气候变化和人类活动对长江中游径流量变化影响分析

利用累积距平、Mann-Kendall检验和有序聚类方法,对长江中游5个水文站1961-2014年径流量进行突变检验,并应用降雨-径流多元线性经验模型,定量评估长江中游气候变化和人类活动对径流量变化的贡献率。研究结果表明：径流量多年来呈线性减少的趋势,随降水量的变化而变化。径流突变点为1968年和2006年,1969-2005年枝城、沙市、监利、城陵矶和螺山站控制流域人类活动对径流变化影响的贡献率分别为85.68%、50.89%、84.78%、89.81%和68.39%;2006-2014年人类活动的贡献率分别为88.40%、59.47%、82.86%、80.03%、63.63%,人类活动的贡献率高于气候变化。     

气候变化对挠力河径流量影响的定量分析

三江平原位于黑龙江省东北部,是中国沼泽湿地集中分布区且面积最大的区域,挠力河作为该区域的一条典型沼泽性河流,其径流演变过程受到气候变化和人类活动的双重影响.文中利用水量平衡法和降水-径流经验模型,定量分析了变化期气候变化对径流的影响,并比较了两种方法的优劣性,研究结果表明:50年来挠力河变化期(1968~2005年)内的年径流量的变化大约40%是由气候变化引起.气候变化对径流量影响的主导因素是降水量的变化,降水量变化对宝清站和菜嘴子站径流量减少的贡献率分别为43%和35%,蒸发量变化对两水文站径流量减少的贡献率为10%左右.利用水量平衡法研究气候变化对河流径流量的影响,其研究结果要优于一般的降水-径流经验模型法,但经验模型也不失为一种快速且简便的方法.     

气候变化与人类活动对渭河源区近30年径流量影响研究

利用渭河源区渭源水文站和气象站1981—2010年气温、降水、蒸发以及径流实测资料,运用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对水文气象要素变化趋势进行检验,利用双累积曲线以及累积距平曲线找出年径流量突变年份,运用定量分析法计算气候变化与人类活动对径流量变异的贡献程度。结果显示:渭河源区年均降水量与年径流量均呈减少趋势,年均气温与年蒸发量呈显著上升趋势;渭河源区年均气温、年均降水量、年蒸发量、年径流量均发生显著性突变;年均降水量与年径流量相关性最高,降水量是影响渭河源区年径流量衰减主要气象因素;气候变化与人类活动对径流量变化的贡献率分别为23.2%和76.8%。人类活动是渭河源区流域径流量变异的关键驱动因素,对径流量变化的影响远大于气候变化影响程度。     

气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率研究

根据1961-2015年黄河源区有关台站的观测数据,利用差积分法、累积距平法对黄河源区径流量和气候变化趋势进行了分析,并基于累计量斜率变化率分析方法评估气候和人类活动对黄河源区径流量减少的贡献率。结果表明：黄河源区年径流量、年降水量、年平均最大冻土深度呈减少趋势,源区蒸散量呈增大趋势;与基准时期1961-1989年相比,在不考虑气温影响的情况下,气候和人类活动对黄河源区径流量变化的贡献率在1990-2008年分别为33.12%和66.88%,在2009-2015年分别为73.61%和26.39%;两个时段相比,气候对径流量减少的贡献率上升,而人类活动的贡献率下降,这与气候变暖及2005年黄河源区启动的三江源自然保护区生态保护和建设工程有关。     

土地利用和气候变化对王家桥小流域径流的影响

以三峡库区内典型小流域王家桥为例,利用SWAT模型模拟土地利用和气候变化及两者共同作用对径流的影响。结果表明:扩大耕地、退耕还林、发展经济林的土地利用情景下,年均径流量较基准年变化率分别为15.13%、-13.99%、23.22%,退耕还林能有效调节和减少流域径流量;浓度路径为RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5的气候变化情景下,径流量变化率分别为7.13%、7.78%、8.91%,径流量随未来温室气体和硫酸盐气溶胶排放情况增大而增加;两者综合情景下年均径流量均增加,2030年左右增幅较显著;对影响径流的因素进行方差分析,发现土地利用变化对径流的影响比气候变化的影响更显著。在未来气候变化背景下,可通过合理配置流域的土地利用类型,实现对流域水量平衡的调节。     

环境变化对黄河中游汾河径流情势的影响研究

20世纪70年代后我国许多河流的径流量呈下降的趋势.在这些趋势变化中,如何区分人类活动及气候变化的影响是当前流域水文研究的热点和难点.提出了区分人类活动和气候变化影响的分析思路以及定量计算方法.介绍了SIMHYD概念性降水径流模型,并应用黄河中游汾河流域"天然"时期的水文、气象资料率定了模型参数,通过水文模拟还原了人类活动影响期间的天然径流量,进而分析了汾河流域径流情势的变化原因.结果表明:SIMHYD降水径流模型对汾河流域天然月径流过程具有良好的模拟效果;就1970-1999年的平均状况而言,气候因素和人类活动对径流的影响量分别占径流减少总量的35.9%和4.1%,人类活动是汾河流域径流减少的主要因素.     

