石羊河上游1956-2009年出山径流量特征及其对气候变化的响应

利用石羊河上游气象站1956-2009年逐日气象资料及天祝县六条河流1956-2009年年出山径流量资料,应用FAO Penman-Monteith模型、小波变换及累积距平等方法分析石羊河上游天祝县出山径流量特征及其对气候变化的响应,结果表明:1956-2009年石羊河上游天祝县出山径流量在波动中总体呈微弱减少趋势,径流量变化倾向率为-0.288×10~8m~3/10a,其中,减少速度最快的是黄羊河,年径流量变化倾向率为-0.069×10~8m~3/10a.1950s,1960s及1980s为丰水期,1970s,1990s为枯水期,进入21世纪,尤其是2002-2009年径流量有所增加;降水量波动呈微弱增加趋势,降水量变化倾向率为1.165mm/10a,径流量与降水量存在显著正相关震荡,两者变化过程具有极吻合的同步性;气温整体呈明显上升趋势,气温变化倾向率为0.298℃/10a,尤其是20世纪80年代中后期以来,增温趋势更加明显;潜在蒸发量在波动中呈增加趋势,其变化倾向率为2.206mm/10a,径流量与气温、蒸发量呈显著负相关震荡;通过小波方差检验,径流量与降水量、气温及潜在蒸发量等各气候要素均分别存在22年左右、7-8年和3年左右的的显著变化周期,而且第一主周期均为准22年,径流量对气候变化响应明显.     

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。     

1950—2019年闽江下游径流量变化特征分析

为探究闽江下游径流演变趋势,应用MK法和Morlet小波分析相结合的方法,对闽江下游竹岐站1950—2019年长序列径流量数据进行分析。结果表明：闽江下游多年径流量呈微弱上升趋势,季节变化大,春夏径流量呈下降趋势,秋季呈上升趋势;前三季变化趋势均不显著,冬季径流量则呈显著上升。多年径流量突变发生于2015和2017年,春季突变年份出现在1955年,秋季为1996和2001年,冬季则是2001和2006年;多年径流量存在32a、12a,8a的主要周期,汛期径流量第一主周期为32a,第二主周期为12a,第三主周期为5a,非汛期第一主周期为25a,第二主周期为5a,第三主周期为52a。研究成果加深了闽江下游径流演变规律的理解,可为闽江下游水资源利用提供理论参考。     

白龙江武都以上流域径流变化趋势研究

研究流域水资源径流变化趋势对区域水资源规划与管理具有重要意义。本文基于白龙江舟曲水文站和武都水文站年径流量资料系列,采用累计距平、小波分析和M～K检验等方法,对白龙江干流武都以上流域的径流年内年际变化、趋势、周期及突变特征进行分析研究。结果表明:1957-2016年期间,白龙江舟曲水文站和武都水文站年径流量变化呈现相似递减趋势,武都站下降趋势大于舟曲站下降趋势。舟曲站径流量3、8、16及24a左右的振荡周期,武都站径流量存在3、5、8及24a左右的振荡周期。白龙江上游径流发生两次突变分别发生在1962年和1988年。舟曲水文站1967-1968年年径流量显著上升,2006-2013显著下降,武都水文站1968年间显著上升,2000-2016显著下降。     

石羊河流域径流变化规律和趋势分析

根据石羊河八大河流径流量数据和径流极值比分析该流域径流变化规律。利用Mann-Kendall检验法分析石洋河流域径流变化的趋势;并通过数学建模预测未来径流演变的趋势。结果表明:南营的丰枯变化程度最剧烈,黄羊河次之,沙沟寺(东大河)的变化最趋向于缓和;由西向东,石羊河流域的各河流年径流的补给形式由冰雪和降水正逐步过渡到纯降水;至20世纪50年代以来,石羊河流域径流量总体上呈现减少的趋势;未来13年石羊河流域的出山径流总流量仍将会减少。     

