1766 年以来黄河中游与永定河汛期径流量的变化

利用清代志桩涨水尺寸和雨分寸记录、近现代器测水文与降雨数据等多种资料,重建/修正了永定河卢沟桥断面和黄河三门峡断面1766-2004 年的汛期径流量(m³/s),其在夏秋汛期的多年平均径流量分别为109.0 m³/s 和5121.1 m³/s。并依据多年径流量平均值±1 个标准差值得出了新的丰-枯水发生年表。小波分析显示两者具有较为明显的30~40 年周期,1920 年之后,永定河持续性的枯流使河流水量变化周期消失,黄河中游的高频周期则更加发育。两者在1780-1900 年存在20 年尺度上的变化同步性现象,而1840-1860 年代和1890-1910 年代两者出现了明显的反相位现象。从1766 年以来的情况分析,中国东部季风区进入20 世纪暖期之后,黄河中游与永定河卢沟桥以上流域的汛期降雨基本为反相关关系。     

1766-2000年黄河上中游汛期径流量波动特征及其与PDO关系

利用清代黄河上中游3个站点的志桩尺寸记录,通过建立回归模型反演了1766-1911年的逐年径流量,重建了兰州、青铜峡和三门峡1766-2000年的逐年汛期径流量序列,再结合河源段唐乃亥站1766-2000年的逐年径流量,构建了河源—上游—中游4个站点的径流量序列,这是目前利用历史文献记录能够获得的最为清晰的黄河径流量曲线。研究显示,19世纪中期出现在黄河下游的沉重“河患”是由青铜峡—三门峡河段内的径流量突变所致,而20世纪20年代的枯水时段从河源段到中游段都存在,但其不是突变造成。同时,研究也揭示出太平洋年代际振荡（PDO）与黄河上中游径流量在年代际尺度上存在着阶段性的反相位关系,20世纪前期和中期,8~16年尺度上在4个站点的径流量都有反相位关系出现;在19世纪30-50年代,PDO与流量在4~6年尺度上的反相位关系在兰州和三门峡断面都较为明显。交互小波分析显示,PDO与黄河上中游汛期水量在8~16年尺度上存在着较为明显的反相关关系,但只存在于三门峡和兰州断面。这一关系也许表明,黄河上中游产流区的夏季降雨量与PDO的关系具有较为明显的时间和空间差异性。     

1766～1911年黄河中游汛期水情变化特征研究

根据1766～1911年万锦滩汛期涨水情况的历史文献记录,重建研究时段内黄河三门峡断面逐年汛期流量R（109m3/a）和汛期开始时间 T（侯尺度）,其平均水平分别为径流量 R=51.06×109m3/a,汛期开始时间 T 平均情况为7 月上旬（7 月第 2 个侯）,对应于梅雨结束平均日期。研究时段内,1840 s 前流量平,汛期开始时间总体较稳定;1840～1850 s 流量普遍偏丰,汛期到来偏晚;1860 s 开始流量减少,汛期提前,此阶段持续约 40 a 左右,是近 300 a中黄河中游产流微弱持续最长的1个时期。     

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％。     

黄河上中游人工造林对年径流量的影响

流域年径流量是水资源评价与合理配置利用的重要依据,而人工造林的减水作用又是估算水土保持对河川年径流量影响的基础。在综合分析了人工造林减水作用现有主要研究成果,对黄河上中游进行生态环境建设分区的基础上,求算了各分区人工造林减水定额,黄土丘陵沟壑区为93.82 m3/hm2、黄土高塬沟壑区为58.54 m3/hm2、土石山区为168.87 m3/hm2。并结合《2003中国林业统计年鉴》、《2005年中国森林资源报告》,计算了各分区截止2003年人工林地累计面积,黄土丘陵沟壑区、黄土高塬沟壑区、土石山区、河源区分别为119.10×104hm2、45.29×104hm2、34.08×104hm2、2.56×104hm2。最后求得黄土丘陵沟壑区、黄土高塬沟壑区、土石山区、河源区现状人工造林减水量分别为11 173.96×104m3、2 651.28×104m3、5 755.09×104m3、432.31×104m3,全流域现状人工造林减水量为20 012.64×104m3。     

