洞庭湖三口河系地区水环境演变趋势研究

三口河系是联系长江与洞庭湖的纽带,是洞庭湖区重要的组成部分。近年来,随着气候变化和人类活动影响加剧,江湖关系演变呈现出新的特征,三口河系地区水环境问题也日益突出。通过对该地区代表站南咀站和杨家垱站长系列水文水质资料监测数据的深入分析,从年际与年内两个尺度,系统探讨了三口河系地区水环境演变趋势。结果表明：洞庭湖三口河系地区水质在年际时间尺度上呈现逐渐恶化的趋势;年内TN、高锰酸钾指数表现为丰水期小,枯水期大,而TP表现为丰水期大,枯水期小的演变规律。然后从影响水量与水质两方面的因素,分析了该地区水环境演变的驱动机制,最后从水利工程的建设、面源污染控制以及法律法规与节水宣传等方面,初步构建了洞庭湖三口河系地区水环境调控策略     

近50年鄱阳湖水位变化特征研究

基于鄱阳湖棠荫水文站近50 a(1962～2012年)水位资料,采用Mann Kendall法和最大熵谱法分析鄱阳湖湖区水位的演变趋势和周期性。研究表明：(1)年平均水位、年最高水位没有显著变化趋势,年最低水位具有显著下降趋势;(2)年平均水位、年最高水位的突变点为2005年,突变后期转为微弱下降趋势,年最低水位的突变点为2003和2005年,突变后期下降速度加快;(3）年平均水位以25~26 a为第一主周期,6~7 a为次主周期,11 a、12 a、16 a年为第三主周期,年最高水位以19 a为主周期,年最低水位以6 a为第一主周期,16 a为次主周期;(4）未来10 a内鄱阳湖水资源量并无显著衰减趋势,洪水位并无上升趋势,年最低水位持续走低,进入枯水时间提前,枯水持续时间延长     

湖南省四水流域水沙周期特征及其影响因素分析

采用复小波变换和M K非参数检验的方法分析了湖南省四水流域主要控制站1951~2011年径流量与输沙量周期规律和突变特征。结果表明：(1)湖南四水径流量存在多个波动增加和波动减少的波动变化现象,但无显著变化趋势;而输沙量虽然有一定的波动,但总体上呈波动减少变化态势,而且下降趋势较显著;(2)湘潭站、桃江站和桃源站径流量和输沙量存在20~25 a的第一主周期,而石门站径流量和输沙量的第一主周期不具有一致性,径流量主周期为2 a,输沙量主周期为13 a,但其径流量和输沙量第二、三主周期变化规律相吻合,均为3~5 a的周期;(3)大量的水利工程建设是导致输沙量减少的主要原因,径流量的变化与降水的变化规律较为一致     

华南湿热区小流域水沙变化及影响因子分析——以五华河为例

以韩江上游梅江的一级支流五华河为研究区域,选取近30a来的径流、泥沙和降雨数据,运用累积滤波器、Mann-Kendall、R/S、降水-径流双累积曲线等多种统计模型方法,分析径流、泥沙的年际变化特征、突变和相关关系,并在受人类活动和气候变化影响的基础上,探讨径流、泥沙的变化规律以及贡献率。结果表明:(1)径流年际变化总体略呈下降趋势,但趋势不明显;输沙量则表现出显著下降的趋势;(2)未来年径流量和输沙量可能呈现持续减少的趋势;(3)径流量在1981~1985年、1997~2001年和2004~2008年这3个时段内发生突变;输沙量在1987年发生突变;(4)单位水流的含沙量较少,河床基本处于冲刷状态;(5)降水对径流量变化的贡献率为73%,人类活动对径流量变化的贡献率为27%;输沙量快速减少的变化中,气候变化的贡献率为21%,人类活动的贡献率为79%。可见降水是五华河流域径流量变化最重要的影响因素,而人类活动是输沙量变化最重要的影响因素。     

