基于Budyko假设的鄱阳湖抚河流域 径流变化归因分析

气候变化和人类活动是河川径流变化的主要影响因素,以抚河流域为研究区,采用Mann-Kendal检验和双累积曲线分析研究区1961—2010年气象水文要素的变化特征,基于Budyko假设,评价气候变化和人类活动对抚河流域径流变化的贡献率.结果表明:①1961—2010年抚河流域径流量整体呈下降趋势,年均径流深为763.4 mm,降水量年际波动较大,整体变化趋势不明显,潜在蒸散量呈显著的下降趋势,下降速率达-5.472 mm/a;②抚河流域径流变化可划分基准期(1991—2002年)和人类强干扰期(2003—2010年)为两个阶段,径流变化弹性系数的绝对值由大到小依次是ε_P(降水)ε_(ET_0)(潜在蒸散)ε_w(下垫面指数),从1961—2010年这50年中,流域径流对气候的敏感性减弱,对下垫面的敏感性增强;③从参考期到人类强干扰期,抚河流域土地利用方式的转变以及水库、大坝等水利工程设施的修建所导致的下垫面变化是径流减少的主要原因,而气候要素降水量的贡献次之,潜在蒸散量的贡献最小.     

气候变暖背景下黄河源区白河和黑河流域径流变化归因分析

使用Mann Kendall检验和STARS法对黄河源区白河和黑河流域1985-2016年水文气象序列进行趋势分析和突变点诊断,利用基于Budyko假设的傅抱璞公式定量评估气候变化(包括降水和潜在蒸散发)和人类活动对流域径流变化的影响程度.结果显示,两个流域气温上升趋势显著,年径流都呈减少趋势,降水和潜在蒸散发都增加,潜在蒸散发变化幅度大于降水.白河流域径流与降水均未发生突变,径流主要受气候变化影响.黑河流域径流发生两次突变,分别为1994和2012年.弹性系数计算结果显示,黑河径流的降水、潜在蒸散发以及下垫面弹性系数分别为3.82,-2.82,-0.74,表明与人类活动相比,黑河径流对气候变化更加敏感,降水比潜在蒸散发发挥的作用更大.归因分析表明,降水、潜在蒸散发和人类活动对两次黑河径流突变的相对贡献分别为-18.34%、30.12%、88.22%以及74.47%、-40.51%、66.04%,人类活动是导致黑河流域径流变化的主要原因.     

山东省主要河流近60 a径流变化及其归因分析

以山东省7条主要河流为研究对象,基于代表性水文站近60 a的实测径流数据,采用Mann-Kendall法、有序聚类分析法和双累积曲线法进行径流变化特征分析,并通过径流还原法识别气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明：近60 a来,大汶河、大沽河、沂河和沭河径流深均呈显著减小的趋势,小清河径流深呈显著增加趋势;小清河实测径流深在1994年发生突变,徒骇马颊河突变年份为1989年,其他河流的突变年份均集中在1974—1976年;河流径流变化受气候变化和人类活动的共同影响,其中大沽河和沭河径流变化以气候变化影响为主,泗河径流变化以人类活动影响为主,气候变化和人类活动对其他河流径流变化的影响基本相当。     

基于Budyko假设的三江源径流变化特性及量化分离

根据1956—2012年气象和水文站点的降雨、气温、蒸发等实测和相关数据,采用线性趋势法、非参数MannKendall法和Spearman法,分析了三江源地区降雨、气温、NDVI(归一化植被指数,normal difference vegetation index)和径流变化特征,并采用基于Budyko假设的互补关系权重因子法量化分离气候和下垫面对径流影响。结果表明,长江源和澜沧江源降雨量呈显著增加趋势,三江源气温呈显著增加趋势,黄河源NDVI呈显著增加趋势。长江源、黄河源和澜沧江源径流量10年变化幅度分别为6.54亿m³、-2.05亿m³和1.54亿m³。所使用的互补关系权重因子法不仅可以准确地计算出径流年均值的变化,并且量化分离时无需假定气候和下垫面变化对径流变化具有相同的贡献特征。总体来说,长江源、黄河源气候和下垫面变化对径流的影响为正贡献;但是澜沧江源α(权重因子)等于1.0时下垫面变化对径流的影响为正贡献,而α为0.5和0时下垫面对径流的影响为负贡献。长江源、黄河源和澜沧江源气候变化对径流的贡献分别为55.21...     

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%.     

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.     

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．      

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.     

淮河上游径流变化多元影响因子敏感性及贡献率分析

解析径流变化与自然、人为因素的响应关系,对流域水资源安全及管理具有重要意义.构建了一个以多元影响因素为输入、以径流为输出的长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型,以建立包括气候变化与人类活动在内的多元影响因子与径流的响应关系,进而分析多元影响因子与径流之间的敏感性与贡献率.以淮河上游为研究区进行实例研究,结果表明：径流对人类影响因素敏感性高于气象因素,对水库塘坝库容具有最高敏感性;突变后各因素平均敏感性增大.气象与人类活动对径流的贡献率分别为55%、45%.其中,水库塘坝库容、降水量、净辐射的变化为径流减少的主导因素.合理的水利工程建设与生态修复布局,对径流调节起到有益作用.研究成果为径流变化规律与成因辨识、流域下垫面保护及水安全保障提供科学参考与决策辅助.     

