气候变化和人类活动对汀江径流量变化的贡献

基于汀江流域控制站(溪口站)1965—2012年日均径流量实测数据及长汀、上杭、永定气象站逐日降水量、逐日气温资料,采用年段均值比较、5a滑动、趋势线分析和累积距平等方法,分析流域近50年来的径流量序列,揭示径流量变化的趋势,判别径流量变化的突变年份,划分径流量变化的阶段.并应用改进后的累积量斜率变化率比较法定量估算了近50年来气候变化和人类活动对汀江径流量变化的贡献率.结果表明:(1)径流量总体呈现下降—上升—下降的波动,判别突变年份为1972、2001年,划分径流变化阶段为1965—1972年(A阶段)、1973—2001年(B阶段)、2002—2012年(C阶段);(2)与A阶段相比,B、C阶段气候变化对径流量变化的贡献率分别为65.1%、50.5%,而人类活动对径流量变化的贡献率为34.9%、49.5%,可见人类活动对径流量变化贡献日趋突出.     

泾河流域径流变化趋势及归因分析

基于泾河流域55年降水和径流数据,分析流域径流历史演变规律,定量计算气候变化和人类活动对径流量的影响,揭示泾河流域径流变化原因及未来变化趋势,为泾河流域水资源管理及开发利用提供依据。采用线性趋势、Mann-Kendall趋势检验和R/S等方法分析径流演变规律,预测其未来变化趋势。利用滑动t检验、有序聚类和双累积曲线法分析径流突变情况,判断突变年,确定基准期,采用径流还原法分析气候变化和人类活动对泾河流域径流变化的贡献率。结果表明:泾河流域降水量及径流量总体上呈下降趋势,丰枯悬殊,未来一段时间内泾河流域径流量将呈现减少趋势且有一定的持续性。在1961—2015年间,泾河流域突变年分别为1970年、1996年和2003年,由突变点1970年确定泾河流域径流基准期为1961—1969年。径流还原法分析结果表明:人类活动是导致泾河流域径流量减少的主要因素,且影响程度逐时段增加,1970—1995年、1996—2002年及2003—2015年人类活动对泾河流域径流量的贡献率分别为86.81%、87.70%和96.86%。     

气候变化和人类活动对径流影响的贡献分解

为量化气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率,以大清河流域内张坊水文站和西大洋水库站上游为例,选用1957—2000年气象数据和水文数据,通过累积距平分析和Mann-Kendall非参数检验,分为基准期1957—1968年(Ⅰ期)和两个评价期1969—1979年(Ⅱ期)、1980—2000年(Ⅲ期)3个时段,采用分离评判法分解气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率。总体上,张坊站和西大洋水库站径流量均呈显著下降趋势。张坊站上游Ⅱ期和Ⅲ期人类活动对径流量影响的贡献率分别为20%和24%;气候变化对径流量影响的贡献率分别为80%和76%。西大洋水库站上游Ⅱ期和Ⅲ期人类活动对径流量影响的贡献率分别为13%和18%;气候变化对径流量影响的贡献率为87%和82%。可见气候变化仍然是影响径流量变化的主要因素,由于降雨量变化不明显,初步判断,降雨量变化对径流量影响可能较小,主要受蒸发、温度和太阳辐射等因素影响;人类活动对径流量影响贡献率有明显增加的趋势。     

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%.     

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.     

气候变化和人类活动对黄河源区径流影响的评估

为了深入了解黄河源区径流变异规律,需定量评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。本文采用Penman-Monteith公式计算出流域各气象站的潜在蒸发量,综合Mann-Kendall方法和累积距平方法诊断出降水和径流突变点位置,并采用5种具有代表性的Budyko公式,量化气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:(1)降水和径流的突变年份分别为1985年和1989年;(2)人类活动是导致径流量改变的主要因子,占比为67.62%;气候变化因子次之,占比为32.38%。该成果可为水资源管理部门在制定流域水资源规划方案时提供参考。     

湘江流域近30年径流量与水位的长期变化规律研究

河川径流量和水位变化是反应气候变化和人类活动的重要表征,对其长期变化规律的研究结果可为该区域的水资源管理与洪水灾害风险研究提供重要的参考.本文选择频受洪水严重威胁的湘江流域为研究对象,利用近30年的径流量和水位观测的日资料及派生出的月、季和年资料,采用Mann-Kendall趋势检验法对湘江流域主要水文站的径流和水位进行了趋势分析和突变检验,并从气候变化和人类活动两方面分析其造成洪水危险性增大的原因.结果表明:(1)近30年来,湘江流域中下游的年径流量表现出增大趋势,而多数站点年最大径流量变化不大;(2)湘江流域径流的季节变化明显,多数站点春、冬季径流量没有明显变化趋势,但夏、秋季径流量呈显著上升趋势,这与夏季降水量的增大有关;(3)湘江流域7月和8月径流量呈增大趋势,5月份径流量呈减少趋势,7、8月径流量的突变点与夏季降水突变时间基本吻合,由降水变化导致径流增加的贡献率达57%以上;(4)湘江流域多数站点年平均水位和年最高水位均呈现显著的上升趋势.对比湘江流域年径流量,年平均水位的增长趋势更为明显,这可能是由于植被破坏,水土流失严重造成的淤积所致.     

