沁河流域实测径流对环境变化的定量响应分析

根据1956-2000年沁河流域降水、耗水量和入黄武陟站实测径流资料,采用趋势分析、Mann-Kendall法和滑动t检验法分析了武陟站实测径流变化的事实,辨析了影响实测径流变化的原因,并在确定基准期的基础上,建立了降水径流双累积曲线关系,分离出了由降水、人类活动中引耗水及下垫面条件变化引起的实测径流变化量。分析结果表明：沁河入黄实测径流减少趋势明显,1972年为突变年份,且降水的减少、人类活动引耗水的增加和流域煤矿开采、地下水超采和水土保持措施等综合作用致使实测径流减少。人类引耗水、气候变化及下垫面条件变化对径流的影响总量为70.6 mm,其中,引耗水致使实测径流减少为17.6 mm,贡献率为24.9%;气候变化影响量为35.6 mm,贡献率为50.4%;下垫面条件变化影响量为17.5 mm,贡献率为24.7%。     

基于VIC水文模型的滦河流域径流变化特征及其影响因素

基于1971—2000年的滦河水文站径流资料,采用Mann-Kendall法和有序聚类分析法对滦县水文站的水文序列进行突变分析,利用VIC(variable infiltration capacity)水文模型对滦河流域的径流进行模拟,探讨该模型对滦河径流的模拟效果,并定量计算气候变化和人类活动对滦河流域径流的影响程度。结果表明:1980年是滦河流域径流的突变点,1971—1979年为该流域径流序列的基准期;该时期VIC水文模型模拟效果较好,模拟的流量过程与天然径流过程较一致;1980年之后,因受气候变化、人类活动导致的下垫面情况变化因素影响,VIC模拟的月径流过程的确定性系数有所减小,1980年代,模型的模拟效果总体较好,只有1988年对于丰水期的模拟略偏小,然而从1990年代开始,模型对于丰水年的模拟偏小明显。定量分析计算出的气候变化对滦河流域径流影响为54.9%,人类活动影响为45.1%,可见人类活动不容忽视。     

近50 年海河流域径流的变化趋势研究

该文用Mann-Kendall方法对近50年海河流域山区20个子流域的径流及降水的变化趋势进行了显著性检验, 结合降水, 径流及气温的年代距平值的同步分析以及径流对气候变化的敏感性研究结果, 对近50年海河流域径流的变化趋势, 提出了一个半定量分析的研究思路和方法。提出影响径流变化的三种类型:以气候暖干化为主, 人类活动为辅的径流显著衰减型;以人类活动为主, 气候暖干化为辅的径流显著衰减型;人类活动与气候变异都不明显, 径流无显著变化的类型。分析结果展示了气候、人类活动与水之间的相互作用。这种相互作用, 给径流的变化趋势分析和成因分析带来了复杂性与困难, 也给气候变化对水资源的影响研究提出了挑战。     

气候波动和人类活动对南水北调中线工程典型流域径流影响的定量评估

以南水北调中线工程典型流域汉江上游流域和滦河流域为研究对象,采用敏感性分析法、降水?径流双累积曲线法、累积量斜率变化率比较法定量评估了气候波动和人类活动对流域径流变化的影响。结果表明：汉江上游流域和滦河流域变异Ⅰ/Ⅱ期年均径流深相对于基准期分别减少了29.5% / 19.1%和49.8% / 70.0%;对于汉江上游流域,1991-1999年（变异Ⅰ期）气候波动是径流减少的主要影响因素,2000-2008年（变异Ⅱ期）人类活动则是径流减少的主要影响因素,且人类活动对汉江上游流域径流减少的影响逐步增加;对于滦河流域,1980-2010年（变异Ⅰ/Ⅱ期）人类活动一直是径流减少的主要影响因素,且气候波动和人类活动对径流减少的影响贡献率基本保持不变。     

松花江、辽河流域实测径流的变化趋势及其与降水的关系

利用松花江、辽河流域内132个降水测站1961-2000年40年的月降水资料,以及水文测站哈尔滨、江桥、铁岭1956-2000年45年的月实测径流量资料,分析松花江、辽河流域实测径流的变化趋势,并探讨夏季径流与同期降水的相关性。结果表明：松花江流域的年实测径流量呈现较微弱的下降趋势,而辽河流域年实测径流呈现显著的下降趋势;两流域径流量均存在着一致的阶段性丰枯周期变化;最显著的一次波动是夏季实测径流由20世纪60年代中后期呈现的显著下降趋势转为80年代初期的明显上升趋势;降水是影响松花江、辽河流域夏季实测径流的一个重要气候因素。初步揭示了人类活动、下垫面改变对实测径流的影响。     

