三江源区径流退水过程演变规律

利用三江源区1960~2009年间的月径流数据,使用数字滤波法进行基流分割并使用Depuit-Boussinesq方程进行退水系数计算,同时对径流量、基流量、退水系数分别进行Mann-Kendall趋势检验。结果显示:(1)过去50 a间黄河与澜沧江年内径流量显著减少,而长江源区径流变化趋势不明显;(2)三江源区冬季枯水期径流量主要受基流控制,基流占冬季径流的比值最高可达100%,黄河源区与澜沧江源区过去50 a来基流在不断减少基流的变化趋势和突变点与径流呈现出高度一致;(3)在过去50 a,长江源区的年径流退水过程正在减缓,气候变化影响下,降雨是三江源区径流退水过程的主要影响因素,降雨量的增加会导致退水系数的减小,而温度对三江源区的退水过程影响存在着不确定性。研究为揭示气候变化下三江源区径流退水过程的演变过程提供了理论参考。     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表-地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000~2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定(2000~2005年)与验证模型(2006~2008年)并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用。     

鄱阳湖流域水文效应对气候变化的响应

以鄱阳湖流域为研究区,以地表 地下耦合的分布式水文模型WATLAC为模拟工具,探讨流域水资源对气候变化的响应。水文模型以2000～2008年为模拟期,以流域河道日径流量来率定（2000～2005年）与验证模型（2006～2008年）并取得了满意的模拟效果。基于此,假定未来气候变化情景方案,通过径流量、土壤蒸发量和基流量来探讨气候变化对流域水资源的影响。结果表明,径流量与基流量对降雨变化有着较强的敏感性,而土壤蒸发量对温度变化的敏感性较强。在降雨一定条件下,水文变量均与气温变化近似呈线性关系;在气温情景一定条件下,水文变量均与降雨变化呈非线性关系。随着降水的减少,气温对径流、土壤蒸发和基流的影响也随之减弱;气温对上述变量的显著影响主要表现在降水增加的情况下。相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,降水减少比降水增加对土壤蒸发量与基流量的影响更加显著,表明降水变化对水文变量有着不同程度和方向的影响作用     

近50 a澴河上游汛期降雨径流多尺度时空演变

人类活动和气候变化可能导致水文资料的一致性遭到破坏。为研究澴河上游汛期降雨、径流的一致性,基于澴河花园水文站及流域内6个雨量站1963~2013年汛期实测资料,以全汛期、最大1日、3日、7日为时间尺度,首先通过Pettitt检验和Mann-Kendall检验对降雨、径流序列进行趋势与突变检验;其次采用不均匀系数和重心模型对降雨时空变化进行定量分析,基于日流量历时曲线分析不同相对历时流量的变化规律;最后分析降雨径流关系的时间变化特征。结果表明:澴河上游流域汛期降雨存在不显著下降趋势,各历时降雨空间分布未发生显著变化,降雨重心基本分布在广水站和草店站之间。花园站汛期平均流量呈减小趋势,最大1日、3日、7日平均流量显著减小;高流量下降趋势和低流量上升趋势均较明显,高、低流量相对于中流量的离差均为减小趋势。汛期径流系数呈下降趋势,降雨、径流深多年平均下降率分别为11.6、20.8 mm/10 a;径流系数与降雨量呈分段线性关系,约在汛期降雨为565 mm处出现转折。     

川北典型小流域产流对降雨的多时间尺度响应规律

为了解川北深丘区典型小流域河川径流动态变化规律,以嘉陵江李子口小流域为研究对象,基于2005～2016年的降雨、径流等实测数据,采用相关分析、降雨弹性系数、流量历时曲线等方法探讨了径流对降雨的响应规律。结果表明:(1)径流深和降雨量年际差异性均较大,整体呈不明显上升趋势,径流深的上升幅度略小于降雨量;(2)降雨量和径流深年内分布极不均匀,6～9月分别占年值的67.4%和78.5%,夏季易产生洪涝灾害;(3)极丰水流量、平水流量和极枯水流量分别为2.9、0.2、0.01 m~3/s。极丰水事件通常由长历时暴雨导致;极枯水日则多因长期无降雨或仅少量降雨;(4)典型次降雨中,暴雨、大雨、中雨的流量过程线从尖瘦型转变为平坦型,流量峰值滞后时间依次为1.5、3.67、5 h,滞后时间随着次降雨量的减小而变长,流量过程线的增长幅度随着次降雨量减小而变小。综上,径流和降雨在各时间尺度上均呈极显著相关(P0.01),不同时间尺度响应规律表现出较大的差异性。     

