关键词： 降水   下垫面   涉水活动   径流演变   影响度   定量分离  

摘要： 将径流演变影响因素划分为降水、下垫面、涉水活动三个要素,并定量分离各要素对浑太河以及大凌河径流演变的影响度。结果表明:涉水活动、下垫面、降水对浑河径流演变影响度分别为51.9%、45.8%和2.3%,对太子河径流演变的影响度分别为61.1%、29.8%、9.1%,对大凌河径流演变影响度分别为42.7%、24.1%、33.2%。研究成果可为河流水资源开发利用提供重要依据。

关键词： 金盆水库   暴雨径流   潜流过程   水质评价   营养盐  

摘要： 为探究西安金盆水库汛期暴雨径流沿程时空演变过程及库区水质响应,对汛期2019年8月初与9月中旬两场暴雨径流上游河道至库区各断面的水质指标进行持续原位监测,并在垂向上采用单因子污染指数法和综合污染指数法对库区进行水质评价.结果表明:汛期暴雨径流连续不同的来流条件会演变成不同的潜入情况,两次径流初期入流量小,水库潜流均经历全断面径流-底部潜流-间层流的过程,在末期,8月初径流库区间层流位置由初期的545~565 m扩大为535~580 m,9月中旬径流潜流位置由初期540~575 m的间层流演变成575 m以下的底部潜流;连续的入流使库区热分层结构削弱,溶解氧得到补充,同时大量颗粒态污染物汇入库区,营养盐在垂向上表现为中层、底层水体高于表层;单因子污染指数表明径流潜流处总磷和高锰酸盐指数值都有一定的增加,末期均超过地表水Ⅲ类水质标准;综合污染指数表明8月初径流中层水质处于中污染,底层则受厌氧与颗粒沉降的双重影响达到重污染,并且在径流一周后达到峰值,而9月中旬的575 m以下的潜流直接导致中层水体处于重污染,底层由于溶解氧的补充处于中污染;汛期通过泄洪洞的排放与分层取水可以有效地保障供水安全.

关键词： 青藏高原   祁连山区   大通河   冰冻圈水文过程   气候变化   径流  

摘要： 近60年来,位于青藏高原东北边缘祁连山区的大通河上游气温、降水和潜在蒸散发均显著增加,同时在冰川消融50%、冻土退化、源头797km2沼泽退化等多重因素影响下,年径流深以6.0mm/(10a)趋势增长;基流分割表明,径流突变以来基流总量和占比均增加,8月基流量由谷值转变为峰值,汛后和枯水期基流显著增加;采用基于Budyko假设的气候弹性系数法对径流增量进行驱动因素定量分析,径流突变之后相对于基准期而言,年径流深变化+33.6mm,其中降水影响+18.3mm,潜在蒸散发变化影响-3.0mm,冰川融化对径流增量的影响至多为+10.0mm,剩余项+8.3mm为冻土退化和误差项的综合影响。由于各要素影响机制、持续时间各不相同,未来水文情势尚不明朗。

关键词： 径流演变   梯级水库   水库调度   水文变异诊断系统   沅江   洞庭湖  

摘要： 为精准识别各入洞庭湖水系水量变化对洞庭湖径流特征的影响,选取沅江作为研究对象,以桃源水文站1966~2018年的流量序列为基础,采用水文变异诊断系统,对梯级水库联合调度下沅江入洞庭湖径流量的演变特征进行分析。结果表明:在梯级水库联合调度影响下,加之流域河道外用水的不断增加等因素,在年际演变特征上,1~5月径流整体呈现中变异和弱变异,沅江年均流量总体呈现出减少的态势;在年内分配演变特征上,沅江径流的年内分配变化趋势不显著。研究成果可为沅江流域水库群的调度运行等精细化管理提供一定的依据,也可为洞庭湖其他来水分析提供一定参考。

