气候变化和人类活动对渭河流域蓝水绿水影响研究

以渭河流域为研究对象,探讨了1980~2009年气候变化和人类活动对蓝绿水资源的影响。结果表明：① 研究时段内,在气候变化和人类活动的共同影响下,蓝水流、绿水流和绿水储量分别下降了23.56 mm/a、39.41 mm/a和17.98 mm/a,中北部的蓝水流和绿水储量呈现增加的趋势,流域上游地区的绿水流呈现下降趋势。② 归因分析表明,蓝水流、绿水流和绿水储量在气候变化驱动下分别下降了13.17 mm/a、44.99 mm/a和22.79 mm/a;土地利用/覆盖变化则导致蓝水流和绿水流分别减少0.42 mm/a和0.37 mm/a,绿水储量增加了0.79 mm/a;而农业灌溉使蓝水流减少了9.97 mm/a,绿水流和绿水储量分别增加了5.95 mm/a和4.02 mm/a。③ 气候变化导致研究区东南部绿水系数呈现增加趋势,而泾河流域绿水系数呈现减小趋势。同时,土地利用/覆盖变化使得东南部的一些子流域绿水系数呈减小的趋势,而在加入农业灌溉情景后,平原地区灌区绿水系数呈明显的上升趋势。     

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。     

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。     

近70a泾河流域径流变化及其驱动因素研究

定量评价流域径流变化特征并开展其归因识别研究是应对气候变化实现水资源合理开发利用的基础.本研究以泾河流域为研究区,采用M-K检验、滑动t检验、小波分析等方法分析流域近70 a的水文气象要素变化特征,并基于Budyko假设评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率.结果表明:(1)泾河流域年径流深以0.41 mm·a-1的...     

近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响

基于地形图、遥感影像、气象与水文资料,对气候变化背景下奎屯河流域近50 a冰川变化及其对水资源的影响进行了研究。结果表明：1964~2015年该流域冰川面积减小了约65.4 km²,冰储量亏损了约4.39 km³,且2000年后冰川消融与退缩加快。消融期内正积温增大带来的冰川物质支出（消融）高于源自年内降水的冰川物质收入（积累）是造成该流域冰川消融与退缩的主要原因。1964~2010年该流域径流年际变化总体呈上升趋势,1993年后径流增加趋势显著,且周期性丰枯变化发生了改变。52 a间该流域冰储量亏损引发的水资源损失量达39.5×10⁸m³,年均亏损量约占多年平均径流量的12%,且20世纪80年代后冰川融水在径流中所占比重增大。     

近40a来黄河上游径流变化特征研究

利用黄河上游兰州水文站以上流域(及少数邻近站点)26个气象台站的气温、降水及5个水文站的径流逐月资料(1950’s—1990’s),分析了20世纪后期近40a来黄河上游径流变化特征及其与气候变化的关系。研究表明：黄河上游流域普遍存在升温的变化趋势,尤其是冬季升温明显,同时导致冻土层温度的升高和冻土退化,蒸发加剧,不同程度上影响了流域内径流的变化;流域内降水减少趋势明显。黄河上游自然来水径流量呈显著的减少趋势,1990年以后减小的趋势更加明显;从年内变化分析来看,流域内各水文站春季径流(4～6月)有明显的增大趋势,该时段降水(雪)的明显增加,是导致其春季(4,5,6月)融雪径流的增加的主要原因;秋、冬季径流的减少,主要是秋季变于的结果;分析兰州站径流的变化特点,主要还受到上游水库调节等人类活动作用的影响。     

