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%。     

塔里木河干流年径流量变化的人类活动和气候变化因子甄别

如何区分人类活动和气候变化对径流的影响,一直以来受到研究者的广泛关注．文中以塔里木河流域近50年来实测径流资料以及塔里木河干流区气象资料为研究对象,采用非参数的Spearman秩次检验和Mann-Kendall检验对干流径流和气象因子时间序列变化趋势进行分析,并在此基础上对二者的突变点进行检验．结果表明,在人类活动影响下干流阿拉尔、新渠满、英巴扎和卡拉水文站年径流量发生突变的年份分别为1970,1972,1974和1974年;而气候变化发生突变的年份则为1993年．人类活动对塔里木河干流（以卡拉水文站计）年径流量减少的影响在20世纪70—90年代和2000—2005年分别为41.96％,74.73％,76.45％和67.18％;气候变化对干流年径流量减少的影响在20世纪90年代和2000—2005年分别为1.67％和2.95％．人类活动是影响干流径流变化的最主要因子．     

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%.     

气候变化和人类活动对流域径流的影响分析——以沙颍河为例

如何定量区分气候变化以及人类活动对流域径流的影响已经成为当前研究的热点问题,该问题的研究可以为流域内水资源规划利用问题提供科学依据以及应用意义.利用趋势系数法、Mann-Kendall突变检验法分析了沙颍河上游区1951~2010年流域内降雨量以及径流深序列的变化特征,基于时间序列分析法量化了气候变化以及人类活动对流域内径流所造成的影响.结果显示:流域内年降雨变化相对稳定,而年径流深年际变化比较剧烈,呈现出显著的下降趋势,且在1965年发生突变;以1965年为界线,人类活动影响时期(1965~2010)相对于天然时期(1951~1964)径流量下降,其中气候变化所导致的影响占35.45%,人类活动的影响占64.55%,各个年代气候变化以及人类活动对径流的影响量不尽相同,但人类活动变化仍然是造成径流深降低的主要原因.     

近50年澄碧河流域降雨径流变化趋势及成因分析

为探讨岩溶区流域降雨径流变化特征,基于澄碧河流域1963年至2011年共49 a的降雨径流序列,运用Mann-Kendall方法、Hurst指数法和双累积曲线法分别进行趋势及突变分析、序列未来的趋势预测分析和降雨径流变化产生的影响分析,在此基础上,结合流域的历史及地质资料探讨降雨径流关系发生变化的成因。结果表明:①流域降雨量的年际、汛期以及非汛期序列均呈现显著增加的趋势,且年降雨量的突变年为1986年,而径流量的非汛期序列却呈现显著减少的趋势,并在1990年发生突变;②流域的降雨径流相关关系发生了变化,流域水资源量减少达到12亿m~3/a;③流域内降雨径流的变化是由人类活动、喀斯特岩溶性的地质构造特征和降雨分布特点导致的。     

紫荆关流域降雨径流变化趋势的分析

为了探讨紫荆关流域降雨与径流变化的规律,采用Mann-Kendall秩次相关检验法对紫荆关流域1956~2005年长系列降雨、径流资料进行了分析,并给出了降雨变化对径流变化贡献程度的定量描述方法。结果表明:紫荆关流域年径流量有明显的下降趋势,年降雨量有下降的趋势,但不显著;年降雨量与年径流量有一致的变化趋势,且二者变化过程关系密切,降雨是影响径流变化的主要因素,其贡献程度达到了39.68%;由于受到非降雨因素的影响,二者的相关性随着年代的推移呈减弱的趋势变化。     

基于非平稳模型的喀什河流域气象要素对径流影响研究

基于该地区1966—2019年气象水文资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt与Buishand突变检验方法,分析新疆喀什河流域径流在日、月、季及年尺度上的变化特征,并结合非平稳极值模型识别径流变化的主要气象要素.研究发现：(1)不同时间尺度的径流序列呈现增加趋势,主要集中在1995—1998年间发生突变.其中,强度较小的径流序列一般具有显著的增加趋势,而流量较高的径流序列变化趋势不显著.(2)温度对流域径流的影响较大,但是随着时间尺度增大,降雨的影响会逐渐增强.其中,日尺度主要受温度的影响,到了月尺度,开始受到降雨的影响,而季节尺度上主要受到降雨与温度的共同影响.(3)5—9月或者秋季的极端径流受降雨与温度影响更为明显,不同重现水平有所增强.研究成果可为完整揭示阐述新疆半干旱区流域水文气象演变机理提供参考.     