关键词： 径流   气候变化   Morlet小波   M-K检验   霍尔特模型  

摘要： 选取玉龙喀什河同古孜洛克站实测径流及气象因子,采用Mann-Kendall趋势性检验、小波分析等方法,系统分析了径流及其气象因子的演变规律及趋势性,利用霍尔特模型预测了未来5年径流量及气象因子变化趋势。结果表明:径流、降水及气温均呈现显著增加趋势,蒸发量表现为显著减少趋势;相关性分析得出气象因子中气温与径流相关性最大,其次是降水,蒸发与径流呈负相关;未来5年径流量、降水量和气温呈增加趋势,蒸发量呈减少趋势。玉龙喀什河1980年—2018年径流和降水在研究时间内变化趋势具有一致性,气温在未来将继续主导径流变化。

关键词： 径流   年内分配   启发式分割算法   归因分析   雅鲁藏布江流域  

摘要： 基于雅鲁藏布江流域奴下水文站1961-2015年逐月径流量资料,采用启发式分割算法识别径流突变年份,继而采用Mann-Kendall非参数检验分析径流的长期变化趋势,应用集中度和集中期研究径流的年内变化规律。结果表明:(1)年径流量呈现先减少后增加的变化趋势,且转折点为1992年,即年径流量在转折点前以2.715 mm/a的速率呈现显著的下降趋势,但在转折点后呈现不显著的上升趋势;(2)湿润季径流量占全年径流量的71.6%±4.4%,主导着雅鲁藏布江流域的年径流量变化过程,而在转折点后干旱季径流的变化是年径流呈现增加趋势的另一个重要原因;(3)雅鲁藏布江流域的径流年内分配规律呈“坦化现象”,即径流量最大值出现时间推迟且年内分配更加均匀,这可能归因于该地区植被覆盖状况的恢复和改善。研究结果可以进一步识别气候变化和下垫面在径流变化过程中的作用奠定良好的基础,为区域生态环境可持续发展提供建议和指导。

关键词： 石羊河流域   SAWT模型   地下水埋深   空间插值   土地覆被  

摘要： 干旱区水资源空间配置是一个受多介质参与、多层次耦合、多过程响应的复杂过程,分析研究流域水资源时空演变规律及径流的模拟对于实现干旱区水资源优化配置具有重要意义。石羊河流域为典型的干旱区内陆河流域,虽针对其水文要素演变规律及径流模拟的探究有了一定认识,但就流域水资源内部机理揭示不够充分、不够全面,仍有一些关键问题未能完全解决。本文以石羊河流域为研究区,紧扣水文循环要素、模型参数调整一系列的关键性问题,通过集成长序列监测数据、空间数据、社会经济数据以及水文气象数据,基于SPSS、ARCGIS等软件,采用累计斜率变化率法、空间插值等技术,对研究区内水文要素演变规律进行了定量化揭示,并以SWAT-CUP为参数率定工具进行调参来达到最优参数值,进而通过CMADS为数据集驱动SWAT模型,模拟并探究了不同情境背景下的土地利用/覆被与流域径流之间的偶联机制。定量化揭示了研究区水文循环特征与SWAT模型在该流域的应用研究。