祁连山疏勒河上游基流变化及其影响因素分析

基流是河川径流的重要组成部分,也是干旱半干旱地区最重要的枯季水文特征之一. 基流在维持河川径流和维护河流湖泊生态等方面具有重要意义. 基于祁连山疏勒河上游出山口控制水文站昌马堡站1954-2009年的日径流资料,采用递归数字滤波法和平滑最小值法对日径流进行基流分割,对比分析基流和基流指数BFI的变化特征,并从气温和降水两方面探讨基流变化的主要影响因素. 结果表明：两种方法的计算结果有差异,但平滑最小值法更适用于研究区. 疏勒河上游多年平均基流量为6.07×10⁸m³,基流变化总体上呈上升趋势,进入21世纪以后基流量增加最为显著. 研究区多年平均基流指数为0.66,基流指数的年际变化相对比较稳定,但年内波动幅度较大. 在长时间尺度上,降水是基流变化的主要影响因素,降水量的增加在一定程度上影响了基流和基流指数的变化. 在全球变暖的背景下,气温升高导致冰雪融水的增加和冻土的退化,间接的影响了基流的变化.     

河西走廊内陆河上游山区基流分割方法适用性与基流特征分析

基流是河西走廊内陆河流域径流的重要补给来源,对维持径流稳定具有重要作用。基流分割方法众多,其中数字滤波法在实际操作中具有简单易用和可重复性强的特点,因而被广泛应用于基流分割研究。本文以河西走廊三大内陆河流域（黑河、石羊河、疏勒河）山区为研究区域,选取4种数字滤波方法（Lyne-Hollick法、Chapman法、Chapman-Maxwell法和Eckhardt法）对研究区内14条河流的最佳基流分割参数进行评价,并对基流特征进行分析。结果表明：Eckhardt法在四种滤波方法中评价最好,是河西走廊内陆河流域基流分割的一种有效方法。在1965—2018年,河西走廊内陆河流域年基流量与径流量呈现相似的线性趋势特征,但径流变化幅度较基流更大。2000年后,黑河流域山区各支流多年平均基流量较2000年以前增加1.5%～20.7%,疏勒河流域山区各支流基流量增加1.9%～54.0%,石羊河流域山区各支流多年平均值变化幅度为-14.1%～5.9%。各流域枯水年基流指数（BFI）比丰水年略高（0.003～0.027）,年内枯水季基流指数（BFI一般达到0.6以上）是丰水季的2.3～5.7倍。本文采用...     

数字滤波法在三峡库区香溪河流域基流分割中的应用

三峡水库蓄水后,库区来流水质水量变化备受关注。基流分割在降雨-产流模型,水资源配置,点源和非点源污染解析中有重要意义。本文探讨了数字滤波原理,并以三峡库区香溪河流域为研究对象,利用数字滤波法对流域径流总量进行基流分割,分析滤波方程的参数和次数对基流分割结果的影响。结果表明滤波参数β越大,次数越多,分割得到的基流越小。同时将数字滤波法与平滑最小值法基流分割结果进行对比研究,以最小平滑值法为基准,结合香溪河流域特征,数字滤波法中滤波参数β取值0.925时,采用正-反-正三次滤波的基流分割结果最为恰当。     

基于多种水文学法分析大汶河干流生态基流

分析估算大汶河干流生态基流量是解决其生态环境恶化问题的基础。根据大汶口水文站历年径流资料,采用Tennant法、基流比例法等多种水文学法推求生态基流值,通过计算不同水平年的年际、年内不同水期和鱼类产卵育幼期生态基流量,在分析了各种方法应用区间和适用条件的基础上,综合考虑拦蓄引水工程和河道生态基流缺失等因素确定了大汶河干流生态基流。认为:基流量为1.1~14.1m~3·s~(-1)能更好地代表该区域不同水期的河道生态需水,经分析其生态基流保障程度基本达到90%以上,说明本文采取的方法在计算代表北方季节性、雨洪型河流的生态基流时是合理、可行性的,并进一步提出了生态基流的保障措施。     