渭河与泾河流域水沙变化规律及其差异性分析

依据渭河和泾河流域1956—2016年实测水文资料、水利水保统计数据、TerraClimate年平均温度和Landsat地表反射率数据集,分析了流域水文要素、气温及植被覆盖度的历年变化规律,采用双累积值曲线法、累积距平法、有序聚类法、Lee-Heghinan法、秩和检验法等数理统计方法,确定了流域年径流量和年输沙量变化的突变年份,分析了降水和人类活动的减水减沙效应。结果表明:(1)渭河和泾河流域历年降水量、径流量、输沙量、含沙量均呈显著减少趋势,渭河流域的降水和径流比泾河流域减少较多,泾河流域的泥沙比渭河流域减少较多。(2)人类活动对2个流域径流泥沙量的影响均大于降水量对其的影响,且泾河流域受人类活动影响较渭河流域明显。(3)2个流域的水沙特征差异性较大,渭河的年径流量、年径流深、径流系数是泾河流域的2.0~2.4倍,渭河的年输沙量、年输沙模数、年均含沙量仅是泾河流域的1/2~1/5。2个相邻流域水沙特征差异性较大的主要原因是,流域气温、降水等气候条件不同,植被覆盖度等下垫面条件存在差异,水利水保措施、水资源开发利用程度等人类活动的影响所致。     

基于MOD16的汉江流域地表蒸散发时空特征

基于MOD16遥感产品,在数据精度验证的基础上,运用GIS统计法、线性趋势法等研究了2000~2014年汉江流域蒸散发的年际和年内变化规律及不同土地覆被类型下的蒸散发特征。结果表明：① 2000~2014年,潜在蒸散发(PET)多年平均值为1 476 mm,呈东南向西北递减态势;实际蒸散发(ET)多年平均值约654 mm,ET呈东低西高,南高北低态势。不同土地覆被类型下年均PET和ET大小顺序相反。② PET年际变化率为13.63 mm/a,呈弱增加趋势;ET年际变化率为-2.3 mm/a,呈弱减少趋势,表明汉江流域水资源呈减少趋势。PET空间上呈东增西减趋势,ET呈东减西增趋势,东北部具有干旱化倾向。③ 年内PET和ET呈单峰型。PET在6月最大,ET在7月最大,二者均在12月最小。二者在4~6月差距最大,形成春旱。不同土地覆被类型下PET和ET呈单峰型,植被生长季节ET差距大,林地增长速度最快。④ PET和ET具有较强的季节性。ET季节性空间差异非常显著,在于林地的植被蒸腾作用对全年ET贡献较大。流域西部山地ET季际增加趋势明显而东部呈减少趋势,整体上冬季年际变化最明显,春季最弱。     

夏季风等环流因子对黄河中游径流量周期变化的影响

基于黄河中游4个水文站1919~2010年还原的天然径流量、1873~2011年的夏季风强度指数、北大西洋涛动指数（NAO）和西太平洋副高指数等资料,利用Morlet小波方法分析了黄河中游河口镇-龙门区间（简称河龙区间）,龙门-三门峡区间（简称龙三区间）和三门峡-花园口区间（简称三花区间）径流量的周期变化,并探索了夏季风、中纬度西风与西太平洋副高等环流因子对黄河中游3个区间径流量周期性变化的影响。研究发现,黄河中游3个区间径流量的变化对夏季风、中纬度西风和西太平洋副高存在差异性响应,季风对于黄河中游的径流量不仅在时间上具有趋势性的影响,更为重要的是存在周期性的控制作用,在80 a长周期上对于整个黄河中游都有控制作用,但影响黄河中游降水-径流过程的不仅仅是夏季风,相关统计结果表明还受到西风带和西太平洋副高周期的影响。3个区间都存在一个中等尺度(25 a)的周期,这个周期在夏季风上没有得到体现,河龙区间和龙三区间的25 a周期是受西风带影响所致,而三花区间的中尺度25 a周期是西太平洋副高指数的强度和西界的作用所致。     