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。     

淮北平原太阳总辐射的估算及时空特征分析

利用合肥、固始辐射站太阳总辐射资料和淮北平原境内6个气象站气象观测资料,基于ngstrm模型推算出淮北平原1959~2015年太阳总辐射。应用线性倾向率和Kriging空间插值法分析地区57 a来太阳总辐射趋势变化及空间分布特征,综合采用累计距平、Mann-Kendall检验以及滑动T检验法以准确判断太阳总辐射突变年份,同时结合Morlet小波进行太阳总辐射的周期变化分析。结果表明：全年与四季,淮北平原太阳总辐射均呈现出北部辐射强,南部弱的分布差异,年太阳总辐射变化范围为 4 600~5 020 MJ·m-2,南北间年辐射平均差值为200~400 MJ·m-2;趋势与突变呈现东西分布差异,淮北平原西部太阳总辐射57 a来的减少趋势明显,均通过0.01水平的显著性检验,夏季辐射减少幅度最大。太阳总辐射的减少突变主要集中在平原西部于1980年前后发生,且突变均至少通过0.05水平的显著性检验;平原东部辐射变化幅度较小,只有夏季辐射呈显著减少趋势,其他时间段变化不显著,东部代表区域宿州在全年和四季均无突变发生;淮北平原全区存在29 a的第一主周期以及17 a的第二主周期,西部地区以27～30 a的长周期振荡为主,东部地区以9~17 a 中长周期振荡为主,西部周期振荡强度高于东部。总体淮北平原北部地区太阳总辐射资源丰富且稳定。分析表明,日照百分率的下降是导致太阳总辐射减少的主要气象因素,日照百分率还随着风速的降低而减少。 关键词： 太阳总辐射; 趋势系数; 突变点;小波分析;淮北平原     

1958～2013年武汉市低空风速变化特征分析

采用武汉市1958~2013年逐日探空风资料,利用离差系数、气候倾向率、小波分析、Yamoto突变检验(信噪比指数)等方法,系统揭示该地低空(500、1 000、1 500、2 000 m)年、季、月平均风速的周期性与非周期性变化,通过指数曲线拟合揭示风速随高度变化特征。结果表明:(1)各层月平均风速均为双峰双谷型,7月、3~4月为峰,6月、9~10月为谷,7月达7.0~8.1m/s,谷值仅5.4~5.9m/s,即春夏季风速大,秋季小;(2)风速随高度上升呈线性或指数增加,地面至500m年、季平均风速增加约3.8~4.0m/s(地面仅约2.0m/s),a为0.241~0.294,从500m到2 000m年平均风速从5.9m/s升到6.9m/s,其中冬春季快,秋季慢,风廓线指数a为0.066~0.170;(3)各层年平均风速均呈减小趋势,1 500m、2 000m层达显著,每10a分别减小0.063m/s和0.074m/s,秋季减小显著,夏季减少不明显;(4)月平均风速离差系数为双峰双谷型(500 m为单峰型除外),主峰6~8月离差系数达0.15以上,1月为次峰,这些月风速年际变化大;(5)各层年平均风速周期均有12~30a(2 000m除外)、2~4a,500m层则为7~8a(仅1960’s),前者对应夏秋季,后者对应冬春季;(6)年、季平均风速均在1983~1986年突变上升和1991~1993年突变下降,且突变次数随高度减少,500m层最多,2 000m层除秋季外无突变。深刻认识这些特征可为本地区山区风电场规划、选址、设计、运营提供技术支撑。     

近61年来长江荆南三口水系连通性演变特征

基于1955～2016年不同时期的长江荆南三口水系相关数据,从水系水力连通性强度、水系连通度和水系连通性水平三视角分析研究区水系连通变化过程。结果表明：2016年与1955年相比,（1）区域的水文连通性呈现下降的趋势,但变化幅度不大;(2)水系连通环度α、节点连接率β、水系连通度γ分别减少了45.45%、10.8%、8.46%,节点连接率β下降得最为明显;（3）基于水系自然社会功能的水系连通性（E）和基于水流阻力与水文过程（F）这两种水系连通性评价方法,联合评价了荆南三口水系连通性,两种结果均显示,研究区水系连通性均呈下降趋势,由1955年的0.2367和0.3434依次下降到2016年的0.1588、0.2517。该研究可为该地区实施河湖水系连通工程,修复河流生态系统提供理论参考。     

