黑河出山径流量年际变化特征和趋势研究

根据有关水文气象台站的观测数据,利用定级分类,滑动平均和波谱分析等方法,对黑河出山径流（莺落峡水文站）年际变化特征进行了分析研究,发现黑河出出径流的多年变化具有持续性,周期性和丰枯水变化较平稳,波幅不大等特性,并在此基础上对其未来变化的趋势进行了预测和分析。     

渭河支流黑河径流变化特征分析

渭河支流黑河是西安市重要水源地,通过分析径流变化特征,为黑河流域水资源调度和生态保护高质量发展提供依据。采用线性回归法、滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和R/S等方法分析黑峪口水文站1950-2015年径流量的历史演变规律、突变点和未来变化趋势。结果表明：黑峪口站径流量年内分配不均,主要集中在汛期(6-10月),占全年径流量的70%。1950-1960年之间年代径流量大于多年均,属偏丰年代;1990-2010年之间年代径流量小于多年均值,属偏枯年代。年径流量呈现增加-波动-增加-减小的变化过程,且存在1992年突变点。年和月径流量均为减少趋势,除9月径流量减少趋势未通过显著性检验外,其余均为显著性减少,汛期减少幅度小于非汛期。年和月径流量Hurst指数均大于0.5,汛期径流量Hurst指数整体上小于非汛期,表明黑峪口站未来年和月径流量具有持续下降的趋势,汛期径流量持续性减少的趋势要小于非汛期。     

概念性水文模型在出山径流预报中的应用

根据HBV水文模型的基本原理，建立了西北干旱区内陆河出山径流概念性水文模型。该模型反映了我国西部山区流域的径流形成特征，将山区流域划分为高山冰雪冻土带和山区植被带两个基本海拔景观带来对山区径流的形成和汇流过程进行模拟计算，以常规气象站的月气温和降水量为模型的初始输入，模拟计算月出山径流量。应用该模型对河西走廊黑河祁连山北坡的山区流域水量平衡进行了模拟计算，并对年径流和逐月分配进行了预报。结果表明，从枯水年到丰水年，降水量、蒸发量、径流量和径流系数均增加，而冰川融水和积雪融水对出山径流的补给比重则减少，这表明了冰雪融水对径流的具有调节作用。黑河山区流域径流系数远比干旱内流区的平均值大，但要小于全国的平均径流系数。所提出的内陆河山区流域出山径流的模拟和预报模型对年径流量和月分配的预报具有较好的精度，可用于黑河以及其他西北干旱区内陆河出山径流的预报，为内陆河流域中下游的水资源分配和开发利用提供依据。     

气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响

根据祁连山区与河西走廊平原区有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了该区域近50a来气候变化的特征及其与全球气候变暖的关系。出山径流对气候变化的响应以及未来的变化趋势，结果表明，河西内陆干旱区的山区和走廊平原区近几十年来气温变化总的呈上升趋势，与全球增温存在着某种种度的一致性。但山区气温的变化幅度一般大于走廊平原区，其中祁连山中段温度升幅为最大。全球增温对河西内陆干旱区气候与出山径流的影响有着明显的地域性差异，受此影响影响，河西祁连山东部地区出山径流呈明显的下降趋势，中部地区出山径流的增加趋势不是十分明显，西部出山径流在山区降水量与气温同时上升的情况下，呈明显的上升趋势。     

“黑河流域水资源”和“西北冰雪水资源”与出山径流“专题取得阶段性成果

１引言“九五”国家重点科技攻关计划项目“西北地区水资源合理开发利用与生态环境保护研究”设６个课题,总计２０个专题．我所承担其中的两个专题,即“黑河流域水资源合理利用与社会经济和生态环境协调发展研究”（编号９６—９１２—０３—０３,以下简称“黑河流域水...     

黑河230 a以来3～6月径流的变化

利用祁连山中段树木年轮资料,重建了黑河230a来春季至夏初(3～6月)的径流变化,发现枯水年与历史记载的相对干旱时期比较吻合,证明了重建结果的可靠性.230a来黑河3～6月径流的变化振幅在各时段强弱不同:19世纪初之前丰枯变化振幅强,19世纪中后期至20世纪初变化幅度减弱,20世纪20年代以来,丰枯变化幅度又趋于增强.在过去的230a,黑河3～6月径流以丰水为主,目前正处于相对枯水阶段.奇异谱分析表明,230a来3～6月径流具有明显的24a和3a周期.     

