疏勒河上游径流组分及其变化特征定量模拟

气候变化背景下,西北干旱区内陆河流域的水文过程发生显著变化,制约着地区经济社会和生态建设的稳定发展。定量分析和评估高寒山区径流的变化,有助于加强西北地区水资源的规划管理,实现水资源的可持续利用,保障区域水安全。选取位于青藏高原东北边缘、祁连山西段的疏勒河上游作为研究区,利用包含冰雪消融模块的寒区水文模型分布式SPHY模型（Spatial Processes inHydrology model）对流域的径流过程进行定量模拟,根据模拟结果分析了疏勒河上游近45 a径流组成及径流与各组分的变化特征。结果表明：（1）率定期日径流和月径流模拟的Nash效率系数分别为0.62和0.86,验证期达到0.79和0.95,模拟的月径流与实测月径流过程基本一致;（2）径流由四部分组成,冰川径流占总径流的年平均比例为30.5%,融雪径流的占比为12.9%,降雨径流的占比为13.5%,基流的占比为43.1%;（3）由于气温升高、降水增多,冰川径流与降雨径流均呈增加的趋势,平均增加幅度分别为4.66×10⁶ m³·a^-1和2.46×10⁶ m³·a^-1,融雪径流呈减少的趋势,平均减少幅度为1.01×10⁶ m³·a^-1;（4）近45 a年径流增加了69.6%,冰川融水对流域径流增加的贡献率达到48%,非冰川区降水增加的贡献率达到52%。     

临汾市降水与径流特性分析

介绍了临汾市的区域概况,气候情况及水汽来源;多年平均降水量的时空分布规律以及地形、高程对降水量的影响;并对地表径流的年内分配特点进行了认真分析。     

甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究

根据流域内气象站、雨量站、水文站的气温、降水、径流系列监测资料,采用周期波法、延时分布频率、径流溯源理论分析了渭河流域气温变化及分布特征,降水量变化及分布特征,径流变化特征和未来变化趋势。揭示了渭河流域气温、降水和径流变化之间的关系。结果表明:(1)气温波动变化存在着9~10 a的周期性变化规律,气温的流域分布由河源向干流递升且与地理高程密切相关。(2)流域平均降水呈现出弱减少的趋势性变化过程。降水的流域分布特征主要体现为均匀性、地带性两个方面。(3)流域多年径流变化存在显著的逐年减小的趋势,径流年际变化趋势要大于降水年际变化趋势。从径流溯源度多年平均变化过程看,1970年以后渭河流域径流空间分布呈现出持续性缩小的趋势,并且下游的缩小速度要大于上游。     

基流分割方法在疏勒河上游流域的应用对比分析

基于疏勒河上游昌马堡水文站2007—2016年日径流资料, 运用单参数数字滤波法、 平滑最小值法、 递归数字滤波法和HYSEP法（固定步长法、 滑动步长法、 局部最小值法）对其进行基流分割计算。结果表明： 4种方法均可实现基流的自动分割, 且得到的基流过程线平滑缓慢, 所获得的基流序列稳定, 变异性小。4种方法得到基流指数具有差异性, 最大为0.72, 最小为0.49, 其中递归数字滤波法估算的结果稳定性最高。单参数数字滤波法中, 当滤波参数β取值0.95时为最优参数。平滑最小值法、 HYSEP法中的SI法、 LM法和单参数数字滤波法（β=0.95）具有较高的Nash-Sutcliffe效率系数, 且平均相对误差小于10%, 说明这些方法基流估算结果稳定可靠且精度高, 均适用于疏勒河上游流域。     

疏勒河昌马堡站年径流长期预报模型研究

通过分析疏勒河昌马堡站年径流变化规律,并将年径流系列按照频率25%及75%为界,划分成3种情况：即多水年Xi〉35.0,中水年24.5≤Xi≤35.0,小水年Xi〈24.5。计算其状态转移概率得出：年径流过程从某一状态转移至其他状态的可能性都有,但其转移概率的最大值达66.7%。由此可知,年径流的变化过程不仅有随机性,而且有很强的相依性。通过多年对站年径流预报工作的实践,经过各种方法的比较检验,认为建立年平均流量的时间序列组合模型,其逐年预报的精度较高,经过误差评定分析,该模型均为甲级方案,检验预报时性能较稳定,能对昌马堡站年平均流量进行有效预报,为疏勒河流域调水提供技术支撑。     

甘肃省石羊河流域径流多年变化特性研究

基于第三次甘肃省水资源调查评价收集的1956-2016年系列径流资料,补充至2018年,对甘肃省石羊河流域径流多年变化特性进行研究,主要对其变化趋势、突变年份、周期变化、年际变化特性进行研究。以降水补给为主的甘肃省石羊河流域径流量的大小,制约着地区经济的发展。经采用累积滤波器法和斯伯曼秩次相关法分析得出石羊河从北向南趋势由增向减的变化,采用滑动t检验法得出石羊河突变年份在1990年左右,采用谐波分析法得出石羊河北部周期为32年,南部径流周期不明显,径流年际变化较稳定。     

