天山南、北坡河流出山径流对气候变化的敏感性分析——以开都河与乌鲁木齐河出山径流为例

选取开都河与乌鲁木齐河山区流域为研究区域,利用有关水文气象台站1960-2005年的观测资料,对研究区域的气温、降水与出山径流的变化特征及趋势进行了分析,并根据研究区域气候变化的特征与趋势及出山径流与山区降水、气温之间的关系,假定不同的气候情景组合,建立山区径流对气候变化的响应模型,以揭示天山南、北坡河流出山径流对气候变化的响应及其差异.结果表明,开都河与乌鲁木齐河山区径流与气温、降水量均呈正相关关系,受山区降水、气温持续增加和上升的影响,出山径流总体呈上升趋势,1990年代以后的升幅尤为显著;相对而言,乌鲁木齐河山区径流对降水变化更为敏感,而开都河出山径流对气温变化的敏感性略甚于气温.     

中国东北地区典型流域水文变化特性及其对气候变化的响应

以辽河的主要水源区太子河流域为对象,分析近50 a来流域的降水径流变化特性,采用水文模拟方法,研究了河川径流量及土壤含水量对气候变化的响应。结果表明:近50 a来实测径流量总体呈现减少趋势;20世纪80年代以来,气候因素对河川径流量的绝对影响量呈现增加趋势;降水增加比减少对河川径流量的影响明显,土壤含水量对降水减少的响应更加敏感,气候暖干化趋势将非常不利于东北地区的水资源利用和农业生产。     

天山北坡中小河川降水与径流变化特征——以精河为例

利用精河山口水文站近50 a(1957-2005年)的气象、水文资料,采用(Mann-Kendall)非参数检验和相关分析法,对天山北坡精河近50 a的降水与径流的变化特征以及径流对降水变化的响应进行了探讨。结果表明:精河流域的径流对降水变化具有很好的响应关系,二者的变化趋势相近。精河流域降水在20世纪70年代出现减少过程,这期间河川径流量也显著减少;80年代以后降水呈现增加趋势,河川径流量也呈现增多趋势,山区降水变化是影响径流变化的重要因子。精河流域的降水、径流变化与我国西北地区气候向暖湿化变化的趋势基本一致,这种向暖湿化方向转变的现象在精河流域始于80年代初期,较塔里木河流域略早。     

气候变暖背景下祁连山西部山区水循环要素的变化——以疏勒河干流上游山区为例

根据祁连山区西部托勒气象站与疏勒河上游昌马堡水文站、鱼儿红雨量站的气温、降水、径流等观测数据,对近50年来疏勒河山区流域气温、降水、径流等水循环要素的变化特征与趋势进行了分析.结果表明,近50年来祁连西部山区年平均气温呈持续上升的态势,并在1990年代中期后出现一个突变,突变后气温上升速率较突变前明显加快.从气温的季节变化上看,冬季升温的幅度明显大于其他各季,从气温的区域变化来看,中低山地带的气温升幅要大于中高山地带.分析结果还显示,祁连山区西部年降水量总体上亦呈增长的态势,但年际波动比较剧烈.少雨年主要在1990年代以前,多雨年在近20 a;从季节变化上看,夏季降水量变化比较稳定,增减趋势不明显,其他各季降水量均有明显的上升趋势,冬季降水量增幅明显.受降水与气温加速上升所带来的冰雪融水增加的影响,疏勒河出山径流的年平均与四季流量亦呈显著增加的态势.考虑到山区夏季降水并未增加,故占年径流量比重较大的夏季径流量的增加主要是冰雪融水的贡献.     

近50年来新疆天山山区水循环要素的变化特征与趋势

天山山区由于其特殊的地理位置与高海拔,成为新疆地表径流的主要产流区域。近几十年来,全球平均气温的持续上升对该区域气温、降水、径流等水循环要素产生重要的影响。根据天山南北坡有关水文气象台站的观测资料,系统地分析了该区域1960年代以来各水循环要素的变化特征与趋势。结果表明,受全球变暖的影响,1980年以来整个天山地区气温和降水均呈明显的上升趋势,其中10 a气温的升幅更为显著;对于降水而言,天山南坡降水增幅大于北坡,而南坡的西段是近10 a降水增幅最大的区域。受气温上升与降水增加的影响,天山地区出山径流总体上呈增加的趋势,其中,近10 a天山南坡中西段河流出山径流量增幅最为显著,平均增幅在30%以上。     