外界胁迫作用下塔里木河流域径流变化响应的敏感性

采用Pettitt检验法及累积距平等方法相互验证,合理地将历史长序列划分确定为基准期(1960—1971年)、改变期Ⅰ(1972—1985年)及改变期Ⅱ(1986—2015年)。采用基于Budyko假设的Choudhury公式和水量平衡方法,计算分析塔里木河流域径流变化对外界气候变化和人类活动的响应敏感性及其敏感性系数的空间分布。研究表明:(a)径流变化对人类活动的敏感性较高。(b)降水增加对径流增加起促进作用,而潜在蒸发和下垫面参数增加使径流减少;自基准期到改变期Ⅱ,径流变化对降水、潜在蒸散发和下垫面参数的敏感性系数显著增加,在改变期Ⅱ敏感性系数分别为1.26、-0.26、-1.88。(c)敏感性系数空间分布存在差异性,流域中下游敏感性系数较上游敏感性系数高。(d)根据径流变化的敏感性及时采取应对措施对流域水资源开发利用与调配管理具有积极作用。     

淮河上游生态需水量计算分析

为分析计算淮河上游河流生态需水量,提出了丰水期、枯水期、平水期保证率分别为45%,75%,50%的淮河上游适宜生态径流计算方法,选用淮河上游干流息县、长台关以及大坡岭3个主要控制站1960～2005年历年天然来水量资料,计算了淮河上游最小生态径流和适宜生态径流,并运用Tennant法进行评价.结果表明,最小生态径流在很大程度上有损于河流生态系统稳定与健康;总体而言,3站适宜生态径流均可以使淮河上游河流生态环境状况达到最佳,但在某些年份各站实测月均流量小于其适宜生态径流量,而且丰水期适宜生态径流破坏率较枯水期的要高.因此,在某些年份为满足淮河上游适宜生态需水要求,还应增加河道内生态用水量.     

Analysis on river sediment changes of the upper reaches of Yantze River

The sediment load and river sedimentation of the upper reaches of Yangtze River has been undergoing constant changes as complex landform, large mountain area and plentiful precipitation make the drainage area of Yangtze River very vulnerable to water erosion and gravity erosion. Through analyzing the hydrological and sediment load statistics recorded by major hydrological stations along Yangtze River since 1950s, and editing the accumulation graph of annual runoff volume and annual sediment load, we find out that the suspended-sediment of Yangtze river has been decreasing year by year in Wulong Hydrological Station on Wujiang River. Beibei Hydrological Station on Jialingjiang River, Lijiawan Hydrological Station on Tuojiang River and Gaochang Hydrological Station on Minjiang River, Yichang Hydrological Station, Cuntan Hydrological Station along Yangtze River mainstream share the same experience too. But the statistics obtained at Pingshan Hydrological Station on Jinshajiang River shows the sediment load there has increased. Taking ecological construction, hydraulic engineering construction and precipitation changes into consideration, the thesis analyses the causes for the sediment load decrease of Jialingjiang River, Tuojiang River, Minjiang River and Wujiang River and provides us both scientific foundation for further study of river sediment changes of the upper reaches of Yangtze River, and measures to control river sedimentation. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (50099620) Biography: ZHONG Xiang-hao (1942-), male, researcher, research direction: mountain environment and ecology.     

Analysis on Landscape Pattern in the Upper and Middle Reaches of Yarlung Zangbo River：Taking Zhongba County, Angren County, Rikaze City as Example

Taking Zhongba County, Angren County, Rikaze City located at the Upper and Middle Reaches of Yarlung Zangbo River as landscape units , this paper studied the difference of the landscape pattern under various degrees of human disturbance in the three areas. The results showed that： the three areas all reflected the same characteristic of landscape pattern in Qinghai-Tibet Plateau, the natural landscapes were in the absolute dominant position. However, from Zhangba to Rikaze, with human disturbance intensity increasing, anthropogenic features of landscapes became more and more outstanding, In Zhongba, the landscape structure appeared to be simpler with coarse grains and a less rich diversity, Conversely, in Rikaze, the landscape showed a complicated shape with finer grains and a relatively richer diversity, This reflected that the impact of human activities to natural landscape behaved a gradually-growing trend from the upper reach to the middle one of Yarlung Zangbo River Basin.     

SWAT模型在伊河上游径流模拟中的应用

为了探讨SWAT模型在中国半湿润半干旱地区的适用性,依托GIS软件平台,将模型应用于中国伊河流域潭头以上地区,同时与新安江模型的同系列模拟结果进行了比较.结果表明,研究流域属于混合产流区,以蓄满产流为主的年份的模拟效果要好于以超渗产流为主的年份.     

