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TETIS模型的东北黑土区乌裕尔河流域径流模拟

将TETIS模型引进我国东北黑土区,以乌裕尔河流域为例,进行了径流模拟,结合SCEUA算法与手动调参,对1971—1987年日径流进行了模型的率定与验证,并对流域水量平衡进行了分析。结果表明:率定期和验证期纳什效率系数(ENS)和决定系数(R2)均超过0.7,水量平衡误差均不超过10%。蒸散发是流域水量的主要输出形式,地表径流为河道径流量的主要组成部分。年内径流量差异较大,夏季最多,冬季最少。结合模型评价指标与流域实际地理环境,认为TETIS模型在东北黑土区适用性良好。     

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%.      

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．     

济南市小清河水文情势变化及生态影响分析

为系统分析城市化发展对城市河流水文情势的干扰程度及对河流生态的影响程度,以济南市小清河干流为例,依据城市化发展规律,将黄台桥断面1960～2014年共54年日径流数据划分为3个时期,在生态径流指标基础上提出FDC均匀度指标,从整体水文情势的角度分析了济南市小清河的水文情势变化;采用EFCs分类方法,从基于流量分类的水文情势角度进一步揭示了城市化及跨流域补水对河流水文情势的改变程度及生态影响.结果表明:(1)城市化及跨流域补水对济南市小清河整体水文情势改变明显,年内流量分布越来越集中,不同等级流量的多样性变差;(2)高流量和小洪水是对水文情势扰动最剧烈的流量组分,对生态的影响也最为显著.研究成果可为下一步济南市小清河的生态调度及精细化管理提供技术支持.     

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．      

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.     

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。     

考虑径流年内均匀度的生态流量计算方法研究

为了更加科学地体现河流生态流量的季节性变化规律,本文在考虑年内分配不均对生态流量影响的基础上,基于渭河流域1950—2018年月径流序列资料,采用Zenga指数计算径流年内分配均匀度,用水文综合诊断系统对月径流Zenga指数序列进行变异点诊断并分析其成因,采用广义极值分布函数(GEV)确定各月生态流量。结果表明:林家村、魏家堡、临潼3个站的径流年内分配均匀度Zenga指数序列均有显著减少趋势,变异点分别为1972年、1972年、1993年;咸阳和华县站的Zenga指数序列分别在1972和1988年发生跳跃变异;变异后5个站的生态需水满足率降低,非汛期下降幅度较汛期大。经与Tennant法比较,在考虑径流年内分配均匀度变异的基础上进行河道内生态流量计算是可行、合理的。该成果可为渭河流域生态流量计算提供一种新依据。     

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.     

基于多种水文学法的生态基流计算

基于西江大湟江口站1960—2017年逐日流量数据,运用Mann-Kendall等3种突变点检验方法将该站流量序列划分为人类活动干扰前（1960—1991年）和干扰后（1992—2017年）2个时段．以干扰前流量序列为基础,采用Tennant、NGPRP等6种水文学方法对该河段逐月生态基流进行计算,并与相关研究中基于该河段鱼类产卵期生境模拟计算结果进行比较,分析结果表明NGPRP法在该河段适用性更强．将NGPRP法计算所得各月生态基流值作为基准,分析比较干扰前后河段生态基流保证程度,分析结果表明干扰后9—11月生态基流保证程度有所下降,其余月份均有所提高,但由于西江规划水利设施较多,河流生态环境保护工作仍面临一定挑战．本研究为计算该河段生态基流筛选、确定适用程度较高的水文学计算方法,以及为该河段生态基流计算提供一定参考,并据此对该河段干扰前后生态基流保证程度进行分析,其结果可以为该河段生态保护和评估工作提供技术支撑．      

