格尔木河流域水文气象要素变化特征及其遥相关分析

格尔木河是青藏高原柴达木盆地的主要河流之一,为下游城市和察尔汗盐湖提供了重要的水资源,分析其水文气象要素变化趋势及特征对当地水资源开发利用和区域发展具有重要意义。为探究格尔木河流域水文气象要素的变化特征,基于格尔木河 1959年至 2017年期间的年平均径流、降雨和温度资料,采用线性趋势估计法、累计距平法以及滑动移除近似熵等方法进行研究,并基于小波分析开展与大尺度气候指标间的遥相关分析。趋势分析结果表明,格尔木河流域径流和温度具有显著的增大趋势,多年平均径流为 28.5m3/s,线性拟合结果为: y=0.3x-567.99,相关系数为 0.66;降雨序列总体趋势较为平稳,变化趋势不明显;温度每十年的升温幅度为 0.59℃,约为全球平均升温幅度的两倍。累计距平法分析得出径流和降雨均在 2005年发生变化,二者的累积距平曲线由持续下降转变为快速上升。结合 MC-ApEn方法和滑动 T检验法进行突变分析结果表明径流和温度均在 1983年附近发生突变,降雨突变信息不具有显著性。径流、降雨和温度之间在 1967年和 2010年分别存在 4年和 2年的高频周期信号,且径流与降雨的相关程度最大。遥相关分析结果表明流域降雨与五个指数的相关程度明显高于径流和温度,且 PDO与降雨最相关, DMI通过干扰西南暖湿气流会对径流产生影响, AO与气温显示出较强信号。     

格尔木河流域河流地貌演化的研究进展

位于柴达木盆地南缘的格尔木河发源于东昆仑山脉,末端注入盆地中东部的察尔汗盐湖,是该盐湖最主要的补给河流,极大地影响着该盐湖的成盐演化过程。格尔木河的主要支流——昆仑河和雪水河都是由冰川融水形成,因此,该流域内的冰川进退对河流径流量变化和谷地填充地层物源有着重要影响。该河流域内主要的填充地层为昆仑河砾岩(河流相)、纳赤台沟组(冲洪积相)和三岔河组(河湖相)。在三岔河组之上,发育了四/五级阶地,除最高的T₅之外,其他均为以三岔河组为基底的内叠基座阶地。根据前人的研究,昆仑河砾岩沉积的年代为1269至1042 ka(ESR年龄);纳赤台沟组堆积于482至642 ka之间(ESR和TL年龄);三岔河组形成于355-95 ka(ESR和U系年龄)、90-16 ka(OSL年龄),T₅-T₁阶地基本形成于16- 4.6 ka之间。由于采用的测年方法不同,不同学者对三岔河组的形成时代存在争议,对阶地的划分也有所不同(四级或五级阶地)。但是对T₅-T₁阶地形成时代有较一致的观点,即末次冰消期和全新世早中期。对于格尔木河河流地貌过程的驱动因素,目前尚存在争论,大部分学者认为是气候变化驱动了该区域河流地貌的形成,但也有学者认为构造活动是主导因素。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

60年来洞庭湖区进出湖径流特征分析

采用集中度与集中期、M-K趋势检验法、变差系数法等方法对洞庭湖入湖径流河流（荆江三口、湖南四水）和出湖径流（城陵矶）年径流量序列进行分析。结果显示：① 洞庭湖区径流集中期为每年6~7月份,最大径流出现时间为6月底7月初;径流集中期合成向量方向介于103.2~190.2°之间,均能够反映各河流进出湖径流量最大值出现的月份。② 径流变差系数介于0.194~0.761之间,说明径流年际变率大。各河流径流极值比均在0.6以上,径流量衰减较为明显。③ 从径流的丰枯交替规律来看,湖南四水水量分配相对较为平均。荆江三口以藕池口丰水年和枯水年概率最大,分别占到32.79%和57.38%,径流年际变化较为剧烈,不利于水资源的合理利用。     

