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。     

近40年阿克苏河流域径流变化特征及影响因素研究

利用1961—2000年近40a的气温、降水、冻土深度等逐月资料及年蒸发量资料和20世纪50年代初或中期建站起到90年代中期径流逐月实测资料．分析20世纪下半期阿克苏河流域径流变化特征及其与气候变化的关系．同时分析人类活动对径流变化的影响作用。研究表明：阿克苏河流域普遍存在升温的变化趋势，尤其是冬季升温明显；同时导致冻土层温度的升高和冻土退化；流域内降水增加趋势明显。1990年以后径流增加趋势更加明显．从年内变化分析来看。流域内各水文站春、夏季径流有明显的增大趋势；秋、冬季径流减少明显；分析径流的变化特点．主要还受到流域地表状况变化、大面积开荒及上游水库调节等人类经济活动作用的影响。     

城镇化地区水文过程实验观测与模拟——以太湖西苕溪流域安吉实验小区为例

城镇化的发展使不透水面积不断增加,往往导致地区的水文过程发生较为明显的改变。以太湖上游西苕溪流域内的安吉城镇化实验小区为例,在对研究流域50多a长系列水文气象资料和区域城镇化特征作较详细分析的基础上,结合2005~2008年短时间尺度降雨径流观测实验,通过雨量、水位以及下垫面等数据分析,选用Storm Water Management Model这一暴雨洪水管理模型对该地区的典型洪水过程进行了模拟,对其降雨径流规律进行了分析。结果表明：该模型对该区域的模拟效果较好,误差较小,可以用于该城镇化地区的降雨径流过程模拟和洪水规律定量分析;分析该实验小区降雨径流过程可知,城镇化使该地区洪水上涨过程明显加快,6场典型洪水的峰型系数均值为305,洪峰流量增大而滞时缩短,较快的汇流速度使该地区的防洪压力较大。实验观测方法及模拟分析成果将有助于对太湖地区小流域城镇洪水过程特征与规律的认识,对我国东部城镇地区的防洪、规划与管理也具有重要的借鉴意义     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区,基于1985和2002年土地利用空间数据,结合土地利用变化的驱动因子,运用马尔科夫模型和CLUE S模型,模拟了研究区2020年土地利用的空间格局;在此基础上,通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析, 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势,未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加,耕地、林地面积减小,研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上,斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势,而斑块平均面积减小,表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点;而从斑块类型水平上看,各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大,反映了生态系统的复杂性.     

抚河流域径流对土地利用变化时空响应

为了揭示近十几年抚河流域径流对土地利用变化时空响应过程,通过2003、2010和2017年三期遥感影像图进行监督分类得到土地利用图,基于SWAT模型,定量分析和研究土地利用变化对径流的影响.结果 表明:(1)2003～2010年和2010～2017年土地利用变化规律一致,林地和城镇用地面积不断增加,其余类型则呈现减少的趋势;(2) SWAT模型在抚河流域径流模拟中适用性好,李家渡水文站率定期和验证期结果R2和ENS均大于0.85,沙子岭水文站除了验证期ENS为0.77外,R2和ENS均大于0.80,两处站点相对误差| Re|均小于20％;(3)在气象数据同为2010～2016年及其他阈值设置相同的条件下,仅改变输入的土地利用图,发现林地面积的增加,耕地和草地面积的减小导致了2010年比2003年的多年平均月径流量降低0.65 m3/s,2017年的多年平均月径流量较2010年相比降低0.41 m3/s,后段时期的差异与前者相比较小与林地的增长减缓和城镇用地快速增长有关;(4)在第一阶段2003～2010年和第二阶段2010～2017年,流域内大部分地区径流系数都处于降低状态,林地和草地面积的增加对径流系数有降低的效果,而径流系数升高一般是因为耕地、城镇用地面积增加或者林地面积减少导致的.     

Budyko框架下白河流域径流演变及其归因分析

明晰径流演变及其驱动力对流域水资源可持续利用具有重要意义。以白河流域为研究区,基于TFPW-MK趋势检验法分析了研究区1982～2018年水文气象、植被和社会经济等多要素的演变趋势,并进一步利用考虑多要素时变特征的Budyko框架量化了多要素对径流变化的贡献率。结果表明：(1)近37年来,白河流域径流以-2.83 mm/a的速率减少;Budyko水热耦合参数n呈波动变化,总体以0.041/10 a的速率增加;(2)参数n与降水量及工农业用水量相关性较高,拟合度R²达0.97。引入时变参数n可提升径流模拟效果;(3)白河流域径流对降水变化最为敏感,对工业用水量最不敏感;1991～2018年间降水对径流减少的贡献率由78.7%逐步降低至20.8%,而潜在蒸散量与农业用水量对径流减少的贡献率则逐步增加,分别由7.6%和4.1%增加至17.4%和37.5%;(4)研究时期内气候变化对径流的影响逐渐减弱,其贡献率由86.3%减少至38.3%。     