不仅为实现今后干旱区的水资源空间配置提供理论依据,也为模型本地化应用提供参数取值参考。主要研究内容和成果如下:1、水文循环要素基本特征:（1）结合流域12个水文站60年年际降水量监测特征,研究可知流域内西南部古浪沙台沟、皇城农四组以及皇城杨坡庄、水库坝上和金洞沟5个站点年降水量有减小趋势,东北部的黄羊水库和黄羊水管处,中部的杂木华山村及毛藏寺等7个站点,年降水量呈现增加趋势。表明在1959～2019年内,流域内降水量在空间上表征出东北地区增加、西南地区下降的空间演变态势。（2）流域汛期与整体年降水量变化空间分布特点基本一致,汛期内流域东北部及西南部降水量分别呈现增加和减少趋势,东北部降水量增加趋势显著程度有所增加,流域西部皇城水文站及北部汪洋水文站在汛期降水量呈不显著减小趋势。在非汛期降水趋势以增加为主,且流域西部和中部增加显著。（3）石羊河流域1959年～2019年多年平均径流量为13.62×10～8m3/a,标准差是2.0285×10～8m3/a,变差系数（Cv）为0.149,总体呈下降趋势,下降速率为0.037×10～8m3/a。在研究时段60年内,径流量的最大值为2003年的18.54×10～8m3/a,最小值为1991年的9.88×10～8m3/a,两者相差1.88倍。（4）根据研究时段内石羊河流域的年降水量、径流量的UF和UB曲线存在交点的位置、数量以及变化趋势可以判断出,年际径流量突变发生在2018年,变化趋势不显著。（5）分析了除局部地区外研究区域内2013年～2019年的地下水埋深时空分异过程。从整体看地下水埋深表征出逐年下降,浅埋面积逐年增加的演变态势。流域内地下水埋深在空间变化上与地形特征相反,表征出西南深、东北浅的空间分布格局。随着政府有关部门对水生态恢复的重点治理项目推进,在一定程度上缓解了流域内地下水严重超采和水资源紧缺的问题,表明随着环保意识的增强,生态治理在流域生态修复过程中呈现出良性推动作用。2、在参数率定和模型模拟方面:（1）基于SWAT-CUP2019界面操作性强、率定方法多、率定参数灵活、效率高速度快等优势,经过反复调参得到金塔河支流最优参数值,其中径流模型中敏感度最高的三个参数依次是土壤饱和渗透系数、土壤有效含水率、SCS径流曲线数。（2）根据率定期及验证期的模拟结果,研究区内实测径流与模拟径流之间呈现良好的相关性。（3）气象数据库采用了中国大气同化数据,该研究区实测径流与模拟径流之间得到良好的相关性,为模型的运行提供了保障,进而模型所得优良的模拟结果,也为该流域水文模型的进一步研究做出了贡献。3、不同土地利用/覆被情景下的模拟结果:在研究区内,通过设置不同土地利用/覆被情景,得到了不同情景之下的径流产量,可知草地覆盖率与径流量成反比,裸地的面积与径流量的成正比。随着裸地面积达到最大值,模拟的径流量达到了最大值。该模拟结果可为实现研究区生态—经济平衡化发展提供理论依据。