气候变化和人类活动对太子河流域径流变化的贡献

为揭示气候变化与人类活动对太子河流域径流量变化的影响,基于1961—2018年气温、降水量等常规观测资料以及水文站径流量资料,采用线性回归分析、累积距平等方法,对该流域径流量、面降水量及潜在蒸散量趋势特征、突变点进行统计分析。在此基础上,采用累积量斜率变化率比较法定量估算不同时期气候变化和人类活动对径流量变化的贡献。结果表明:1961—2018年,太子河流域径流量与面降水量、潜在蒸散量均呈现微弱减少趋势,径流量和面降水量分别在1975、1984、1996、2009年发生显著突变,而面潜在蒸散量仅在1983年发生显著突变。径流量与面降水量、潜在蒸散量存在极显著的相关关系,径流量随着降水量增加、潜在蒸散量减少而增大。根据径流量的突变点将研究时段划分为5个时期,与基准期1961—1975年相比,1976—1984年、1985—1996年、1997—2009年及2010—2018年气候因子对径流量变化的贡献率分别为23.24%、-0.08%、18.57%及28.45%,而人类活动的贡献率分别为76.76%、100.08%、81.43%及71.55%,表明人类活动是太子河流域径流量减少的主要影响因素。     

秦淮河流域气象水文要素变化特征及径流变化归因分析

研究秦淮河流域气象水文要素变化特征及径流变化归因对该流域水旱灾害防御工作具有重要指导意义。利用秦淮河流域气象水文观测数据和遥感资料，采用β-z-h三参数综合指示法、联合突变检测法等分析该流域气象水文序列时空变化趋势、变异点和变异度，采用弹性系数法定量评估气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：（1）秦淮河流域年平均气温和年径流深呈显著增加趋势，且未来仍将保持显著增长趋势；年降水量和参考作物蒸散量呈不显著增加趋势，且未来仍将维持微弱上升；年平均相对湿度呈显著减少趋势，且未来仍将维持显著减少。年降水量未发生变异，年平均相对湿度在2004年发生巨变异，年平均气温在1994年发生强变异，年参考作物蒸散量在2003年发生中变异，年径流深在2002年发生弱变异。（2）基准期（1981—2002年）和变化期（2003—2019年）秦淮河流域径流深与降水量呈显著正相关，与参考作物蒸散量、下垫面指数呈负相关；变化期较基准期参考作物蒸散量和下垫面指数弹性系数增大，而降水量弹性系数减小，下垫面指数的变化对径流增加贡献量较大（91.20%），表明人类活动引起的下垫面变化是径流增加的主要因素，起正贡献作...     

塔里木河流域的气候变化、径流量及人类活动间的相互影响

根据塔里木流域13个气象站（1961~2000年）和8个水文站（1957~1998年）的观测资料，对塔里木河各流域段的气候变化以及沙尘时空分布特征进行了分析，建立了相对耗水影响指数，试图量化人类活动的强度，研究了塔里木河流域各段的气候变化和人类活动对源流径流及生态环境的影响，为正确制定塔里木河流域发展战略，保护和治理塔里木河流域生态环境提供科学依据。研究结果表明:（1）50年代以来塔里木河源流的水量并没有多大的变化，但最终净入塔里木河干流的水量却明显下降。（2）相对耗水影响指数表明人类活动影响对中游的影响要远大于上游的影响，70~80年代中期是人类活动影响最大的时期。（3）90年代与多年平均相比，塔里木河流域气温增高，降水量明显增加；从塔里木河源流区到下游区，气温增高幅度逐步加大。（4）90年代以来塔里木河各区，沙尘暴、浮尘和大风日数均呈明显大幅下降趋势。（5）塔里木河下游铁干里克的年降水不仅没有增加，反而略有下降，沙尘暴日数不但没有下降反而上升，应该引起人们的注意。     

奎屯河流域气候变化与径流量的关系

对乌苏、沙湾站近43a(1963—2005年)实测气象资料、克拉玛依高空温度、奎屯河将军庙水文站径流量资料进行分析,结果显示,近43a奎屯河流域气候有向暖湿型转型的趋势,同时奎屯河径流量也以0.20×108m3/10a的速率显著增大,奎屯河径流量对流域气候变化有着明显的响应。     

