黄河中游河龙区间径流量变化趋势及其归因

黄河水沙变化关乎黄河流域生态安全和全流域的高质量发展。近年来黄河水量出现大幅锐减,制约了当地社会经济和下游可持续发展。量化气候变化和人类活动对径流量减少的贡献对于解析黄河水沙变化动因具有重要意义。由于研究尺度和研究方法的不同,径流量变化的因素和影响程度存在较大差异。本文采用MK趋势检验和双累积曲线法系统分析黄河中游河龙区间四个典型流域（皇甫川、窟野河、无定河、延河）1960—2015年间水文要素的变化趋势,利用Budyko水热平衡方程阐明气候变化和人类活动对流域径流变化的作用。结果表明：1960—2015年皇甫川、窟野河、无定河、延河流域径流量均显著下降（P<0.01）,且径流量均在1979年和1999年前后发生突变,而降水量变化不显著。同基准期（1960—1979年）相比,P2时期（1980—1999年）气候变化对径流减少的贡献率达64%~76%;随着退耕还林还草工程的大规模实施,P3时期（2000—2015年）人类活动成为径流减少的主要影响因素,其贡献率达71%~88%。     

无定河流域1956—2009年径流量变化及其影响因素

黄河是中国的第二大河,近几十年,黄河的径流量发生明显变化,分析径流量变化及驱动力,对流域治理及水资源的开发利用、解决水资源的供需矛盾,促进社会、经济、生态可持续发展等具有重要作用,因此分析径流量的变化趋势及驱动力已成为国内学术界的热点话题。无定河是黄河中游重要的一级支流,也是中游区水土保持措施实施最早的流域,因此以无定河流域为例分析黄河中游径流量的变化趋势及原因。论文首先分析白家川站1956—2009年径流量的变化趋势,并采用7种时间序列突变检验方法分析序列的突变点;其次,通过估算不同时期气候变化对径流量的影响,从而分析人类活动对径流量的影响。结果显示:1956—2009年无定河流域径流量显著减少,气候干旱化加剧;径流量时间序列突变发生在1971年和1997年,这与20世纪70年代大规模实施的水保措施及1997年以来的退耕还林等生态修复措施有关;70年代以来人类活动影响是径流量减少的主要原因。     

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域、洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.     

黄河健康生命初探

在分析黄河演变规律的基础上,提出维持黄河健康生命是人类与黄河和谐相处的必然要求,同时黄河健康生命的保障程度决定于人类经济社会的发展水平。针对目前维持黄河健康生命面临的主要挑战,阐述了现阶段治黄工作的基本原则和工作重点,提出目前维持黄河的健康生命首先在于保障黄河自身用水,需要通过全流域节水或跨流域调水对水资源进行合理配置,保障黄河的输沙水量、自净需水量和生态需水量等。另外,减少入黄泥沙和合理布置河道工程也是保障黄河健康生命的重要途径。     

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。     

基于SWAT-WEAP联合模型的西辽河支流水资源脆弱性研究

气候变化与人类活动对水循环及水资源安全的影响是近代水科学面临的主要科学问题。以西辽河支流老哈河流域为研究区,探索了一种水文模型耦合方法(SWAT-WEAP),以水短缺量为指标,同等考虑水资源供给端与需求端,对气候变化与不同人类利用情景下水资源系统脆弱性进行定量分析,结果表明:①暖干化气候情景比暖湿化气候情景明显加剧了老哈河流域水资源系统的脆弱性,降水减少10%导致的水短缺量比降水导致10%所缓解的短缺量要多31.17%;②气候变化对流域农业灌溉用水影响最大,对城乡生活用水和工业用水影响相对很小;③老哈河流域水资源系统脆弱性的主要驱动力之一源自农业不合理灌溉,发展畜牧业、 改变种植结构与高效节水灌溉是缓解水短缺、 降低水资源系统脆弱性最为有效的措施,也是应对气候变化最为有效的方式;④基于供水端的措施(如水库)在暖干化气候时由于水资源供给来源受限,其缓解作用有所减弱。     

无定河流域地表水硝酸盐浓度的时空分布特征及来源解析

无定河流域作为黄河的一级支流,其水生态环境质量深刻影响着黄河流域生态保护与高质量发展.为识别无定河流域硝酸盐污染来源,对2019～2021年期间无定河的地表水样品进行了采集,探究了流域地表水体硝酸盐浓度的时空分布特征及影响因素,借助水化学方法、氮氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定性和定量地确定了地表水硝酸盐各来源及其贡献率.结果表明,无定河流域硝酸盐浓度存在显著时空差异.时间上,丰水期地表水NO^-₃-N浓度均值高于平水期;空间上,下游地表水NO^-₃-N浓度均值高于上游.地表水硝酸盐浓度的时空差异主要受降雨径流、土壤类型以及土地利用类型的影响.无定河流域地表水丰水期硝酸盐的主要来源是生活污水及粪肥、化学肥料和土壤有机氮,其贡献率分别为43.3%、 27.6%和22.1%,降水的贡献率仅占7.0%.不同河段地表水硝酸盐污染源贡献率存在差异,上游土壤氮贡献率明显高于下游,为26.5%;而下游生活污水及粪肥的贡献率明显高于上游,为48.9%.可为无定河乃至干旱及半干旱地区的河流硝酸盐来源解析和污染治理...     