1975-2011年渭河上游径流演变规律及对气候驱动因子的响应

为探讨渭河上游径流的变化特征及其对气候变化的响应,选取1975-2011年河流实测径流量进行计算和分析. 结果表明：近40 a来,渭河上游径流总体呈明显下降趋势,其中,20世纪90年代前处于丰水期,90年代后进入枯水期,进入21世纪有明显增多趋势. 径流年际丰枯变化激烈,枯水年的发生概率高、持续性强,最长的连枯年份达8 a. 径流量集中在汛期,各年代的分配峰型有所不同,在70、80年代为7、9月双峰,之后变为单峰型分布. 流域内气候增暖明显,降水减少,蒸发加剧;90年代为明显的暖干型气候,21世纪初期气候向暖湿型转变的过程对径流的增加十分有利. 径流对气候变化有较强响应,但响应程度随时间变化而变化. 通过定量分析气候因子对径流变化的贡献值,发现由于气候增暖导致潜在蒸散量的加剧对径流变化的负贡献达60%以上,绝对值高于降水量的正贡献.     

气候与土地利用变化对涟水流域径流的影响

以涟水流域为研究对象,选用1990年、2000年、2010年三期土地利用数据资料,将1985-2014年30 a气象条件相应划分为1985-1994年、1995-2004年、2005-2014年三段气象背景时期,并组合细分为7种模拟情景,应用SWAT分布式水文模型模拟不同情景下的径流量,探讨气候和土地利用变化对流域径流的影响。利用PSO粒子群优化算法,以克林效率系数KGE为目标函数,通过湘乡站实测径流数据校准模型参数。运用p-factor、r-factor评价模拟的不确定性,采用相关系数R²、纳什效率系数NS和偏差百分比PBIAS评价模型模拟效果,评价结果表明不同土地利用情景下,校准期和验证期的模拟效果均达到可信程度,模拟的不确定性较小。组合情景间模拟分析结果表明,1985-2014年30 a间,气候变化使涟水流域径流不断减少,土地利用变化使径流有所增加,年径流深总体呈现下降趋势。气候变化对涟水流域径流变化的影响贡献率在逐渐上升,从71.4%上升到了86.3%。土地利用变化对径流变化的影响贡献率则相应下降,从28.6%降低至13.7%。因此,在气候变化背景下,科学管理流域水资源还需要充分考虑流域土地资源空间配置结构和利用方式。     

淮河流域干江河年径流演变特征及动因分析

以干江河1954～2001年径流时闯序列为研究对象,采用数理统计和混沌分形结合的方法,揭示干江河年径流演变特征及物理成因.结果表明:年径流量存在不太显著的减少趋势;径流演变存在两次明显的突变,即1957年和1985年,三个阶段序列的统计特征值存在明显差异;人类因素对径流减少的贡献率在三个阶段依次为O%、3.2%、7.5%;工业、城镇居民大量用水和农业灌溉用水是影响径流减少的人类因素中最主要的因素.     

渭河流域径流变化及驱动机制研究

采用渭河干流林家村、咸阳和华县水文站1961年至2012年间的径流资料,基于径流年际变化分析方法、Mann-Kendall检验法和降水—径流双累积曲线法等数理统计方法,分析渭河干流径流年内变化特征、年际变化特征、径流变化趋势及径流变化的驱动因子。结果表明:渭河径流量年内主要集中于6-10月,占年均流量的65%;径流年际变化大,且呈现出下降趋势,减少率分别为60.93%、47.6%和45.72%;受气候和人类活动影响,渭河径流在70年代至80年代间发生突变;90年代后,渭河径流量变化受人类活动影响增强。     