黄河源区白河基流分割方法适用性分析

基流是黄河径流的重要补给来源, 对源区水资源规划和生态环境建设具有重要作用。以黄河源区白河流域为研究区, 利用唐克水文站1981 - 2015年的实测日径流资料, 采用常用的5类12种数值模拟法, 进行基流分割并比较分析其适用性。结果表明： 12种方法估算的基流指数（Baseflow index, BFI）差异明显, Lyne-Hollick滤波法计算的BFI值最大, 为0.91; 加里宁法计算的BFI值最小, 为0.39; Eckhardt滤波法的标准差和极值比最小, 稳定性最好; 加里宁法的标准差和极值比最大, 稳定性最差; 对1992年（丰水年）日径流过程进行分割, Chapman滤波法、 Chapman-Maxwell滤波法和加里宁法的基流过程线平滑缓慢, 更符合实际情况; Boughton-Chapman滤波法、 BFI法和HYSEP法基流模拟效果较好, Nash-Sutcliffe效率系数高于0.87, 决定系数接近0.9, 平均相对误差小于10%。综合比较, 认为Boughton-Chapman滤波法、 BFI法是白河流域较为适宜的基流分割手段。     

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。     

黑河上游基流计算与变化分析

河川基流是水资源的重要组成部分.近年来,由于气候变化和人类活动的影响,黑河的基流发生了显著的变化,呈增加趋势,基流的增加对黑河径流量的变化起了较大影响.计算基流量,研究流域主要产水区基流变化及影响因素,对合理进行流域水资源评价,研究黑河流域径流变化和科学、合理、有效地配置和利用地下水资源,协调经济社会发展与生态环境保护...     

提孜那甫河流域融雪径流模拟及不确定性分析

为了开展寒旱山区典型流域融雪径流过程的研究,提高融雪径流模型（SRM）在山区融雪地区的水文过程模拟精度,本文选取新疆提孜那甫河流域作为典型研究区,在SRM径流计算基础上,加入合适的基流数据并进行不确定性分析。考虑4种常见的基流分割方法（数字滤波法、加里宁法、BFI法（滑动最小值法）和HYSEP（hydrograph separation program）法）,基于贝叶斯理论,采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟进行参数不确定性分析,对使用不同基流数据SRM的融雪径流模拟表现进行综合评价。分析结果表明,基于加里宁基流分割方法的模型（SRM_K）能够最佳地模拟研究区融雪径流过程（纳什系数NSE在识别期和验证期分别为0.866和0.721,大于其他对比模型）。MCMC模拟能够较好地识别SRM参数,获得可靠的参数后验概率分布。当实测降水资料缺乏或其代表性较差时,TRMM（tropical rainfall measuring mission）卫星数据能够描述研究区的降水过程特征。     

基流分割方法在寒旱区流域的适用性分析

基流作为寒旱区流域的重要水分补给,在维持生态系统安全和水资源合理规划等方面发挥着重要作用,确定适合该区环境特点的基流分割方法尤为重要。基于数字滤波、滑动最小值(BFI)、时间步长(HYSEP)三类方法对我国西北寒旱区黑河流域上游莺落峡水文站1954~2012年的逐日流量进行基流分割,对三类共9种基流分割方法在研究区的适用性进行比较分析。结果表明:(1)9种方法计算所得年内基流量变化趋势均符合黑河流域特点,但不同月份降雨量的差异对基流分割结果的影响显著;(2)滑动最小值法和时间步长法对不同年份的基流过程有更好的辨识度,且滑动最小值(B1)法、滑动最小值(B2)法、时间步长(H3)法所得的多年平均基流指数与已有实验研究得到的结果相近,结果可靠,同时各法基流指数统计结果表明9种方法所得基流序列均较为平稳,年际变化平缓;(3)时间步长(H3)法得到的基流过程线符合流域汇流规律,与斜线分割法的确定性系数显著优于其它各法(R2=0.825,p0.001)。综上,时间步长法中的局部最小值(H3)法综合考虑了年内基流量变化特征、年基流指数稳定性、径流过程线合理性三个方面,在黑河上游流域进行基流分割最为适宜。     