Climate change and water resources management in Tuwei river basin of Northwest China

Water resources are an integral part of the socio-economic-environmental system. Water resources have dynamic interactions with related social, economic and environmental elements, as well as regulatory factors that are characterized by non-linear and multi-loop feedbacks. In this paper, a complex System Dynamic (SD) model is used to study the relationship among population growth, economic development, climate change, management strategies and water resources, and identify the best management strategy to adapt with the changing environment in the Tuwei river basin of Northwest China. Three management alternatives viz. business as usual, water supply management and water demand management are studied under different climate change scenarios. Results indicate that water shortage rate in Tuwei river basin may increase up to 80 % by the year 2030 if current management practices are continued or the supply based management strategy is adopted. On the other hand, water demand management can keep the water shortage rate within a tolerable limit and therefore can be considered as the sustainable strategy for water resources management to maintain the economic growth and ecological status of the Tuwei river basin.     

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。     

三江源区水源涵养功能评估

为实现三江源区水源涵养功能评估,服务区域生态服务价值估算,从水源涵养的概念出发,解析水源涵养功能的内涵特征和表征指标,提出了三江源区水源涵养功能评估技术框架,并基于SWAT模型建立三江源区水文模型,通过年尺度、月尺度和日尺度的水文模拟,完成三江源区水源涵养功能定量评估.从水文模型校准结果来看,直门达、唐乃亥和香达3个验证站日径流量最大相对误差不超过17.0%,月径流量最大相对误差不超过13.0%;日尺度模型中直门达站模拟效率系数超过了0.6,其他两个站也超过了0.5,月尺度模型中3个验证站模拟效率系数均超过0.6以上;日尺度模型和月尺度模型验证结果均可接受,在一定程度上较好地揭示出了三江源区的水量输出过程、趋势和规律.应用该模型对水源涵养功能进行定量评估,长江流域、黄河流域、澜沧江流域水资源供给量分别可达到158.8×108、326.2×108、72.6×108 m3;考虑土地利用和植被变化对流域径流输出的影响作用,植被破坏可能导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域地下径流量分别可能减少98.6×108、200.1×108和44.5×108 m3;在相同降水条件下,低植被覆盖会导致长江流域、黄河流域和澜沧江流域年最大流量的平均值、最大值、最小值分别增加了约80%、60%和30%.研究显示,三江源区在保障下游用水、提升径流调节能力和缓解防洪压力等方面具有突出的作用.      

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。     

降水和人类活动对松花江径流量变化的贡献率

为了估算自然因素和人类活动对松花江流域径流量变化的相对影响程度,采用累积距平、有序聚类等方法,对松花江干流6 个水文站1955-2010 年径流量序列进行了分析,揭示了径流量变化过程中各站都存在3 个突变点及被其分割的4 个变化阶段。应用累积量斜率变化率比较方法,在不考虑蒸散影响时定量估算了不同阶段降水和人类活动对径流量的贡献率。结果表明:与基准期相比,之后三个时期降水对径流量的贡献率约为26%~35%、0.1%~10%和25%~43%,而人类活动对径流量的贡献率分别约为65%~74%、90%~99.9%和57%~75%。可见人类活动是松花江流域径流量变化最主要的影响因素。虽然在国内大多数流域仍在增强,但在松花江流域自1999年以来已明显小于之前两个时期,却仍然高于降水量的影响程度。     

Methodology to determine regional water demand for instream flow and its application in the Yellow River Basin

Introduction Instream flow is a generic and widely used term that refers to the water required to protect the structure and function of aquatic ecosystems at some agreed level. Other terms that are sometimes used include “environmental flow” (Arthington…     

Analysis on reasons for the Yellow River''''s dry-up and its eco-environmental impacts

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｔｈｅＹｅｌｏｗＲｉｖｅｒ’ｓｄｒｙｕｐａｎｄｉｔｓｅｃｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｉｍｐａｃｔｓＧａｏＹａｎｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎ...     

