黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况。结果表明:1）SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R2、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R2、E_NS分别为0.69和0.72;2）综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14 、0.05 、0.19 m3? s?1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3）气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4）极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退耕还林情景、城市绿化情景下,年均径流变化率分别为5.04%、2.71%、?8.17%、?4.23%,居民地、耕地具有增流作用,且居民地增流作用大于耕地,林地则具有较显著的减流作用. 需加强对流域内气温和降水,特别是强降雨的预测和防汛预警,并通过优化土地利用结构及空间布局减缓气候变化带来的水文负效应,实现流域水量平衡.      

基于SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

甘肃葫芦河流域径流变化的SWAT模型模拟

利用SWAT模型模拟研究了甘肃葫芦河流域过去9年的径流变化.结果表明:20世纪80-90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,模拟了葫芦河1985年的径流变化.得出气温影响相对较小,降水变化对葫芦河流域径流量的影响较大,径流量随降水的增加而增大,随气温的升高而减小.在气温降低配合降水增加的情况下,径流响应最剧烈,且呈明显增加趋势;相反,气温升高且降水减少不利于径流的产生,减少了实测值的61%.     

基于SWAT模型的黄柏河东支流域气候变化的水文响应研究

黄柏河东支流域为宜昌市的生活、工业用水和农业用水提供了重要保障,是宜昌市重要水源地,研究气候变化情景下径流量的变化对该流域经济发展和生态保护具有重要意义.本文使用SWAT模型模拟黄柏河东支流域不同气候变化情景下的月径流变化,将流域下游尚家河水库为研究区出口,以2006～2012年为率定期,2013～2016年为验证期,首先将尚家河水库入库径流还原为天然月径流,进而建立流域SWAT模型并对其进行检验;设置降雨与气温不同组合条件下的34种情景作为SWAT模型输入,分析径流量变化.结果表明:在率定期与验证期的径流模拟效率系数和决定系数均达到0.85,满足精度要求.气候变化情景下,月径流增加量最大的情景为温度降低2℃,降雨增大6%,月径流增加量1 334.88万m3,减小量最大的情景是温度升高4℃,降雨减少2%,月径流减少量839.80万m3.月径流对降雨和温度变化呈现非线性响应.研究结果可为流域水资源管理提供决策支持.     

气候变暖背景下黄河源区白河和黑河流域径流变化归因分析

使用Mann Kendall检验和STARS法对黄河源区白河和黑河流域1985-2016年水文气象序列进行趋势分析和突变点诊断,利用基于Budyko假设的傅抱璞公式定量评估气候变化(包括降水和潜在蒸散发)和人类活动对流域径流变化的影响程度.结果显示,两个流域气温上升趋势显著,年径流都呈减少趋势,降水和潜在蒸散发都增加,潜在蒸散发变化幅度大于降水.白河流域径流与降水均未发生突变,径流主要受气候变化影响.黑河流域径流发生两次突变,分别为1994和2012年.弹性系数计算结果显示,黑河径流的降水、潜在蒸散发以及下垫面弹性系数分别为3.82,-2.82,-0.74,表明与人类活动相比,黑河径流对气候变化更加敏感,降水比潜在蒸散发发挥的作用更大.归因分析表明,降水、潜在蒸散发和人类活动对两次黑河径流突变的相对贡献分别为-18.34%、30.12%、88.22%以及74.47%、-40.51%、66.04%,人类活动是导致黑河流域径流变化的主要原因.     

土地利用/覆被和气候变化对万泉河上游流域径流的影响

为探究万泉河流域径流对土地利用/覆被变化(LUCC)和气候变化的响应，通过建立万泉河上游流域的SWAT模型，设置了不同情景，定量分析了LUCC和气候变化对径流的影响.结果表明，SWAT模型在万泉河上游流域的适用性较好，率定期和验证期的相关系数(R²)以及纳什效率系数(E_ns)均大于0.80.设置极端土地利用/覆被情景，将所有人工林转化为耕地、耕地转化为天然林、人工林转化为天然林，月均径流量的变化幅度分别是13.66%、-2.46%和-9.74%，这表明耕地的产流能力最强，其次是人工林，最后为天然林.所设置的不同气候情景表明，月均径流量变化与降雨量成正比，与气温成反比.设置土地利用/覆被和气候综合情景，对比1990年，2018年LUCC使月均径流量增加了1.32%;2006—2018年气候变化使月均径流量增加了8.97%；相比LUCC，气候变化是引起流域径流变化的主要因素.     