祁连山排露沟流域径流对气候及下垫面变化的响应

在全球气候变暖和人类活动的共同影响下,中国西北干旱半干旱区水循环变化与水资源再分配正在改变区域生态环境。在长时间序列尺度上,仍缺乏对西北内陆河径流变化机制与特征时空格局的统一认识。本研究以祁连山排露沟流域为试验区,基于量水堰实测长序列径流数据,采用线性回归法、Mann-Kendall、滑动t、Pettitt和累积距平等检验方法,分析排露沟流域1994—2020年径流序列的变化趋势和突变年份;以气象站监测和人工潜在蒸发观测数据为基础,采用Budyko假设水热耦合平衡模型对排露沟流域径流量变化趋势进行归因分析;以固定样地2003—2021年每木检尺数据,采用材积源生物量法,对排露沟流域15个乔木固定样地的1017棵青海云杉的碳密度进行估算。结果表明：(1)1994—2020年排露沟流域径流量波动变化,丰枯交替,但整体呈现增加趋势,2006年径流发生突变,突变后的年平均径流量增加了9.53×10⁴ m³,增加率为34.88%。(2)在2007—2020年的突变期,排露沟流域径流对降水、潜在蒸发和流域下垫面参数的弹性系数分别为3.15、-0.70和-...     

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。     

1933~2012年无定河径流突变与周期特征诊断

选取黄河中游区实施水土保持最早的一级支流无定河流域,利用滑动-T、曼-肯德尔和山本等3种突变检测方法相互验证,确定了在受人类活动显著影响下,径流的突变年份为1972年,自此径流平均减少3.55×10⁸m³;基于径流突变前降水与径流的显著相关性,并借助地统计克里格空间插值法,重建1933~2012年无定河流域出口控制水位站天然径流变化序列。采用小波分析法诊断天然径流序列的周期变化,结果显示：天然年径流存在6个不同时间尺度的“丰-枯”演变特征,其平均周期分别对应着35.5、22.2、16.8、12.2、9.3和3.3 a。     

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.     

人类活动对别拉洪河流域水文情势的影响研究

为了研究人类活动对水文情势的影响,以别拉洪河流域1957～2004年水文、气象数据为基础,详细分析了降水量、蒸发量及径流量等要素的变化特征;利用累积滤波法、Kendal秩次相关法、径流量年内分配的不均匀系数和径流量的变差系数对径流量的变化及其趋势进行了分析;利用降水-径流双累积曲线法和Mann-Kendall法对径流量序列进行了突变检验;定量研究了人类活动对径流量的影响。结果表明,1957～2004年别拉洪河流域年径流量显著减少,1966年年径流量发生减少突变;人类活动对年径流量减少总量的影响率大于60％,是导致该流域水文循环要素发生变化的主导因素,其次才是年降水量。     

盘龙河上游山洪径流多时间尺度特征分析

采用小波变换方法,对盘龙河龙潭寨水文站51年(1951～2001年)的山洪径流序列进行小波分析,揭示了盘龙河上游山洪径流多时间尺度的变化特征,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点.研究结果表明,径流序列变化具有26a以上,17～25a,7～15a和9a左右的时间尺度特征.通过小波方差检验,得出盘龙河上游山洪径流变化的主周期均为21年,其次为15,11,7和4年,以21年主周期来看,盘龙河上游地区山洪径流变化具有同步性.     

雅鲁藏布江流域径流特性变化分析

本文采用Morlet小波对1956~2000年雅鲁藏布江流域6个站点的径流序列进行了分析,揭示了不同时间尺度下四个季节以及年平均径流量的丰枯交替特性、突变性和周期性,通过小波方差确定各序列存在的主要周期。结果表明:在15年时间尺度上,雅江流域四个季节的径流变化趋势基本一致;发生突变的年份主要在1957、1967、1976、1983、1992年;径流序列第一主周期主要以15年长周期和2年短周期为主,第二主周期以15、6、2~3年的长、中、短周期为主;秋季和冬季径流序列的周期空间分布基本一致,年平均径流序列的周期分布与夏季最为接近;除拉萨河子流域春季在2~3年尺度上处于枯水期外,其他子流域其他时段在任何时间尺度上未来几年里都将处于丰水期。     