华北地区流域月降水径流模型比较研究

选择我国华北地区若干流域,建立了三个月降水径流模型——统计模型、比利时模型和新安江模型。分析结果表明;统计模型能较好地反映流域输出对输入的响应,新安江模型(改进后)则能较好地描述半干旱地区流域的产汇流特性,模型拟合效果也较好,而比利时模型,经初步应用,拟合效果比新安江模型差。     

50a来洮河流域降水径流变化趋势分析

洮河流域 40多年水文实测资料分析表明 ,由于受气候变化及人类活动影响 ,流域降水和径流特征发生了明显变化 ,降水与径流总体呈下降趋势 ,其下降的线性斜率分别为 - 0 .86～ - 1.34mm·a-1和 - 1.5 7～ - 3.36m3·s-1·a-1;而气温呈缓慢上升趋势 ,其上升的线性斜率为 0 0 2℃·a-1.降水的减少和温度的升高已经导致甘南草原荒漠化 ,使许多湿地和湖泊干涸 ;径流的减少和温度增加在近2 0a来有进一步加剧的趋势 .     

汉江流域降水与径流演变特征研究

利用Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt突变检验法剖析了1965—2018年汉江流域内4个典型水文站径流量及控制流域降水的时空演变特征,并基于双累积曲线法探究了降水变化和人类活动对径流的影响。结果表明：4个典型水文站径流量及控制流域降水量在1965—2018年间变化呈显著波动性,在1970s的变化幅度最小。黄家港站和仙桃站年径流量呈显著减小趋势;石泉站、白河站和黄家港站控制流域年降水量均在2003年发生突变,而仙桃站控制流域年降水量在1985年发生突变,各水文站年径流量均在1991年发生突变;研究期限内人类活动对汉江流域径流减少的影响逐渐增强,如石泉站和仙桃站控制流域人类活动对径流减小的贡献率在阶段III(2003—2018年)相较阶段II(1991-2002年)分别增加了18.56%和11.15%。研究成果以期为汉江流域水资源科学管理及可持续利用提供理论参考。     

潮白河流域降水演变及其径流效应

分析了潮白河流域1991~2000年降水资料时空演变规律,采用同倍比放大法对各年的降水数据进行整体轮换处理,处理后各年总降水量为1991~2000年的平均年降水量。随后基于GBHM(Geomorphology-Based Hydrological Model)模型进行了10年径流量模拟。结果显示,在降水总量相同的情况下,1994年型降水时空分布最有利于产流,径流总量与峰值流量最大,1999年型径流总量与峰值流量最小。1994年型径流总量是1999年型径流总量的3.88倍;1994年型峰值流量是1999年型峰值流量的35.87倍。由此可见,降水总量相同时,其时空分布对径流总量和峰值的影响极大。     

气候变化下的黄河流域极端水文现象特征分析

利用黄河流域近50年气象水文资料,开展了黄河流域气候变化和极端水文现象特征研究,研究结果表明:20世纪80年代以来黄河流域的气温显著升高,年降水量呈不明显下降趋势,暴雨、洪水、干旱等极端水文现象更加突出,研究成果为科学规划和水资源优化调度提供了有力依据。     

黄河源区降水与径流过程对ENSO事件的响应特征

根据最新季分辨率ENSO指数序列所确认的近40年多来所发生的20次ENSO事件，并确定了每次ENSO事件强度及其影响年，通过对相应年份黄河源区降水与径流距平变化值的对比，分析了降水与径流过程对ENSO事件响应的统计规律；ENSO事件与黄河源区降水与径流年际波动变化有很好的相关性，这种相关性与ENSO事件的性质强弱，发生季节以及持续时间等有关。一般夏秋季暖事件无论强弱均使影响年降水减少，发生于春季的中等强度暖事件使发生年降水呈负距平，影响年降水呈增加趋势，冷事件与暖事件对降水的影响正好相反；暖事件对应年份黄河源区径流量减少，而冷事件则使其增加，随着20世纪90年代以来暖事件发生频率的增加，径流呈现持续减少。     

黄河河源区径流对气候变化的敏感性分析

利用黄河源区有关水文、气象台站观测资料,对河源区各分区气候变化特征及各分区径流深对气候变化的敏感性进行了分析.结果表明:有器测资料以来的近50a间,河源区气温与全球变暖有着较好的对应关系,各区平均气温均呈不同程度的波动上升态势;而降水量的变化比较复杂,区域性差异较大;河源区径流的变化与降水量、气温的变化之间存在较显著的非线性关系.由于气温的持续上升与主要产流区降水的持续减少,区域径流量呈持续减少的趋势.总体上,河源区各分区径流对降水变化的敏感程度要强于气温,但吉迈以上区域径流对气温变化的敏感性要强于其下游其它两个区域.     