气候变化对西苕溪流域未来洪水影响研究——Ⅰ.VIC模型评估

可变下渗能力模型VIC是基于单元网格的分布式水文模型,易于与气候模式进行耦合,从而揭示气候变化对水循环的复杂影响,为分析气候变化情景下流域洪水的响应特征提供技术支撑。作为研究工作的第一步,构建了基于5 km×5 km网格分辨率的西苕溪流域VIC径流模拟模型。利用流域出口横塘村水文观测站1990~2000年日流量观测数据并结合西苕溪流域的汇流特点,采用Dag Lohmann汇流模型进行参数率定和验证。模拟结果表明：VIC模型对西苕溪流域日、年径流量的模拟值与观测值吻合良好,率定期和验证期的多年平均年径流相对误差Er分别为077%和343%,模拟日或月流量的确定性系数和Nash Suttcliffe系数都大于075,特别是对洪水年汛期流量过程的模拟,确定性系数均大于080,模型对洪水的模拟可信性较高     

典型流域土地利用/覆被变化及对水质的影响--以太湖上游浙江西苕溪流域为例

利用1985、1995和20D0年的TM数据及水质资料，运用GIS和水质指数法研究西苔溪流域的土地利用／覆被变化及其水环境效应。结果表明：流域内耕地不断减少，建设用地持续扩大，林地前期减少后期缓慢增加；林地和耕地是流域内的主要土地利用类型，二者面积之和占流域面积的比例在三个时段均在92％以上；空间集中性及斑块碎化是土地利用空间格局变化的主要表现，建设用地斑块数量增多且斑块面积明显增大，饼地面积减少但斑块数量增多。研究时段内流域水质在时间上呈逐步恶化趋势，在空间上则表现为自上游至下游逐渐下降，其中，1996-2000年，研究河段内水质指数下降幅度达30％左右；只治理点污染源仅使水质指数增加6．5％左右，表明影响水质的主要因素是土地利用变化导致的面源污染。     

气候变化和人类活动对丹江口入库径流的影响及评估

科学估算气候变化和人类活动对河川径流的影响,可以更为合理地规划利用地球水资源。针对丹江口水库入库径流的减少问题,分别采用Mann-Kendall方法和Pettitt检验,对1960~2012年间丹江口水库入库径流的年际和年内变化趋势进行了分析,并与同时期汉江上游20个地面观测站的降水、气温的年际和年内演化趋势进行了比较,从气候变化和人类活动影响的两个方面分析了入库径流减少的原因。在此基础上,利用气候弹性模型分别估算了气候变化和人类活动对径流的影响度。结果表明:近年来丹江口入库径流的减少主要受春季和秋季径流减少的影响,在春季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为67%,人类活动为33%;秋季径流的减少总量中,气候变化的贡献度为88%,人类活动为12%。气候变化是导致丹江口入库径流减少的主要原因。     

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。     

基于拓展敏感性方法和ABCD模型的流域枯季径流归因分析

提出一种拓展径流敏感性分析方法,进行季尺度气候变化和人类活动对径流变化影响的定量评价。以径流变化二阶泰勒展开式中的混合偏导项作为气候变化与人类活动耦合作用的度量,从而分离出气候变化、人类活动及两者间耦合作用对径流影响的程度,并采用包含融雪模块的ABCD模型,计算土壤蓄水量和地下水储量变化量。以拉萨河为研究实例,结果表明:近60年来,气候变化是导致拉萨河枯季径流增加的主导因素,其次是人类活动和耦合作用项;气候变化导致枯季径流增加,人类活动及耦合作用项引起枯季径流不同程度的减少。     

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。     

近50年金沙江各区段年径流量变化及分析

为深入探究不同自然地理条件下金沙江流域的径流特性,将屏山站以上区域分为6个区段,采用线性倾向估计、Spearman秩次相关检验、Mann Kendall检验、有序聚类分析、秩和检验等方法,分析了1960~2015年各区段径流序列,并结合流域的水文要素和人类活动情况讨论了影响径流量变化的因素。结果表明: 近50 a仅直门达以上区段和华弹-屏山区段径流变化在全时段有显著趋势,分别是上升和下降;但在近20 a中下游的石鼓-攀枝花、攀枝花-华弹、华弹-屏山区段均呈现明显的下降趋势。90年代后多个区段经历了突变。分析表明降水是近50 a来径流变化的主要驱动因素;其中石鼓站以上区段和雅砻江流域受降水影响最大。没有充足证据表明持续上升的气温对各区段径流量造成足够的影响。进入21世纪后,以水土保持措施为代表的人类活动是下游攀枝花-华弹、华弹-屏山区段径流减少的重要因素,但主导因素仍为降水。此外,雅砻江流域和华弹-屏山区段内大型水库投运前的初期蓄水对当年径流量有显著影响;蓄水后的水库蒸发及引水工程的损失对径流影响则相对较小。     

