土地利用变化对丹江流域径流和泥沙时空格局的影响

丹江流域是南水北调中线工程的重要水源地,其水量和水质直接关系到京、津、冀、豫的用水安全。为了揭示丹江流域的径流量和泥沙量对土地利用变化的响应,基于SWAT模型,结合了2000、2008和2018年三期土地利用数据和2008～2018年气象数据,定量分析了径流量和泥沙量在不同土地利用情景下的变化。结果表明：(1)2000～2018年间,丹江流域耕地面积净减少了1 400.98 km²,林地、草地、城镇用地和未利用地分别增加了938.20、400.04、43.53和12.44 km²;(2)情景分析的结果表明：城镇用地、耕地和草地面积的减少,林地面积的增加会导致径流量和泥沙量的减少。整体而言,相较于2000情景年,2008情景年的多年平均径流量减少了0.27亿m³(-2.16%)、多年平均泥沙量减少了1.19万t(-6.74%);相较于2008情景年,2018情景年间多年平均径流量减少了1.68亿m³(-13.73%)、多年平均泥沙量减少了8.97万t(-54.46%);(3)丹江流域单位面积产水量呈现...     

长江上游流域水位长期变化特征分析

长江上游地区的水能资源对于我国能源发展具有重要意义,研究长江上游水文的周期和突变规律,可以提前预防旱涝灾害给农业带来的损失.利用线性回归方法对长江上游清溪场水文站的水位资料进行插补延长,然后用小波分析方法和Mann-Kendall方法对三峡大坝蓄水前的1890～2002年旱季1～3月份和雨季6～8月份的水位序列的周期性、阶段性和突变特征进行了比较分析.结果 表明:(1)旱季水位在1890～ 1940年偏高,1940～2002年偏低;雨季水位在1965年以后持续偏低.(2)清溪场水文站旱季的水位存在5～8年的年际变化主周期,其中1900～1950年间5～8年的周期变化是显著的;清溪场水文站雨季水位的主周期为35年左右的年代际变化周期,1940～1960年存在8年左右的年际变化显著周期.(3)旱季水位在1933年发生突变,1933年以后水位由高向低转变,1940年以后水位持续偏低;雨季水位在1957年以后水位由高变低,1965年水位下降趋势加大,到1993年雨季水位显著降低,1997年以后雨季水位有升高的趋势.(4)长江上游流域面雨量与清溪场水位变化趋势相一致,明清小冰期东亚夏季风偏弱长江上游气候偏湿润水位整体较高,20世纪30年代、40年代全球气候相对变暖而东亚夏季风偏强,导致雨带偏北,长江上游气候转而偏干水位整体偏低.     

秦岭南北潜在蒸散量时空变化及突变特征分析

根据秦岭南北54个气象站1960～2011年逐日数据,利用FAO Penman Monteith公式计算出各站的潜在蒸散量（ET0）。采用样条曲线插值法（Spline）、气候倾向率、Pettitt突变点检测、相关分析等方法对该区ET0的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均ET0为9642 mm,空间分布呈东高西低格局。各分区按其大小排序为秦岭以北>秦岭南坡>汉水流域>巴巫谷地。四季ET0分布特征与年尺度上的结论基本一致,4个季节按其大小排序为夏季>春季>秋季>冬季;（2）近52 a ET0下降的站点占本区站点总数的比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北ET0下降更明显,春季大部分（78%）站点ET0上升,夏季绝大部分（91%）站点显著下降,秋季和冬季变化趋势不明显;（3）年尺度和春季ET0突变点集中出现在1979～1981年和1993年,夏季85%的站点发生了突变,其中89%发生于1979年,秋季和冬季的突变特征无明显规律可言;（4）夏季降水与潜在蒸散量变化趋势的空间分布整体上呈相反趋势,呈相反趋势的站点占站点总数的70%,秋季则达到76%。23个站点中绝大多数ET0与日照时数、最高气温、平均气温和平均风速呈显著水平（P<001）的正相关关系,相关系数排序为日照时数>最高气温>平均气温>平均风速。风速和日照时数的降低是导致秦岭南北ET0减少的主导因素,风速和日照时数的下降导致夏季和冬季ET0减少,气温上升导致春季和秋季ET0增加或整体保持稳定     