黑河中上游草原蝗虫生态分布与生境的关系

以黑河中上游天然草地为例,采用野外调查和定量分析方法,研究了不同草地蝗虫组成、生态种组分布及其与生境的相关关系.结果表明:黑河中上游天然草地的地形、气候条件和土壤、植被组成具有明显异质性;连续4年野外采集蝗虫38种,隶属于3科11属,32个多布种蝗虫在相关性系数0.50处,聚为8个生态种组.蝗虫具有极为广泛的生态适应性,同时草原区的生境决定着蝗虫的地理分布格局,研究区蝗虫主要分布在海拔2000～3000 m的祁连山地.温度因子是蜱虫种属组成的促进因子,其他因子为抑制因子;温度与降水量是蝗虫密度的促进因子;极端最低温与蝗虫种属组成存在极显著关系,与蝗虫密度存在显著关系.     

黑河中上游流域水文区划分析比较

选取黑河中上游流域11个水文站点反映流域降水径流特性的7个区划指标,分别应用模糊聚类法和集对分析进行水文区划研究.2种方法比较分析结果表明,应用模糊聚类法将该流域划分为5个子区更为合理.所得分区结果有助于进一步认识该流域水文现象的形成、分布和变化规律,也为黑河流域水文站网合理规划、布设提供了基础,同时也为解决水文资料移用和水资源合理开发提供了依据.     

淮河上游大坡岭流域土地利用方式变化引起的流域滞时变化

以淮河上游大坡岭子流域(简称大坡岭流域)为研究区域,基于研究区域1965—2009年间的26场单峰洪水,计算流域平均滞时。以1985年为界,比较土地利用变化前后流域平均滞时的变化,并计算不同降雨量级的流域平均滞时,分析滞时与径流深和洪峰流量的相关关系。结果表明:土地利用变化引起的流域平均滞时变化很大;除了降雨形心到洪峰流量的时间TLPC在土地利用变化之后减少外(从9.98 h减少为5.26 h),另外3种滞时,降雨形心到流量过程线形心的时间TLC、降雨开始到洪峰流量的时间TLP和最大降雨强度到洪峰流量的时间TLPP均增大(分别从21.32 h、34.64 h、10.00 h增加到26.77 h、35.08 h、11.50 h)。大坡岭流域土地利用变化前后以及整个时期4种滞时和降雨量级存在一定联系,与径流深及洪峰流量无相关关系。     

Analysis on River Sediment Changes of the Upper Reaches of Yangtze River

The sediment load and river sedimentation of the upper reaches of Yangtze River has been undergoing constant changes as complex landformlarge mountain area and plentiful precipitation make the drainage area of Yangtze River very vulnerable to water erosion and gravity erosion. Through analyzing the hydrological and sediment load statistics recorded by major hydrological stations along Yangtze River since 1950s, and editing the accumulation graph of annual runoff volume and annual sediment load, we find out that the suspended-sediment of Yangtze river has been decreasing year by year in Wulong Hydrological Station on Wujiang River, Beibei Hydrological Station on Jialingjiang River, Lijiawan Hydrological Station on Tuojiang River and Gaochang Hydrological Station on Minjiang River, Yichang Hydrological Station, Cuntan Hydrological Station along Yangtze River mainstream share the same experience too. But the statistics obtained at Pingshan Hydrological Station on Jinshajiang River shows the sediment load there has increased. Taking ecological construction, hydraulic engineering construction and precipitation changes into consideration, the thesis analyses the cauls for the sediment load decrease of Jialingjiang River, Tuojiang River, Minjiang River and Wujiang River and provides us both scientific foundation for further study of river sediment changes of the upper reaches of Yangtze River, and measures to control river sedimentation.     

河道洪水演算方法在淮河及滹沱河中游的应用

为解决马斯京根法在河道洪水演算中未考虑河道断面特征和水力特性的变化问题,在淮河中游吴家渡至小柳巷河段、滹沱河中游黄壁庄至北中山河段采用考虑河道断面几何形状和水力学糙率的Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法进行河道洪水演算研究,探讨考虑河道断面特征和水力特性的演算方法在湿润区淮河中游及半干旱区滹沱河中游的适用性,并将模拟结果与马斯京根法进行比较。结果表明,Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法在研究河道上模拟精度较高,洪峰合格率均在86%以上,确定性系数均大于0.8,可应用于河道洪水预报。     

淮河上游地区城市与河流关系的时空演化研究

以淮河上游地区为研究范围,运用实地考察、历史文献和GIS技术,分析从秦代至今2200多年来城市与河流的关系,揭示城市与河流时空演化特征.结果表明:第一,城市选址多在河流沿岸或干支流交汇处;第二,历史上城市分布呈现从北往南发展,北部城市数量多,城市分布密度大,南部数量少,分布密度小;第三,秦至西汉时期城市数量增长速度快,东汉至魏晋时期城市稳定发展,至南北朝时期城市数量达到顶峰,之后一直到元代,城市数量整体处于下降趋势.明朝城市数量有所恢复,呈现出现代城市的分布形态.清代以后城市数量有所上升.