气候变化对黄河上游天然径流量影响分析

根据黄河上游兰州以上地区1959-2002年历年逐月气温、降水量资料,统计分析了近44年区域气候变化的基本特点,同时通过对各站气温、降水量与兰州站年天然径流量相关系数的计算,选取代表站及典型时段,建立天然径流量计算公式,并计算分析了天然径流量对气候变化的敏感性及气候变化对径流的影响程度。结果表明：(1)年径流量随降水的递增而加大,随气温的升高而减小;(2)径流量对降水变化的响应较其对气温变化的响应更显著;(3)20世纪90年代以来,气候变化对天然年径流量的影响较显著,其影响幅度达13．2％。     

天山南、北坡典型河流出山径流对气候变化响应的分析对比

基于有关水文、气象台站的降水、气温和径流观测资料,对天山南、北坡的代表性河流——开都河与乌鲁木齐河上游山区径流变化及其对气候变化的响应进行了分析。在此基础上建立山区径流对气候变化的响应模型,假定不同的气候情景组合,就两条河流出山径流对气候变化的敏感性进行分析对比。结果表明,近40余年,两条河流山区年降水量、平均气温及径流总体上均呈波动状上升态势。一方面径流与降水、气温的变化呈明显的正相关关系;另一方面山区径流对降水、气温变化的响应的程度存在着明显的区域性差异,即乌鲁木齐河出山径流对降水变化的响应程度明显强于开都河,而开都河出山径流对气温变化的敏感性要高于乌鲁木齐河。     

艾比湖流域气候变化及其径流响应

利用艾比湖流域5个气象站45年的气温降水资料,分析了艾比湖流域的气候变化特征。在近45年当中,艾比湖流城的气候发生了显著的变化,主要表现在气温的升高和降雨量的增加。艾比湖流城气候变化对区城水文水资源的影响主要表现在:1)近45年来艾比湖流域气温存在着明显变暖的总趋势,尤其以20世纪90年代最为明显。气候变暖具有明显的季节性差异,主要是在冬季,而春季变暖的趋势较为缓慢;2)近45年来艾比湖流域降水量呈现增多趋势,尤其是进入20世纪90年代后期,降水量明显偏多,其中夏半年降水量增长趋势率要高于冬半年降水量增长趋势率;3)艾比湖流域主要河流年径流的多年变化不大,总体上博尔塔拉河下游径流量呈减少趋势,而精河径流量呈上升趋势。博尔塔拉河下游地表径流对博乐站年降水量有正响应,精河地表径流对精河水文年降水量有正响应;4)变暖也造成了河湖水质的不断恶化,艾比湖和河流下游水体的矿化度逐年升高,水体化学类型由碳酸盐型向碳酸盐—硫酸盐型再向硫酸盐—氯化物型过渡。     

近50年怒江流域中上游枯季径流变化及其对气候变化的响应

利用长序列观测记录,分析怒江流域中上游1960~2009年枯季气温和降水的变化规律,探讨近50 a来该流域中上游枯季径流变化特征及其对气候变化的响应规律。结果表明：怒江流域中上游冬季和春季气温均有上升趋势; 怒江流域中上游春季和冬季降水量均有增加的趋势;怒江干流道街坝站冬季和春季平均流量都有显著的增加趋势;无论是年最小1、7、30及90 d流量等枯季极值流量,还是75%,90%,95%等不同保证率枯水径流特征值,1990 s和2000 s均远高于其他年代,说明20世纪90年代以来怒江流域枯水径流有较为明显的增长。     

博斯腾湖流域山区地表径流对近期气候变化的响应

近年来,在全球和区域气候变化影响下,新疆博斯腾湖主要产流区开都河出山径流呈现异常波动,引起气候变化研究的关注.鉴于产流区复杂地形和径流补给特征以及传统观测资料的不足,借助雷达、微波及可见光等多源遥感数据从山区降水、积雪和冰川等方面与出山径流变化关系进行比较来揭示径流突变原因.结果表明,产流区平均径流深与降水量关系的转变是引起出山径流异常波动直接原因;进一步的冰川变化分析显示,径流深的波动主要由冰川融水径流变化引起:20世纪80年代中期后的温度上升加速了山顶冰川消融,导致1987～2002年的径流增加和湖泊水位升高;1984～2000年间,流域山顶冰川面积消退近40%,随着分布在较低海拔,对温度升高最敏感的中小冰川的消失,冰雪消融带来的径流增加效应开始减弱;2002年后,在流域气温、降水等变化并不显著的情况下,出山径流量却急剧降低,反映了特定冰川分布条件地区在气候变暖中融水径流先升后降的现象.     