晋西昕水河径流变化特征及其成因分析

本文以晋西昕水河为研究对象,综合利用累积距平分析、Kendall秩次相关检验法、有序聚类法等分析方法对其径流和径流系数的变化特征进行了分析研究,初步估算了人类活动对径流的影响.结果表明:流域径流年内分配不均,年际变化大,并存在一个5～6年左右的变化周期;20世纪60年代中期,随着水土保持措施的实施,流域下垫面在人类活动影响下发生显著变化,流域径流变异显著;年径流量下降趋势显著,相对于降水量变化,人类活动是径流量减少的主要原因.     

黄河上游春季径流的特征

本文指出,在唐乃亥以上的黄河上游干流融雪径流是3月下旬至6月上旬期间径流量的主要成份,所占比例在40％以上。据此,对NOAA/TIROS气象卫星云图的积雪遥感信息应用于黄河上游春季融雪径流预报进行了尝试。根据1987年龙羊峡水库实测资料验证,预报精度在80％以上,基本符合业务预报要求。     

黄河上游径流长期变化及趋势预测模型

分析了黄河上游唐乃亥以上流域年径流序列的长期变化特征，在此基础上将时间序列分析与随机离散过程理论相结合，提出了一个用于黄河上游径流变化趋势超长期预测的时间序列—Markov链辐合模型．应用表明，该模型兼具时间序列模型与Markov链模型的优点，既能预调总体趋势，又适合于波动性较大的随机序列变化．分析与计算结果表明，黄河上游径流目前正处于20世纪80年代末期开始的第5个枯水段的底部，未来10a内，黄河上游年径流量的变化将呈现一个震荡递增的趋势，但这期间的平均径流量仍将低于多年平均水平，     

黄河上游主要支流径流时空分布规律及演变趋势分析

基于有关水文站径流观测资料,对黄河上游兰州以上干流与主要支流流域径流的补给来源、时空分布规律及演变趋势进行了分析。结果表明,研究区域内径流的补给来源主要是大气降水汛期(5～10月)水量占年总量的52.4%～68.0%,非汛期地下水补给量占年总量的35.1%～43.1%,冰雪融水量占年总量的2.5﹪～5.0﹪;从空间分布看,由于流域下垫面条件不同,其产流模数在空间的分布差异性很大,产水量较大的区域模数为7.874～8.500L/s.km2;产水量中等区域模数为5.047～6.536L/s.km2;产流量较小区模数为3.416～3.812L/s.km2;从时间上看,自有观测资料至2008年,以1986年为分界点,径流的多年变化过程总体上先表现出具有长持续性的波动上涨、后表现出跌宕中下落的趋势过程;各月径流量的长期变化趋势主要表现为汛期径流量减少的幅度较大,非汛期减少的幅度相对较小。鉴于源区各区间径流持续减少的原因,导致兰州站自1986年以来径流变化过程有显著减少的趋势,且这种变化趋势还在持续。黄河上游径流的持续减少给流域各省的经济与社会、生态与环境的和谐发展带来不利影响,应当引起高度重视。     

气候变暖情景下黄河上游径流的可能变化

根据水文气象台站观测资料, 分析了全球变暖情景下黄河上游唐乃亥以上流域温度、降水和径流的变化状况, 并采用假定气候组合对未来数十年黄河上游唐乃亥以上流域的径流变化进行了预测. 结果表明: 黄河上游的温度与全球变暖有着明显的对应关系, 近几十年来, 流域各个地方的温度有不同程度的上升. 降水变化因流域各地所处位置、地势、地形的不同而差异较大, 受温度上升和主要产流区域降水大幅减少的影响, 近10余年来黄河上游的径流量呈持续递减的态势. 在未来几十年, 如果遭遇到气温升幅与降水减幅较大的"暖-干"气候组合时, 流域产水量将有较大的减幅; 当气温变化不大而降水增幅较大时, 流域产水量将有明显的增加, 同时由于冰雪及冻土融水的补给, 此气候情景下黄河上游唐乃亥以上流域径流量的增幅还将略大于降水量的增幅.     

近55年来降水及人类活动对资水流域径流的影响

为估算气候变化和人类活动对湖南资水流域径流量变化的相对影响程度,采用累计距平法以及滑动t检验法对资水流域近55年的降水量、径流量序列进行趋势分析和突变检验;采用累积量斜率变化率比较法和双累积曲线法分别计算降水及人类活动的贡献率。结果表明:资水上游的罗家庙站受人类活动影响较明显;在资水中下游,变异期Ⅰ(1987～2001年),降水对流域径流的影响量大于人类活动的贡献率;在变异期Ⅱ(2002～2014年),人类活动的贡献率大幅增加并逐步成为径流变化的主要驱动因素。