新疆精河流域河川径流及对气候变化的响应

根据精河流域1957—2012年的气温、降水和径流量等资料,分析了精河流域近55 a来径流量的变化趋势和周期特征,研究了河川径流及对气候变化的响应关系,并建立基于多变量时间序列自回归CAR(Controlled Auto-regressive)径流预测模型。结果表明:(1)精河径流在年内分配不均,季节变化明显,夏季集中,枯水期长且枯季径流量小。6—9月为径流连续最大4个月,占全年径流量的74%。(2)从20世纪80年代开始,河川径流量增加,持续至90年代,在21世纪有减小的趋势,1981—2005年平均年径流总量比1957—1980年增加了3.24%。(3)精河流域年径流量序列在21 a和13 a左右的振荡周期最为明显,其次是32 a和9 a,而其中的21 a和13 a时间尺度上的振荡是全时域的。(4)建立了径流与降水和气温的CAR模型,发现拟合平均相对误差为6.54%,均方根误差为0.039。用CAR模型模拟河流年径流量误差在可接受范围内,可以利用该模型对精河流域年径流量进行预测。     

Quantifying the effects of climate variability and human activities on runoff for Kaidu River Basin in arid region of northwest China

Much attention has recently been focused on the effects that climate variability and human activities have had on runoff. In this study, data from the Kaidu River Basin in the arid region of northwest China were analyzed to investigate changes in annual runoff during the period of 1960–2009. The nonparametric Mann–Kendall test and the Mann–Kendall–Sneyers test were used to identify trend and step change point in the annual runoff. It was found that the basin had a significant increasing trend in annual runoff. Step change point in annual runoff was identified in the basin, which occurred in the year around 1993 dividing the long-term runoff series into a natural period (1960–1993) and a human-induced period (1994–2009). Then, the hydrologic sensitivity analysis method was employed to evaluate the effects of climate variability and human activities on mean annual runoff for the human-induced period based on precipitation and potential evapotranspiration. In 1994–2009, climate variability was the main factor that increased runoff with contribution of 90.5 %, while the increasing percentage due to human activities only accounted for 9.5 %, showing that runoff in the Kaidu River Basin is more sensitive to climate variability than human activities. This study quantitatively distinguishes the effects between climate variability and human activities on runoff, which can do duty for a reference for regional water resources assessment and management.     

Impact of climate variability and anthropogenic activity on streamflow in the Three Rivers Headwater Region,Tibetan Plateau,China

Under the impacts of climate variability and human activities, there is violent fluctuation for streamflow in the large basins in China. Therefore, it is crucial to separate the impacts of climate variability and human activities on streamflow fluctuation for better water resources planning and management. In this study, the Three Rivers Headwater Region (TRHR) was chosen as the study area. Long-term hydrological data for the TRHR were collected in order to investigate the changes in annual runoff during the period of 1956–2012. The nonparametric Mann–Kendall test, moving t test, Pettitt test, Mann–Kendall–Sneyers test, and the cumulative anomaly curve were used to identify trends and change points in the hydro-meteorological variables. Change point in runoff was identified in the three basins, which respectively occurred around the years 1989 and 1993, dividing the long-term runoff series into a natural period and a human-induced period. Then, the hydrologic sensitivity analysis method was employed to evaluate the effects of climate variability and human activities on mean annual runoff for the human-induced period based on precipitation and potential evapotranspiration. In the human-induced period, climate variability was the main factor that increased (reduced) runoff in LRB and YARB (YRB) with contribution of more than 90 %, while the increasing (decreasing) percentage due to human activities only accounted for less than 10 %, showing that runoff in the TRHR is more sensitive to climate variability than human activities. The intra-annual distribution of runoff shifted gradually from a double peak pattern to a single peak pattern, which was mainly influenced by atmospheric circulation in the summer and autumn. The inter-annual variation in runoff was jointly controlled by the East Asian monsoon, the westerly, and Tibetan Plateau monsoons.

     

Impacts of climate variability and human activities on decrease in streamflow in the Qinhe River,China

Under the impacts of climate variability and human activities, there are statistically significant decreasing trends for streamflow in the Yellow River basin, China. Therefore, it is crucial to separate the impacts of climate variability and human activities on streamflow decrease for better water resources planning and management. In this study, the Qinhe River basin (QRB), a typical sub-basin in the middle reach of the Yellow River, was chosen as the study area to assess the impacts of climate variability and human activities on streamflow decrease. The trend and breakpoint of observed annual streamflow from 1956 to 2010 were identified by the nonparametric Mann–Kendall test. The results showed that the observed annual streamflow decreased significantly (P?<?0.05) and a breakpoint around 1973 was detected. Therefore, the time series was divided into two periods: “natural period” (before the breakpoint) and “impacted period” (after the breakpoint). The observed annual streamflow decreased by 68.1 mm from 102.3 to 34.2 mm in the two periods. The climate elasticity method and hydrological model were employed to separate the impacts of climate variability and human activities on streamflow decrease. The results indicated that climate variability was responsible for 54.1 % of the streamflow decrease estimated by the climate elasticity method and 59.3 % estimated by the hydrological modeling method. Therefore, the climate variability was the main driving factor for streamflow decrease in the QRB. Among these driving factors of natural and anthropogenic, decrease in precipitation and increase in water diversion were the two major contributions of streamflow reduction. The finding in this study can serve as a reference for regional water resources management and planning.     