Impacts of water conservancy and soil conservation measures on annual runoff in the Chaohe River Basin during 1961–2005

Taking the Chaohe River Basin above the Miyun Reservoir in North China as a study area, the characteristics and variation trends of annual runoff and annual precipitation during 1961–2005 were analyzed applying Mann-Kendall test method on the basis of the hydrologic data of the major hydrological station (Xiahui Station) located at the outlet of the drainage basin and the meteorological data of 17 rainfall stations. Human activities including water conservancy projects construction and water diversion as well as implementation of soil and water conservation from 1961 to 2005 were carefully studied using time series contrasting method. The referenced period (1961–1980) that influenced slightly by human activities and the compared period (1981–2005) that influenced significantly by water conservancy and soil conservation measures were identified according to the runoff variation process analysis and abrupt change points detection during 1961–2005 applying double accumulative curve method, mean shift t-test method and Mann-Kendall mutation test technique. Based on the establishment of a rainfall-runoff empirical statistical model, impacts and the runoff-reducing effects of water conservancy and soil conservation measures on runoff reduction were evaluated quantitatively. The major results could be summarized as follows: (1) The annual precipitation in the drainage basin tends to decrease while the runoff has declined markedly since the 1960s, the average annual runoff from 1991 to 2000 was only 90.9% in proportion to that from 1961 to 1970. (2) The annual runoff variations in the drainage basin are significantly related to human activities. (3) During 1981–1990, 1991–2000, 2001–2005 and 1981–2005, the average annual runoff reduction amounts were 1.15×10⁸, 0.28×10⁸, 1.10×10⁸ and 0.79×10⁸ m³ respectively and the average annual runoff-reducing effects were 31.99%, 7.13%, 40.71% and 23.79% accordingly. Runoff-reducing effects by water conservancy and soil conservation measures are more prominent in the low water period.     

新疆玛纳斯河年径流时序特征分析

基于肯斯瓦特水文站54 a的逐月径流实测资料,运用参数、非参数检验和R/S分析探讨了玛纳斯河径流量的趋势、跃变及未来的变化趋势,并利用径流量年内分配特征指数描述了径流量年内分配状况。结果表明,玛纳斯河径流量在1995年发生跳跃式的突变,并达到极显著水平,这也与径流量累积距平显示的结果一致;径流量的赫斯特指数大于0.5,具有持续性,预示其未来变化仍将保持增加走势;计算表明,玛纳斯河肯斯瓦特站径流量高度集中于夏季(6、7、8月),年内分配指数中的集中度比不均匀系数具有更强的分辨能力与灵敏性,集中期所对应的最大径流量出现时间与实际月份相同,并且各特征指数间存在关联性。     

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。     

黄淮海平原河道基本环境需水研究

针对我国北方地区水环境中最突出的污染问题,以满足河流最基本的稀释自净功能为目的,提出了一种计算河道基本环境需水量的方法,即月(年)保证率设定法,并以黄淮海平原为例,进行实证分析。结果是黄淮海平原总的河道环境需水最小为2176亿m³,约占多年平均径流量的15%,其中海河流域309亿m³、黄河下游52亿m³、淮河流域片1347亿m³。通过Tennant法验证,说明计算结果可靠。本文的研究不仅丰富了生态(环境)需水的理论内涵,为河道生态(环境)需水的进一步研究打下了良好的基础,同时为研究区水资源规划、水环境保护提供了有力的依据     

阿克苏河流域的面雨量序列及其与径流关系

以数字高程模型 (DEM) 的1km×1km网格数据为基础,对阿克苏河流域14个气象站和水文站的1961~2000年的年降水资料进行了自然正交分解 (EOF),通过回归分析,建立主要特征向量与地理因子的插值模型,给出了一个面雨量序列的计算方法,为建立气候要素的区域平均序列提供了一个有效的解决方案,并由此推算出年阿克苏流域平均年降水量的空间分布以及面雨量序列。径流量与面雨量之比 (R/P) 平均为0.43,最高为0.69 (1997年),最低为0.30 (1963年)。计算出的阿克苏河流域面雨量序列与阿克苏河实测径流量序列的趋势变化率分别为5.79×10⁸ m³/10a和4.29×10⁸ m³/10a,两者均表现出增加趋势,但面雨量的增加速率要比径流量大一些,年际变化幅度也要大,面雨量和径流量的变差系数Cv值分别为0.17和0.13。阿克苏河年径流量的变化与夏季0^oC层高度、年面雨量有着十分密切的关系,表明20世纪90年代以来新疆气候的变化是阿克苏河流域径流稳定增加的一个非常重要的因素。     