黄河中游龙潼区间水沙变化特征及其对降水和人类活动的响应

为实现黄河中游水土保持效益评价和生态环境政策调整，以1957～2019年龙潼区间降水、径流、输沙和遥感数据为基础，运用累积距平法和双累积曲线等方法，分析了降水和植被指数变化与水沙之间的关系.结果表明：龙潼区间降水量随时间变化呈不明显减小趋势，而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势.径流在1985年发生了由丰到枯的突变，输沙在1985年和2002年发生了由丰到枯的突变.归一化植被指数(NDVI)呈现恢复态势，年均NDVI指数上升1.7%,空间上NDVI指数呈波动增加趋势，区间流域的南部地区植被覆盖度最佳.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)降水对径流的贡献率为26.21%,而人类活动对径流的贡献率为73.79%.与基准期A(1957～1985年)相比，B时期(1986～2019年)和C时期(2003～2019年)降水对输沙的贡献分别为22.80%和11.73%,而人类活动对输沙的贡献率为分别为77.20%和88.27%.     

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。     

1960-2007年无定河流域径流情势变化及其归因分析

在气候变化和人类活动的双重影响下,流域径流过程会发生显著改变.利用M-K法、有序聚类法、Yamamoto法对无定河流域径流量进行水文变异诊断,利用IHA/RVA法对变异前后径流情势进行对比分析,并量化分析气候变化和人类活动对径流改变的影响.结果显示:1)1970-2007年无定河流域径流量呈现显著减小趋势,并在1971年发生减小突变;2)突变后径流情势发生改变,径流量年内分配、极端流量及其发生时间、频率、平均延时等均具有较高改变程度;3)枯水期平均流量、最小90日平均流量和高流量平均延时可作为识别无定河流域径流量突变的关键指标;4)无定河流域径流量的减少受到气候变化和人类活动的综合影响,且气候变化和人类活动对径流量减少的贡献率分别为36.57%和63.43%.      

广西北部湾入海流域径流演变特征及其对气候变化和人类活动的响应

为探讨入海流域径流的演变特征，定量分析气候变化和人类活动对入海流域径流的影响，本文基于气象数据和径流数据，采用彭曼公式、滑动t检验、Hurst指数和小波分析等方法对比分析广西北部湾入海流域径流深的时空演变特征和未来趋势，并采用累积量斜率变化率比较法定量评估气候变化和人类活动对广西北部湾入海流域径流深变化的贡献率。结果表明：广西北部湾入海流域径流深空间分布格局分异较大，北仑河流域和防城江流域多年平均径流深较大，分别为2 115.58 mm和2 105.56 mm；径流深较小的是钦江流域和南流江流域，多年平均径流深分别为719.33 mm和744.50 mm。仅钦江流域径流深呈不显著上升趋势，其余流域均为下降趋势。广西北部湾入海流域各流域径流深的突变年份呈现一致性，均在1992年和2003年附近。在演变周期上，钦江流域、南流江流域、大风江流域、防城江流域、北仑河流域的历年年均径流深演化过程中存在2-6 a、7-15 a和16-24 a 3种时间尺度的周期变化规律，丰、枯交替变化比较明显；茅岭江流域径流深的周期震荡变化稍有不同，存在7-24 a和25 a以上两种时间尺度的周期变化规律。T2时期相对于T1时期，降水是广西北部湾入海径流变化的主导因素，人类活动次之，蒸散发对径流的影响极小；但随着时间推移，T3时期相对于T2时期，人类活动对径流的影响作用增强，蒸散发对径流的影响也相对增强。     

基于启发式分割和近似熵法的径流序列变异诊断

对河川径流的变异研究不仅有助于掌握变化环境下径流的演变规律,还能提高水文分析、水文模拟以及水文计算结果的准确度。以渭河流域为研究对象,采用启发式分割和近似熵方法,对渭河年径流序列进行了变异诊断,诊断结果表明:林家村以上流域存在1971和1994年2个变异点;张家山以上流域无变异点存在;整个渭河流域存在1969和1993年两个变异点。此外,通过对渭河径流变异归因分析可知,该流域径流变异主要是由气候变化(1971年的El Nino和1994年的ENSO事件)与人类活动(水利工程建设、流域下垫面的改变以及大量开采地下水和地表水)的共同作用所导致的。     