典型喀斯特流域地表产流输出特征

由于喀斯特区域表层岩溶带的结构和构造表现为高度的异质性,以及大量缺失定位观测资料,使得该区域目前还没有较为完善的产汇流模型。对特定小流域地表产流输出过程的分析,有利于对流域内部各种水文过程的认识。本研究正是基于这一背景,通过对一完整自然年的地表产流输出进行分析发现,流域地表径流输出主要发生在5~10月份;受雨强和壤中流向地表径流转化过程的影响,5月份的地表径流产流输出为突发衰弱型伴有明显的迟滞效应,其他月份主要为渐进增强衰弱型,迟滞效应较5月份明显减弱;如去除5月份的影响,6~10月份流域地表径流输出量与降雨量呈显著正相关关系(p0.05,r=0.99);壤中流向地表径流径流转化具有明显的季节性差异;就全年而言,经由卡口站地表径流输出的量占全年降雨总量的23.1%。     

赣江上游章水流域水沙变化的驱动力分析

为揭示赣江上游流域输沙量急剧减小过程中各影响因子的相对贡献率,以上游的章水流域为代表区域,采用流域控制站坝上水文站1956~2015年流域面雨量、径流和输沙数据,并结合趋势检验、Pettitt突变检验等方法,计算并分析了该流域多年降雨量、径流量和年输沙量的变化趋势和突变。采用累积量斜率变化率比较法分析了自然因素和人类活动在章水流域水沙关系变化中的相对贡献率。结果表明：流域降雨和径流60 a间无显著变化趋势和突变点,年输沙减少趋势显著,在1994年发生有超过显著性水平0.001的突变。相对于1956~1994年,在1995~2015年,人类活动对章水流域水沙关系的贡献率为99.4%;研究表明水利工程建设和水土保持等人类活动对赣江上游章水流域输沙量变化影响及其显著。研究对于准确评价水利工程和水土保持效益具有重要的指导意义。 关键词： 水沙关系;赣江上游流域;人类活动贡献率;双累积曲线     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区,土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一,退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测,分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子,结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制,退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%,泥沙流失量则比农田降低了97%以上,其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想;（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系,随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外,各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著;（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著;（4）各土地利用类型地表径流的80%以上,泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下,暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素;（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素,各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

基于SCS法模拟的上海郊区农田地表产流特征及原因

利用上海市近8 a的日降雨数据,采用修正的SCS模型模拟得出上海地区农田地表径流流量,分析出了上海地区农田地表产流的特征。主要结论：（1）旱地在土壤湿度为干燥、几乎饱和、饱和条件下产生地表径流临界降雨量分别为847、358、141 mm;水田的土壤湿度几乎一直为饱和状态,产生地表径流的降雨临界值为026 mm。（2）旱地和水田产流量分布形状都呈极度右偏状,旱地和水田产流最大值分别为13559和18570 mm,但是9811%的天数中旱地产流量小于10 mm,9540%的天数中水田产流量小于20 mm。年产流量在月份中分布比例大体上是以6月和8月为峰的双峰分布,这个峰有从8月向6月前移的趋势。旱地产流量相对于水田的更加集中在5～9月。（3）旱地年产流总天数在50 d左右波动,水田年产流天数在120 d上下波动。旱地连续产流的天数一般不会超过5 d,水田连续产流天数一般不会超过7 d     