关键词： 水资源管理   降水径流   时空演变特征   人类活动  

摘要： 南水北调中线工程水源区水资源量变化对受水区、水源区及汉江中下游地区水资源安全及生态安全起重要作用。自十八大以来，我国实施“五位一体战略”，这对该地区水资源安全及生态安全提出了新的要求。另外，各地区纷纷谋划新的区域调水工程，这使该区域的水资源分配方案更加复杂。然而，近年来气候变化和人类活动的加剧使丹江口入库径流量呈现减少的趋势，这对日益激烈的水资源需求带来了挑战。因此，研究水源区降水径流时空变化特征及其驱动机制是非常有必要的。本研究收集了34个气象站和21个水文站水文气象及水库、土地利用、NDVI和土壤等数据，采用趋势分析、相关分析、双累积曲线分析、回归分析、空间变异分析、统计显著性检验等方法，研究了水源区降水径流时空演变特征及其影响机制。主要研究结果如下：　　（1）年、春、秋和冬季的日均降水量（ADP）呈下降趋势，夏季呈增加趋势，而年、季节雨日日均降水量（ARP）呈增加趋势。多年ADP为2.34mm/d，多年ARP为7.2mm/d。多年春季、夏季、秋季和冬季ADP分别为2.09、4.27、2.64和0.34mm/d，多年四个季节ARP分别为6.10、10.44、6.98和1.88mm/d。年ADP轻微下降，下降幅度为-0.002mm/d/a，春季、夏季、秋季和冬季ADP的变化幅度分别为-0.006、0.005、-0.010和0.0003mm/d/a。年、四个季节的ARP的变化幅度分别是0.018、0.007、0.039、0.008和0.005mm/d/a。年、季节ARP的增加是由于小雨日数和小雨量减小，大雨量和大雨天数增加造成的。　　（2）干流年、春季、夏季、秋季径流呈减少趋势，冬季径流除黄家港站外，其他站呈增加的趋势。干流年、四个季节径流量平均减少0.878×108、0.108×108、0.294×108、0.405×108和0.13×108m3/a，流域控制站黄家港站的径流量减少幅度是-2.03×108、-0.03×108、-0.53×108、-1.17×108和-0.4×108m3/a，秋季径流量是径流减少幅度最大的季节。除冬季外，支流站年、其他季节径流量也呈减少趋势，变化率是-0.06×108、-0.015×108、-0.029×108和-0.012×108m3/a，冬季平均增加0.002×108m3/a。支流变化最显著的站是黄龙滩站，年、四个季节径流量变化率分别是-0.42×108、0.007×108、-0.06×108、-0.22×108和-0.25×108m3/a。　　（3）干流、支流站的径流呈明显的年代际差异。干流站1980年代年均径流量最大，平均为236.4×108m3，1990年代年均径流量最低，平均是135.1×108m3。流域控制站黄家港站1980年代和1990年代径流量分别是437.89×108和262.75×108m3。支流站的径流呈相似的年代际变化规律，1980年代和1990年代平均径流量分别是32.9×108和23.8×108m3。　　（4）干流站径流季节分配受大坝的影响，支流流域主要受到土地利用及植被变化的影响。干流的石泉、安康大型水利工程分别将冬季径流提高21.8%和30.5%，主要支流堵河黄龙滩水库和甲河陡岭子水库将冬季径流提高了75%和50%;水库对年和其他季节径流的影响有限。支流流域的年、夏季、秋季径流受到人类活动影响达64.14%～164.65%、58.69%～341.04%和68.9%～148.01%，春季径流主要受到降水变化的影响。　　综上所述，水源区降水日数显著减少，雨日平均降水显著增加，这改变了当地的地表产汇流过程，导致地表径流明显减少，下垫面变化（土地利用、植被变化等）进一步加剧了该地区的减流程度，这加剧了南水北调中线工程水资源管理的难度。这些研究成果有助于理解南水北调中线工程水资源管理存在的问题，为南水北调中线工程水资源管理提供强有力的科技支撑。