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     

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     

三峡工程运用后洞庭湖水沙情势变化及其影响初步分析

采用原型资料分析、长河段一维数学模型计算等手段,分析和预测了三峡工程运用对洞庭湖水沙与冲淤影响,研究了三峡工程运用对洞庭湖出口水位的影响,在此基础上初步分析了三峡工程运用对湖区防洪与生态环境影响。研究成果表明：三峡水库运用后30 a末,荆江三口年均分流量和分沙量比多年平均值分别减少43%和73%,三口分流道的河床相应发生冲淤变化;三峡工程运用后,受荆江三口分流比减少影响,洞庭湖区泥沙淤积显著减少,对增强洞庭湖区调蓄功能、延长洞庭湖寿命有利;受三峡水库调度运用与长江干流河道冲刷影响,洞庭湖出口水位以下降为主,汛期水位的下降将对湖区防洪有利,而枯期水位的下降将对湖区水资源利用及生态环境带来一定不利影响。     

汉江流域1951~2003年降水气温时空变化趋势分析

利用Mann Kendall检验方法和空间插值方法，分析了1951~2003年汉江流域年和春、夏、秋、冬四季降水和气温变化趋势的时空分布，并重点分析了丹江口水库上游年降水、年平均气温和北半球气温的变化趋势及相互间的联系。分析发现，在显著性水平α=0.1上，近50年来汉江流域大部分地区降水没有明显的变化趋势，气温呈上升趋势。丹江口水库上游降水在1991年发生突变，从20世纪80年代多雨期进入90年代少雨期，80年代平均降水比1951~2003年多年平均降水多9.7%，90年代平均降水比多年平均降水少11.6%；上游平均气温90年代比多年平均气温高0.2℃，而同期北半球的平均气温也比多年平均高了0.3℃，上游气温同北半球气温同步上升，而上游降水变化受北半球气温升高的影响不断减少，两者之间存在反相关系。分析成果有助于进一步研究气候变化对汉江流域水资源和防洪安全的影响，也将为南水北调中线工程的顺利实施提供科学依据。     

近60年赣江水沙变化特征及影响因素分析

赣江是鄱阳湖流域最大水系,赣江水沙变化对鄱阳湖入湖径流、泥沙等水文特征有重要影响。目前对赣江水沙研究主要集中在下游外洲站河段,不足以反映全流域水沙变化规律。选取赣江上游4站、吉安和外洲水文站分别代表上、中、下游河段,基于近60 a的实测流量、悬移质泥沙资料,采用水文学和数理统计相结合的方法,分析赣江水沙年际变化特征以及可能影响因素,以期为流域水沙资源管理提供参考。结果表明:(1)赣江径流年际变化大,1970s、1990s水量较丰,其它年代径流偏少,年径流序列无显著变化趋势和突变点;(2)输沙量年际变化剧烈,呈显著降低趋势,上游4站、吉安站、外洲站输沙序列突变点分别为2002年、1995年、1995年,突变后年输沙量较突变前减少52%、71%、67%;(3)赣江上游水土保持建设是上游4站输沙量减小的主要原因;1993年后万安水库拦沙是吉安、外洲站输沙量显著减少的主要原因,水土保持、河道采砂也是引起吉安、外洲站输沙量减少的直接因素。(4)水土保持减沙的作用是缓慢和滞后的,而万安水库对下游河道的减沙作用是迅速而显著的。可见,赣江入鄱阳湖的年径流无明显减少趋势,入湖输沙量显著减少,有利于减少鄱阳湖的泥沙淤积、促进湖泊生态的良性发展。     

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。     

恩施地区近54年降水量变化特征分析

基于湖北省恩施州的4个气象站点（巴东、绿葱坡、恩施、来凤）以及周边的3个站点（万州、奉节、五峰）近54 a逐年的降水量数据,利用气候倾向率法、ARCGIS空间分析法、小波周期分析法（Wavelet Analysis）和Mann Kendall突变分析法分别对研究区的降水量的时空变化、周期变化、突变进行了分析。研究表明：湖北恩施地区近54 a降水量呈现出波动式的下降趋势,20世纪90年代后尤为明显。从时间变化来看,70年代和90年代的降水量的下降量要比其它年代降水增加量要大;四季变化中除了冬季降水量呈现出较为明显的上升趋势外,其它3个季节降水量呈现较为明显的下降趋势。从空间变化来看,降水量最多的区域主要集中在绿葱坡地区,最少的区域主要集中在东北部的巴东和西北部利川的部分区域,形成了“一高两低”且有东北部向西部逐渐减少的分布态势     