基于Google Earth Engine平台的官厅水库流域开水体动态研究

利用二阶段城市水体指数（two steps urban water index）结合地形坡度掩膜方法，基于Google Earth Engine (GEE)平台调用了5 196幅Landsat影像，提取并分析了官厅水库流域1987—2018年长时间序列的开放水体动态．水体提取总体精度达到93.5%，Kappa系数达到0.871，提取的开放水体可用于动态分析．在此基础上，基于分段线性回归，将1987—2018年官厅水库流域开放水体面积划分为缓慢上升、快速下降和迅速回升3阶段的变化．相应地，1987—1996、1997—2010和2011—2018年水体面积年均变化量分别为5.50、?7.45和15.19 km2．年均降水量的变化是官厅水库流域开放水体面积变化的重要影响因素，一元线性回归决定系数为0.29（P<0.01）．1997年后，流域水体面积变化受人类用水增加及土地利用变化的影响增强．研究结果可为城市化背景下区域水资源保护，促进区域可持续发展提供借鉴．      

太湖湿地植被时空变化特征及其驱动机制

基于1980—2019年Landsat长时间序列遥感影像，结合近40 a的水文和气象数据，综合最大似然、空间质心模型、小波连续变换等方法，分析了太湖水生植被时空变化特征及水位周期变化的影响．结果表明:1）近40 a来太湖水生植被总面积呈现出先减少、后大幅增加、又小幅减少的趋势，动态相对指标为217.50%．沉水植物在总植被面积中占比最大，并在2014年达到峰值340.59 km2；浮水植物面积波动较明显，波动范围为1.32%~19.74%；2014年挺水植物面积达到最低值，为13.35 km2，面积整体上呈下降趋势．2）1980—2019年，太湖水生植被群落空间分布向湖区西北部偏移，挺水植物、浮水植物、沉水植物空间质心整体向湖区西北方向分别移动11.45、25.19、7.01 km，偏移方向分别为北偏西39.74°、6.32°、69.88°．3）近40 a来太湖年均水位呈上升趋势，水位变化的主周期为28 a，经历2次丰枯转换，今后将逐渐进入丰水期；年降雨量、年均温、年日照时间也发生了一定的波动．4）太湖水位周期变化对于水生植被影响较为明显，沉水植物面积与年均水位有显著的正相关性，气象因子与植被面积变化相关性较弱，但是风向对于水生植被迁移影响较大，除此之外人类活动也是影响太湖水生植被时空分布的重要因素．研究结果可为湖泊湿地生态系统、水生植被时空动态及其驱动机制研究提供一定的理论和方法参考，对于太湖湿地生态恢复提供一定的决策支持．      

基于多源遥感的和田河流域生态补水对流域植被变化影响研究

利用Landsat遥感影像和MODIS数据集,得到和田河流域沙漠段河流水面面积和植被覆盖面积的时空分布特征．进一步分析归一化植被指数（NDVI）的季节变化特征与景观格局指数,得到和田河流域沙漠段生态环境的空间变化特征．结果表明:生态补水措施增加了流域的水体和植被面积,缓解了生态环境;并且生态补水后河流曲折系数下降,平均水面宽度增加,河流逐步朝平流化方向发展;NDVI的空间分布呈现河流两端植被覆盖量高,中间覆盖量低的特点．分析景观格局指数得到,生态应急补水使和田河流域沙漠段水体景观和植被景观分布呈现聚集分布,有效地缓解了生态环境．      

梯级水坝对高原河流健康的影响研究

为分析梯级水坝对高原河流健康的影响,考虑高原河流特征和国内外研究成果,构建了基于水文、水质、水生态3个准则层、12个指标的健康评价指标体系,采用模糊综合健康评价模型评价筑坝河段的健康水平．结果显示:1）梯级水坝剧烈改变了筑坝河段的水文和水质特征,筑坝后河水流速和DO分别平均下降75%和12%,水深和水温平均上升了67%和50%．2）连续筑坝区域水质中COD_Mn和BOD指标分别下降28%和21%,水体沉积物中TN、TP和TOC平均上升为40%、23%和64%．3）水文和水质的变化改变筑坝河段水体浮游生物的生长环境,浮游植物和浮游动物的种群结构发生显著变化,浮游生物的种类、密度和生物量平均上升1.7、71和12倍．4）从时空尺度看,梯级水坝对枯水期河流的影响较平水期和丰水期高78%,对上段筑坝区的影响较下段筑坝区平均高56%．小型梯级水坝对湟水河段河流健康产生影响较大,亟需长期的监测和系统的评估．      