21世纪长江黄河源区径流量变化情势分析

以长江、黄河源区为研究对象,应用大尺度半分布式水文模型(VIC),结合江河源区气象站多年实测温度、降水数据,检验了VIC模型的适用性。模型能较好模拟江河源区地表径流,其Nash系数和相关系数分别达到了0.853 3和0.930 2（长江源区）,0.889 2和0.924 8（黄河源区）。基于率定后的VIC模型,运用高分辨率的动力降尺度气象强迫资料,分析了未来气候变化情景下,江河源区径流量可能变化趋势。结果表明,未来30~50 a,长江、黄河源区年均径流量将分别增加858%、919%;未来80~100 a,长江、黄河源区年均径流量将分别增加1716%、721%。相对于2030~2049年而言,尽管年均降水增加006 mm/d,但是黄河源区2080~2099年径流量却将减少1.98%。运用植被情景假设及2030~2049年动力降尺度气象资料,模拟分析了植被变化对江河源区地表径流的影响。从4种地表覆被情景假设可以看出,林地地表覆被产生径流量最小,裸地最大。
     

基于模糊集合分析的汛期分期方法及其应用

在模糊集合分析理论及一般方法的基础上,充分考虑汛期的发展变化具有的模糊性、随机性和过程性,以及降雨径流响应过程的特征,以汛期正向累计雨量序列及反向累计雨量序列为基础,重新构造出一新的累计雨量序列,并作为汛期划分研究的基本研究对象,提出了出入汛最高标准（ASMAX）的概念以及消除出入汛标准影响的处理方法。最后对于桥水库控制区域汛期的分期规律进行了实际应用研究,研究结果表明：于桥水库控制流域汛期开始于6月11日,结束于9月18日,其中主汛期开始于7月21日,结束于8月4日。这基本符合海河流域主汛期在“七下八上”的统计规律。也表明累计雨量序列在一定程度上可以反应出汛期所具有的过程性,更适合汛期的分期分析。〖     

基于流域地形地貌特征的分布式汇流方法

以长江三峡区间沿渡河流域为例,采用HEC-HMS水文模型系统为模拟工具,基于流域下垫面特征和水动力条件提出了一种分布式单位线方法,并应用于降雨径流过程模拟。以自然分水线划分子流域,基于DEM数据和GIS工具提取河网水系特征。采用7种模型评估指标,分别从总量平衡,过程拟合,高水流量和低水流量4个角度评判模型的模拟效果及精度,并给出了模型模拟结果的量化统计指标。模拟结果表明:25场洪水中,洪峰流量相对误差小于20%的有80%,径流深相对误差小于20%的有96%,Nash-Sutcliffe效率系数大于0.8的有84%。由此可知,提出的分布式汇流方法可有效利用流域下垫面特征和GIS工具提取模型参数信息,适应于无资料流域的降雨径流过程模拟应用。     

乐安河流域面源营养物质输移研究

根据乐安河流域2009~2011年17个监测断面的定期观测数据,初步分析了流域内总氮、总磷的时空分布规律。运用WATLAC水文模型和MESAW营养盐模型,对乐安河流域营养物质产出与输移进行模拟,估算主要土地利用方式营养物输出系数、产出量及河道滞留率。研究表明：该流域氮年产出量为10 4380 t,对流域出口处的贡献量为5 8557 t,滞留率为439%;磷年产出量为1 0037 t,对流域出口贡献量为3449 t,滞留率为656%。由于氮的可溶性强和流动性更强,因此比磷的产生量和贡献量都更多,并且滞留率受降雨影响更为显著。延长污染物的迁移路径和时间,可增加营养物的滞留率,减少对河道的贡献量     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

小型季节性河流生态补水需水量及调度方案研究

针对目前城市河流经常断流的突出问题, 以重庆主城典型重污染河流伏牛溪为例, 开展城市小型季节性河流生态补水自动调度方案的研究。通过分析伏牛溪年内径流特征, 确定了其补水时段为每年的11月~次年4月;通过计算伏牛溪生态环境需水量, 认为对于小型季节性河流的补水不应一味地追求常年丰沛、稳定的水量, 而应以重塑季节性河流天然健康的自然流态为目标, 从而提出了一种基于天然健康需水量的生态补水调度方案, 并制定了河源水库电动阀门及补水泵的运行控制策略等具体技术措施。结果表明, 采用该调度方案, 不仅能实现伏牛溪生态补水系统的自动化运行, 而且与现有补水系统运行方式相比, 可节能67.4%, 为补水系统的可持续运行创造了条件。     