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。     

疏勒河流域泥沙分布规律及水沙关系研究

泥沙是影响河流健康和水环境的重要因素之一，受气候变化和人类活动的影响，流域水文要素和下垫面条件发生了较大变化，尤其是实施大规模的水土保持措施后，部分河流的泥沙含量大幅减少，但在河西内陆河流域发源于祁连山西端的疏勒河流域，受降水条件和人类活动的影响，河流泥沙呈增加趋势。本文应用疏勒河流域实测长系列水文资料，采用水文统计法、差积曲线法、趋势检验法、突变检验法、非线性复相关模型法等方法，分析了流域泥沙时空分布规律及水沙关系，结果表明：疏勒河干流昌马堡站年输沙量为333.5×104 t，至下游潘家庄站减少到223.5×104 t；党河党城湾站年输沙量为76.56×104 t，至下游沙枣园站增加到121.3×104 t；疏勒河干流输沙量主要集中在汛期7～8月，占全年的81.9 %～84.0 %，党河流域输沙量主要集中在4-8月，占全年的92.3 %；流域泥沙变化总体呈增加趋势，突变点1998年以后，年输沙量增加了86.3 %～148.2 %。建立了潘家庄站降水～泥沙、径流～泥沙以及年输沙量～年径流量～年最大洪峰流量关系模型，相关关系较好，相关系数达到0.717～0.858。流域出山口以上对泥沙的影响因素主要是降水，出山口以下主要是修建水库、水电站、引水工程、河道采砂等人类活动影响。随着国家对内陆河流域祁连山和河西走廊的日益关注，以及全国河长制的推行，河流生态健康已经提上日程，研究疏勒河流域泥沙分布规律及水沙关系，对国家实施西部生态安全战略、区域生态环境修复治理、水资源可持续利用等具有重要意义。     

泾河流域近50年来的径流时空变化与驱动力分析

利用近50 a的实测数据,分析了泾河流域的径流时空变化规律和主要驱动因子。研究表明:年降水量和径流深的空间分布均呈现从南到北的明显减少趋势,并在上游山区出现高值区。流域径流总量自20世纪60年代到21世纪初显著减少,由50.1 mm减到22.3 mm,但各区域的变化很不均匀,其中西部、西南和东南的子流域径流大量减少,可达17.5 mm/10 a;北部和东北则减少不明显,最大减少率仅为1.3 mm/10 a。降水量变化曾是径流减少的重要原因,但20世纪90年代后实施的退耕还林等生态工程在2000年后已经成为引起径流减少的最主要原因。     

中国干旱内陆河出山径流对流域气象要素与全球气象指数的响应特征研究

干旱内陆河出山径流及其影响因素分析对于流域水资源评价、流域经济生态安全保障具有重要意义。基于1960-2012年塔里木河流域"三源流"与黑河流域的出山径流、降水、气温资料及4个全球气象指数监测数据,采用小波分析方法研究了各水文气象要素的周期特征,以及流域出山径流对气象要素与气象指数的响应特征。结果表明：（1）各水文气象因子多具有1~2个显著周期,周期多在2~7 a尺度范围内。（2）叶尔羌河、黑河出山径流与流域降水分别在6~17 a、2~16 a周期上关系显著。各出山径流与流域降水、气温的多尺度共振周期性差异,反映了各径流来源构成及其与气象要素年际动态方面的差异。（3）各流域出山径流对气象指数的响应特征不同,这在显著时频域以及径流响应时滞等方面均有表现。此研究可为气候变化条件下干旱内陆河流域生态-水文过程响应及水资源管理提供依据。     