1980-2015年扎龙湿地景观动态变化分析

基于扎龙湿地1980—2015年7期土地利用数据、近35年气象数据和统计年鉴数据,利用数理统计、空间分析与景观格局指数等方法,对扎龙湿地近年来景观类型时空变化、景观格局变化及驱动因素进行分析,并对生态环境保护措施等问题进行探讨．结果表明:1）近35年来,扎龙湿地西北、中东和西南部地区景观类型空间变化明显,受人类干扰严重．沼泽地面积减少最多,耕地面积增加最多,草地、林地、未利用地面积有不同程度的增加,水域和建筑用地面积变化不大．2）在1995—2005年扎龙湿地景观破碎度较高,且2000—2005年变化显著．耕地、林地和草地面积增加,水域、沼泽地面积减少对景观破碎化有直接影响．3）温度增加使湿地水体的潜在蒸发量增大,影响湿地水量平衡．大型水利设施、补水工程的修建有效缓解湿地缺水状况,同时也打破湿地的自然生态水文模式,加剧湿地景观破碎化．随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快,湿地生态系统功能与可持续发展都面临重大挑战．      

1970—2015年黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系水文连通时空演变

以黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系为研究区,解译46 a间的4期遥感影像反映水系结构变化,结合图论方法,在网格尺度评估了结构连通性;利用年径流量及年输沙量数据反映功能连通性的变化．结果表明:沟渠增长率为25%,水库增长了11.65倍;1970—2015年间,β连通性的平均值分别为0.38、0.41、0.41、0.42,γ连通性的平均值为0.14、0.16、0.16、0.17,水系流量连通性的平均值分别为0.31、0.19、0.10、0.12,水系输沙连通性的平均值为0.36、0.21、0.13、0.16;总体上黄河三角洲高效生态经济区水利建设逐渐增多,水系结构变化显著,结构连通性呈增长趋势,功能连通性呈现先下降再小幅增长的趋势,且与人类活动关系密切．本研究从水文连通的角度为人类活动对区域水系结构和功能的影响提供数据支持．      

基于Keyhole和Landsat MSS融合影像的土地利用变化监测研究—以杭州湾南岸为例

以杭州湾南岸为研究区,利用1980年9月20日的Keyhole遥感影像与同一时期的Landsat MSS遥感影像,通过融合处理,获得既具有高空间分辨率又有多光谱分辨率的历史遥感影像,填补历史高分辨率遥感影像的空缺．研究结果将历史土地利用类型变化监测时间序列推前的同时,提高杭州湾南岸土地利用变化监测的精度．研究中将使用历史融合影像对杭州湾土地利用类型变化进行监测,同时结合1990—2020年4景Landsat遥感影像,获得杭州湾南岸地区近41年的土地利用情况,辅以前人的目视解译结果图,得到分类精度>90%的土地覆被利用分类结果．从面积变化、类型转化、年均变化率3方面分析讨论了1980—2020年间杭州湾南岸地区土地利用的时空变化特征．结果表明:1980—1990年,杭州湾南岸库塘呈减少的趋势,耕地逐渐向海岸地区扩张;1990—2020年,城市的扩张面积不断增加且呈现向海岸扩张的趋势,库塘的面积增加明显,主要表现在人工养殖场继续向海岸扩张．城市的发展是影响杭州湾南岸土地利用变化的主要因素,并且在杭州湾城市规划的同时应该充分考虑其生态环境的问题,加强自然湿地保护,严格控制自然湿地的开发规模,坚持可持续发展,在保护湿地的基础上进行合理的开发利用．