黄河下游2300年以来沉积速率的变化

采用沉积学方法提取沉积速率的记录,利用历史文献研究的方法提取气候与人类活动变化的信息,对黄河下游2300年以来的沉积速率的变化及其与气候、植被及人类活动的关系进行了研究,揭示黄河流域地貌系统对气候变化及人类活动所导致的土地覆被、土地利用方式变化的响应过程。研究表明,黄河流域地貌系统中的下游沉积带对于中游侵蚀带的响应是灵敏的,流域植被和土地利用方式的变化,是导致下游河道沉积加速的主导因素;这种变化主要取决于人类活动,同时与气候的变化也有一定关系。在沉积加速的过程中,公元7世纪至10世纪以及18世纪中叶以来,表现为两个突变时期。     

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。     

降水不均匀性对黄河天然径流量的影响

降水不均匀对黄河流域天然径流量的影响十分显著。 1 983年和 1 985年都是黄河流域的降水偏丰年份 ,花园口以上年平均降水量分别为 5 0 1 mm和 5 0 2 mm,而这两年的花园口天然径流量分别为 76 5× 1 0 8m3和 6 3 8× 1 0 8m3。在降水总量十分相近的情况下 ,其地表径流却相差达 1 2 7× 1 0 8m3 。本文以 1 983和 1 985年为典型 ,分析了黄河流域降水不均匀性对天然径流量的影响 ,发现降水的空间不均匀对于产流的影响十分明显 ,而且分析的空间尺度应划分到几万平方公里以下 ;而对这两年而言 ,时间非均匀性对年径流量的影响并不显著。     

黄河源区径流量与区域气候变化的多时间尺度相关

采用交叉小波变换方法,分析了黄河源区实测径流量与区域降水量、蒸发量以及最高、最低气温之间的时频域统计特征,讨论了黄河源区径流与区域气候变化之间的多时间尺度相关.结果表明,黄河源区径流和区域气候变化具有多时间尺度结构,两者都存在准2a、4a、6～8a、12～14a和20a以上尺度的显著变化周期,不同尺度周期振荡能量的强弱和时域分布的位相差异是两者相关不稳定和存在时延相关的重要原因.径流与区域降水量之间正相关振荡的凝聚性最强,区域降水量对径流变化起主控作用,前期降水异常对后期径流变化具有持续性影响.径流变化与区域蒸发量存在显著负相关振荡,年际尺度相关存在不稳定和时延现象.年代际尺度上径流与最高气温的负相关比其与最低气温的正相关凝聚性更强,最高气温升高对增大流域蒸发量导致径流补给的减少作用大于最低气温升高引起冰雪融水补给的增大作用;两者年际尺度相关不稳定,径流对气温变化的响应时间不同.分析认为,区域降水量是黄河源区径流变化的主导因子,最高气温是重要因子;在区域降水量逐年减小的背景下,气温升高进一步加剧了径流量的减小.区域蒸发量和最低气温变化对径流量也有不同程度的影响,气候因子的综合作用是黄河源区径流变化的根本原因.     