土地利用变化对阜平流域的径流影响研究

选取不同年份Landsat遥感卫星图像,分析了阜平流域土地利用变化;以SWAT模型为工具,利用1968-2010年的水文气象资料,针对土地利用情况研究土地利用变化对流域径流的影响。结果表明,近几十年来,多年降水量变化不显著,而径流量呈显著下降趋势;流域林地增加(草地转林地)是径流减少的主要原因,从1993年的926 km2增加到2004年的1 119 km2,径流量减少6.46%;不同情景下模拟的多年平均流量总体呈现减少的趋势;林地的增加和草地的减少能够导致径流的减少;林地和草地的变化通过影响蒸散发量影响水文循环;径流量的变化趋势与蒸散发量相反。     

滹沱河上游流域径流变化归因分析

以滹沱河上游流域为研究对象,采用4种基于Budyko假设的弹性系数法和SWAT模型,量化气候变化和人类活动对径流变化的贡献率．结果表明:1961—2016年,滹沱河上游流域年降水、年径流分别呈下降、显著下降趋势,而潜在蒸散发呈显著上升趋势,流域的干旱化趋势明显．基于弹性系数法的计算结果显示,气候变化对径流减少的贡献率为49.62%~61.67%,人类活动的贡献率则为38.33%~50.38%．而SWAT模拟结果却表明:气候变化的贡献率高达84.42%,而人类活动贡献率仅为15.58%．这种差异性主要源于Budyko方程中的下垫面参数反映的不仅是人类活动,还包括气候变化的影响．因此,气候变化是滹沱河上游径流减少的主要因素,但人类活动对径流的影响正日益增强．使得滹沱河上游径流减少的具体人类活动并非是土地利用类型的改变,而是经济、人口的增长所导致的水资源的过度开发利用．      

气候和土地利用变化对大汶河流域径流的影响

为了分析气候与土地利用变化背景下大汶河流域径流的响应,利用土壤与水评价(SWAT)模型,设置5类情景,分别采用情景模拟分析方法进行定量分析,采用极端土地利用情景设计模拟流域内不同土地利用类型的径流响应。结果表明:上、下游的戴村坝和莱芜2个水文站率定和验证阶段决定系数R~2分别为0.83和0.80、0.73和0.69,Nash-Suttclife模拟系数E_(N-S)值分别为0.79和0.76、0.71和0.72。与基准期(1980—1990年)相比,1991—2004年流域土地利用变化使年径流量增加0.288亿m~3,而气候变化导致年径流减少1.32亿m~3;受土地利用变化影响,2005—2015年年径流量增加0.132亿m~3,而受气候变化影响,年径流量减少0.61亿m~3。与2000年土地利用模拟径流量相比,耕地情景下径流量减少38.3%,林地情景下的径流量减少19.8%,草地情景下的径流量增加4.3%,证明草地具有涵养水源的作用。该流域的降雨量和流域年径流之间呈正相关关系,而流域年总径流量与气温呈负相关关系,并且流域年径流量受降雨量影响更大、更明显。     

基于SWAT模型干旱区内陆河流域径流成分的模拟分析——以玛纳斯河上游为例

干旱区内陆河流域径流主要来源于山区降水,但降雨产流和融雪产流对山前绿洲水资源的时空供给周期与强度有很大不同,因此区分径流成分对流域的水文预报和水资源配置具有重要意义。本文以西北干旱区典型内陆河流域——玛纳斯河流域上游为例,基于历史逐月径流资料(1980-2000年),应用SWAT分布式水文模型对玛纳斯河上游径流成分进行模拟分析。分析结果表明:SWAT分布式水文模型可以有效的模拟玛纳斯河的径流变化特征,在率定期和验证期,Nash-Sutcliffe效率系数以及决定系数r~2分别高于0.81和0.89,达到评价标准。基于水量平衡原理的计算结果表明:多年流域的实际蒸散发量、地表径流量、土壤对地下水补给量、地下侧流量分别占降水量的53.54%、25.51%、17.60%和3.35%,进一步分析表明雪冰融水占降水量的64.50%,说明该流域的径流量主要来自雪冰融水,但各月降水量变化趋势与地表径流量的变化趋势具有一致性,说明大部分降水转化为径流的时间较短。该研究对流域水文预报和水资源调控具有参考意义。     