青藏高原大通河流域径流变化归因分析

大通河流域地处青藏高原东北部边缘,生态环境敏感脆弱,开展变化环境下水资源演变、归因研究对保护区域水生态环境,保障水生态文明建设具有十分重要的意义。采用线性倾向估计、集中度、集中期、有序聚类检验、小波分析等统计方法,分析了流域径流的年际变化、年内分配、周期和突变变化特征,基于累积量斜率变化率法和双累积曲线定量评估了气候因素和人类活动对径流变化的影响。结果表明：(1)近60 a大通河流域气候暖湿化明显,年平均气温、降水量、潜在蒸发量增幅分别为0.42℃·(10a)^-1和8.9 mm·(10a)^-1、5.6 mm·(10a)^-1,年径流呈减少趋势,倾向率0.67×108m3·(10a)^-1。(2)径流集中度和不均匀系数呈微弱下降趋势,枯季径流增加趋势明显,年内分配更趋于均匀,集中期有推迟趋势,延迟速率为3.0 d·(10a)^-1。(3)年径流在44 a左右尺度上周期震荡明显,突变发生在1990年,突变后径流量减少3.52×108m3,流域冰川分布呈减小趋势,植被覆盖无显著变化。(4)...     

气候变化对不同气候区流域年径流影响的识别

气候变化对流域径流的影响显著,但不同流域径流对各气候因子敏感性不同,具有明显的空间分异性。本文以位于半湿润、湿润地区的松花江、子牙河以及西苕溪流域为例,基于Budyko 水热平衡经验模型,采用归因分析方法分离了气象要素趋势性变化对年径流和潜在蒸发变化率的贡献与差异性。结果表明:1960-2008年,在上述3个流域中,降水趋势性变化对年径流变化的贡献比潜在蒸发大。松花江和子牙河流域各气象要素趋势性变化对潜在蒸发变化率的贡献排序为:温度>风速>水汽压>日照时数,而西苕溪流域为:温度>日照时数>风速>水汽压。在气候要素共同作用下,松花江和子牙河流域平均年径流分别以0.48和1.51 mm a^-2的速率减少,而西苕溪流域年径流则以1.42 mm a^-2的速率增加。所得结果加深了气候变化对径流影响机制和程度的认识,可作为流域水资源适应性管理的科学依据。     

黄河小花间石山林区产汇流特征

产汇流机理研究是水文模拟的基础 ,从实测水文资料出发进行深入分析是认识产汇流特性的有效手段。黄河小花间 (小浪底 -花园口间 )洛河卢氏以上流域为典型的石山林区 ,产汇流特性不同于黄河流域的一般地区。从选取的 43场暴雨洪水资料分析得出 :该地区的暴雨空间分布不均匀 ,存在着明显的暴雨中心 ,产流机制和产流模式复杂。进一步分析变化环境下的降水径流特性后 ,发现年径流量的变化主要受控于降水特性 ,下垫面的改变和人类活动对年降水径流关系影响并不显著 ;但对次洪而言 ,该区生态保护和水土保持措施在一定程度上减少了产流能力 ,提高了暴雨径流相关性。     

潮河流域降水-径流关系变化及驱动因子识别

基于1973-2010年长系列日降水、径流数据,利用降水径流双累积曲线、M-K统计检验和降水集中度等方法,结合HIMS模型模拟结果,分析了潮河流域降水-径流关系的变化及其原因。得到的主要结论如下：（1）近38年来,潮河流域降水变化较小,但径流下降趋势显著,降水-径流关系发生了两次突变,即在1973-1983年、1984-1998年和1999-2010年三个阶段降水-径流关系存在明显差异;（2）大雨日降水总和（P_≥20）与径流深关系较为密切,其变化是导致降水-径流关系在1983年发生突变的主要驱动因子;（3）HIMS模型模拟结果显示,1999-2010年潮河流域下垫面条件较前两阶段变化明显,人类活动引起的减水效应由第二阶段的14.93%增加至第三阶段的25.78%,人类活动是导致降水-径流关系在1998年发生突变的主要驱动因子。     

