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。     

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。     

梅江流域1958—2000年径流量变化特征分析

基于梅江流域尖山、水口、横山水文站19582000年实测径流量数据,运用统计分析法分析梅江流域径流量的年内变化特征,采用Mann-Kendall（M-K）法、R/S分析法和Morlet小波分析法分析其年际变化特征．研究表明:（1）19582000年,梅江流域径流主要集中于59月,最大月径流量在6月,最小月径流量在1月,且越往下游9月份的径流峰值越明显;（2）梅江径流量整体呈现增长趋势,从上游到下游径流增长趋势越来越明显,除了秋季外,春夏冬三季增长率从上游往下游不断下降;（3）流域径流在19721978年之间发生突变;（4）梅江流域年径流有4、9、18 a准周期,且主要表现为大尺度上的周期性,根据径流的主周期18 a推测,梅江流域整个时间序列上的年径流呈现多-少-多-少-多-少的循环交替特征,推测20002018年将一直处于少径流期,R/S分析法检测结果也表明在未来一段时间内径流可能会减少．     

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%。     

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.     

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.     

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.     

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.     

气候与下垫面变化对新安江上游(屯溪站)径流变化贡献率的定量分析

采用Mann-Kendall统计检验、Pettitt检验、弹性系数法对1955—2013年新安江上游屯溪水文站(以下简称"屯溪站")的年平均径流量变化进行了分析,发现该站年平均径流量在1968年出现突变点,整个时段内没有明显的单调性变化趋势.在1968年后,屯溪站多年平均径流量总体增加了约19%,其中气候变化导致该时段内径流量的增加量约为30%,其中包括降雨量增加对径流增加的贡献约19%和蒸发量减少对径流增加的贡献量约11%,而下垫面变化(主要为土地利用变化)则导致1968年后屯溪站多年平均径流减少约11%.因此,气候变化(降雨增加和蒸发减少)是1968年后屯溪站多年平均径流量显著增加的主要原因,而下垫面的变化则导致了该站多年平均径流量的减少.     

塔里木河流域水资源变化趋势及用水效率分析

水资源的利用影响着流域社会经济的可持续发展、社会稳定与和谐,因此,本文采用水文频率分析法、DEA模型等,并基于1960-2016年实测水文资料,科学分析塔里木河流域水资源的变化规律和用水效率,结果表明:(1)近56年来,塔里木河上游三源流径流总体呈增加趋势,特别是1990年后,源流的径流呈显著增加趋势;而干流的上游径流量呈不显著减少趋势,中、下游的径流量呈显著减少趋势;(2)塔里木河上游三源流径流的增加是由于山区气温升高和降水增加的效应,而干流由于人类大规模的垦荒、引水导致来水呈减少的趋势;(3)塔里木河流域整体用水效率不高,2015、2016年水资源用综合效率的平均值分别为0.769、0.701,2005-2016年间流域平均全要素生产率(TFP)仅为0.980。     

气候变化对我国华南沿海地区水资源的影响——以南流江流域为例

为研究气候变化对我国华南沿海地区的水资源的影响,以南流江流域作为研究对象,应用具有物理机制的分布式水文模型SWAT对流域径流进行模拟。以常乐站1970~1994年月径流数据对模型进行率定,以1995~2013年月径流数据进行验证,基于南流江流域气候变化预估成果设置20种未来气候情景,模拟不同气候变化条件下的流域水文过程,计算不同情景下南流江流域径流及蒸散发的变化,分析气候变化条件下的水资源响应程度。结果表明:月径流模拟值与实测过程线总体拟合程度很好(R20.85,Ens0.8),SWAT模型在南流江流域具有较好适用性;降水是影响南流江流域径流变化的主要气候因子,而影响蒸散变化的主要气候因子是气温。降水不变时,气温每上升1℃,年均蒸散发量增加9.1 mm,年均径流量减少9.2 mm;气温不变时,降水量每增加10%,年均蒸散发量增加5.1 mm,年均径流量增加159.3 mm。预计到本世纪中叶,南流江流域年均径流变化幅度为-29.6%~27.6%,到本世纪末的变化幅度为-30.5%~26.7%,这将对南流江流域带来一系列的问题与挑战。     

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。     

利用水文法分析汾河水库上游的减沙效益

以汾河水库上游的降雨、径流、输沙和水库泥沙淤积量等资料为基础,用水文法分析计算了汾河水库上游水土保持措施中的减沙效益,并对减沙效益进行了合理修正.研究表明,治理期间(1998-2004年)流域平均降水量比基准期(1958-1972年)减少4.9%,水库来水量减少38.5%,水库年平均减沙量为1005×104t.其中由于水土保持治理,年平均减沙775×104t,减沙率50.6%.     

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%.     

北江流域径流时间序列的分形特征解析

 径流时间序列具有非线性、复杂性和不确定性的特征,运用R/S分析法、多重分形方法对北江流域石角站1954-2006年的年平均径流量时间序列进行研究,解析其分形的特征。结果表明：北江流域石角站的Hurst指数远大于05,说明北江流域年平均径流时间序列具有明显的趋势性成分,即北江流域年平均径流量具有明显的持久性和长期记忆特性。结合V 统计说明,北江流域的年平均径流量的持久性经过15~20年之后会消失。根据多重分形方法,通过对幂谱和统计矩函数的分析,得出北江流域石角站年平均径流量时间序列的无标度性,借助分配函数、广义分形维数和多重分形谱对年平均径流量的研究,表明北江流域石角站多年平均径流量具有多重分形的特征,为北江流域径流的预测工作的做了重要的铺垫。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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。