基于SPEI的云南中部区域干旱时空变化特征分析

利用云南中部地区1961~2010年逐月降水和气温资料,采用降水距平百分率和历史旱情资料验证了标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)在该地区的适用性,并采用Mann-kendall突变检验、Morlet小波和经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)等方法,分析了该地区干旱的时空演变特征,结果表明:(1)SPEI与降水距平百分率在时空上具有很好的相关性,验证了SPEI对降水变化的敏感性;(2)SPEI指数与历史旱情资料比较吻合,能够有效地反映云南中部区域的干旱特征;(3)年均SPEI呈波动下降趋势,干季SPEI降低趋势明显。年均SPEI存在着24a的主周期和9a的次周期,并于1977年发生了突变,此后开始降低,在整体上呈现出干旱化的趋势;(4)从SPEI的空间分布特征来看,其在整体上受大尺度气候系统的影响表现出一致的下降趋势,而在区域内部则表现出东南-西北(干热河谷)的反向结构差异。     

贡嘎山森林系统小流域基流分割与降雨入渗补给计算

利用不同的方法对贡嘎山黄崩溜沟水文站实测日径流资料进行了基流分割,并利用数理统计方法对基流指数的均值、均方差、变异系数进行了计算,并对黄崩溜沟基流过程和地表径流、基流的滞后时间进行了分析。黄崩溜沟基流分割指数为0.65~0.74,平均值为0.71;枯水期,黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间为2.7~14.5d,平均滞后8d,基流量相对地表径流滞后0.7~3d,平均滞后1.8d;丰水期,黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间为0.7~3.7d,平均滞后1.8d,基流量相对地表径流滞后0.9~2.6d,平均滞后1.5d;考虑流域整体,计算黄崩溜沟流域降雨入渗补给系数为0.16~0.28。研究表明:利用数字滤波法中F4方法对黄崩溜沟径流进行基流分割,其结果的稳定性与可靠性最佳;丰水期黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间明显比枯水期短,而其基流量相对地表径流滞后时间丰水期、枯水期相差不大;对某一流域径流进行基流分割时应选取多种方法,并需要对其分割结果的稳定性与可靠性进行讨论,按照流域计算降雨入渗补给地下水补给问题应考虑流域整体,尤其是在山区。     

全球升温1.5℃和2.0℃对长江寸滩站以上流域径流的影响

基于多领域间影响模型比较计划推荐使用的4个全球气候模式GCM数据（GFDL、Had、IPSL和MIROC),分别驱动SWIM、SWAT、HBV和VIC水文模型模拟长江寸滩站以上流域径流量,研究全球升温1.5℃和2.0℃情景下研究区径流量变化。研究表明：（1）在全球升温1.5℃时,水文模型和GCMs模拟的年径流量增幅分别在 5.5%~8.3%和3.5%~11.4%之间;在全球升温2.0℃时,水文模型模拟的径流量增幅在4.8%~6.7%,IPSL模拟的年径流量呈微弱减少趋势,HAD和MIROC模拟的年径流量分别增加6.7%和19%。来自GCMs的不确定性分别是来自水文模型的2.6和 2.1倍;（2）在两个不同升温条件下,月径流量集合平均的占比与基准期各月径流量的占比表现出高度一致性,但是升温1.5℃和2.0℃时的月最大径流量占比分别为47.8%和40.5%,表明在未来升温时段内,月径流量占比变化并不显著,但是极端月径流的变化较大;（3）全球升温1.5℃时,枯、丰水期日径流量增幅分别为3%和10%,但枯、丰水期径流贡献率变化幅度都不大。全球升温2.0℃时,枯、丰水期增幅分别为3.6%和8%,但枯、丰水期径流贡献率都呈下降趋势。全球升温1.5℃和2.0℃时,50年一遇（P=2%）的洪水流量,将分别比基准期增加26.3%和20.7%。基准期50年一遇的洪水将可能变成20年一遇,多年平均最大日径流量较基准期也有增加。     

近15年来长江口控制站徐六泾悬沙变化特征研究

基于近15年的实测数据,分析给出了长江河口控制站徐六泾悬沙浓度和组成的变化特性。研究表明：徐六泾站多年平均表层（2003～2017年）、中层和底层（2010～2017年）含沙量分别为0.07、0.07和0.13 g/L;表层（2004～2017年）、中层和底层（2009～2017年）的中值粒径分别为7.3、9.4和11.0 μm。研究期间,年平均含沙量呈显著下降趋势,洪季较枯季降幅更明显。其中2015～2017年均洪枯季表层含沙量较2003～2005年均值分别降低了57%和20%;表层含沙量在2008年出现明显降低的拐点,2008年之后的洪枯季表层含沙量较之前分别降低56%和44%。悬沙粒度具有一定的波动变化,但没有显著趋势性变化特征,或与样本数量限制和流域内人类活动有关。     

