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。     

黄河上游流域径流变化特征与归因分析研究

基于黄河上游头道拐水文站1982-2015年的月尺度径流量数据，采用累积距平值方法识别径流突变年份，继而分析研究区生态水文气象要素的年内变化规律，然后采用多元线性回归方法，评估了气候变化和人类活动对黄河上游植被变化的贡献率.最后，运用Budyko假设方法计算了人类活动引起的植被变化和气候因子(包括降水、蒸发和气候变化引起的植被变化)对黄河上游径流变化的贡献率.结果表明：(1)头道拐水文站的年径流量存在着明显减小的趋势，并且年内分配更加均匀；(2)归一化植被指数、年平均降雨量和年平均参考蒸散发量均呈现逐渐增长的趋势；(3)人为因素在黄河上游植被覆盖率增长方面发挥了主要作用，贡献率为75.02%;(4)气候因子(包括降水、蒸发和气候变化引起的植被变化)和人类活动引起的植被变化对头道拐水文站径流变化的贡献率分别为36.81%和63.19%.     

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.     

1960-2010年洮河流域径流变化趋势及影响因素

以洮河流域把口水文站红旗站1960-2010年的径流序列为基础数据,采用Mann-Kendall方法分析了1960-2010年洮河流域年径流的变化趋势,并通过相关分析、统计规律分析、降水—径流双累积曲线法研究了气候变化、太阳黑子活动、ENSO循环和下垫面要素对洮河径流变化的影响.结果表明:1960-2010年洮河流域年径流总体呈减少趋势,其中1960-1969年洮河流域年径流有微弱的增加趋势,1970年以后,洮河流域年径流呈减少趋势,特别是1995年以后,年径流减少趋势明显.洮河流域多年径流的减少与汛期降水量的减少和蒸发量的增加密切相关,气候变化对洮河流域径流变化影响较大.1960-1985年在太阳黑子活动周期极大值年及前两年,年径流出现明显异常的现象.太阳黑子活动高值区年径流总体偏少,太阳黑子活动低值区年径流总体偏多.1985-2010年太阳黑子活动高值与低值区年径流均偏少.ENSO循环对洮河年径流变化有一定影响,洮河流域年径流对El Nino较为敏感.在El Nino发生当年,年径流偏枯;在El Nino发生次年,年径流偏枯程度不像El Nino当年那样显著.洮河流域年径流对La Nina并不敏感,下垫面要素变化对洮河流域年径流变化影响有限.     

基于信息熵的多目标水文站网优化探讨

规划合理的水文站网能够充分反映水文时空变异特征.站网优化力求以最少的站点数目收集尽可能准确详尽的信息.建立了一种基于信息熵的多目标水文站网优化模型,基于信息熵原理,以站点间互信息最小为原则对站点进行排序,形成站点组合多种方案;构建由联合熵百分比、平均互信息和Nash-Sutcliffe效率系数(NSC)组成的评价函数对站点组合进行信息承载量评价;运用多目标优化求解方法求得最优解.对黄河支流伊洛河流域多年月流量序列进行了实例分析,结果表明:伊洛河流域水文站网可去除冗余站点;优化后的站网仍可提供足量信息.所建立水文站网优化模型综合考虑了站网的信息总量、信息重叠量和数据波动三项指标,并结合多目标优化方法求解,满足了对站网信息量作定量分析的需要以及在多目标下进行站网优化的要求,是一种合理有效的站网优化方法,对于水资源的规划管理具有重要作用.     

气候变化和人类活动对黄河上游径流影响的时空差异

在运用灵活样本熵测度黄河上游干支流12个水文站1960-2015年径流复杂性的基础上,量化多时间尺度下气候变化和人类活动对径流影响的贡献率,结果显示,近60 a来,黄河上游径流总体呈下降趋势,仅在部分时段和站点呈上升趋势.年径流量一致在1980年代中期到90年代初、2010年前后发生突变. 1986年后,气候变化和人类活动对黄河上游径流的影响时空差异显著,汛期、丰水期、春夏秋季径流在所有站点均以气候变化影响为主.年、非汛期、枯水期在干流贵德站至兰州站、支流湟水民和站以人类活动影响为主.复杂性测度适用于检测径流序列宏观突变和微观变化,据此量化气候变化和人类活动对径流影响的贡献率具有很好的可靠性,但各影响因子的贡献率和机制需深入分析.     

基于S WA T模型的母猪河流域水资源时空变化特征研究

在山东胶东半岛母猪河流域构建了分布式水文模型SWAT,在模型参数敏感性分析、参数率定、模型验证的基础上,对研究区月水文过程进行模拟,并在此基础上分析了母猪河流域近年来水资源时空变化特征.研究结果表明米山水库水文站月径流过程模拟效果较好,率定期和验证期R2和ENS均在0.8左右.母猪河流域多年平均年径流深为372.5mm,西母猪河源区年均径流深较高,东母猪河子流域较低,流域年径流深基本上呈西高东低的空间分布特征.春夏两季与年径流深空间分布特征较为一致,而秋冬两季径流深空间分布较均匀.汛期7—10月份流域产流量约占全年总产流量84%,极易引发流域性大洪水,而非汛期产流量严重不足,流域水资源短缺问题十分严峻.     