黄河上游近60a径流量与降水量变化特征研究

为探究黄河上游径流量与降水量变化特征,基于唐乃亥、下河沿、头道拐3个水文站近60 a的降水量、径流量资料,采用线性倾向趋势检验、Mann-Kendall检验法（M-K趋势检验）、Spearman秩次相关检验、M-K突变检验、Pettitt非参数检验、有序聚类分析、累积距平法、双累积曲线等分析方法对比研究了黄河上游及上游不同子区域降水量和径流量的变化特征,并讨论了径流量对降水量的响应关系。结果表明：黄河上游降水量呈不显著增加趋势,在2003年发生突变,突变前后变化率为4.67%;径流量呈显著减少趋势,突变年份为1986年,突变前后变化率为35.34%。3个子区域年降水量变化趋势分别呈显著增加、不显著增加和显著减少趋势,径流量均呈减少趋势。以唐乃亥以上的Ⅰ区为基准区时,唐乃亥—下河沿所在的Ⅱ区降水量因素对径流量的影响达到25.08%,非降水量因素为74.92%,而下河沿—头道拐的Ⅲ区,降水量对径流量的影响为32.14%,非降水量因素为67.86%。研究结果对黄河流域水资源综合管理与科学配置具有参考意义。     

1880年以来石羊河出山径流量重建与变化特征

在石羊河上游山区采集流域树木年轮样芯,建立高分辨率宽度年表。分析年表、降水和径流量间的相关关系,在它们间良好相关性基础上,分别利用多元逐步回归和提取主分量再回归方法重建金塔河和西营河历史时期上年9月至当年8月年径流量序列,以逐一剔除和交叉检验验证回归方程的稳定性和可靠性。1880年以来,石羊河年径流量共经历了4个枯水阶段和3个丰水阶段,而枯水年与丰水年出现的概率大致相同,且远低于平水年出现的概率。用多窗谱分析径流量序列周期变化,发现在不同置信水平上,年径流量存在2.58、2.76、3.28、3.53、4.14和22.2 a的周期。     

呼和浩特地区近60年气候变化对地表径流量的影响

收集呼和浩特地区23个气象站、19处水文站1951～2009年近60年的气象水文数据,分析了气象要素与径流量的变化规律。用回归方法建立了径流量与气象要素之间的模型—对数型非线性模型。运用MATLAB软件对气象要素变化进行了灵敏度分析,得出降水量变化是导致径流量变化的主要原因之一。根据未来气候变化,预测2030年呼和浩特地区地表径流量为6.8～7.1×108m3。     

塔里木河中游年径流量预报及未来30年南疆气候趋势

以重建塔里木河中游年径流量的拟合位为原始数据,用维纳滤波和线性预测方法作了塔里木河中游50年的年径流量预测。前20年(1964-1983)作为试报,用以考察预报效果,后30年(1984-2013)为预报。利用年径流量预报值分析未来30年南疆的气候变化趋势。     

气候变化对黄河内蒙古段凌汛期的影响

基于黄河内蒙古段1961-2009年气象与水文观测资料,选取黄河内蒙古段上游磴口站和下游托克托县作为研究对象,利用数理统计等方法,分析凌汛最危险地段上下游气候变化与凌汛期的关系。得出:①黄河内蒙古段的凌汛灾害是黄河上游的河道气温比下段高以及地形比降小等,形成黄河内蒙古段下游先封河、上游先开河的局面,导致磴口到托克托县段成为凌险最严重的地段。②随着气候变暖,近50 a黄河内蒙古段开河期提早、封河期推后,凌汛期缩短。尤其在1987年气温发生突变之后,开河期提早和推后趋势更为明显。同时气温突变之后,凌汛期平均温度变异系数增大,封、开河期冷暖变化剧烈,致使封开河期的波动性增大。③影响黄河内蒙古河段开、封河的关键因素是日平均气温小于-5 ℃的积温、日平均气温小于-5 ℃持续时间和封、开河期温度以及封、开河期流量大小等。极端温度事件如寒冷日数、冷夜指数和冷日指数的减少,以及暖夜指数和暖日指数的显著增加也是影响黄河内蒙古段凌汛期缩短的原因之一。     