Analysis on reasons for the Yellow River''s dry-up and its  eco-environmental impacts

The Yellow River, or Huanghe, is one of the most important river in China. It is the major water resources for north and northwest China. Since 1972, the Yellow River's dry-up has occurred frequently and become even more year by year. Except the huge loss to social life and economic development, the Yellow River's dry-up brings about great impacts to eco-environment. This paper analyzed the reasons and impacts from multi-aspect: effects of climate change, influence of human activities and impacts to delta's eco-environment, aquatic life resources, agricultural eco- environment, water pollution and flood prevention as well.     

Analysis on reasons for the Yellow River''s dry-up and its eco-environmental impacts

The Yellow River, or Huanghe, is one of the most important river in China. It is the major water resources for north and northwest China. Since 1972, the Yellow River's dry-up has occurred frequently and become even more year by year. Except the huge loss to social life and economic development, the Yellow River's dry-up brings about great impacts to eco-environment. This paper analyzed the reasons and impacts from multi-aspect: effects of climate change, influence of human activities and impacts to delta's eco-environment, aquatic life resources, agricultural eco-environment, water pollution and flood prevention as well.     

考虑未来水资源配置的龙刘水库可调水量研究

论文针对黄河上游水沙关系恶化、水资源供需矛盾加剧等问题,围绕黄河全流域2012—2030年水资源规划的配置结果,以龙羊峡、刘家峡梯级水库联合调度为调控手段,考虑全流域综合供水、防洪、防凌、水资源供需平衡等要求,构建了黄河上游龙羊峡、刘家峡（龙刘）梯级水库联合调度模型,采用自迭代模拟优化算法,分别计算4种情景、4种模式下13个方案的可调水量,最终推荐以水定电模式下的计算结果为最佳模式。结果表明：随着未来需水量的增加,可调水量呈减小趋势,且调水工程的引水量未提高梯级水库的可调水量。研究成果可为黄河上游宽谷河段水沙调控、黄河上游梯级水库群科学规划和调度提供技术支撑。     

1956-2005年窟野河径流变化及人类活动对径流的影响分析

为明确水土保持综合治理和矿产资源开发引起的水文情势演变,以黄土高原水蚀风蚀交错区的窟野河流域为研究区域,选择近50 a的径流、降雨资料,运用非参数检验、R/S、小波分析、历时曲线方法,探讨径流的变化趋势、突变和周期,并利用降雨-径流多元线性模型估算气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:径流量表现出显著减少趋势,变率为-0.11×10⁸ m³/a,跃变时间发生在1979、1996年。与基准期(1956-1979年)相比,煤炭开发期(1997-2005年)的日径流量在5%、50%和95%的频率上减少程度均较水土保持效应期(1980-1996年)大。年径流的演变在9、18、32 a存在显著的周期。水土保持效应期气候变化与人类活动对径流变化的贡献率分别为58.62%、41.38%,煤炭开发期气候变化占21.75%,人类活动占78.25%,其中采煤活动占52.27%。煤炭开采是导致窟野河径流减少的主要因素,但是气候变化的影响也不可忽视,在进行水土保持综合治理和水资源合理规划时应充分考虑。     

黄河上游南水北调西线工程可调水量及风险分析

南水北调西线工程调水区水资源丰富,生态环境脆弱,当地社会经济用水量很少,生态环境用水是决定调水区可调水量的关键。论文综合分析了引水坝址下游河道生态环境用水,并将其作为主要约束条件,提出了南水北调西线工程可调水量。风险分析表明,该调水方案风险小,可靠性高,实施多库联合调度后,可进一步减少风险。     

Gini coefficient to assess equity in domestic water supply in the Yellow River

Yellow River, is designated as “the cradle of Chinese civilization” and played a key role not only in the country’s economic development but also in the historic and cultural identity of the Chinese people. With the rapid economic development and population growth, water demand for industry and households has increased significantly in the Yellow River basin; this has caused an increasing gap between water supply and demand. Competing water demands triggered conflicts between disparate water users on different scales such as the rich and the poor, or between different sectors and regions, such as domestic and agriculture, agriculture and industry, upstream and downstream, rural and urban areas, etc. Ensuring equity in water supply for conflicting water users is one of the major challenges that facing water managers and in particular water management in the Yellow River basin. In this paper, a method has been developed to calculate the Gini coefficient of water use as an indicator to measure the equality in domestic water supply. A dual domestic water use structure model is employed for this purpose. The developed method is subsequently applied to assess the equality in domestic water supply in the Yellow River. Data of population growth, domestic water use and economic development over the time period 1999-2006 are used to calculate the Gini coefficient of water use over the same length of period. The result shows a decreasing trend in Gini coefficient of domestic water use in the Yellow River basin after 2001 which means domestic water use is becoming more and more equitable in the basin. The study justifies that the Gini coefficient of water use can be used and recommended as a useful tool for the water management especially in the context of global change.