1973-2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区。本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973—2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素。结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a~(-1),降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a~(-1);2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5—10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973—2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素。全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展。     

人类活动与气候变化对东江流域径流变化贡献率定量分析

通过弹性系数法及小波-神经网络模型对1959-2000年东江流域4个径流测站、28个降水测站、4个气温蒸发测站的径流、降水、气温、蒸发数据做系统分析与模拟,定量研究了气候变化及人类活动对东江流域径流量变化的贡献率。研究表明:1 1972年是东江径流变化的变异点,1972年后东江径流较1972年前增大;2东江流域降水增加,蒸发减少,是导致东江流域径流量增加的重要原因,气候变化对东江径流增加的贡献率约为0.27-0.77;3人类活动主要通过土地利用方式的改变而改变产汇流过程,导致径流量变化,大型水库的建设是东江流域径流年内分配显著改变的重要驱动因素,人类活动对东江流域径流量变化的贡献率约为0.23~0.73,其影响从上游到下游呈减弱趋势。研究对于气候变化与人类活动影响下,东江流域水资源管理具有重要理论及现实意义。     

北峪河流域径流变化及影响因素分析

研究北峪河流域径流变化以及影响因素,采用小波分析、累积距平曲线与Mann-Kendall法对降水与径流序列进行趋势分析,利用集中度和集中期表征径流深时间分配特征的参数,并借助双累积曲线法和敏感性系数法定量分析气候变化与人类活动对水文水资源的影响.结果表明, 1979-2014年北峪河流域年平均年径流深与年降水量呈下降趋势,年平均气温与年平均潜在蒸散发量呈增加趋势;研究区变化期相对于基准期平均年径流深减少了51.8 mm;定量分析得出降水对年径流深变化的贡献度较低,分别为21.1%与19.9%,因此人类活动可能是导致研究区年径流量阶段性减少的主导因素.     

极端土地覆被情景下的水文响应模拟

 以淮河流域为研究对象,选择分布式水文模型HMS,结合GIS技术,构建了分布式陆面-水文耦合模型（LSX-HMS）。利用实测水文资料进行参数率定和模型验证,确定性系数达0.791~0.854,表明该耦合模型在淮河流域具有较好的适用性,能进行土地覆被变化下的水文响应研究。采用极端土地利用/覆被法构建了5种土地覆被情景,利用LSX-HMS模型分析了各情景下的水文过程。结果表明：常绿阔叶林覆被情景下的蒸散发量和径流量变化最为显著,年均蒸散发量增加5.6%,年均径流深减少16.7%;草地覆被情景对增加径流量作用较为显著,年均径流深增加6.9%;在枯水年,草地覆被情景下的土壤含水量变化较为剧烈;对径流量的空间模拟表明：各情景下径流量的空间分布差别较大。研究成果为淮河流域水土资源合理开发利用、调配和管理提供依据。     

土地覆被变化对河源区小流域径流模拟影响分析研究

以颍河源头流域告成集水区为研究区域,根据区域相关规划构建森林覆被、现状覆被以及耕地覆被情景,利用BTOPMC(Block-wise use of TOPMODEL with the Muskingum-Cunge method)模型模拟分析不同土地覆被情景下的径流过程,研究结果表明:研究区域由现状覆被转变为森林覆被会使得流域蒸散发能力增加25.3%,截留蒸发和土壤蒸散发量分别增大13.9%和18.4%,进而导致总径流量、地表径流以及基流量分别减少45.5%、54.6%和42.4%;由现状覆被向耕地覆被转变会导致蒸散发能力和土壤蒸散发量分别减小27.4%和20.9%,进而导致总径流量、地表径流以及基流量分别增加48.2%、63.0%和43.2%.地表径流对土地覆被变化的响应较基流敏感,雨季期间土地覆被变化对径流的影响较枯季显著.     