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。     

Multifractal process of runoff fluctuation of the Kaidu River in Xinjiang,China

Based on the hydrological data in the headwater region of the Kaidu River during 1972–2011, the multifractal process of runoff fluctuation was analyzed. Results indicated that, in the past 40 years, the overall runoff of the Kaidu River in Xinjiang has shown significant multifractal behavior. Its singular curve lnχ_q(ε)–ln(ε) verified a favorable scale invariance over the entire time scale. τ(q)–q proved that evolution of the runoff time series presented multifractal characteristics. Moreover,the multifractal spectrum f(α)–α curve was hooklike leftward which indicated that, compared to relatively large runoff events. And Δf0 indicated that these relatively small events took the leading role; B0 explained the Kaidu River's daily-runoff ascending tendency presented during 1972–2011. Besides that, the multifractal behavior of the Kaidu River's runoff variability over four decades was also analyzed. Generally speaking, by decades, their four corresponding spectrum variations were not noticeable. These Δα values showed larger runoff events occupied the leading position with some local values falling. During the 1970 s to the 1990 s, Δf0 illustrated the probability of the daily runoff at the lowest point is always larger than that of the highest during three continuous decades. At the beginning of the 21 st century, for Δf0 the trend presented was contrary from the 1970 s to the 1990 s. B values suggested an overall trend of increases during1972–2011. Until the 21 st century, the runoff with a slightly descending tendency on the whole explained these relatively large runoff events taking the leading role for the Kaidu River; but sometimes, some small events also played the dominant role.     

近45年来降水变化和人类活动对潮河流域年径流量的影响

近45a来,随着流域降水量减少,以及修建水利工程、引水、实施水土保持等人类活动的增加,潮河流域年径流量呈明显减少趋势。利用降水-径流经验统计模型,定量评估了潮河流域降水变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明:1981~1990、1991~2000、2001~2005、1981~2005年,受人类活动影响所产生的年均减水量分别为1.32、0.67、1.46、1.09×10⁸m³,占相应时段总减水量的95.1%,98.9%,60.7%和83.2%;受降水变化影响所产生的年均减水量分别为0.07、0.01、0.95、0.22×10⁸m³,占相应时段总减水量的4.9%,1.1%,39.3%和16.8%。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

1961-2005年水利水保措施对潮河流域年径流量的影响(英文)

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.     

水利水保措施对潮河流域年径流量的影响 —— 基于经验统计模型的评估

利用时间序列对比法分析了1961-2005 年潮河流域降水、径流、用水量、水利工程、 水土保持措施变化。结果表明: (1) 自20 世纪60 年代以来, 潮河流域年平均面雨量略有减 少, 但流域年径流量却呈明显减少趋势, 1991-2000 年的流域年径流量平均值为1961-1970 年 的90.9%, 减少幅度较大; (2) 潮河流域径流量的变化主要与水利水保等人类活动有关。利用 降水-径流经验统计模型评估了流域水利水保措施对年径流量的影响程度: 1981-1990 年、 1991-2000 年、2001-2005 年、1981-2005 年, 受水利水保措施影响所产生的年均减水量分别 为1.15、0.28、1.10、0.79 亿m³, 水利水保措施减水效应分别为31.99%、7.13%、40.71%、 23.79%。水利水保措施对枯水时段的减水效应更为突出。     

1956-2002年滦河流域径流变化

The decrease of runoff in the Luanhe river basin, which caused water crisis in Tian-jin for several times, was investigated using discharge data covering the period 1956-2002. The data from the differential integral curves of the annual runoff indicate that the decreasing point began in 1979 in the six sub-basins. The decrease of runoff in the Luanhe river basin resulted from the combination of climate effects and human activities, in which the latter plays an important role. This can be illustrated by noting that after 1979 the runoff generated by similar precipitation decreased under the condition that the total precipitation did not decrease in the entire basin. As a result, the annual runoff of the Luanhe river basin after 1979 decreased by about 6.46×10^8 m^3 each year. To analyze the runoff characteristics, it is inadequate to seek the runoff trends only and the identification of cyclical component of the runoff as accurate as possible is necessary. From the natural annual runoff discharge time series, we can see the annual runoff fluctuates around the long-term average. Analyzed by VRL （Variable Record Length） method, the main periods of 3, 5-6, 7, 9, 16-20 and 37-39 years were found. The last decade causing water crisis was the driest period in the history, and this condition will last several years from trend analysis and power spectrum analysis. So finding new water sources is urgent to solve water crisis in Tianjin city, and the South-North Water Transfer is a feasible option.