基于小波方法的黄河源头径流量的周期变化规律

利用小波变换、小波系数方差等方法分析了黄河沿水文站1955-1999年径流量周期性,同时利用显著周期振幅的不稳定性,通过计算径流量与气象要素小波系数的相关系数,判定了径流量的趋势性及显著周期性的气象成因,确定了3次断流的根本原因.计算结果表明源区径流量存在一个振动幅度最显著的强趋势项和3～4年、7～8年两个显著周期.强趋势项决定了源区径流量的总体变化规律.20世纪50年代以来,强趋势项呈现低值-高值-低值的变化特征,决定了径流量枯-丰-枯的总体变化规律,也是90年代以来源区径流量持续减少的根本原因.同时预测1999年以后的一段时间内源区仍为枯水期,2020年将进入丰水期.源区历史上3次断流的根本原因是径流量的强趋势项与两个显著周期的共同作用的结果.计算结果还表明径流量的强趋势项为气温的强趋势项所致,即气温的变化趋势决定了径流量的总体变化规律.而径流量的3～4年和7～8年周期为降水的同周期所致.     

黑河上游天涝池流域生长季河川径流变化及主控因子分析

以黑河上游天涝池流域(12.8 km~2)为研究区,对2016-2017年生长季(4-9月)河川径流量及其主控因子(气象因子)进行观测,获得河川径流量和气象因子的动态变化,采用相关性分析和回归分析对观测数据进行处理,建立了径流量与气象因子之间的关系.结果表明,生长季日均径流量为2.93×10~4m~3,月均径流量为7.39×10~5m~3,月径流量最小值出现在4月(8.90×10~4m~3/月),随时间增加而增加,在8月达到最大值(1.33×10~6m~3/月),之后降低.生长季月径流量与月均温、月降水量均为极显著正相关,相关系数分别达到0.96、0.74.径流量与气象因子的变化趋势基本一致,且径流量对降水有较明显的滞后效应.     

西营河流域水沙特性分析

西营河是石羊河的一级支流,以出山口九条岭水文站为代表站,运用1976~2015年40年实测长系列水文资料,得出西营河水资源量较稳定,径流量年际变化不大,输沙量年际变化较大;径流量、输沙量多年变化趋势总体平稳,呈缓慢下降趋势;径流量、输沙量年内分配极不均匀,主要集中在4~9月。西营河受人类活动影响较小,径流量与输沙量一致性较好,基本同步波动,呈正相关。     

高强度能源开发区河流径流量演变及其减流成因——以窟野河为例

运用数理统计、Morlet小波分析、累积距平分析、Yamamoto、Mann-Kendall秩相关系数等方法研究了窟野河年平均径流量及其主周期和突变点变化情况,并通过模拟天然径流量求解了人类活动因子对河流径流量的影响程度.结果表明:1)1950-2011年窟野河径流量呈波动下降趋势,存在丰枯位相交替的多时间尺度变化特征,径流变化的主周期依次为14,31,7,22年,径流量突变发生在1979年,1998年或1999年前后;2)窟野河天然径流量模拟结果显示,1985年以来窟野河人为活动影响程度的平均值明显高于1974-1985年的平均值,且1985年以来年平均径流量明显减少,说明高强度能源开发是导致窟野河减流的重要原因;3)窟野河流域气温、降水量的突变时间发生在1991年,其与径流量突变时间的不一致性再次证实了人类活动特别是大规模能源开发和地下水开采是导致窟野河减流的主要人文因子.     

卡普恰盖水库对伊犁河径流特征及下游生态径流的影响

为了研究伊犁河卡普恰盖水库对伊犁河径流特征及下游生态径流量的影响，以卡普恰盖入库站卡普恰盖上站、出库站卡普恰盖下站1930—2000年的年径流量资料为基础，计算卡普恰盖水库建库前、后两站的极值径流量、平均径流量与径流离散系数；利用卡普恰盖下站1937—1987年的月径流量资料计算了径流年内分配的不均匀系数、集中度和集中期等指标；通过对生态径流量的计算，分析了生态径流量变化对下游生态的影响。研究表明:卡普恰盖水库建库后，卡普恰盖上站、卡普恰盖下站的径流量都有所减少，其中卡普恰盖下站因建水库导致的年径流减少量占总减少量的53.4％；径流年内分配严重均化，径流集中期不稳定；生态径流量减少，年内分配均化。     