人类活动对老哈河流域近50年径流变化影响的定量评估

以中国北方典型的半干旱区老哈河流域为研究区,基于分布在流域内的53个雨量站、10个径流站和4个气象站数据研究老哈河10个子流域近50年来关键水文要素的时空变化规律。利用MK检验及Pettitt突变点检验,分析降水与径流的变化趋势和显著性水平,并计算其突变点。采用半分布式可变下渗能力(variable infiltration capacity,VIC)模型对10个子流域基准期的降雨径流过程进行模拟。基于率定后的模型参数,对变化期自然径流进行重建,从而定量分割出气候变化和人类活动对该流域径流急剧下降的影响。结果表明:自1980年以来,老哈河流域90%的径流下降是由人类活动引起的,而仅有10%归因于气候变化;就人类活动而言,特别是中下游地区大面积的农业灌溉用水是整个老哈河流域地表径流急剧下降的根本原因。此外,研究还发现人类活动对径流下降的贡献率随流域干湿变化而不同,在枯水年人类活动影响所占比重较大,而在丰水年人类活动的影响相对较小。     

气候变化影响下冶河流域径流变化特征分析

基于冶河流域周边台站的气象水文数据,综合运用Mann-Kendall突变检测、Hurst指数和相关分析等方法,分析了流域径流的年际变化特征和年内格局变化,探讨了径流与气候变化的内在关系.结果表明:1957年～2013年,冶河流域气候呈现向暖干转化的趋势,其中升温趋势显著,而降水减少不明显.流域径流的年际变化呈现显著的减少趋势,减少率为0.14×10~8 m~3/a.年径流序列在1977年发生突变,突变前后年平均径流减少了5.13×10~8 m~3,突变后气候变化对径流的影响程度逐渐减弱.从径流的年内变化格局看,各月份径流减少都十分显著,相对减少率均超过50%.R/S分析结果表明,气温、降水和径流的年际变化均具有持续性,气温迅速升高、降水微弱减少和径流持续减少的变化趋势未来仍将继续.     

基于Budyko假设和微分方程的淮河上中游径流变化归因分析

为探究淮河上中游流域气候变化和人类活动对不同时间尺度径流特征的影响,采用包括高流量、平均流量和低流量在内的7个流量指标表征径流变化特征,运用Mann-Kendall趋势检验、滑动T检验识别各流量指标的突变年份,并利用推导出的流量指标变化微分方程改进原有的基于Budyko假设的方法,从而定量识别气候变化与人类活动对径流变化的贡献率,并构建了土地利用转移矩阵分析人类活动对径流特征变化的驱动机制。结果表明：淮河上中游大部分径流特征在突变年份后呈现下降趋势,其中平均流量特征最为明显,下降幅度为2.25%～44.25%;高流量指标、汛期径流深与气候指标的相关性最高,相关系数为0.859～0.987,低流量指标和非汛期径流深的相关性较低;气候变化和人类活动使得大部分径流特征呈下降趋势,其中人类活动为主导因素,其在息县、王家坝、鲁台子和蚌埠站的贡献率范围分别为87.55%～98.46%、80.91%～88.50%、80.42%～92.42%和83.23%～99.99%。     

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.     

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.     

济南市区四大泉群流量演变规律及影响因素

基于2010—2020年济南市区四大泉群泉水出流量、地下水位及降雨量等数据,利用Mann-Kendall检验、 Pettitt检验和Pearson相关系数等方法,开展泉水流量、地下水位和降雨量的突变、整体变化趋势及两者相关性研究。结果表明：趵突泉、五龙潭和黑虎泉泉群均存在突变时间,突变时间分别为2014年8月、 2017年8月和2017年3月,且突变前后及整体都呈现出显著下降趋势;珍珠泉泉群未发生突变,整体为不显著的上升趋势;四大泉群之间存在中、低程度的相关性,趵突泉泉流量与趵突泉地下水位中度相关,且趵突泉地下水位的突变时间早于趵突泉泉流量的突变时间;降雨整体呈现上升趋势,不存在突变时间;人类活动是泉水流量呈减少趋势和发生突变的主要影响因素。     

汉江流域实际蒸散发的时空演变规律及成因分析

根据汉江流域14个气象站点1961—2011年的逐日气象资料，分别利用参数率定后的AA模型和GG模型计算汉江流域的实际蒸散发。在此基础上，采用Mann-Kendall检验法、Sen’s坡度检测法和Pettitt突变检测法对过去51a汉江流域实际蒸散发的时空演变规律及主要气象因子的变化趋势进行分析，并探讨实际蒸散发变化的成因。结果表明，参数率定后的AA模型和GG模型对汉江流域实际蒸散发的模拟结果基本一致；汉江流域1961—2011年平均实际蒸散发总体上呈现自东南向西北逐次减少的空间分布特征；整个流域的多年平均实际蒸散发呈现显著下降趋势，并于1979年发生显著性突变；显著下降的风速和日照时数是导致汉江流域年实际蒸散发显著下降的主要原因。     

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.     