利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟

TOPMODEL模型是一个以地形为基础的半分布式水文模型,在降雨径流模拟中得到广泛应用。但也存在着基流过程模拟不尽合理等问题。本文利用Horton下渗曲线改进TOPMODEL模型的基流模拟,并采用羊坪、猴子岩、西峡和东湾四个流域的降雨径流资料进行实例研究。结果表明,改进的TOPMODEL模型不仅能够更加合理地模拟基流过程,而且径流过程的模拟精度要优于原TOPMODEL模型。     

山丘区河川基流BFI程序分割方法的运用与分析——以汾河流域河岔水文站为例

本文应用BFI程序对汾河流域河岔水文站的河川基流量进行计算机分割,通过与传统手工分割成果的对比分析,说明了该方法能够克服传统基流分割方法的人为性和任意性且具有自动处理大量数据的优势,其成果能够客观地反映流域基流变化趋势。     

一种基流分割及降水入渗补给量的计算方法

降水入渗补给地下水是地下水的主要来源。降水入渗补给量的计算方法有多种，依据地下水的运动规律，从陆地水文学原理出发，由天然状态下的逐月河川径流过程，采用一种新的基流分割方法分割基流，由逐月基流过程反推逐月降水入渗补给量，即确定逐月地下水降水入渗补给量。     

从水文地球化学角度研究鄂尔多斯盆地南区白垩系地下水的排泄途径

主要从水文地球化学的角度,以鄂尔多斯盆地白于山以南地区白垩系地下水的水化学水平分带和地表水基流水化学特征为主要依据,结合地质构造格局及岩相古地理条件,分析研究了该区白垩系地下水的补、径、排条件。认为该区白垩系地下水水化学场存在一个由东、北、西南向中部的水平分带,愈向盆地中部水质愈复杂、TDS愈高。马莲河基流水质的沿途变化规律反映出其接受东西两侧地下水的补给。说明鄂尔多斯盆地南区的东部地区和西南部地区为地下水补给区,而中心地带为地下水排泄区,最终经马莲河排出区外。天环向斜轴部和马莲河谷是南区汇集东西两侧地下水的排泄通道。     

Groundwater abstraction impacts on spring flow and base flow in the Hillsborough River Basin, Florida, USA

Groundwater abstraction has resulted in spring flow and groundwater base-flow declines in the Hillsborough River system of central Florida, USA. These declines have resulted in reduction of inflows to the Tampa city reservoir as well as likely adverse environmental effects on riverine and estuarine biota. Causes evaluated for the declines include effects of groundwater development, reduced rainfall, and land alterations. The karstic, heterogeneic nature of the area renders groundwater flow modeling an ineffective method for overall evaluation. Therefore, the evaluation of these declines is accomplished through the systematic use of parametric and nonparametric statistical techniques. These techniques include contingency table analysis, linear regression, Kendall-Theil and Mann-Kendall trend analysis, locally weighted regression, Pearson correlation, Kendall-tau correlation, Spearman correlation, runs test, Student’s t test, and the Kruskall-Wallis test. Data evaluated include groundwater withdrawals, rainfall, base flow, streamflow, stream stage, spring flow, and groundwater levels. Additional methods used include double mass analysis, base flow separation, a low-stage trend analysis, data visualization techniques, and water level change maps. The methodical application of these analyses and techniques to the hydrologic and climatic data yields the conclusion that the primary factor causing the spring flow and base-flow declines is lowered groundwater levels caused by over-abstraction.     

河流附近非水平初始面潜水渗流分析

考虑初始面非水平条件,建立河流边界控制下的半无限含水层渗流模型,提出非水平初始面及其相关参数（a、t_N）的简易计算方法,并探讨模型的适用条件。分析表明,该法适用于观测数据较少、地下水水位变幅相对于潜水含水层厚度较小、且观测孔距河岸较近条件下河流附近潜水含水层渗流计算。结合实例,采用查表法和配线法求解模型。计算结果表明:参数a和t_N的计算值不同,水位计算误差在0.02 m以内,较原公式精度有明显提高。新模型为初始面非水平条件下的潜水渗流计算提供一种简易方法。     