应用GRNN神经网络模型计算西北干旱区内陆河流域出山径流

根据全球变化对2030年降水量和气温的预测结果,设置不同的气候变化情景,应用GRNN模型对黑河出山径流进行了预测。结果表明,到2030年,黑河出山径流将有小幅度的增加。随着气温的不断上升,出山年径流量最终将减少。     

黑河干流上中游径流变化及其原因分析

根据黑河干流出山径流控制站莺落峡、中游的高崖和正义峡等水文站的径流和区域内的气象资料,以及中游的地下水位资料,对黑河上中游来水的年际变化和年内分配,径流沿程变化规律及其影响因素进行分析研究。结果表明： ①黑河干流出山径流自1945年以来整体上呈小幅增加趋势,其年内最大径流月份在进入21世纪后,由7月份推后至8月份,主要受降水的影响; ②高崖和正义峡断面的水量自1977年以来呈微弱增加趋势,前者增幅略大于后者;由于中游社会经济发展引起用水增加,莺落峡至高崖区间的耗水量以每年近850×10⁴ m³的增量变化,而高崖至正义峡区间灌溉回归水和地下水补给河道的水量与区间灌溉引水和其他耗水量基本持平; ③地下水的超量开采一定程度上减缓了黑河干流统一调度的压力,但不利于流域水资源的可持续利用。该研究成果对于今后黑河水资源科学配置、合理调度具有一定的参考和指导作用。     

黑河径流年内分配格局变化趋势研究

通过黑河出山口控制站莺落峡65年的月年实测径流资料,从径流年内各月(阶段)占年径流的百分比、年内不均匀系数、集中度(期)以及变化幅度等不同指标,具体分析研究了黑河径流年内分配的变化规律。研究表明:(1)黑河径流年内分配不均匀性减小,集中度降低,绝对变幅基本稳定,相对变幅有所减小,非汛期水量所占比重增大,径流年内分配渐趋均匀。(2)莺落峡年径流量集中期的长期变化呈逐年推后趋势,60多年间,黑河径流重心向后移动,集中期滞后4d左右。     

祁连山西段党河山区流域气候变化及其对出山径流的影响与预估

依据祁连山西段党河山区气象台站的气温、降水和出山口水文站的径流等观测数据,分析1960-2010年51a来党河出山径流量的变化特征、趋势及其对气候变化的响应.结果表明：近51a来,党河山区气候转暖湿明显,气温上升,降水量增加、冰川消融增加.受山区气候变化影响,出山径流量总体亦呈增长趋势.从径流的补给来源与季节水量变化上...     

黑河流域水文特性

介绍了黑河流域基本概况,依据黑河流域多年水文资料,分析了黑河流域降水、蒸发、径流的年内分配、年际变化和地域分布。黑河流域降水稀少,蒸发量大,水资源短缺,植被稀疏,水土流失严重,生态环境极为脆弱。     

祁连山黑河山区土地适宜性评价

以黑河山区为研究区域,利用Logic回归模型和空间分析技术对山区土地利用进行适宜性评价.以2011年土地利用现状数据作为背景值,构建气温、降水、海拔、坡度、人口密度、水系、交通网、村镇分布8种因子的评价指标体系.采用多尺度训练的方法确定适宜性评价最佳模拟尺度,对土地利用数据和评价因子进行Logic回归分析,得到评价因子对土地利用适宜性的影响程度.利用Spatial Analyst模块对对黑河山区土地适宜性进行评价,为区域土地资源合理利用提供科学参考.结果表明：（1）适宜性评价最佳尺度为210 m（ROC=0.79）.（2）Logic回归结果显示,坡度、气温（β_Temp=1.11）、降水对林地、草地的影响程度较高,同时距道路距离、人口密度（β_Pop=-0.555）对其分布也有重要影响.（3）山区土地利用适宜性排序为：Max_林地=Max_耕地 > Max_建设用地 > Max_裸地 > Max_草地 > Max_水域,林地与耕地最高,适宜性达到0.99.     

祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.     