1919—2010年黄河上中游区径流量变化分析

应用Mann-Kendall秩次相关检验、流量历时曲线法、双累积曲线法等方法对黄河干流陕县站和河口镇站1919—2010年径流量演变过程进行了分析。结果表明:区域面平均降水量趋势性变化不显著,而上游（河口镇站以上）及中游（河口镇—陕县）年径流量自1985年以来呈显著减少趋势,中游径流量的降幅高于上游。黄河径流量变化具有明显阶段性,上游和中游径流量变化都经历了枯水期—丰水期—枯水期3个时期,现在黄河正处于枯水期。采用双累积曲线法,定量分析降水和人类活动对径流量的影响,上游和中游人类活动对径流量减少的影响程度分别占88.1%和84.9%,水利水保工程、生产生活用水等人类活动是引起黄河径流量减少的主要因素。     

洮儿河上游径流时序变化特征分析

干旱、半干旱地区河流径流对全球气候变化具有更高敏感性.主要位于内蒙古东北部半干旱、半湿润地区的洮儿河是本区域为数不多的河流,分析其径流的时序变化特征对研究本区域的全球气候变化响应具有重要意义.本文主要利用洮儿河上游索伦和察尔森两个代表性站点的近40年时间序列的逐日径流量资料,分别利用Kendall秩次检验,洪水频率和洪水滞时分析方法来分析洮儿河上游河流径流变化趋势、洪水频率和洪水滞时变化特征.结果如下:在过去40年内洮儿河上游径流量经历了下降-上升-下降的变化趋势,呈现平躺的S型,即可将其划分为1957～1972年的下降段、1972～1988年的上升段和1988～1997年的下降段.而通过Kendall秩次检验发现在相应的时段内两站的径流呈现显著性变化趋势.洪水频率分析表明,40年来洮儿河洪水发生频率有增加趋势,滞时分析结果则显示流域滞时时间呈减小变化.     

大通河流域水能水资源开发对河流水文过程和环境的影响

根据水文观测和引水与水电开发资料,分析了大通河流域水能水资源开发利用现状及其对河流水文过程与生态环境的影响.结果表明：由于区域用水和跨流域引水,使大通河中下游河道的水量减少,水环境容量减小,其中,青石嘴、天堂、连城(二)站3-11月平均流量分别减少0.6%~9.6%、0.5%~3.8%、1.7%~52.9%. 自1994年引大入秦工程建成跨流域引水后,连城(二)站年径流量开始减少,1994-2010年平均径流量比1977-1993年减少了5.7%;引大济湟工程建成通水后,加上引大入秦和引硫济金工程,引水总量将达到12.33×10⁸ m³,占大通河多年平均径流量28.16×10⁸ m³的43.8%,对河川径流的影响十分显著. 至2011年,大通河上已建成梯级电站34座,洪水期电站同时泄水会瞬间加大河道流量,枯水期蓄引水又使减水河段水量减少. 梯级水电站群无序蓄放水使洪水过程由天然的平稳状态转变为人工干预的剧烈变化状态,上下游洪峰不对应,对下游地区的防洪安全产生极大威胁. 过度的水能水资源开发,使大通河中下游部分自然河段出现淹没、断流,水生物和两岸的植物萎缩,水环境污染加重,对生态环境产生负面影响. 建议实行流域水资源统一管理,对梯级电站下泄水量统一调度,在减水河段预留必须的生态基流,确保河道内外生态用水;加强河道水位、流量、泥沙、水环境、水生物监测,为流域防汛、水资源管理、生态环境保护等提供决策依据.     

雅鲁藏布江流域气候和下垫面变化对径流的影响研究

典型高原寒区雅鲁藏布江流域径流变化是反映该区域气候和下垫面变化的重要指标。在全球升温背景下,由于观测资料稀缺,导致缺乏针对整个流域的气候和下垫面变化对径流影响的研究。因此,本研究基于1986—2010年的气象数据和奴下水文站月尺度、动态土地利用数据等,利用改进的水文模型并结合不同的模拟策略厘清了流域1991—2010年不同时段间气候和下垫面变化对径流的影响。结果表明：在1991—2010年期间,不同时段间气候和下垫面变化对径流变化的贡献率差异较大,气候变化对径流变化的贡献率高于下垫面变化,且使径流量增加。从空间上看,气候变化对流域产流的贡献率在上游和中游都较大,在下游东北部的贡献率较小,而在该区域下垫面变化的贡献率较大。雪冰融水径流呈增加的趋势,对年径流的平均贡献率在21.1%~48.6%范围内,多年平均贡献率为33.6%;雪冰融水径流一般从4月开始增大,8月达到最大,10月达到消融末期。本研究的开展和发现既是雅鲁藏布江流域水文、水资源基础性研究的需要,具有重要的理论研究意义,同时也可为该流域的水资源保护、规划与管理提供科学理论和决策依据,具有重要的现实意义。     