雅砻江流域中上游径流变化归因分析

在全球气候不断变化和人类活动的影响下,开展河川径流变化的归因研究对水资源的合理利用和分配具有现实意义。以雅砻江流域雅江水文站以上区域作为研究区,采用线性分析、Mann-Kendall检验法和累积距平法等方法分析了研究区1961～2015年水文气候要素的变化特征,进而基于Budyko假设水热耦合平衡原理的弹性系数法估算了径流变化对各影响因子的弹性系数,并对研究区的径流变化进行归因分析。结果表明:近55年来,研究区年径流深整体呈上升趋势,上升速率为0.496 mm/a,并在1999年发生了由低到高的显著突变。年降水量和潜在蒸散量分别呈上升和下降趋势,变化率分别为0.994和-0.246 mm/a。降水、潜在蒸散发和下垫面弹性系数分别为1.40、-0.40和-0.83,说明年径流对降水量的变化最为敏感,其次是下垫面变化,对潜在蒸散量变化的敏感度最低。年径流对气候变化的敏感度呈微增强趋势,对下垫面变化的敏感度逐步减弱。气候变化是年径流增加的主要因素,总贡献率为60.66%,其中降水量和潜在蒸散量的贡献率分别占59.21%和1.45%,下垫面变化的贡献率为39.34%,反映下垫面变化的NDVI自1999年后呈下降趋势,是导致径流增加的重要原因。     

柑橘果园扩张对寻乌水径流和输沙的影响

土地利用变化的水文效应是当前人类活动环境影响的研究热点.柑橘果园扩张是近20年来寻乌水流域最主要的土地利用变化.利用寻乌水流域3个时期的土地利用数据,设定不同土地利用情景,以SWAT模型模拟不同土地利用情景下的径流与输沙,并结合2000年以来柑橘果园扩张的遥感制图成果和寻乌水径流和泥沙观测资料,分析柑橘果园扩张对流域径流和输沙的影响.研究表明:SWAT模型模拟径流的效果较好(Re =-0.05;R2 = 0.79;Ens = 0.72),输沙模拟效果也在合理范围(Re = 0.75;R2 = 0.8;Ens = 0.71);1990～2015年间,寻乌水流域林地面积减少36.83％,果园面积增加42.48％,径流与输沙变化率分别为2.57％和4.27％;新垦果园面积与河道输沙量的关系不显著,这是因为河道输沙不仅与土壤侵蚀有关,同时也与土壤侵蚀地块与河道之间的区位关系有关,同时,在反坡水平阶等水保措施的作用下,果园水土流失得到有效控制.     

赣江上游典型流域水沙过程对全球气候变化的响应

剖析太阳活动与全球气候变化对地表水文要素的影响机制,能为区域水资源管理提供科学依据。根据1957～2015年逐月实测水沙资料,综合运用滑动平均、相关性、交叉小波和小波相干分析等方法,探讨了相关的全球气候指数对桃江流域水文要素的影响。结果表明:(1)7个全球气候因子与各水文要素的相关性有所不同。(2)全球气候涛动因子与降水、径流和输沙之间的显著共振周期主要集中在1.33～2.67 a;太阳黑子与降水和输沙之间的显著共振周期主要集中在11.00 a左右;降水与径流之间的显著共振周期主要集中在1.17～2.67 a。(3)太阳黑子活动通过"El Niňo-Southern Oscillation(ENSO)-西北太平洋反气旋/气旋环流-东亚季风"系统实现对研究区降水的影响。(4)南极涛动通过影响东亚季风的强弱来影响研究区的降水。北极涛动通过西太平洋副热带高压影响东亚冬季风,来实现对研究区降水的影响。太平洋-北美涛动和北大西洋涛动通过影响研究区的气流与风的异常来影响研究区的冬季降水。     