湘西大龙洞地下河流域水土流失特征及其对水库工程的影响

用人工断面法和流量堰法测流,高密度采集水样,在室内用称重法测得水体含沙量,对大龙洞地下河出口及其邻近地表河、地下河上游地表河段进行同步输沙特征监测,以为拟建的大龙洞水库泥沙淤积评价提供依据。两个水文年的研究结果均显示,地下河与地表河输沙率呈同步变化特征,平均悬移质输沙模数分别为37. 26～ 58. 33 t /km2 · a 和56. 82～ 76. 80 t /km2· a ,最大日平均输沙率分别为540 mg /L和890 mg /L,说明地下河空间以大型岩溶管道为主,连通性好,系统水力坡度大,对泥沙输出和减轻地下空间淤积有利。最大日平均输沙率均与最大流量峰值对应,说明水土流失主要发生在暴雨期间。选择流域内三种典型生态环境类型,进行原位水土流失观测,获得场雨产流过程和坡面流输沙率变化情况。结果显示,三种类型的平均悬移质输沙模数为65. 35～ 884. 78 t /km2· a ,暴雨期间准森林类最大瞬时输沙率为2 926 mg / L。在此基础上,估算得到在建库条件下50年总淤积量不超过地下库容的10% ,说明水土流失造成的水库淤积程度并不严重。      

河型转化机理及其数值模拟——Ⅰ.模型建立

为研究河型转化过程机理,建立了考虑弯道二次流影响与边岸崩塌过程的平面二维河流数学模型,包括水流模型、泥沙模型和边岸崩塌模型。通过在水流动量守恒方程中增加弥散应力项以考虑弯道二次流的影响,并采用室内水槽实验结果对水流模型进行了验证;利用上荆江沙市至石首天然长河段的水沙过程和河道演变资料,对泥沙模型进行了验证;结果表明本模型数值计算量合适,有较好的适应范围。模型中提出了边岸崩塌过程的模拟技术,相对于传统平面二维水沙模型而言,可以更好地模拟天然河道的横向摆动以及洲滩消长过程。     

流域不同地质生态环境中水体碳酸酐酶活性特征——以桂江流域为例

在对桂江流域进行考察时,选取了流域地质类型不同、人类活动程度不一的6条支流以及干流的水体为研究对象,研究比较了流域不同生态环境下水体中的碳酸酐酶(CA)活性、游离CO2浓度和HCO3-浓度,并对比了流域内部分区域的归一化植被指数(NDVI)数据,获得如下结果:(1)证实水体中具有CA活性,且其活性与游离CO2浓度呈负相关,与HCO3-浓度呈正相关;(2)大量的人类活动加剧流域生态环境恶化,造成植被覆盖率降低,使河流水体中的CA活性降低,HCO3-浓度降低,表明CA对岩溶作用具有不可忽视的影响;(3)流域地质类型会影响水体中CA活性,在人类活动程度相似的情况下,岩溶区水体中的CA活性高于非岩溶区。总之,在进行流域碳汇潜力调查研究时,必须综合考虑人类活动、生态环境和地质类型等因素的影响,进行科学分段调查研究与计算。CA所引起的生物岩溶作用不容忽视,其对流域碳汇的潜在贡献值得深入研究。      

Flood hazard and risk assessment in Russia

Flood risk assessment is usually performed by application of sophisticated mathematical models of river flow. However, there are cases when it is required to assess the risk in the lack of data conditions or a limited time available. In such cases, it is advisable to use some simplifications, which provide reliable results faster. This study proposes a hybrid approach to the flood risk assessment combining quantitative and qualitative indicators. The article describes various methods to assess the flood risk, such as likelihood of flooding, magnitude of the flood, average annual damage, maximum damage and expectation of damage. The authors examined special cases of calculation of the mathematical expectation of harm and zoning in the corresponding indicators. This approach is designed for the conditions of the Russian Federation, but it can be adapted for other regions. It is based on the use of two types of risk maps. The first type of maps is intended to define the mathematical expectation of damage zones for reference building with possibility of risk calculation for other buildings using multiple factors. The second type of maps is designed for the purposes of land use regulation for floodplains based on a priori statistical estimates of flood risk.