黄河上中游天然径流多时间尺度变化及动因分析

运用小波分析等方法对黄河上中游天然径流序列进行了分析,揭示了河川径流多时间尺度变化规律,并对径流在不同时间尺度上变化的影响因素进行了探讨。研究结果对于认识黄河径流的变化规律、开发利用管理黄河水资源有着重要的意义。     

黄河中游径流可再生性对于人类活动和气候变化的响应

径流可再生性的变化是水循环研究中的重要科学问题,对于干旱、半干旱气候区水资源的可持续利用有重要意义.以黄河中游河口镇至龙门区间1950—2008 年间的水文、气象资料以及人类活动(如引水、水土保持)等资料为基础,运用统计方法研究了径流可再生性指标I_rr的变化及其成因.在59 a 的时间尺度上,I_rr在总体上具有明显的减小趋势,但具有次一级的波动,其变化可以分为4 个阶段.研究发现,3 个气候变量(年降水量P_m、年均气温T_m和夏季风强度指标SMI)与当年I_rr的相关程度均不高,但它们的滞后作用对于I_rr的影响十分明显,表明气候因子对于径流可再生性影响具有某种时间尺度效应.以I_rr与某一气候因子的N年滑动平均值的相关系数与N的关系曲线的峰值或拐点所对应的N值作为气候因子影响I_rr的特征时间尺度,确定了P_m、SMI和T_m影响径流可再生性的特征时间尺度分别为11、9 和4 a.I_rr与各项水土保持措施的面积及水土保持措施总面积之间均表现出显著的负相关.1998 年以后开展的以大规模退耕还林(草)为中心的生态环境建设使得径流可再生性指标进一步降低.建立了I_rr与气候暖干化指标和水土保持总面积之间的回归方程式,该方程表明,I_rr随气候暖干化程度的增加而减小,随水土保持措施面积的增大而减小.     

汾河流域水土保持措施水文水资源效应初析

应用具有物理机制的分布式水文模拟模型(W EP-L),模拟了不同下垫面条件情景下的水循环过程,在此基础上,定量分析了汾河流域水土保持措施的水文水资源效应。通过对比分析2种不同情景下的水资源量,初步得出:汾河流域水土保持措施影响了局部水循环和水资源量及其构成,加强了水循环的垂向过程,引起地表截留量、土壤入渗量、土壤蒸发量以及补给地下水量增加;削弱了水循环的水平过程,引起地表径流量和河川基流量减少,壤中流微弱增加;地表水资源量衰减,而地下与地表水资源不重复量增加,狭义水资源量减少,但有效蒸散(发)量增加,广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对于研究大尺度流域水土保持措施的水文水资源效应具有参考价值。     

我国河流污染研究综述

一、我国河流污染研究的回顾 我国是世界上河川径流资源最丰富的国家之一,多年平均河川径流总量近27,000亿立方米,居世界第三位。丰富的河川径流资源,给我们的工农业发展提供了有利的条件,如我国目前在淡水的利用方面,主要是依靠地表水的河川径流。全国29个省市的首府,     

森林植被变化对水文过程和径流的影响效应

森林植被变化对水分分配和河川径流具有调节作用。对我国森林植被变化水文效应文献的综合分析表明：森林砍伐或火灾引起森林覆盖度下降会导致林冠截留率、凋落物对降水截留能力和蓄水能力、土壤的渗透和蓄水能力降低。不同地区森林植被变化对径流的影响幅度相差较大，但比较一致的结论是：除长江中上游外，森林砍伐会降低植被层的蒸发散，增加河川径流；反之，会减少河川径流量。森林火灾会导致林木蒸发散减少，河川径流增加。     

新疆和田河流域河川径流时序特征分析

根据新疆和田河流域3个测站的多年实测径流资料,从径流的年内分配和年际变化2个方面分析了和田河流域河川径流的变化特征。计算结果表明,在年内分配方面,由于径流补给来源的作用,流域径流绝大部分集中在夏季,这就使得径流年内分配不均匀系数和集中度普遍较高,而计算所得的集中期也与实测最大月径流出现的情况相吻合。在径流的年际变化方面,尽管和田河流域的年降雨量存在递增的趋势,但是由于源区高山的雪线高程上升、冰川退缩,再加上人类活动的影响越来越显著,从而导致流域的河川径流呈现微弱的下降趋势。经过周期图法分析得到,和田河流域的年径流量不存在明显的周期成分。     