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。     

长江上游重庆段径流变化归因分析

近年来,受气候变化和人类活动的双重影响,长江上游重庆段的年径流量持续减少。首先利用MASH移动窗口滑动平均法分析重庆市长江干流寸滩、北碚和武隆3个主要水文站的径流变化特征,然后运用弹性系数法和回归分析法进行径流模拟,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:(1)与基准期(1961~1990年)相比较,影响评价期(1991~2011年)气候变化和人类活动对3个水文站年径流减少量的贡献率分别约为25.2%~35.2%和64.8%~74.8%。(2)气候变化对月径流量的影响幅度有限,导致7月汛期径流量有一定程度的增加,8~10月的径流量普遍减少;人类活动对月径流量影响明显,导致7月份实际径流量减少,并进一步加剧了8~10月径流量减少的幅度。(3)两种方法都指示人类活动已经成为径流减少的重要原因。定量阐明径流变化的成因有助于科学制定应对措施,协调重庆市以及长江上游水资源开发利用。     

2000～2019嘉陵江流域植被覆盖时空变化特征及气候响应分析

嘉陵江是长江水系流域面积最大的一条支流,近年来嘉陵江流域出现严重水土流失,在生态保护工程的实施和气候变化的共同作用下植被覆盖发生了明显变化,研究植被覆盖时空变化特征、未来趋势和影响因素,可为嘉陵江流域生态环境治理提供参考依据.基于MODIS-NDVI时序数据和地面气象数据,借助3S技术和线性趋势分析、Hurst指数、变异系数等方法多角度分析了嘉陵江流域植被覆盖的时空演变特征及未来趋势,并结合Mann-Kendall(M-K)检验与偏相关系数研究气候因子对植被覆盖的影响.结果 表明:(1)近20年来嘉陵江流域植被覆盖总体呈上升趋势,增加速率为2.9％/10a,且空间分布上具有显著差异,表现为上中游偏高,下游偏低;(2)嘉陵江流域植被覆盖呈增加趋势和减少趋势的面积分别占88.68％和11.32％,具体表现为陇南陕南地区及中下游东部地区显著增加,流域西北部与南部各市县城区减少;(3)流域北部地区植被覆盖变化的波动性强于南部地区,中东部地区波动最小.(4)嘉陵江流域植被覆盖变化反向持续性较强,植被变化呈持续退化趋势的主要在碌曲县南部与流域南部各市县城区,呈持续改善趋势的主要在广元市剑阁县与苍溪县,其余区域呈由退化到改善的趋势;(5)气温对嘉陵江流域植被覆盖变化的影响最大,且植被NDVI对气温和降水的响应均存在一定的滞后现象,人类活动对植被覆盖变化的影响具有两面性.     

鄂西长江喀斯特小流域氮磷输出特征

以鄂西长江中上游分界处的喀斯特小流域下牢溪为研究对象,于2019年对河道内15个观测点进行了间隔半月的现场水环境因子监测、水样采集和室内营养盐分析,以探讨河流氮磷浓度及输出负荷的时空变化特征.结果表明:下牢溪总氮和总磷浓度分别为1.46±0.05和0.02±0.04 mg/L,普遍低于长江流域内其他河流.氮素浓度呈现春夏高、秋冬低的年内变化特征,磷素浓度总体表现为丰水期高于枯水期,与降雨密切相关.河流上游氮磷浓度均较高,受控制流域内农业活动影响较大.流域氮素浓度空间分布差异性较为明显,磷素浓度对河流附近人为活动及生活污染的响应敏感.流域中全年氮磷输出负荷分别为26.57和0.25 t,主要集中在春、夏季,贡献了全年氮负荷的82.0％、磷负荷的83.9％.硝氮和溶解态总磷分别为最主要的氮磷流失形态.夏季受降雨冲刷影响,颗粒态磷流失负荷占总磷负荷的比重显著高于其他季节.     

Runoff fluctuations in the Selenga River Basin

Regional Environmental Change - The Selenga River has historically provided 50% of the total freshwater water input to the Lake Baikal, transporting substances and pollutants that can considerably...     

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。