塔里木河源流区气候变化和年径流量关系初探

基于1957~2003年塔里木河流域源流区长期监测资料,分析塔里木河流域源流区的主要河流年径流量和相应气温、降水变化的特点,探讨流域内气候变化与水资源量变化的关系。利用非参数检验的方法,分析温度、降水变化与径流量变化的关联性和一致性。结果显示:在塔里木河流域源流区,温度在0.05水平上呈现单调递增的趋势,降水则表现为不显著增加的走势,而径流量基本均出现了递增现象;从参数检验和非参数分析的结果看,温度升高与径流量增加的关联趋势更明显。     

甘肃省气温与降水变化趋势及其对主要流域径流量的影响

基于气温和降水格点资料及水文站年径流量数据,对甘肃省不同区域气候变化趋势及其与径流量的关系进行了分析。结果显示:1961-2011年,甘肃省大部地区气温呈显著升高趋势(p<0.05),而降水量则在乌鞘岭东西两侧地区存在明显的反向变化趋势。气温和降水的变化趋势对不同区域径流量起不同作用。过去51年来,在乌鞘岭以西地区,受河源区降水量增加的影响,黑河与疏勒河流域径流量有增加趋势;在乌鞘岭以东地区,由于降水量减少及气温升高,区域河流径流量以减少趋势为主。虽然气温和降水对径流量均有影响,但降水与径流量的关系更为密切。然而从长时间尺度来看,虽然甘肃省区域平均降水量无明显减少趋势,但径流量仍呈现减少趋势,可能与气温持续上升趋势带来的蒸发增强、水分损耗增加等因素有关。     

气候变化对河北省海河流域径流量的影响

利用河北省境内海河流域51个气象站、68个水文站1956~2000年近50年的气象、径流量数据,分析了气象要素和径流量的变化规律。河北省境内海河流域多年平均地表径流量为67.0×10⁸m³,从20世纪 50 年代至 90 年代地表径流量呈逐渐减小的趋势,50年代为105.3×10⁸m³,90年代为54.7×10⁸m³。地表径流量随降水量的减少而减小,随气温的升高而下降,用回归方法建立的径流量与气象要素之间的模型为对数模型。根据未来气候变化情景对河北省海河流域径流量的预测:2030年为70.0~76.8×10⁸m³,2050年为69.8~76.9×10⁸m³。     

黄河源区水资源变化及其影响因子

Taking the source region of the Yellow River as a study area and based on the data from Madoi Meteorological Station and Huangheyan Hydrological Station covering the period 1955-2005, this paper analyses the changing trends of surface water resources, climate and frozen ground and reveals their causes. Results show that there exist frequent fluctuations from high to low water flow in the 51-year period. In general, the discharge has shown a de- clining trend in the 51 years especially since the 1990s. The annual distribution shows one peak which, year on year is getting smaller. （1） Precipitation has a significant and sustained influence on discharge. （2） A sharp rise of temperature resulted in the increase of evaporation and the decrease of discharge, which has a greater effect than on ice-snow melting. （3） Frozen ground tends to be degraded markedly. There is a significant positive correlation be- tween the permafrost thickness and the discharge. （4） Evaporation rates are significantly increasing, leading to the decrease of discharge. 70% of the discharge reduction resulted from climate change, and the remaining 30% may have been caused by human activities.     

气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响

利用渭河上游北道水文站的径流量和输沙量资料和渭河上游流域16个气象站的气象资料,分析了1951—2000年期间气候变化对渭河上游径流量和输沙量的影响。结果表明:渭河上游径流量变化总体呈下降趋势,跃变点发生在1967年,20世纪60年代径流量最大,90年代以后径流量最小。径流量的变化主要取决于流域降水量的变化。葫芦河支流流域的降水量对径流量变化的影响最为敏感,其次是榜沙河支流流域的降水量。输沙量的多少主要取决于上游降水量的多少和大雨的次数,其次是风速大小和大风次数的多少。     

新疆河流径流量三十余年来的变化

本文利用新疆河流地表径流量统计资料，分析了全疆范围地表径流量３０多年来的年际变化，年内变化以及引起水量变化的原因。