丹江口水库对汉江中下游径流特性的影响

随着汉江流域水资源开发利用程度的提高,汉江径流特性在一定程度上发生了变化,并在一定程度上影响了汉江生态系统的健康。为分析人类活动对汉江径流特性的影响,以白河、皇庄和仙桃3个水文站为研究对象,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用3站1955~2006年的日流量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期、月及日径流量的变化特性。结果表明：丹江口水库的运行对其下游的年径流特性无明显影响,而对汛期、非汛期、日径流量和径流年内分配有显著的影响,汛期径流量所占比例显著减少,非汛期径流量所占比例显著增加,径流量年内分配过程均匀化,中小量级日流量出现频次增加,大量级日流量出现频次减少,但影响随与水库的距离增加而减小。研究成果可为评价人类活动对汉江生态系统健康及稳定性提供参考.     

汉江流域1956~2016年汛期降水时空演变格局

基于汉江流域96个雨量站点1956~2016年长系列降水数据，采用数理统计法诊断了汉江流域汛期降水时空演变特征。研究发现汉江流域汛期面平均降水历年总体变化趋势不显著，但在1989年存在较强跳跃性，并伴随有22 a、8 a和3 a主周期震荡；受流域气候及地形影响，流域汛期降水空间分布不均。流域上游西南区和汉江下游等地常成降水中心，易形成“辐射型”、“南北型”和“东北-西南型”3种空间分布模态，方差贡献率分别为41.1%、12.4%和7.6%；近年来流域西南部汉中、安康、神农架地区及汉江下游天门、仙桃一带局地降水显著上升，流域东北部商州、凤镇一带及唐白河流域局地降水显著下降，汛期降水“东北-西南型”分布模态日渐走强。流域降水时空分布及演变特性直接关系到流域水资源合理开发与利用，进一步加深了对汉江流域降水要素变化规律的认识，研究成果对流域洪涝灾害应对、雨洪资源利用及水资源优化配置具有参考借鉴价值。     

太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例

基于太湖流域典型丘陵水源地平桥河流域12个采样点的水质监测数据,综合运用聚类分析和主成分分析法对平桥河流域水质时空变化及影响因素进行分析。聚类分析显示,按照水质相似性将平桥河流域水质分为枯水期、平水期、丰水期3个季节时段和中上游丘陵河谷区、下游紧邻平桥镇的平原区、下游暗沟出口区3个典型空间区域。主成分分析显示:(1)枯水期水质以氮污染为主导因素,磷和有机污染次之,受流量减小、流速缓慢导致的营养盐富集的影响加大;平水期水质以氮污染为主导因素,磷污染次之,受茶园等大量施肥导致的农业面源污染的影响;丰水期水质以氮和磷污染为主导因素,受到水稻种植等农业活动和大量降雨径流的影响。(2)中上游丘陵河谷区水质以氮和磷污染为主导因素,有机污染次之,受到茶园种植等农业活动导致的面源污染的影响;下游紧邻平桥镇的平原区水质以氮和磷的污染为主导因素,有机污染次之,受到居民生活污水和农业生产的影响;下游暗沟出口区水质以氮污染为主导因素,有机污染和磷污染次之,受到生活污水、农业生产和畜禽养殖的影响。研究结果可为太湖流域丘陵区水源地保护和管理提供参考。     

土地利用变化情景下牧羊河水文响应研究

土地利用方式变化影响水量平衡各要素的分配,进而导致流域水源涵养能力发生变化。选用长江流域金沙江水系下段牧羊河小流域内及周边气象站气象资料,植被、土壤以及地形数据,构建了研究区SWAT水文模型,分析其在牧羊河适用性后,结合1986~2009年的土地利用以及设置的人类活动增强和生态环境改善的4种土地利用变化情景,用率定好的SWAT模型分析了土地利用变化下牧羊河水文响应。结果表明：径流依次按1986、2000、2009、1995年土地利用方式减小,而蒸散依次按2009、1986、2000、1995年土地利用方式减小,土地利用对径流和蒸散的影响在汛期大于非汛期,随着林地面积的增加径流将减小;将现有耕地变为林地或变为草地都有助于减少径流,从流域水源水量涵养角度出发,构建适宜的生态系统将有助于减少径流和蒸散,而增加入渗。这一结果为牧羊河水源涵养林建设提供科学依据