52 a来秦岭南北径流变化对比及影响因素

运用集中期、M-K突变检验法、径流系数等数理统计方法,基于1960-2011年马渡王与南宽坪径流数据及气象数据,对比分析灞河与金钱河流域径流变化特征,揭示秦岭南北气候变化差异得出：（1）52 a来灞河与金钱河年均径流深变化趋势相似,金钱河年径流深的变异程度大于灞河;（2）灞河与金钱河流域径流与降水在年内分配上存在滞后效应,秦岭南北从流域降水开始经过停蓄、漫流、河槽集流,然后汇流至金钱河河道大概需要20 d 左右的时间;（3）秦岭南北气候因子突变的时间点具有一致性,均发生在1990年左右,该突变可能是由于大尺度的气候变化导致局部地区自然环境变化引起的;（4）径流变化的下降趋势是降水、气温、植被变化和人类活动综合作用的结果。20世纪90年代末的径流突变主要原因是气候变化引起的,人类活动对其影响十分微小,因此,某些明显的突变现象是由于大的气候变化引起的,人类活动的影响是一个长期的过程,所以对自然资源应采取开发与治理同时进行。     

1990—2005年疏勒河流域土地利用/覆盖变化分析

选择疏勒河流域为研究区域,利用1990年TM、2000年ETM和2005年TM影像为信息源,应用地理信息系统和遥感技术,提取三期疏勒河流域土地利用信息,并对土地利用动态进行了分析。结果表明,近15 a来,疏勒河流域土地利用变化缓慢,土地利用格局没有发生显著变化;不同土地利用类型中,耕地面积和建设用地增加较多;林地、草地面积减少;水域在1990—2000年间减少,2000—2005年间增加;未利用地在1990—2000年之间增加,2000—2005年之间减少。     

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.     

基于小波变换和GRNN神经网络的黑河出山径流模型

对黑河山区流域月降水量和气温做Harr小波变换,并作为GRNN神经网络的输入,对黑河出山径流进行模拟和预测验证,效果较好。应用全球变化成果,在不同的气候情景下,对黑河出山径流进行预测。结果表明,黑河出山径流在未来一段时间内,径流量会有一定程度的增加,最终会减少。但模型对气温反应不敏感。去除气温重构的细节系数后,气温也成为一个敏感因素,但径流量却随气温的增加而增加。可推断,引进Haar小波变换的GRNN神经网络模型可应用于径流量对气温不敏感的流域。     

1956-2000年云南红河流域径流的时空分布

This paper studies the variation of runoff of Red River Basin and discusses the influence of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains on variation of runoff by using GIS and statistic methods based on the monthly precipitation,temperature and evaporation data from 1960 to 2000 at 32 meteorological stations in Red River Basin,and the annual runoff data of Yuanjiang River,Lixian River and Panlong River from 1956 to 2000.The results show out：（1）Under the effect of＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the patterns of annual precipitation and runoff depth distribution in spatial change a NW-SE direction,which is similar with the trend of the Red River valley and Ailao mountains.（2）In the long temporal scale averaged over years,the most obvious effects of the＂corridor-barrier＂functions is on runoff variation,and the second is on the precipitation, but not obvious on the temperature.（3）Under the superposed effect of climate changes and the＂corridor-barrier＂functions of valleys and mountains in Red River Basin,the difference of runoff variation is obvious in the east-west direction：the runoff variation of Yuanjiang River along the Red River Fault present an ascending trend,but the Lixian River on the west side of the Fault and the Panlong River on the east present a descending trend;the annual runoff in Yuanjiang River and Panlong River had a quasi-5a periods,and Panlong River had a quasi-8a periods;the runoff variation are quite inconsistent in different periods among the three river basins.     

50年来秦岭金钱河流域水文特征及其对降水变化的响应

运用集中度和集中期、Kendall秩相关系数、R/S分析法、降水—径流双累积曲线模型及其他数理统计方法,分析了金钱河流域径流的变化特征,探讨了年际、季节及月尺度上径流变化的趋势并预测了未来趋势,用集中期指标反映了径流对降水响应的滞后效应,并定量分析了降水变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:50 a来径流量呈现出显著的递减趋势(p<0.05),递减率为34.33 m3(/s 10a),Hurst指数H=0.669>0.5,表明未来的一段时间内变化趋势与现在相同;1~12月各月径流均表现为下降趋势。流域内径流对降水的响应存在滞后效应,50 a径流对降水平均每年滞后23.6 d,且滞后天数具有明显上升趋势。50 a来径流系数呈极显著减小趋势,降水量转化为径流的部分在逐年减少,被植物截留、填洼、入渗和蒸发的部分增加;径流发生突变后比突变前径流系数降低了35.2%。50 a来降水变化对径流变化的影响率为53.4%,高于人类活动影响率46.6%,是导致径流变化的主要原因,人类活动为次要原因。