耦合SWAT与RIEMS模拟黑河干流山区径流

以黑河干流山区为研究区,采用1：100 000植被类型图、1：1 000 000土壤类型图和气象水文观测数据,耦合SWAT水文模型与RIEMS高分辨率区域气候模式,模拟1995-2010年月径流变化过程,探讨水文模型气象驱动数据的优化方法和气候水文模型耦合的区域适宜性。RIEMS气候模式输出精度较高,降水、温度、湿度、风速的相关系数均在0.80以上,均通过了0.01显著性水平检验,时空分辨率达到6 h和3 km。构建虚拟气象站点,弥补气象观测站点稀少且分布不均匀的不足,对水文模型气象驱动数据进行优化;遵循多时间尺度、多变量和多站点的原则来校准模型。结果表明,径流模拟值与观测值的过程趋势拟合程度较好,NSE均在0.60以上,PBIAS介于±20%之间,R²达到0.70以上。径流模拟在枯水期表现较好,在丰水期存在一定的误差,主要是受降水驱动数据偏高的影响,气候模式模拟能力需要提高,水文模型空间插值方法和气候水文模型耦合方案需进一步完善。总体来看,耦合SWAT模型与RIEMS模式能够较好地模拟黑河干流山区水文过程,可为流域水资源的预测和管理提供科学依据。     

我国过去50a来降水变化趋势及其对水资源的影响(Ⅱ):月系列

应用全国范围内的678个气象站1951-1998年长系列逐月降水资料, 用线性回归方法研究降水量的变化趋势, 同时结合长江、黄河和松花江主要控制水文站同期的径流资料, 研究径流对气候变化的响应. 结果表明: 降水的年内变化表现出较大的区域特性, 最显著的变化特点是秋冬季 (8～12月) 东部地区降水量普遍减少, 1～3月江南地区降水有增加趋势. 气候的上述变化趋势对我国干旱的西北地区有利, 该区河流径流量有明显增加; 另一方面, 夏季降水的增加可能会导致洪水事件的濒发, 与此同时, 降水量的年内不均匀变化, 特别是在 8～12月长时间的降水减少趋势, 导致枯水期径流的减少, 从而加剧秋冬季水资源的供需矛盾. 长江、黄河和松花江主要控制水文站6个站1～4月径流基本上表现为增加趋势, 而6～12月大多表现为减少趋势, 只有黄河上游唐乃亥站6月, 长江下游大通站7月和松花江哈尔滨站8月径流为增加; 另外, 气候变暖使发源于青藏高原的长江(宜昌站3、 4月)和黄河上游(唐乃亥站4～6月)的春季的融雪过程提前, 融雪期径流增加.     

三峡水库运行下长江中游典型河段水情变化及趋势预测

以1983-2014年长江中游5个水文站实测水文资料为依据,利用Morlet小波和ARIMA模型等方法,系统分析了三峡水库运行下长江中游典型河段水情变化特征及其未来变化趋势.结果表明：三峡水库运行后,长江中游典型河段流量年际变化不显著,年内月分配较明显的趋于均匀化,这是气候波动与以三峡水库为标志的人类活动综合作用的结果;长江中游典型河段径流变化以18~26 a、8~13 a的周期变化较为明显,周期中心分别为22 a和12 a,并存在更小尺度的周期,三峡水库的运行对典型河段径流大尺度的变化周期影响微弱,对小尺度的变化周期产生了一定的影响;总体上,2014年以后典型河段流量将偏丰,并持续若干年.其中枝城站流量将在2014年以后一段时期呈增大趋势,由偏枯期转为偏丰期,大致持续到2017年;沙市、监利、城陵矶、螺山站流量在2011年由偏枯期转入偏丰期之后,一直呈增大趋势,将于2016年左右达到最大值,之后呈减小趋势,但仍将处于偏丰期,大约持续到2018年.     

正义峡径流变化与人类活动影响分析

通过对正义峡径流长观资料的距平差积变化与人类活动影响对比分析,结果表明,正义峡径流量依上游来水和中游灌溉用水多少而定,存在分阶段及近些年衰减增大的多年变化,径流衰减主要是中游引用河水与开采地下水的消耗量增大,地下水补给萎缩与泉水基流减少所致。泉水是正义峡径流的主要成份,占径流总量63％,但年内不同时间径流组成有较大不同,集中用水期可占100％。因此减少中游消耗性用水,以涵养地下水,维持泉水存在对保持下游盆地河水稳定和生态环境的切实保护有特别重要的作用。