径流对气候变化和人类活动的响应——以渭河流域为例

定量区分气候变化和人类活动对径流的影响,对区域水资源管理具有重要的现实意义.本文基于实测径流数 据和前人重构的自然径流数据,借助趋势分析、突变检验、多元线性回归等方法,定量分析渭河流域气候变化和人类活动 对径流的影响,并通过与水文敏感性系数方法的分析结果相比较,进一步验证结果.结果表明:1965-2012年华县站、张 家山站和状头站的实测径流分别以7.99×108、2.86×108 和0.787×108 m3·(10a)-1的趋势减小(α<0.05).气象要素 中,渭河干流的风速和相对湿度呈显著减小的趋势,气温呈显著增加的趋势(α<0.05);泾河流域的相对湿度呈显著减小 的趋势,潜在蒸散发和气温呈显著增加的趋势(α<0.05);北洛河流域各气象要素的变化趋势同泾河流域相似.突变检验 表明华县站、张家山站和状头站的年实测径流分别在1993、1996 和1994 年前后发生了突变,其径流分别下降了 38.81%、47.67%和42.22%.多元回归分析表明气候变化对华县站、张家山站和状头站径流变化的贡献率分别为 49.30%、38.05%和69.86%.水文敏感性分析方法的结果同多元回归方法相似,气候变化对3个水文站径流变化的贡献 率分别为48.61%、39.21%和64.86%.      

基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明:淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为225%~4425%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0859~0987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为8755%~9846%、8091%~8850%、8042%~9242%和8323%~9999%。     

人类活动对老哈河流域近50年径流变化影响的定量评估

以中国北方典型的半干旱区老哈河流域为研究区,基于分布在流域内的53个雨量站、10个径流站和4个气象站数据研究老哈河10个子流域近50年来关键水文要素的时空变化规律。利用MK检验及Pettitt突变点检验,分析降水与径流的变化趋势和显著性水平,并计算其突变点。采用半分布式可变下渗能力(variable infiltration capacity,VIC)模型对10个子流域基准期的降雨径流过程进行模拟。基于率定后的模型参数,对变化期自然径流进行重建,从而定量分割出气候变化和人类活动对该流域径流急剧下降的影响。结果表明:自1980年以来,老哈河流域90%的径流下降是由人类活动引起的,而仅有10%归因于气候变化;就人类活动而言,特别是中下游地区大面积的农业灌溉用水是整个老哈河流域地表径流急剧下降的根本原因。此外,研究还发现人类活动对径流下降的贡献率随流域干湿变化而不同,在枯水年人类活动影响所占比重较大,而在丰水年人类活动的影响相对较小。     

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．      

近50年渭河关中地区地表径流变化及其归因分析?

采用流域水文过程模拟和水文气象统计学相结合的方法,归因分析了近50a来渭河关中地区地表径流的变化.通过对关中地区1958—2008年水文气象要素进行趋势检验分析,发现近50a来该区域地表径流量呈现显著下降趋势,而降雨量和潜在蒸散发量没有明显的变化,说明径流的变化主要受人类活动的影响,并用Mann-Kendall法检验出1990年为径流过程的突变点.基于此,构建SIMHYD月降雨—径流水文模型,以1958—1989年为模拟预处理期,1990—2008年为模拟检测期,通过模拟分析获得气候变化和人类活动对径流影响的归因分析结果.同时采用改进的气候弹性系数法对上述径流变化归因分析进行验证,也得到了近似的结果.结果表明,气候变化对径流减少的影响程度为18%~22%,而人类活动为78%~82%.     

龙川江流域近50年气温、降水及径流的变化趋势分析

根据有关气象和水文台站的实测资料,利用均值、线性倾向、累积统计距平等方法,统计分析龙川江流域近50年(1960年—2009年)气温、降水和径流的年际、年内变化,并用非参数Mann-Kendall检验法对气候和水文要素的变化趋势进行显著性检验。结果显示:研究区内多年平均气温呈上升趋势,尤其自上世纪80年代以来增暖趋势明显,其中:低气温升高对年平均气温的影响较大;流域多年平均降水量呈现显著增长的趋势,上世纪90年代是一个降水量由少变多的年代,在年内分配上,降水量在不同季节的变化呈现出不同的规律;径流量则表现出微弱的减少趋势,说明人类活动的影响在部分水文气象要素的变化趋势中可能占据了主导地位。     

流域景观生态健康演变及其驱动因子贡献分析

从景观格局的角度对漳卫南运河流域3个年代(20世纪80年代、20世纪90年代、21世纪00年代)的流域景观状态进行健康评价;在分析其生态健康演变趋势的基础上,识别气候变化以及人类活动的影响作用,基于土地类型分析区分不同人类活动的贡献大小。结果表明:20世纪80年代以来,漳卫南运河流域的景观生态健康呈现持续下降趋势;气候变化以及人类活动对流域景观生态健康演变的贡献大小分别为13.95%和86.05%;不同人类活动中水资源开发利用、水土保持和城镇化对流域景观生态健康演变的贡献大小分为-34.89%、25.72%以及-37.19%。