黄河上游径流量对气候变化的响应和预测模型

全球气候变化下的黄河上游径流量变化及其预测是流域生态水文研究的热点之一。论文利用2008-2020年流域内48个气象站的监测数据和头道拐水文站径流数据,系统分析了黄河上游流域径流量与气候要素变化的关系,并建立径流量预测模型。结果表明,单一月份的月平均气温、月降水量和月蒸散发量多未表现出显著的年际变化趋势,但年平均气温和年降水量显著上升,而年蒸散发量也有上升趋势但统计不显著;多数单一月份的月径流量和年径流量均在年际上呈显著增加趋势。在月平均气温、月降水量、月蒸散发量均与月径流量显著相关的基础上,基于气候要素建立的黄河上游流域径流量预测模型具有良好的预测效果。     

洮儿河流域径流事件对降水的响应研究

以洮儿河流域为研究对象,选取洮南水文站1960—2016年日径流数据,采用改进退水系数后的Chapman-Maxwell法对流域日径流进行基流分割,并在分离径流事件的基础上,探究径流事件对降水的响应规律．结果表明:洮儿河流域降水、径流与基流均呈现下降趋势,且径流、基流与降水均检测到减小突变;基流维持径流过程的连续性,基于日径流序列,共分离出72次径流事件,均由多次降水导致,降水总量显著影响最大径流、最大基流;受土壤含水量和流域储水量等因素影响,径流对降水的响应具有明显的阈值特征．因此,在气候变化、人为干扰等不确定因素影响下,深入理解水文过程动态变化与生态性能指标之间的内在联系,有助于河流生态的保护和恢复．本文研究结果可加深不同流域产流机制和径流对降水响应的理解,为维持河道生态系统健康提供一定理论依据和实践参照．      

三峡库区香溪河流域近20年气候趋势分析

根据三峡库区香溪河流域兴山气象站1990～2009年20年的气象资料,利用Mann—Kendall检验法对该地区的降水量、气温、湿度、风速、日照时数（太阳辐射）等变化进行趋势分析．结果表明：近20年,香溪河流域降雨量无显著上升趋势,增加速率约为12mm／10a,但具有明显的年际变化;春夏季降雨量呈上升趋势,秋季和冬季降雨量呈下降趋势;在全球变暖的气候背景下,香溪河流域气温逐渐升高,平均气温增加速率为0．3℃／10a,平均最低气温增加速率为0．19℃／10a,最高气温显著上升,上升速率为0．4℃／10a;风速先减小后呈上升趋势,1990～2002年风速减小,减小速率为0．1m／s／10a,自2003年以来,风速显著上升,增加速率为0．2m／s／10a;湿度呈减少趋势,月目照时数与月蒸发量呈正相关性,但总体增长趋势则表现为年日照时数增加,年蒸发量减少．     

祁连山北部流域水文相似性与出山径流总量的估计

祁连山北部河流的出山径流对河西走廊水资源的形成具有决定性作用.过去对大型出山河流的水文观测和分析基本确定了祁连山北部的降水产流模式,但由于小型河流缺少观测,对出山径流总量的估计仍然存在很大的不确定性.本文根据疏勒河流域、黑河流域和石羊河流域山区水文观测和气象数据,采用统计模型分析了祁连山北部流域降水-径流关系的相似性.结果表明流域出山流量与汇水面积呈现非线性增加趋势,而蒸散系数随干旱指数增大按照一定的非线性趋势下降.高程效应使得流域出山流量近似取决于平均降水量的单一函数,由此估算出祁连山北部的全部出山流量可达(72.3~84.3)×10~8 m~3·a~(-1),其中石羊河流域、黑河流域的计算结果都大于前人估计值.疏勒河流域的蒸散作用偏强,径流估计值需要进行校正.流域水文相似性有利于减轻水文和气象观测不足造成的影响.     

河西走廊内陆河流域极端降水特征分析

水资源是维持内陆河流域复合生态系统的重要纽带.大气降水作为流域水资源的重要来源,其时空分布及强度变化会对流域生态水文过程有着重要影响.本文以河西走廊内陆河流域19个气象站1960—2012年逐日降水资料为基础,构建了最大1d降水量、最大连续5d降水量和非常湿天降水总量等极端降水指标,通过采用多种极值概率分布模型探讨研究区极端降水指标在频次、强度和贡献率方面的变化,从而为分析极端降水对流域生态水文过程的影响提供科学依据.结果表明,基于GEV最优概率分布模型,得出研究区超过5年一遇的最大1d降水量、最大连续5d降水量、非常湿天降水总量近年来发生次数有所增加,尤其是2000年以后增加更为明显;研究区极端降水强度在2000年以后也明显增强;在极端降水量对年降水总量的贡献率方面,近年来石羊河流域总体呈现增加趋势,黑河流域上游呈现增加趋势、中游和下游以下降趋势为主,疏勒河流域上游和下游呈现增加趋势,中游则以下降趋势为主.     

