二元模式下黄河年径流变化规律研究

根据黄河年径流资料,采用小波分析等方法,探讨二元模式下黄河20世纪20年代以来径流演变规律及其动因.结果表明,黄河河川径流的总体变化情况分为增大、缓慢减少和迅速减少3个阶段,河川径流的趋势成分呈现减少的趋势.通过对河川径流变化的影响因素分析表明,人类对水土资源的掠夺式开发,改变了原有的水分循环,人类活动是影响河川径流变化的主要动因.     

气候变化和人类活动对黄河上游径流影响的时空差异

在运用灵活样本熵测度黄河上游干支流12个水文站1960-2015年径流复杂性的基础上,量化多时间尺度下气候变化和人类活动对径流影响的贡献率,结果显示,近60 a来,黄河上游径流总体呈下降趋势,仅在部分时段和站点呈上升趋势.年径流量一致在1980年代中期到90年代初、2010年前后发生突变. 1986年后,气候变化和人类活动对黄河上游径流的影响时空差异显著,汛期、丰水期、春夏秋季径流在所有站点均以气候变化影响为主.年、非汛期、枯水期在干流贵德站至兰州站、支流湟水民和站以人类活动影响为主.复杂性测度适用于检测径流序列宏观突变和微观变化,据此量化气候变化和人类活动对径流影响的贡献率具有很好的可靠性,但各影响因子的贡献率和机制需深入分析.     

白龙江上游径流变化特征及其与人类活动的关系

以1961~2010年白龙江上游舟曲站月径流和降水为基础,利用年内分配不均匀系数和完全调节系数、线性倾向估计、累积滤波器法、M-K秩次相关性检验、双累积曲线等方法,对白龙江上游径流变化的一般特征、变化趋势和人类活动的影响进行分析。结果表明:白龙江上游径流年内分配趋于稳定,径流年际变化呈显著下降趋势,其中4、7、9~11月份径流呈极显著减下趋势。在1970年前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1970年之后,人类活动对径流的影响逐渐加大,成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。     

黄河上游流域径流变化特征与归因分析研究

基于黄河上游头道拐水文站1982-2015年的月尺度径流量数据，采用累积距平值方法识别径流突变年份，继而分析研究区生态水文气象要素的年内变化规律，然后采用多元线性回归方法，评估了气候变化和人类活动对黄河上游植被变化的贡献率.最后，运用Budyko假设方法计算了人类活动引起的植被变化和气候因子(包括降水、蒸发和气候变化引起的植被变化)对黄河上游径流变化的贡献率.结果表明：(1)头道拐水文站的年径流量存在着明显减小的趋势，并且年内分配更加均匀；(2)归一化植被指数、年平均降雨量和年平均参考蒸散发量均呈现逐渐增长的趋势；(3)人为因素在黄河上游植被覆盖率增长方面发挥了主要作用，贡献率为75.02%;(4)气候因子(包括降水、蒸发和气候变化引起的植被变化)和人类活动引起的植被变化对头道拐水文站径流变化的贡献率分别为36.81%和63.19%.     

极大熵谱在径流时间序列周期分析中的应用

针对年径流序列存在多年变化周期,但径流时间序列变化受诸多因素影响,存在着多种不确定性的情况,笔者采用极大熵谱分析来提取径流时间序列的周期成分,对黄河上游贵德站年径流时间序列进行周期分析,得出贵德站具有12.5,5.9,4和3年的主周期。结果证明该方法可行,同时其结论为研究径流预测提供了科学的依据。     

洮河水资源演变分析

洮河是黄河上游主要支流之一,随着气候变化、人类活动,洮河水资源发生很大变化。文章以洮河上游下巴沟站和下游红旗站径流数据为基础,对1965-2008年洮河水资源演变进行分析,结果表明,60年代洮河径流量年际变化大,枯水年和丰水年径流量相差悬殊。自1984年开始,洮河径流量下降趋势明显,2003年后径流量有所回升,但是还达不到多年平均水平。红旗站径流变化与下巴沟站径流变化趋势基本一致,流域内汇水比较稳定,受人类活动等其他因素的影响较小。     

土地利用变化对洮河流域径流过程的影响

以洮河流域为研究区,基于SWAT模型模拟,从多年平均径流、典型年径流和径流波动性等3方面探讨土地利用变化对河川径流过程的影响.结果表明:1980s-2000s洮河流域土地利用变化背景下,上游甘南片区径流量减少、下游黄土片区径流量增加;土地利用变化对上游枯水年径流和下游丰、平水年影响较大;对洮河上游甘南片区径流波动有微弱抑制,使洮河下游黄土片区的径流波动有一定的增强.     

