基于HYPE模型评估小洪河流域水资源的气候变化敏感性

小洪河流域地处我国南北气候过渡带,是我国对气候变化最为敏感的地区之一.本文在小洪河流域构建HYPE水文模型,结合天气发生器LARS-WG,模拟未来65种气候变化情景下的流域水文过程,分析小洪河流域地表径流在四季对气候变化的敏感性和时空分布特征.研究结果表明:(1)HYPE模型能较好模拟小洪河流域的水文循环过程;(2)在小洪河的上、中、下游,降雨量变化对四季的地表径流量均有显著性的影响,温度变化对径流量的影响存在一定的时空差异,降雨与气温变化对径流量的影响没有显著交叉作用;(3)地表径流量对气候变化的敏感性呈现明显的时空分布差异.     

河流生态径流量计算方法的改进

用逐月最小生态径流计算法、逐月频率计算法和Tennant法计算了伊河和洛河的生态径流量,并在此基础上提出了适用于我国北方中小型河流生态径流量计算的一些改进方法:改变连续历时时段计算法、逐月次最小(大)生态径流计算法、确定河流生态径流量上界的参照法和逐月频率计算的综合法.分析结果表明,对于中国北方像伊河和洛河这样流量不是很大但年际和年内变化较为剧烈的河流,采用改进方法确定其河流生态径流量更有利于河流的生态保护.     

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.     

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%.      

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.     

基于SWAT模型的潇河流域地表径流模拟研究

根据实测地表径流和降雨量数据,用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对汾河的二级支流-潇河流域的地表径流进行了模拟和验证,并分析了地表径流与降水量以及地表径流与土地利用之间的关系。结果表明:(1)SWAT模型可以较好地模拟潇河流域地表径流的年际和年内变化过程(率定期r=0.88;验证期r=0.78)。在降水量较多、产流较大的年份其模拟效率更高(r=0.98);(2)地表径流模拟值与降水量的变化呈显著正相关(r=0.865),且降水量的大小对地表径流的残差有影响;(3)在径流产流量贡献方面,林地最大(r=0.647),草地次之(r=0.581),耕地最弱(r=0.1),而在面积占比中草地(48.43%)却远大于林地(28.65%),可见一定程度上草地保持水土,涵养水源的能力要略好于林地。     

龙滩水库工程对红水河天峨站水文情势的影响分析

由于水文情势中的径流过程是影响河流生态系统改变的主要因素,有必要研究龙滩水库建坝前后径流过程的变化。依据建库前后天峨站1980年~2003年和2007年~2015年两个系列逐日径流实测数据,以IHA指标体系为基础,采用可变范围(RVA)法通过分析32个水文改变指标,评估了龙滩水库建设与运行之后下游水文情势特征的变化。计算结果表明:红水河天峨站水文情势综合改变度为70.49%,属于高度改变。水库修建后对逐月径流量、年极端流量及其出现时间、流量频次和延时、流量改变率和频度产生了显著影响。通过对建坝带来的流域水文情势改变情况的分析,为流域管理部门制定合理的水库生态调度方案提供决策支持。     

水文观测中径流量计算精度的改进

为了提高径流总量计算精度,用积分公式法计算径流总量。将水文过程线按10 min间隔分段,在流量计算过程中,根据水位在各个时段和时间的线性函数关系,把流量系数-水位的函数关系转变成流量系数-时间的函数关系,从而对流量系数进行各时间段的定积分,同时用传统的瞬时流量系数法计算各个时段的径流量,并汇总各个径流事件的日、月和年径流量。结果表明:按照2000年5个观测点的资料,以积分公式法计算的各个观测点年径流量比瞬时流量系数法计算的结果精度提高8.7%~17.1%。     

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。     

环境变化对大马营河流域水沙的影响

为解决气候变化、人类活动以及水土保持等众多变化因素对区域河流径流量以及输沙量的影响,以甘肃省山丹县大马营河为研究对象,通过运用理论计算和现场实测等方法,研究各种环境因素变化对流域地表径流以及输沙量的影响。结果表明,降雨变化对年径流量的影响比温度变化的影响大;大马营河流域的年减沙效益、减水效益实测值与预测值具有明显的相关性;人类活动对大马营河流域的减水作用呈现先增加后减小趋势,而对减沙作用则相反。     

雅鲁藏布江尼洋河流域年径流变化特性浅析

本文通过对雅鲁藏布江5大支流之一的尼洋河流域径流资料分析,对该区域径流变化统计特性有了初步的认识。研究结果表明,尼洋河年径流变化的离散性较小,年际间径流量变化不大,年径流量长期变化的线性相关性不明显,上下游测站年径流量序列的同步性较好。     