三峡大坝建设前后对长江上游径流联合分布影响的分析

以三峡工程蓄水运行的2003年为分界点,利用长江上游流域寸滩、武隆、宜昌3站1951—2016年的月径流资料,利用Copula函数,定量分析了三峡水库蓄水前后对长江上游多站径流的联合分布的影响.研究结果表明:1)三峡水库建设前后,无论2个还是3个站的径流联合分布均发生了变化.其中,寸滩–宜昌2站联合分布没有变化,但分布函数的参数略有减小;武隆–宜昌的联合分布从Gaussian Copula转变为Gumble Copula型;寸滩–武隆–宜昌的3站联合分布由Gumble Copula变成Gaussian Copula型. 2)三峡建库后,在相同的概率水平下,3站对应的径流量均比建库前明显减少;在相同重现期下,3站对应的径流量同样比建库前明显减少,其中,宜昌站径流减小率最大,寸滩次之,武隆最小.这表明三峡建库后,对坝下宜昌站径流的影响高于三峡大坝上游的寸滩、武隆2站.     

Factors affecting runoff change in the upper reaches of the Yellow River

The formation and change of runoff are affected by many factors including both natural and human activities. This paper studies the effect of solar activity, ocean-atmospheric interactivity and underlaying surface on runoff change in the upper reaches of the Yellow River using the historical runoff data from the Lanzhou hydrological station. The relationship of relative sunspot number and runoff change is shown to be a positive correlation with the grey correlation and cross spectrum method. The impact of El Nino and La Nina events on high-low runoff change is analyzed statistically, and the impact of soil and water conservation on runoff change is also investigated with the double mass curve method.     

气候变化对中国北方季风区生态系统总初级生产量的影响评价

利用中国北方季风区121个地表气象观测站2000-2013年逐日气温和降水资料及MODIS遥感8天平均总初级生产量数据(MOD17A2), 分别建立了14年内8天累积平均、最低、最高气温和降雨量与累积总初级生产量的线性气候相关模型。基于模型所得区间的阈值和参数, 计算区域模式RSM本底时期10年(1996-2005年)及未来 10年(2041-2050年)两种排放情景RCP4.5和RCP8.5下, 森林、草地和农田生态系统总初级生产量累积开始日期、累积时期、累积结束日期及累积速率变化, 分析平均、最高、最低气温和降水量变化对总初级生产量累积的影响, 并综合评价气候变化对生态系统总初级生产量累积的影响。结果表明: 平均气温和最低气温对总初级生产量的模拟精度高于最高气温和降雨量; 总初级生产量累积开始和结束日期对4 类气候因子的变化均较敏感, 而累积时期和累积速率仅对平均气温和最高气温的变化较敏感; 未来气候变化将延长累积时期, 增加累积速率, 并提高总初级生产量。     

呼伦贝尔NDVI变化及与气候变化的关系研究

本文基于1982-1999年的Pathfinder AVHRR NDVI指数数据集和2000-2010年的MODIS NDVI数据集分析呼伦贝尔NDVI多年和季节尺度变化;根据呼伦贝尔市及周边15个气象站点1964-2013年逐日气象观测资料,探究呼伦贝尔的最高气温、最低气温、平均气温、降水量变化以及NDVI变化与4个气象要素的关系。结果表明：近29a呼伦贝尔的年均NDVI显著增大,其中春季NDVI值增大最快而秋季增大最慢;呼伦贝尔近50a的气温显著上升,尤以最低气温上升最明显,在季节变化上,冬季各温度指标温度上升最快;年降水量呈增多趋势,以春季降水增加最显著,夏季降水波动最大;年均NDVI与平均气温、降水量显著相关,但是NDVI与气温、降水的相关性在年、季不同时间尺度均有很大差异,在四季中以夏季NDVI均值与各气象因子相关性最强。温度、降水与NDVI的相关模态分离研究表明,平均温度升高时NDVI值偏大,而降水增多NDVI值减小。