黑河流域上游融雪径流时间变化特征及成因分析

以黑河流域上游莺落峡水文站和札马什克水文站1959-2008年及祁连水文站1967-2008年的天然径流序列为基础数据, 通过计算水文站的流量质心时间来表示融雪径流时间, 研究了黑河流域上游融雪径流时间变化的特征. 结果表明: 莺落峡站和札马什克站自20世纪70年代起, 融雪径流时间表现为提前的趋势, 祁连站自20世纪80年代起融雪径流时间提前.野牛沟站和祁连站10月至次年4月降水量增加或4-7月气温升高, 会使得莺落峡站融雪径流时间提前, 札马什克站融雪径流时间的提前与野牛沟站10月至次年4月降水量的增加具有较高的相关性, 祁连站融雪径流的提前与祁连气象站4-7月气温升高的相关性较强.通过分析莺落峡站融雪径流时间与年径流及各季节径流的相关性, 可知如果融雪径流时间提前, 莺落峡站观测到的年径流量和夏秋季的径流量均会减少, 而同时冬春季的径流量会增加, 这对合理安排流域水资源配置和管理具有重要的指导意义.     

60年来黑河流域东部子水系中上游径流量、输沙量变化特征分析

利用黑河流域东部子水系中上游10个水文站60年径流、泥沙实测资料,应用数理统计方法分析了黑河流域东部子水系中上游各条河流控制水文站径流量和输沙量年际变化特征,应用径流量累积均值曲线法对黑河干流出山口莺落峡水文站2015、2020年径流量进行预测。结果表明:(1)黑河上游各站2001~2012年径流量比历年均值平均偏大10.5%。区间除马营河除外的4条较大支流历年径流量在锯齿型变化过程中呈现出逐步增大的趋势。中游莺落峡、高崖、正义峡3个水文站逐年径流量变化趋势相对应,高崖和正义峡径流过程线接近且有交叉现象,充分表明中游区域地表水和地下水转换频繁并十分复杂;(2)流域内札马什克、祁连、莺落峡、高崖、正义峡5个水文站2001~2012年各站时段平均输沙量均明显小于历年(1978~2012年)平均值,分别偏小-0.3%、-9.7%、-63.9%、-51.8%、-43.3%。分析得出了黑河流域东部子水系中上游水沙变化规律,对于保护和开发利用黑河流域水资源、改善黑河流域生态环境、促进黑河流域综合治理等具有重要作用。     

黑河干流山区流域月蒸发力计算模型

研究西北内陆河山区流域的水文循环,对于维持区域可持续发展和生态环境的保护具有重要意义。应用数值迭代方法,对黑河山区流域平均月蒸发力与月平均气温和月降水量的关系进行了探讨。结果表明,山区平均月降水量、月平均气温和月蒸发力之间存在着复杂的非线性关系,降水和气温都是影响蒸发力的一个综合因子。     

祁连山黑河源区八一冰川-黄藏寺段河水水文地球化学特征

黑河源区河水水文地球化学特征的研究有助于了解黑河源区河水沿流域水质变化概况,对黑河源区生态环境的保护具有积极意义。以黑河源区干流为研究对象,对河水进行取样检测,结果显示：河水化学组成以K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-、SO₄^2-为主。通过聚类分析、舒卡列夫分类和Piper三线图分析发现主要离子中,阳离子主要来源于石灰岩风化产物,SO₄^2-主要来源于蒸发岩矿物风化产物和人类活动,HCO₃^-主要来源于纯碳酸盐风化产物。通过对重金属污染调查发现,V、Co、Cu、Pb、Cr、Mn和Zn含量较高,矿山开采是重金属污染的主要来源。     

黑河上游祁连山区土壤可培养细菌群落生境的垂直分异特征

利用PYGV、 R2A、 NB和Czapek 4种培养基, 研究了不同海拔下黑河上游祁连山区土壤细菌群落结构的变化规律.结果表明: 可培养细菌数量为4.6×10⁶~37.0×10⁶CFU·g^-1, 随海拔升高明显减少; 基于16S rRNA基因序列分析共发现了7个门、 19个属、 26种细菌, 其中Agreia pratensis, Mucilaginibacter ximonensis, 嗜冷冷杆菌(Cryobacterium psychrophilum)和氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans)四种细菌是优势种; 嗜冷冷杆菌的相对丰度在高海拔地区明显增加, Agreia pratensis的相对丰度随海拔升高而降低; 细菌的多样性随海拔升高呈现出先升高后降低的趋势. 冗余分析(RDA)显示, 可培养细菌数量与海拔呈显著负相关, 细菌的多样性与植被指数和土壤理化性质均存在明显的相关关系, 说明可培养细菌数量主要受海拔的影响, 而植被和土壤理化性质是影响细菌群落多样性的主要因素.     

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.