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．      

水蚀风蚀交错区河流径流量变化及影响因素分析

以水蚀风蚀交错区内西柳沟流域为研究对象,根据流域把口站1960-2010年长时间序列径流资料,运用线性倾向估计、小波分析、最大熵谱分析、Mann-Kendall突变检验及累积距平等数理统计分析方法,揭示西柳沟流域年径流量变化的趋势性、周期性及其突变性,并探讨分析了其变化影响因素.结果表明:径流量变化年际差异大,存在减少的变化趋势,但并没有通过显著性检验;小波及最大熵谱分析结果表明,西柳沟年径流量存在3年、5年、9年以及21年变化周期,其中3年变化周期为径流量变化第一主周期;Mann-Kendall及t-检验结果表明,年径流量在2004年和2006年左右发生了突变;径流量变化受降影响最为明显,其峰谷值和周期变化均随降雨的变化而变化,流域坝库工程对降雨径流的拦蓄作用明显,2000以来的淤地坝建设使得径流量序列发生突变.     

龙川江流域近50年气温、降水及径流的变化趋势分析

根据有关气象和水文台站的实测资料,利用均值、线性倾向、累积统计距平等方法,统计分析龙川江流域近50年(1960年—2009年)气温、降水和径流的年际、年内变化,并用非参数Mann-Kendall检验法对气候和水文要素的变化趋势进行显著性检验。结果显示:研究区内多年平均气温呈上升趋势,尤其自上世纪80年代以来增暖趋势明显,其中:低气温升高对年平均气温的影响较大;流域多年平均降水量呈现显著增长的趋势,上世纪90年代是一个降水量由少变多的年代,在年内分配上,降水量在不同季节的变化呈现出不同的规律;径流量则表现出微弱的减少趋势,说明人类活动的影响在部分水文气象要素的变化趋势中可能占据了主导地位。     

西辽河源头流域径流变化趋势及影响因素分析

利用1977—2008年老哈河流域与沙拉沐沦河流域水文数据,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类分析和线性回归方法分析其降水量、径流量近32 a的年内和年际变化规律及其影响因素.结果表明:1977—2008年2个流域年降水量和径流量均呈现下降的趋势,径流量下降幅度明显高于降水量;沙拉沐沦河流域降水量下降趋势不明显,稳定的泉水补给使得径流量受降水量减少和土地利用/覆被变化影响较小;老哈河流域径流量减少幅度远远高于降水量,在雨季下游有断流现象,该流域1977—1998年降水量是径流量变化的主要影响因素,1999—2008年流域内土地利用/覆被变化和水库水坝修建、河道外取水等人类活动共同作用使得该流域径流量减少了70.3%.     

北京水源地变化环境下的小流域径流响应研究

近40年北京山区来水量急剧减少,造成下游地区水资源日趋紧张,降水和土地利用变化被认为是径流减少的主要因素.为量化降水和土地利用变化对流域径流的影响,以密云水库集水区半城子小流域为对象,采用基于分离评判原理的水文分析法及多年水量平衡模型,定量分析了1989~2011年间降水和土地利用变化对小流域年径流的影响.结果表明:半城子小流域年降水量及产流型降水量在1989~2011年间分别呈波动下降趋势但下降趋势不显著(p0.05),而年径流显著减少(p0.01);结合年径流累积曲线及独立样本T检验,年径流量在1998年发生减少突变;1989~2011年间气候变化对半城子小流域径流减少的贡献率为80.24%;而土地利用变化的贡献率仅19.76%;情景模拟表明,不同植被类型变化对年径流变化的影响差异较大,当单位面积森林、草地和农田分别转化为城镇建设用地时,流域多年平均径流分别增加:1.30、0.21和0.30mm.研究结果旨在为北京山区森林小流域水土资源规划及管理提供参考.