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.     

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。     

基于数字滤波法的拒马河基流分割及演变规律研究

以大清河流域拒马河为研究对象,基于紫荆关水文站1950—2016年的日径流数据,采用改进退水常数后数字滤波法中的Chapman-Maxwell法,对拒马河径流过程进行基流分割,并对拒马河丰、平、枯年基流变化特征进行分析. 结果表明:1)使用改进后退水常数（α=0.993）比以往经验所得退水常数（α=0.925）计算的基流量变化特征更稳定;2)基流与径流均呈减小突变,基流突变时间略早于径流突变时间,突变前后基流变化幅度小于径流变化幅度;3)丰、平、枯不同水平年基流对径流的贡献率分别达到35.80%、42.51%、52.20%,丰水年基流贡献率最小,枯水年基流是径流的主要补给源. 研究结果可为保障河道生态基流及应对气候变化对河道生态系统的影响提供理论和技术支撑.      

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%.      

基于小波分析的黄河河川径流变化规律研究

采用Morlet小波函数,分别对黄河上、中、下游河川径流序列进行小波分析,揭示了黄河上、中、下游河川径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点.通过小波方差检验,得出黄河上、中、下游径流变化第一主周期均为22年.经径流变化趋势分析,预测黄河上、中、下游大约在2003～2012年均将处于偏丰期,结果表明上、中、下游河川径流变化具有同步性.     

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.     

近50年黄河流域降水变化的时空特征

基于827个降水监测站1951--1998年的逐月监测数据,利用GIS空间分析功能,计算分析黄河流域降水量近50年的时空变化.先重点研究1951--1998年期间典型降水等值线200、400和800 mm的空间移动情况,研究表明:黄河流域黄土高原一带干旱化趋势十分明显,典型降水等值线南移.然后对1951-1979和1980-1998年前后2个时段黄河流域年、汛期和非汛期降水量空间变化分别进行分析,发现黄河流域降水减少幅度最大的区域在黄土高原大部和黄河下游,但是在黄河源头、伊洛河流域、汾河源头及其下游等则呈增加趋势,而且汛期降水量与非汛期降水量的变化趋势在空间上并不完全一致.     

黄河下游滩区河南段土地利用类型的时空变化特征

分析黄河下游滩区土地利用类型的时空变化特征，可为黄河流域生态保护和高质量发展战略提供可靠的数据支撑和依据.以黄河下游滩区河南段为研究区，基于Landsat、Sentinel-2遥感影像数据，利用支持向量机算法、转移矩阵、变异系数对2000—2020年研究区土地利用类型的时空变化特征进行了分析.结果表明：(1)2000—2020年研究区内土地利用类型的空间分布相对集中，空间自然连通性大，但是部分区域存在斑块现象.2000—2020年研究区时空变化较大的土地利用类型是滩涂和水面.研究区土地利用类型变化较大的区域主要集中在新乡市原阳县以及郑州周边区域的滩区.2005—2015年期间，研究区土地利用类型的空间分布格局变化最大.(2)研究区的主要土地利用类型为耕地，其面积占研究区总面积的60%左右，其次为水面、滩涂、建设用地、园地及林地.研究期内，研究区各土地利用类型的面积均处于动态变化之中，变化幅度较大的为耕地、水面和滩涂，且这3种土地利用类型的面积之间存在此消彼长的关系.(3)总体来看，研究期内研究区的土地利用程度呈增加的趋势，2020年研究区的土地利用程度最高，为78.49%.在时间序列上...     

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。     

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.     

基于BPCC模型的径流对气候波动和覆被变化的响应

为了研究气候波动和覆被变化对中小流域径流的影响,对BPCC分布式水文模型进行敏感参数分析。根据降雨、温度、和归一化植被指数NDVI的变化趋势计算3个影响因子单独和组合变化前后的径流深。对岷江镇江关流域1980—2003年间的计算结果表明:3种因子的综合影响使流域径流减少11.5%;各因子单独作用的贡献率分别为39.3%、45.4%和15.9%,一定变幅下的单位贡献率分别为9.4%、2.4%和12.2%;计算结果显示气候波动(气候因素)与覆被变化(人为因素)的贡献率之比约为5∶1。     

近60年玛纳斯河径流变化规律的分析

玛纳斯河是该流域绿洲生存的命脉,流域上游山区形成的径流是供给中下游平原及绿洲区的重要水源。本文根据玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站1955-2010年系列径流资料,利用Mann—Kendall非参数统计检验和小波分析方法对近60年玛河径流年内、年际变化特征进行分析。结果表明：玛纳斯河径流年内分配极不均匀,主要集中在6-8月,在季节分配上,夏季径流量最丰,其次是秋季,冬季径流最小;径流年际变化大,径流变化具有明显的周期性及阶段性,丰枯时期显著,并存在32年、10年左右的主周期;近60年玛纳斯河径流量总体呈增加趋势,而且在1995年发生突变,即从1995年玛纳斯河开始趋于丰水趋势。     

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.