密云水库流域径流变化特征及影响因素分析

利用1960-2003年密云水库流域降水及径流资料，分析年径流量的变化，建立流域降雨径流关系，讨论降雨径流关系的影响因素．分析表明，流域降水和土地利用类型的改变不是径流量减少的决定因素，而是土壤植被，上游截流和人口经济发展的综合结果．     

汉江上游不同气候情景下土地利用变化对径流的影响研究

研究了3种气候情景下,汉江上游丹江口以上流域土地利用变化对径流的影响.收集了1980、1995和2000年的土地利用和相应年代的气象数据,用SWAT模型进行汉江上游丹江口以上流域的水文模拟,利用模型进行了9种气候和土地利用组合情景的径流模拟,对比分析不同气候条件、不同土地利用下的径流变化.结果表明,土地利用变化对汉江上游流域产汇流特性有一定的影响.不同气候条件下,径流对土地利用变化的响应程度不同.其中相对干旱的20世纪90年代,径流对土地利用变化最敏感.相同的土地利用变化情况,在不同气候条件下,对径流的影响也不同.     

泾河流域径流复杂度的多维特性

基于近似熵复杂性测度方法分析泾河流域张家山、杨家坪和雨落坪水文站1956-2000年的天然、实测径流复杂度.结果表明:1)径流复杂度具有人类活动影响指示特性:杨家坪和张家山站实测径流复杂度大于天然径流的,杨家坪站径流复杂度变化可能与上游的巴家嘴水库的运用方式有关,而雨落坪站实测径流复杂度小于天然径流的,可能与上游大规模的水土保持有一定关系,流域降水量的变化对径流复杂度有重要影响;2)径流复杂度具有自相似特性与随机波动特性:杨家坪和雨落坪站径流复杂度的自相似性强于张家山站的,张家山站径流复杂度的随机波动性较强,与降水量关系密切;3)径流复杂度与降水量、径流量之间存在着反向变化特性:当降水量和径流量增加时,径流复杂度减少,反之则增大;4)径流复杂度具有径流峰值异常特性:径流峰值出现前后,径流复杂度显著下降,之后又逐渐上升.基于近似熵方法检测出的径流复杂度多维特性,可为径流系统特征分析提供参考.     

1961—2016年黄河中游区间径流变化及归因分析

黄河中游地区的自然环境和人类活动对径流变化有重要影响,为查明黄河中游区间径流量的变化特征及影响因素,首先分析降水量、参考蒸发量和径流量的变化趋势,然后利用累积距平值方法分析径流量的突变年份,最后利用累积量斜率变化率方法估算了降水量、参考蒸发量和人类活动对径流量变化的贡献率.结果表明:①黄河中游区间年径流量在1961—2016年间表现为明显减少.②黄河中游区间径流量在1961—2016年间存在1个突变年份,为1985年.③黄河中游区间径流量变化主要受人类活动影响,其贡献率接近90％,降水量和参考蒸发量变化对径流变化的贡献率分别为12.70％和-1.73％.黄河流域的水资源可持续利用和生态环境改善,需制定措施以减少人类活动对径流量变化影响.     

基于小波分析的黄河河川径流变化规律研究

采用Morlet小波函数,分别对黄河上、中、下游河川径流序列进行小波分析,揭示了黄河上、中、下游河川径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点.通过小波方差检验,得出黄河上、中、下游径流变化第一主周期均为22年.经径流变化趋势分析,预测黄河上、中、下游大约在2003～2012年均将处于偏丰期,结果表明上、中、下游河川径流变化具有同步性.     

源自青藏高原的大河流域近期入海物质通量变化及其影响分析

亚洲多条大河源自青藏高原地区,各流域水资源的变化一方面反映了青藏高原的变化,另一方面与流域国家间的水资源利用关系密切.基于1995年和2015年两期土地利用现状遥感监测数据和源自青藏高原的6条主要河流水沙及氮、磷、硅等营养盐通量数据,尝试分析不同流域河流入海物质通量变化及影响因素.结果表明:1995—2015年,印度河和布拉马普特拉河径流显著减少,长江入海径流阶段性下降,恒河增加而黄河和湄公河径流总体变化不大.长江、黄河和印度河输沙量显著减少(p 0.05).营养盐通量方面,黄河、湄公河溶解无机氮呈上升趋势而长江略有下降.氮磷通量主要受径流量的影响,硅酸盐通量主要受输沙影响,与输沙变化一致.坝库兴建、土地利用类型变化和农药化肥使用减少了泥沙输送且改变了营养盐输送.社会经济发展阶段更高的流域,氮磷总量增加,输沙减少.研究河流入海物质通量,掌握各流域本底数据,为实现流域水资源调控及建设流域命运共同体提供基础.     