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。     

郑州市城市化对贾鲁河流域水文过程的影响

基于1995~2015年长时间序列降雨数据,借助遥感和地理信息系统技术,通过SCS模型对贾鲁河流域(中牟站)降雨径流关系进行模拟;并结合郑州市区人口变化和污水排放变化,研究郑州市城市化对贾鲁河流域天然径流量、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明:近20年来,郑州市土地利用结构主要表现为城镇用地增加和耕地减少,流域人口增加导致污水排放量增加。天然径流量呈现明显的上升趋势;并且在2009年发生突变,与郑州市快速城市化阶段相符;土地利用变化导致下垫面径流系数向高值发展。年径流总量整体呈现增大趋势;并且流域土地利用变化和污水排放是导致径流总量增大的主要原因。     

基于机器学习算法模型的巫山县洪水灾害研究

利用机器学习算法RF模型、K-means模型与ARMA模型,对巫山县范围内12 369条径流河段进行分类预测,研究水文参数在时间序列上的变化规律,探究降雨-径流演变规律;并结合GIS空间可视化技术,综合研究区地理环境,基于RF模型预测洪水致灾范围,分析洪水灾害预测结果的空间特征。结果表明:①RF模型能有效预测降雨-径流演变过程中参数的重要性,当降雨强度为125 mm、150～175 mm时,预测出水位、流速变化率最大;降雨强度为100～175 mm时,预测出流速变化率最为剧烈;②利用ARMA模型预测出河流比降、流量等水文参数回归性最好,较低等级河流所预测参数中,水位、流速变化率最为明显,流量无明显变化。相较于水位变化率,流速变化更为强烈,流速、水位变化率主要集中于等级较高河流;③机器学习算法能有效预测研究区洪水易发程度,在表征研究区水文参数时,水位变化主要集中于西北部、中南部,东北部与中南部水位变化率显著,预测出部分地区水位可升至20 m,处极危险状态。     

新疆叶尔羌河流域气候变化与径流量特征初步分析

利用叶尔羌河流域7个气象站1961-2006年和卡群、阿拉尔水文站的观测资料,对叶尔羌河流域上、中、下游各段的气候变化和径流年际变化特征进行分析.用塔什库尔干气象站历年夏季平均温度、7-8月降水量与卡群水文站的径流量建立了多元线性回归方程,来表征源流区气候变化对河流出山径流的影响.结果表明:(1)近45a来叶尔羌河流域气温和降水呈进一步暖湿化趋势。(2)流域的出山径流量呈增加趋势,而下游阿拉尔水文站的年径流量呈减少趋势。其主要原因是人类生产活动的影响。     

1961—2020年伊洛河流域径流变化及归因分析

分析伊洛河流域的径流变化特征,量化不同因素对径流变化的影响,对于科学应对该地区及黄河下游的生态保护具有重要意义.采用Budyko假设方法定量计算人为因素和气候因子对伊洛河流域径流变化的贡献率.结果发现：(1)伊洛河流域黑石关水文站的年径流量在1961—2020年间显现为显著减少（P<0.05）.(2)1985年是伊洛河流域黑石关水文站1961—2020年径流时间序列数据的突变年份.(3)人为因素、降水量和参考蒸发量对伊洛河流域黑石关水文站径流变化的贡献率分别为55.72%,52.42%和-8.14%.本研究对维持伊洛河及黄河下游生态系统的完整性和可持续发展具有重要的理论参考和现实意义.     

幼发拉底河生态径流计算

根据生态径流的概念和计算方法,利用幼发拉底河流域上的3个代表水文站在流域大规模建坝前的流量资料,计算了各个站点的最小生态径流和适宜生态径流,提出了幼发拉底河维持河流生态健康所需的生态径流量.     

基于地表水地下水耦合模型的白马河傍河 水源地开采量评价

目前基于数值模型的傍河水源地开采量评价中,常把河水作为第一类定水头边界,本质上是把河流当成无限水源,在理论上存在一定缺陷。以河流扩散波方程作为模型中的河流边界,取代传统模型中的水位和流量边界。通过模拟河水流量和水位变化模拟地下水与河水之间水量交换,评价地下水开采量。为验证方法合理性,将第一类定水头边界模型和扩散波方程边界耦合模型的评价结果进行对比。结果表明,按耦合模型和第一类定水头边界模型评价本区地下水可开采量分别为2 733万m~3/a、3 942万m~3/a,而本区的年径流总量为3 120万m~3/a;传统的第一类定水头边界模型评价的地下水可开采量超过了流域年径流量,而耦合模型评价的结论更为合理。     

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。     

基于自回归滑动平均模型的玛纳斯河洪水预报

水文预报作为重要的防洪非工程措施,对位于高寒山区的玛纳斯河流域防汛抢险、水利工程建设和调度具有重要意义.通过对玛纳斯河水文系统的分析,确定出影响玛纳斯河径流量的主要因素,建立了玛纳斯河流域流量预报的自回归滑动平均ARMA(p,q)模型,对肯斯瓦特水文站实测径流过程进行了预测检验.结果表明,自回归滑动平均模型对实测年径流量有很好的逼近拟合效果,相对误差很小,ARMA(p,q)模型用于径流量预测有较高的精度,是可行的.