模拟降雨下雨强对城市回填土草地径流系统中水量和污染物分配的影响

采用人工降雨装置,对不同降雨强度下城市回填土草地径流系统中水量和污染物的分配特征进行了实验研究.结果表明,降雨强度对径流水体及污染物变化有较大的影响.当降雨强度为16和30 mm·h~(-1)时,小区只有地表径流产生.当降雨强度为71和87 mm·h~(-1)时,小区会有壤中流产生,并且壤中流占比会随降雨强度的增加呈现先上升后下降的变化趋势,而地表径流一直占主导地位.另一方面,小区地表径流中的TSS、TN和TP浓度都随着降雨强度的增大而增加.本研究对污染物质迁移与分配的影响机制和城市面源污染的治理及相应处理措施的选择具有重要意义,并且对于地下水保护具有现实意义.     

窟野河流域煤炭开采对水循环的影响研究

黄河流域煤炭开采对水资源的赋存和循环条件产生严重影响,并影响入黄径流量,研究煤炭开采对水循环的影响,揭示河川径流变化机理,这对于研究黄河水沙变化机理及维持黄河健康生命具有重要的意义。论文以黄河中游窟野河为研究对象,运用数理统计和建立YRWBM模型(Yellow River Water Balance Model,简称YRWBM模型)的方法,研究了窟野河流域煤炭开采对水循环的影响,研究结果表明,煤炭开采是窟野河径流变化的一个重要原因,1997—2006年,窟野河煤炭资源开采量为5 500×104t/a,减少水资源量为2.9×108m3/a,占这阶段径流变化的54.8%。吨煤对径流开采的影响量约为5.27 m3。     

土地利用/覆被变化的水文效应研究进展

随着社会的不断进步和人口的迅速膨胀,土地利用/覆被变化对水文过程产生了重大影响,其研究已经成为国际热点问题和前沿领域。论文首先分析了LUCC水文效应的研究方法,然后从土地利用/覆被变化的驱动力方面:造林与毁林、城市化过程与农业开发活动以及水土保持等,概述了LUCC水文效应的研究进展。综合分析表明:关于城市化过程的水文影响研究,一般认为,在城市化快速发展的驱动下,不透水面积大量增加,改变了水量平衡状况,造成入渗减少,洪峰流量增大,但不同地区城市化发展程度的不同使得水文效应的表现也不相同;水土保持水文效应的研究一般认为,水土保持通过植树造林、种草、修建梯田、淤地坝等措施,使得区域/流域下垫面覆盖状况发生了很大的改变,造成年径流和洪峰流量减少,而使入渗和枯季径流增加,但因地理位置和气象条件等方面的差异,不同地区水土保持产生的水文影响也有所差别;造林与毁林、农业开发活动对水文过程的影响则因研究尺度、区域位置、气象条件、研究对象等因素的影响出现了较大的差异。因此,需考虑多方面因素的影响,正确评价土地利用/覆被变化的水文效应,为水土资源的合理配置和可持续利用提供科学依据。     

水土保持措施适宜性评价的理论与方法初探

水土保持是我国的一项基本国策,是改善生态环境、农业生产条件及防治水土流失的重要举措。而水土保持措施适宜性评价可为寻找及优化水土保持提供有价值的参考,因此,加强水土保持措施适宜性评价理论与方法的研究,具有重要的现实意义。本文介绍了水土保持措施适宜性评价的相关理论,提出适宜性评价的有效方法,以期为提高水土保持工作质量与效率提供参考。     