渭河流域河川径流对气候变化的时空响应机理

基于流域DEM、土地利用、土壤等空间数据,以及降雨、气温等气象数据,构建了渭河流域SWAT模型分区径流模拟平台,分析了历史气候变化对流域径流的时空影响;通过气候情景假设法,进一步研究了该流域河川径流对未来气候变化特征的时空响应.结果表明:在时间上,1990s气候变化对径流的减少程度大于2000s,减少贡献率分别约为75%和50%;年降雨增加/减少5%,年径流增加/减少10%~15%,年气温增加/减少0.5℃/1℃,年径流减少/增加幅度小于3%;季降雨增加5%或减少5%/10%,各季径流响应程度差异不大,但当季降雨增加到10%时,冬季径流增加显著(约50%);春季和冬季径流对气温降低较敏感,秋季和冬季径流对气温升高较敏感,季气温增加或减少0.5℃/1℃,季径流变幅均小于10%.在空间上,历史气候变化对径流的影响程度为:上游大于下游,泾河大于北洛河;年径流对降雨的响应空间差异不大,但对气温上升的敏感度干流大于支流,对气温降低的敏感度干流小于支流;季径流对气候变化的空间响应均为干流大于支流.     

气候变化对淮河径流及洪峰流量的影响

为了解气候变化情景下淮河流域径流演变趋势,本文收集整理了淮河流域DEM数据、土壤资料、土地利用资料及气象资料,并构建了SWAT模型,利用SWAT_CUP对模型进行参数率定及验证,最后通过任意情景设置法设置25种气候变化场景,分析温度及降雨变化对径流的影响.结果表明:干流年径流量与洪峰流量受气温和降水的共同影响,随气温的...     

变化情景下的漳卫南运河流域水量水质模拟

漳卫南运河流域是我国一个水资源短缺、水质恶化的典型流域.本文应用SWAT模型,结合设置的9种变化情景(包括降雨量、灌溉量、点源排放量、面源污染量),模拟了流域内主要站点(辛集、元村、合河、庆云、四女寺、临清、观台和淇门站)的径流量、总氮、总磷质量以及流域蒸散发在不同情景下的响应.结果表明:降雨量增加25%,将增加径流量147%、总氮50.2%、总磷83.3%、蒸散发8%;灌溉量减少10%,将增加径流量约4%,降低蒸散发3%;点源污染按达标排放将减少总氮24%、总磷8%;按环境容量排放将减少总氮15%、总磷9%;按排放量消减15%,将减少总氮7%、总磷15%;面源污染量减少10%,将减少总氮4%、总磷2%.为了增加入海流量、减少人海污染量,最佳情景组合(即降雨量维持现状、灌溉用水量减少20%、点源按达标排放、面源污染量减少20%),将增加径流量43.6%,总氮和总磷含量减少29.9%和14.2%.这些结论可为漳卫南运河流域的水量配置和水质污染控制措施提供一定的科学依据.     

黄河卢氏流域径流对未来气候变化的响应

应用统计降尺度方法SDSM,耦合GCMs和分布式水文模型SWAT,分析黄河卢氏流域径流对气候变化的响应.结果表明:SWAT模型能较好地模拟卢氏流域的径流过程.不同排放情景下,流域年平均流量均表现出先减小后增加,总体减小的趋势;A2情景下,2046—2065年和2081—2100年的流量较基准期分别减少33.6%和30.8%,流量减少主要集中在7—10月,10月减幅最大;B1情景下,分别减少52.3%和29.9%,也主要集中在7—10月,9月减幅最大;丰水期流量的减少幅度大于枯水期.中上游对气候变化较为敏感,径流减少幅度较大,中下游减少幅度较小.     

基于VIC模型的气候变化对红水河上游流域径流影响研究

为研究红水河上游流域未来径流变化特征,利用VIC模型和全球气候模式(GCMs)对3种典型排放情景下的流域未来径流的变化进行了模拟研究。结果表明:红水河上游流域未来的年平均径流量明显减少,且6~9月径流量明显减少,未来年平均径流量比历史基准期平均径流量减少约14.32%~34.33%;径流量在流域西部的山区增加明显,而在中东部的河谷平原地区减少较多;在未来径流总量减少的情况下,流域出口不同重现期的年最大日流量主要表现为增加,流域出口处的龙滩水库入库洪水上升的可能性较大,水库防洪风险增加,径流性水资源可控性和利用率降低。研究结果可为研究区的水资源管理提供参考依据。