1951-2002年长江流域降水特征

The monthly, seasonal, and annual precipitation trends in the Yangtze river catchment have been detected through analysis of 51 meteorological stations‘ data between 1950-2002 provided by National Meteorological Administration. Results reveal that: 1) Summer precipitation in the Yangtze river catchment shows significant increasing tendency. The Poyanghu lake basin, Dongtinghu lake basin and Taihu lake basin in the middle and lower reaches are the places showing significant positive trends. Summer precipitation in the middle and lower reaches experienced an abrupt change in the year 1992; 2) The monthly precipitation in months just adjoining to summer shows decreasing tendency in the Yangtze river catchment. The upper and middle reaches in Jialingjiang river basin and Hanshui river basin are the places showing significant negative trends; 3) Extreme precipitation events show an increasing tendency in most places, especially in the middle and lower reaches of the Yangtze river catchment.     

Observed precipitation trends in the Yangtze river catchment from 1951 to 2002

The monthly, seasonal, and annual precipitation trends in the Yangtze river catchment have been detected through analysis of 51 meteorological stations' data between 1950-2002 provided by National Meteorological Administration. Results reveal that: 1) Summer precipitation in the Yangtze river catchment shows significant increasing tendency. The Poyanghu lake basin, Dongtinghu lake basin and Taihu lake basin in the middle and lower reaches are the places showing significant positive trends. Summer precipitation in the middle and lower reaches experienced an abrupt change in the year 1992; 2) The monthly precipitation in months just adjoining to summer shows decreasing tendency in the Yangtze river catchment. The upper and middle reaches in Jialingjiang river basin and Hanshui river basin are the places showing significant negative trends; 3) Extreme precipitation events show an increasing tendency in most places, especially in the middle and lower reaches of the Yangtze river catchment.     

Impacts of water conservancy and soil conservation measures on annual runoff in the Chaohe River Basin during 1961–2005

Taking the Chaohe River Basin above the Miyun Reservoir in North China as a study area, the characteristics and variation trends of annual runoff and annual precipitation during 1961–2005 were analyzed applying Mann-Kendall test method on the basis of the hydrologic data of the major hydrological station (Xiahui Station) located at the outlet of the drainage basin and the meteorological data of 17 rainfall stations. Human activities including water conservancy projects construction and water diversion as well as implementation of soil and water conservation from 1961 to 2005 were carefully studied using time series contrasting method. The referenced period (1961–1980) that influenced slightly by human activities and the compared period (1981–2005) that influenced significantly by water conservancy and soil conservation measures were identified according to the runoff variation process analysis and abrupt change points detection during 1961–2005 applying double accumulative curve method, mean shift t-test method and Mann-Kendall mutation test technique. Based on the establishment of a rainfall-runoff empirical statistical model, impacts and the runoff-reducing effects of water conservancy and soil conservation measures on runoff reduction were evaluated quantitatively. The major results could be summarized as follows: (1) The annual precipitation in the drainage basin tends to decrease while the runoff has declined markedly since the 1960s, the average annual runoff from 1991 to 2000 was only 90.9% in proportion to that from 1961 to 1970. (2) The annual runoff variations in the drainage basin are significantly related to human activities. (3) During 1981–1990, 1991–2000, 2001–2005 and 1981–2005, the average annual runoff reduction amounts were 1.15×108, 0.28×108, 1.10×108 and 0.79×108 m3 respectively and the average annual runoff-reducing effects were 31.99%, 7.13%, 40.71% and 23.79% accordingly. Runoff-reducing effects by water conservancy and soil conservation measures are more prominent in the low water period.