基于自适应调整蚁群-RBF神经网络模型的中长期径流预测

径流预测历来是水利部门的一项重要工作,针对水库和河流中长期径流预测精度不高,提出了自适应调节人工蚁群算法(ARACS),对RBF神经网络参数进行优化,建立了自适应调节人工蚁群-RBF神经网络组合算法(ARACS-RBF)预测模型,综合考虑影响径流预变化因素,对安康水库进行中长期径流预测。对预测效果进行检验,结果证实该模型可真实地反映河川径流变化的总体趋势, 并为判断时间序列数据的非线性提供了一种新方法。与RBF神经网络模型、人工蚁群-RBF神经网络模型预测结果进行对比,结果表明,应用ARACS-RBF模型对中长期径流量进行预测,预测精度更高、效果更好。该方法克服了RBF神经网络和人工蚁群算法易陷于局部极值、搜索质量差和精度不高的缺点,改善了RBF神经网络的泛化能力,收敛速度快,输出稳定性好,提高了径流预测的精度,置信度为98%时的预测相对误差小于6.5%。可有效用于水库和河川中长期径流预测。     

黄河河川基流量演化规律及其驱动因子探讨

河川基流量是指地下水补给河川径流的水量。论文首次对黄河河川基流量50年来的时空演化规律和驱动因子做了较为全面的分析。研究表明:黄河河川基流量约占黄河河川径流量的44%,黄河河川基流量对维持健康黄河具有重要意义。受自然变化和人类活动影响,黄河干支流河川基流量50年来总体呈下降趋势;支流基流量变化可划分为双峰型、单峰型、直线下降型3种类型,干流区间基流量主要减少在黄河中游地区。黄河河川基流量具有维持河川径流、维护河流生态、湖泊以及表生生态植被良性发展等多种功能,河川基流量衰减导致湖泊萎缩、表生植被退化、加剧黄河断流等一系列生态环境负效应。通过对驱动因子进一步分析表明,降水量是维持河川基流量的主要来源,其变化影响黄河河川基流量变化趋势。人类活动是黄河河川基流量驱动因子中最活跃的因子,基流量衰减最明显的地区也是人类活动频繁的地区。因此维持健康的黄河必须要对黄河基流量进行科学保护和合理开发利用。     

密云水库上游石匣小流域水土流失综合治理措施研究

坡面处理措施及土地利用方式是控制水土流失最重要的影响因素,通过合适的坡面措施与合理的土地利用方式可以有效地抑制土壤侵蚀,保护土地资源,改善生态坏境。论文通过对石匣小流域不同处理的径流试验小区的实测资料分析,研究了坡面综合水土保持措施对水土流失的影响。研究表明,与坡耕地、开荒地相比,梯田和水平条可以有效地拦蓄地面径流,控制水土流失,减沙率可达64.83%~91.81%,并且阴坡上的水平条的蓄水保土作用好于阳坡,有土埂的大水平条的减水拦沙效率好于无土埂的水平条;综合水保措施的水土保持效益更高,对径流量的拦蓄率高达96.21%~99.38%,并且进行综合措施处理的坡面的土壤侵蚀模数都小于水利部发布的北方土石山区允许土壤流失量200t/km².a;对坡面的自然封禁能够有效地控制坡面水土流失;同时由于综合水保措施很大程度上改变了原有的地形,坡度对水土流失的影响不明显。     

还原水量的分项估算

各种人类活动所引起的水文效应,以不同的途径改变着河川径流,对流域中各项影响因素所造成的水量变化逐一调查、观测加以定量,就可获得总的还原水量     

我国东部河流水文水质对气候变化响应的研究

基于A2和B2气候变化情景,采用统计降尺度模型SDSM,将由3个国际上流行的大气环流模式GCMs(Had CM3、CSIRO-Mk2和CGCM2)模拟的未来我国东部长乐江流域的气温和降水,与水土评价模型SWAT相耦合,分析了该流域水文水质对气候变化的响应,并比较了3个大气环流模式模拟结果的异同.结果表明,所有气候情景下,TN浓度有明显的升高趋势;TP浓度有增有减,总体上仍呈微弱增加趋势.河川径流呈微弱减少趋势,而营养物负荷量呈微弱增加趋势,说明该流域水文水质状况受气温升高的影响大于降水微弱增加的影响.另外,在不同的气候变化情景下,年内径流和营养物负荷变化情况存在较大差异.研究结果可为理解河流水环境对气候变化的响应及其应对管理提供理论依据.     