长江干流径流同位素同步监测

基于2003年1月长江干流径流同位素同步监测资料,分析了径流同位素与大气降水同位素18O和D相对丰度之间的关系,探讨了18O相对丰度和氘盈余(Ed)的空间变化规律.分析结果表明:长江干流径流同位素时程变化主要受降水同位素季节变化的影响;区域降水同位素场是长江干流径流同位素18O和D相对丰度空间变化的主要影响因素;长江流域湖泊或水库蒸发效应是导致长江干流径流重同位素沿程富集的主要因素之一;监测期间长江流域上中游蒸发较为强烈,中游区蒸发最强烈,下游区蒸发变化剧烈.     

人类活动对清水河上游水资源的影响

应用MIKE11水文模型研究人类活动对清水河水资源的影响,为保护水资源提供参考.依据清水河1995—2008年实测降水径流资料,率定建立的清水河上游降雨径流模型参数,并借助经过验证的降水径流模型,分析人类活动对清水河上游水资源的影响.结果表明,通过对清水河1995—2008年实测径流进行模拟,模拟平均径流深与实测径流深拟合程度较好,相对误差为3.7%;逐日径流过程线形状吻合;模拟与实测流量的峰值吻合;低流量平水期吻合较好;二者总体拟合较好.人工开采地下水造成区域地下水位下降,引起组成径流的坡面流、壤中流和基流减少,尤其是基流显著减少,是清水河上游径流减少的主要因素.     

Signal propagations and linkages of subsurface temperature anomalies in the tropical Pacific and Indian Ocean

The propagation characteristics of signals along different zonal-time profiles are analyzed using surface and subsurface temperature anomalies over the tropical Pacific and Indian oceans. Analyses show that there are intrinsic relationships between El Nio events in the eastern equatorial Pacific and dipole events in the equatorial Indian Ocean. In the region of tropical North Pacific between the equator and 16°N, there is a circle of propagation of subsurface temperature anomalies. El Nio events only happen when the warm subsurface signals reach the eastern equatorial Pacific. Dipole events are characterized when a warm subsurface signal travels along off-equatorial Indian Ocean to the western boundary. From these analyses, we believe that subsurface temperature anomalies can be considered to be the oceanographic early signal to forecast El Nio events in Pacific Ocean and dipole events in Indian Ocean, respectively.     

长江流域径流演变规律研究

为探讨长江流域径流演变规律,基于长江流域上、中、下游共6个控制站的逐日径流观测资料,运用不同指标分析径流年内变化规律;采用累积距平曲线法、线性倾向估计法、Mann-Kendall非参数检验法、滑动T检验以及小波分析法分析径流年际变化规律,并应用R/S分析法估算径流序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势.结果表明:长江流域径流年内分配不均匀性存在较为明显的时间变化和空间变化,从50年代到21世纪初期不均匀性大体上呈减小趋势,从上游向下游不均匀性大体上呈减小趋势;流域上游年径流序列变化趋势较一致,从上游至下游变化趋势差异性逐渐增加;流域年径流呈现出多时间尺度的相对丰枯交替特征,流域上、中、下游控制站年径流变化的主周期分别是18年、22年和22年;Hurst指数表明流域年径流当前总体趋势在未来表示出持续性.     

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.     

沂河上游土地利用变化的设计洪水响应研究

土地利用变化会显著影响流域产汇流过程,进而改变流域洪水响应.为了探讨沂河上游不同重现期下设计洪水对土地利用变化的响应,分析了沂河上游1985年和2015年土地利用变化状况,构建沂河上游(HEC-HMS)模型对1985年和2015年土地利用状况下的设计洪水进行模拟研究,通过洪峰变化率和CN变化值的关系趋势对沂河上游进行空间响应分区.结果表明,沂河上游30年间林地耕地占比分别减少了3.23%、4.33%,草地建设用地占比分别增加了1.13%、6.67%,土地利用的变化导致了沂河上游不同重现期的洪峰与径流深均出现增加,峰现时间出现提前,重现期越低变化越明显,东部地区土地利用变化的设计洪水响应最强,特别是石桥镇区域,西部地区次之,南部地区则响应最弱.     

紫荆关流域降雨径流变化趋势的分析

为了探讨紫荆关流域降雨与径流变化的规律,采用Mann-Kendall秩次相关检验法对紫荆关流域1956~2005年长系列降雨、径流资料进行了分析,并给出了降雨变化对径流变化贡献程度的定量描述方法。结果表明:紫荆关流域年径流量有明显的下降趋势,年降雨量有下降的趋势,但不显著;年降雨量与年径流量有一致的变化趋势,且二者变化过程关系密切,降雨是影响径流变化的主要因素,其贡献程度达到了39.68%;由于受到非降雨因素的影响,二者的相关性随着年代的推移呈减弱的趋势变化。