流域气候变化及未来趋势预估

根据塔里木河流域1961—2008年39个气象站观测气温和降水量数据,对流域近50a气候变化进行了分析,并对参与IPCCAR4的17个气候模式在塔里木河流域气候模拟能力进行了评估．结果表明：近50a气温和降水时间序列分别在1986和1996年发生突变．1996年后塔里木河流域四季均呈现变暖趋势,最为明显的是夏季气温变化...     

新疆阿尔泰山地区极端水文事件对气候变化的响应

新疆北部阿尔泰山地区受西风带气流影响, 降水丰沛, 尤其冬季积雪厚而稳定, 山区产流发育了额尔齐斯河与乌伦古河, 从西到东形成主要支流十余条. 在全球气候变化下, 山区气温上升明显, 极端降水增多, 气候变暖带来的水循环加快, 极端水文事件也趋于增多. 由于冬季气温升高, 春季积雪消融提前, 春季融雪洪水提前, 洪峰流量增强; 夏季极端降水增加, 使得暴雨洪水增多. 由于冬、 春季积雪增多, 雪灾发生频率增加, 春季的融雪洪水灾害危害增强. 极端水文事件引起的自然灾害已经威胁到阿勒泰地区的牧业生产、 交通安全和水资源供给, 应加强水文水资源安全对气候变化的应对措施, 提高水资源安全保障, 减缓气候变化的危害.     

新疆塔里木河流域洪水过程集聚性及低频气候影响

运用Cox回归模型、月频率法以及离散指数法,研究了新疆塔里木河（塔河）流域8个水文站点POT抽样和5个区域洪水序列时间集聚性特征以及受低频气候变化的影响。结果表明:受气候变化的影响,塔河流域洪水序列呈现显著集聚性特征,洪水发生频率高的时期往往也是大量级洪峰集中发生的时期,这是塔河流域洪灾损失居高不下的主要原因;Cox回归模型拟合的气候指标系数值为正值的站点和区域,气候指标正相位导致相同超过概率的洪水发生时间提前,而相同发生时间的洪水发生超过概率降低,气候指标值为负值时则相反;塔河流域大部分水文站点和区域洪水发生的超过概率均对气候指标变化有较好响应,这一现象有利于塔河流域洪水风险控制与洪灾管理;塔河流域站点洪水序列多无年际集聚性现象,而区域洪水序列的年际集聚性特征显著。     

Impact assessment of projected climate change on the hydrological regime in the SE Alps, Upper Soča River basin, Slovenia

According to climate change projections, the Alps will be one of the most affected regions in Europe. A basis for adaptation measures to climate changes is the quantification of the impact. This study investigates the impact of projected climate change on the hydrological cycle in the Upper So?a River basin. It is based on the use of climate model data as input for hydrological modelling. The climatic input data used were generated by a global climate model (IPCC A1B emission scenario) and downscaled for local use. Hydrological modelling was performed using the distributed hydrological model MIKE SHE. The simulated impact was quantified by comparing results of the hydrological modelling for the control period (1971–2000) and different scenario periods (2011–2040, 2041–2070, 2071–2100). The climate projections show an increase in the average temperature (+0.9, +2.3, +3.8°C) and negligible changes in average precipitation amounts in the scenario periods. More distinctive are changes in the temporal pattern of mean monthly values (up to +5.2°C and ±45% for precipitation), which result in warmer and wetter winters and hotter and drier summers in the scenario periods. The projected rise in temperature is reflected in the increased actual evapotranspiration, the reduction of snow amount and summer groundwater recharge. Changes of monthly and period average discharges follow the trends of the meteorological variables. Changes in precipitation patterns have a major influence on the projected hydrological cycle and are the most important source of uncertainty. Estimated extreme flows indicated increased hazards related to floods, especially in the near-future scenario period, while in the far future scenario period, distinctive drought conditions are projected.