森林植被影响径流形成机制研究进展

径流形成机制研究在水文学领域中具有十分重要的意义,且受到越来越广泛的重视。水文环境以及水文通量的空间异质性和时间变化性导致了水文过程的尺度依赖性和非线性特征,没有对水文过程较为清晰的认识,就不能将某一地区某一流域森林植被变化水文生态效应的研究结果简单地外推到其他地区和其他流域。开发基于物理过程分布式参数水文模型可以为认识森林植被变化的生态学后效和客观评价森林植被水文生态效益提供可行的工具。但是要实现这一目标,研究森林植被影响径流形成机制是问题的核心所在。另一方面,认识森林影响径流形成机制有助于研究水文学中的尺度问题。研究森林植被影响径流形成机制的主要方法包括水文测验、同位素示踪和动力水文学计算等,研究的空间尺度则为坡面与流域相接合。从已有的研究成果来看,森林植被影响径流形成机制可以概括为:①森林流域径流形成为变动源区产流机制;②森林流域径流形成主要受饱和地表径流、亚表层径流和地下径流的控制;③森林流域径流形成机制是相互作用和相互转化的;④优先流在森林流域径流形成中起到了至关重要的作用。     

水文变异条件下的东江流域生态径流研究

东江流域的河川径流受气候变化和人类活动的双重影响产生了水文变异,河流生态系统适应了变异前的水文状态,变异后必然会给当地生态系统带来不同程度的影响。因此,论文运用多种检验方法并结合东江流域的实际情况对其水文变异做了系统的分析。在此基础上,采用逐月频率法计算该流域4水文站的生态径流量 (最小、适宜和最大生态径流),得出以下结论:①Tennant的检验表明论文的计算结果是合理的;②龙川、河源、岭下3站存在显著变异,变异后3站不满足河流适宜生态径流量的时间都出现在6月,今后应在该月适当增加调水。同时,可参照文中计算值,建立东江流域生态径流调度预警机制,为流域生态系统的健康和水资源的管理提供科学保障。     

基于模型评估的生物滞留带效能及参数评价

基于低影响开发(LID)理念,选取南宁市某生物滞留设施,采用水文模型法评价了该生物滞留设施对径流的消纳效果及影响因素,并分析了相关参数的敏感程度,以及单因素、多因素条件下参数变化与径流控制率的关系。结果表明:水文模型可以较为客观地评价海绵设施径流消纳效果,生物滞留设施对于较小降雨量具有较好的控制效果,但随着降雨强度增加,径流的控制效果下降迅速。同时明确了不同参数条件对该海绵设施效果的影响,模型法在海绵设施建设评价和设计中具有重要作用。     

黄河上游高寒区水资源变化的气候响应特征

利用黄河高寒区吉迈(达日县)水文站、国家气象局达日、玛多观测站1959-2007年,共计49 a水文、气象及部分冻土监测资料,采用峰型度及丰枯率指数、Mann-Kendall时间序列突变点及趋势检验方法、小波分析法、灰色关联分析等统计方法,分析径流年际、年内变化特征,探讨径流长期变化主要影响因素,并建立核主成分支持向量机(KPCA-LSSVM)预测模型,对未来2011-2014年径流情势进行分析。结果表明,由于区域气候、下垫面条件变化及人为因素影响,不同时期作用于水资源的主导因素存在差异,径流时间序列存在明显突变点,为1961、1999和2005年;黄河源区径流2002-2006年间存在不显著减少趋势,小波分析表明未来3~9 a内,年径流量将略高于1990-2007年间的平均值;1983年后冻结期气温升高,季节性冻土退化较为明显,对于径流的补给减少,是地区河道水资源减少的原因之一;模型预测结果显示,由于降水对于径流的延迟作用和气温升高引起冻融关系变化等原因,2011-2014年水源区河川径流量与多年平均值相比减少25.3%。     

坡地综合开发治理工程环境影响评价方法探讨

根据自然资源开发建设项目生态影响特点，设置了坡地综合治理开发环境影响评价内容、结构和方法，包括现状评价、影响评价、水土保持效益分析和对策措施。