1953—2011年信江流域径流量变化特征及归因分析

利用信江流域梅港水文控制站1953—2011年径流量观测资料和11个气象站同期气象观测资料,采用统计方法、Mann-Kendall非参数检验方法、Morlet小波分析法,对信江流域径流量年内、年际变化的不均匀性、长期趋势、周期变化,及其与气候因素的相关性等进行分析。结果显示,信江流域多年平均径流量呈缓慢增大趋势,但具有显著的年际和年代际变化特征,振荡周期明显,年际变化的主要周期为6—8 a,年代际变化的主要周期为准22 a,在20世纪70—90年代最明显。年流量以主汛期(4—6月)为最多,春、夏季(3—8月)径流变差系数小,水量稳定,冬季变差系数大,水量不稳定。流域径流量与气候因素中的降水、蒸发具有显著的相关性,而人类活动中的城镇化、经济、人口等因素对径流变化起到了一定的辅助作用。     

黄河源区径流量变化特征及其影响因子研究进展

近年来黄河源区径流的锐减,对下游水资源和经济造成了一定的威胁。本文对近年来黄河源区径流量变化特征及其影响因子的研究进行了概述与总结,结果表明近年来黄河源区径流量年内单、双峰分布形式不均,年际、年代际丰枯变化频繁,最长也只有4~5年的周期,且枯水年持续时间多于丰水年。影响源区径流量的主要气候因子是降水,降水的增加使得径流量增加,温度升高,蒸发量加大,使得径流量减少,同时人为因素造成植被覆盖减少,沙漠化加剧,破坏了源区生态环境,对径流量减少也起到很大的作用;根据以往研究总结指出,应更加关注径流量年内单、双峰分配形式变化特征及高原局地热力性质和环流场(如地面感热、高原季风等)对于径流量的影响,同时还应加强分析自然和人为因子对于径流量减少的定量贡献。      

气候变化条件下雅砻江流域未来径流变化趋势研究

雅砻江为我国重要的水电基地,未来气候变化条件下流域径流变化将直接影响雅砻江梯级水库群运行安全和发电调度,因此研究气候变化对雅砻江流域径流的影响十分必要。首先建立了流域月尺度的SWAT模型,然后使用统计降尺度模型（SDSM）模拟未来2006—2100年流域内各站点的气象数据,最后使用流域SWAT模型对未来2006—2100年月径流进行模拟。结果表明,未来雅砻江流域径流呈上升趋势,且增幅随着辐射强迫的增加同步增大,RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5这3种典型浓度路径下年平均径流增幅分别为8.9%、12.5%、16.7%,且2020S（2006—2035年)、2050S（2036—2065年)、2080S（2066—2100年）这3个时期年径流量呈现不同的变化趋势,其中RCP2.6浓度路径下为先逐步增加达到峰值后略有减少,RCP4.5浓度路径下为先逐步增加达到峰值后趋于稳定,RCP8.5浓度路径下为持续增加。流域径流年内分配方面,3种典型浓度路径下汛期径流占全年比例在2020S、2050S、2080S这3个时期均为先降后升趋势,整个预测期总体为降低趋势,RCP2.6、RCP4.5及RCP8.5这3种浓度路径下整个预测期的均值分别由基准期的75.9%降低为72.9%、72.0%、71.2%。径流增加会对流域洪水特性产生较大影响,为此应该修正流域设计洪水计算结果和调整防洪调度方案,以降低雅砻江流域梯级水库群因气候变化而产生的运行风险,并提高发电调度效率。     

土地利用变化对长江流域气候及水文过程影响的敏感性研究

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM), 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域气候及水文过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心 (ECMWF) 再分析资料ERA40, 分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年 (1987～2001年) 时间长度的积分试验。随后, RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM, 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域河川径流的影响。研究结果指出, 中国当代土地利用变化对长江流域降水、蒸散发、径流深及河川径流等水文气候要素的改变较大, 对气温的改变并不明显。土地利用变化引起长江干流河川径流量在夏季(6～8月)有所增加, 并且越向下游增加幅度越大, 其中大通站径流量增加接近15%。总体而言, 土地利用改变加剧了长江流域夏季水循环过程, 使得夏季长江中下游地区降水增多, 径流增大。