LUCC及气候变化对李仙江流域径流的影响

为揭示李仙江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示：(1) SWAT模型在李仙江流域径流模拟中具有很好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R2、Ens分别达到0.74、0.73,验证期的模型参数R2、Ens分别达到0.63、0.63;(2) 单一土地利用情景显示,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地＞草地＞林地。(3) 2006~2015年间李仙江流域的LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,李仙江径流的变化由气候变化主导。(4) 在RCP4.5和RCP8.5两种气候情景下,2021~2050年间李仙江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为3.6和2.15亿m³/10 a,这与1971~2015年间,流域实测径流减速为6.7亿m³/10 a的变化趋势一致,但这两种情景下,径流的减少趋势有所降低,分别为1971~2015年减速的53.7%、32.1%。     

基于多模式的乌江流域径流对气候变化的响应研究

采用经统计降尺度与偏差订正的4种全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES,IPSL-CM5A-LR和MIROC5)1861 ～ 2005年的历史气候模拟试验和2006 ～ 2018年的RCP4.5情景预估资料,驱动SWAT水文模型,分析了1861～2018年乌江流域气候变化特征及其对径流的影响.同时,采用1861～2018年4种全球气候模式在工业革命前控制试验(piControl)数据,对比分析了"自然"和"人为+自然"强迫下流域气候及径流变化的差异.研究结果表明:(1)1861～2018年乌江流域平均气温呈现显著上升趋势,气温倾向率为0.03℃/10a;降水呈显著下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/10a.流域主要水文控制站武隆站年平均流量呈显著下降趋势,倾向率为-20.8 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-10.8、-46.1、-20.1、-5.9 m3/s/10a,均呈显著下降趋势;枯水极值流量倾向率为-7.6 m3/s/10a,丰水极值流量倾向率为-43.5 m3/s/10a,下降趋势显著.(2)"自然"强迫控制试验下,1861～2018年乌江流域年平均气温无明显变化趋势;降水则为不显著上升趋势,倾向率为1.9 mm/10a;年平均流量呈微弱上升趋势,倾向率为0.1 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-1.1、-18.6、11.0、8.9 m3/s/10a,春季平均流量不显著下降,夏季显著下降,秋季不显著上升,冬季显著上升;枯水极值流量倾向率为2.5 m3/s/10a,丰水极值流量为-9.5 m3/s/10a,变化趋势均不显著.(3)相对"自然"强迫序列,人类活动引起的气候变化导致1861 ～ 2018年乌江四季平均流量分别减少7.1％、9.7％、8.7％、11.9％;枯水与丰水极值流量分别下降9.3％和5.0％.     

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...     

遥感降水产品在澜沧江流域径流模拟中的适用性研究

以澜沧江流域为研究区域,基于实测降水数据,从日尺度、月尺度到年尺度分别评价了TRMM 3B42 V7、CMORPH CRT、TRMM 3B42 RT、PERSIANN 4种遥感降水产品在格网尺度上的精度,并用实测降水数据和筛选出的精度较高的遥感降水产品驱动SWAT模型进行了径流模拟,以进一步探究遥感降水产品在澜沧江流域的适用性。结果表明：4种遥感降水产品在日尺度上精度都不高,与实测降水的相关系数都低于0.5。从整体看,TRMM 3B42 V7精度最高,月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.95、0.90,CMORPH CRT精度稍低于TRMM 3B42 V7,其在月、年尺度下与实测降水的相关系数依次为0.89、0.77,TRMM 3B42 RT和PERSIANN精度较差,两者在不同时间尺度下与实测降水的相关系数都较低,基本都维持在0.5以下;径流模拟结果发现TRMM 3B42 V7和CMORPH CRT两种遥感降水产品对流域出口断面日、月径流模拟的能力均不如实测降水,但整体上三者都能够较好地反映出实测径流变化的趋势,三者径流模拟对应的纳西效率系数NS在0.65~0.94范围内;从纳西效率系数NS看,三者对应的数值相差幅度极小,从多年平均径流RE看,三者都表现出低估的情形,但与前两者（低估值在 -4%~-10% 范围内）相比,CMORPH CRT（低估值在 -10%~-20% 范围内）低估的幅度较大;TRMM 3B42 V7在整体上的径流模拟效果优于CMORPH CRT,在澜沧江流域具有更好的径流模拟适用性。