长江靖江段刀鲚捕捞量的时间变化及相关环境因子分析

江苏靖江段位于长江近口段,是长江刀鲚渔汛最集中的水域。调查了靖江段2008、2009、2012~2015年6个渔汛期的捕捞数据,采用广义可加模型(GAM模型)分析了刀鲚捕捞量与靖江段表层水温、潮差、气压、降水量、浑浊度、CODMn等环境因子之间的相关性。调查显示,靖江段每年发放刀鲚专项渔业捕捞证84~95本,平均年作业天数28~43 d,2012~2015年的作业天数比2008~2009年明显下降。6个渔汛期刀鲚的年捕捞量变幅为3.71~17.38万尾和3.61~18.26 t,除2013年外,年捕捞量总体上仍呈下降趋势。采用GAM模型对10艘持证渔船的刀鲚日捕捞量与环境因子之间的相关性分析显示,日捕捞量随水温的升高而递增,汛期78.8%的产量在15~23.2℃水温范围获得。而当水温低于10℃时,空网率上升,仅获得5.7%的汛期产量。表明当水温不足10℃时,刀鲚可暂时停止其生殖洄游过程。分析还显示,69.1%的汛期产量在2.0 m以上的大潮差期获得,表明潮汐亦是影响刀鲚日捕捞量的重要因子。低浊度及气压、降水量、CODMn等对刀鲚的日捕捞量无显著性影响,但当浊度大于100 NTU时,日捕捞量迅速降低。可见,水温、潮差和高浑浊度是影响长江靖江段汛期刀鲚捕捞量的关键环境因子。     

基于逐月退水系数的三江源枯季径流特征分析

利用1960~2009年三江源区枯季月径流数据,分析了退水过程中月径流和退水系数的变化趋势,并利用逐月退水系数重建了枯季径流过程。结果表明:(1)黄河源区和澜沧江源区枯季月径流呈减少的趋势,长江源区呈微弱的增加趋势,枯季径流受控于夏季径流,二者保持一致的变化趋势;(2)黄河和长江源区逐月退水系数的变化趋势在整个退水期是增加的,意味着地下水退水过程减缓,这可能是长期的气候变暖导致江河源区地下水库容增加的结果,在澜沧江源区退水系数的变化没有明显的趋势;(3)可以利用多年平均退水系数和10月径流来重建冬季(11月到来年2月)月径流量,计算值与实测值误差控制在8%以内,拟合精度较高。该研究对认识气候变化背景下三江源区枯季径流特征和水文预报方面具有一定参考价值。     

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.     

1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

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。     

丹江流域水沙变化特征分析

丹江流域是南水北调中线工程重要水源地,近年来受多种因素影响,径流泥沙情况发生了很大变化,准确把握其变化趋势对水资源管理及水土保持工作意义重大。该文基于荆紫关水文站1958～2015年径流和悬移质输沙量资料,运用Mann-Kendall 检验法、距平累积法、滑动t检验法以及双累积曲线法,阐明了丹江流域近60年径流量和悬移质输沙量变化特征,定量分析了各影响因素在径流泥沙变化中的作用。结果表明：丹江流域径流量与悬移质输沙量年际变化大,呈显著下降趋势,1958～1972、1982～1989年为丰水丰沙期,1972～1981年与1990～2015年处于枯水枯沙期,径流量和悬移质输沙量分别在1983年与1989年发生突变。人为因素和降水的贡献率分别为58.8%和41.2%,说明人为因素特别是水利水土保持工程是引起丹江流域输沙变化的主要因素。     

三峡工程对武湖地区生态环境影响及其对策

以实地考察和水文资料分析结果为依据，阐述了三峡工程对武湖地区防洪，春旱时灌溉和航运带来的有利影响，及枯季１～５月排水所产生的不利影响。建议加强湖区水利建设，提高电排能力；将地面高程１８Ｍ以下耕地退田还湖，以提高湖泊调蓄功能。     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料,运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验,利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下,岷江径流量总体呈减少的变化趋势,年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s,其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著,通过了5%显著水平的信度检验;从季节变化上看,岷江径流减少主要发生在夏季和秋季,而以春季变化最少;从时间变化特性看,在60~80年代,岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小;青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同,与春季径流的相关性最强,与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性,而与下游高场站径流具有显著的正相关性;同时,岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。