关键词： 黄河流域   径流情势   变化特征   水库调控   水文效应  

摘要： 径流情势（即流量大小、频率、历时、时序与变化率），可完整描述径流过程的变化，直接影响水体中物质迁移转化过程、水生生态系统的结构与功能等。因此，定量分析径流情势的变化特性，区分气候变化和人类活动的贡献，探索水库调控的水文效应，对于加强黄河流域的生态保护，促进其高质量发展具有十分重要的意义。　　本研究引入径流量、频率、历时、时序和变化率五个方面共计24个径流情势指标，通过趋势分析方法分析黄河流域8个重要水文站径流情势的区域变化特征，利用变化范围法(RVA)评估其改变程度;改进Budyko框架以评估气候变化与人类活动对黄河流域4个控制区域的径流情势指标变化的贡献，并与水文模型的评估结果相验证;在此基础上，构建流域水循环系统模型(HEQM)，改进其水库调控模块，从而模拟黄河流域25个水文站点的日径流过程;最后通过情景分析评估水库调控对黄河流域干流的主要12个水文站点的径流情势指标的影响等级，并结合主成分分析与聚类分析，识别水库调控对径流情势影响模式的空间分布特征。研究得出以下四个主要结论:　　(1)除源区黄河沿站外，源区唐乃亥站和上中下游站点的大部分情势指标的变化趋势为下降，尤其是汛期大部分月份径流、高流量及其历时减少显著，另外上中下游站点的年最大径流也都显著减少。部分指标也存在一定的区域差异性，如源区黄河沿站6月、9月径流和最大径流量显著增加;上游年最小径流量出现时间有所推迟;中游高流量频率显著减少，最大径流量的出现时间显著移前;而下游几乎所有月份的月径流都显著减少，最大径流量的时序显著移前等。从综合变化程度来看，流域各站点的径流情势受到全面改变，整体改变度在中度及以上，其中频率和历时的改变度最大。利津站的改变程度最严重，龙门站次之。　　(2)气候变化和土地利用变化（源区）/人类活动（上中下游区域）减少了大多数径流情势指标，而土地利用变化/人类活动在四个控制流域的径流情势变化中起主导作用。唐乃亥控制区域土地利用变化的贡献为-66.85％到-56.68％，青铜峡控制区域人类活动的贡献为-96.93％至-54.59％，龙门控制区域人类活动的贡献为-96.93％至-54.59％，利津控制区域的人类活动贡献为-91.02％至-57.29％。受影响最大的指标是非汛期平均径流，其次是年最大径流。　　(3)改进的大型水库调度方案适用于黄河上游及下游的超大型水库出流模拟，提高了水库下游水文站点的日径流模拟精度。黄河流域HEQM模型的模拟结果可以接受，大部分站点的水量平衡系数bias在±0.15以内，率定期相关系数r和效率系数NS的均值分别为0.77和0.56;验证期相关系数r和效率系数NS的均值分别为0.68和0.40。　　(4)水库调控对径流情势指标的影响等级存在区域和时间差异，总体来看2004-2018年相比1975-1989年水库调控的影响更加明显，特别是对于非汛期径流量、高流量、低流量和变率的指标。对于1975-1989年，水库调控中等及以上增加了大部分站点的1-4月径流量、年最小径流和低流量;重度及极端增加了上游站点和下游三门峡和花园口站低流量频率;使青铜峡、石嘴山和头道拐站最小径流的时序中等及重度提前，使其余大部分站点最小径流的时序中等及重度推迟;轻微及中等减少了大部分站点的变率。对于2004-2018年，水库调控极端增加了大部分站点2-4月径流量、年最小径流和低流量，中等及重度减少了大部分站点8-10月径流量，中等减少了几乎所有站点的年最大径流和高流量;中度及以上增加了大部分站点的低流量频率，重度减少了小川、兰州、青铜峡和花园口站的高流量频率;使上游大部分站点最小径流和最大径流的时序中等及重度推迟，使中下游部分站点最小径流和最大径流的时序重度提前;重度减少了大部分站点的变率。两个时间段的水库调控对径流情势的影响模式都被聚类为5组，在1975-1989年水库调控对下游站点的影响最大，其次是上游站点，中游站点受到影响较小。而在2004-2018年水库调控对上游站点的影响最大，其次是下游站点，中游站点受到影响同样较小。

关键词： 径流演变   BP神经网络   灰色模型   R/S分析法  

摘要： 水资源一直是人类生存的必要条件之一,河川是我国水资源的主要来源之一。本文选取黄河源区2个典型水文站(吉迈站、唐乃亥站)1961～2012年共计52年、624个月的水文资料,在前人研究基础之上对黄河径流的基本数理统计特征和演变规律进行分析,并构建预测模型对黄河源区月径流序列、年径流序列进行预测分析,为相关部门以后开展水文预报工作提供参考依据。本文主要的研究内容和成果如下:(1)通过对黄河源区径流资料进行基本统计特征、年内分配特征、年际变化规律分析分析,研究表明看出黄河源区径流主要集中于汛期,从总体来看黄河径流年内分配不均、年际变化大。(2)进行径流趋势分析时:采用滑动平均法、M-K秩序检验法、Spearman秩次相关检验,结果显示:吉迈多年径流量呈不显著增加趋势,唐乃亥站多年径流时间序列呈较显著降低趋势。结合M-K突变检验法、滑动t检验与有序聚类法进行突变检验分析,确定2006年、1986年分别为吉迈站、唐乃亥站径流突变年份。选用小波分析法进行径流周期分析,结果表明黄河源区吉迈、唐乃亥站均存在多时间尺度特征,小时间尺度变化镶嵌在大时间尺度的周期里,且都具有13年时间尺度的第一主周期。(3)建立人工神经网络的BP模型、遗传算法优化的GA-BP模型进行黄河源区两个水文站进行月径流预测。其中BP模型预测结果误差较大,而改进GA—BP模型在对径流的预测上速度更快、精度更高,经计得算预报精度为分别为79.17%与75.00%,精度达到评定标准乙级(70%-85%),满足要求,可以用于水文预报工作。(4)采用GM(1,1)模型、基于R/S分析法优化的R/S—GM(1,1)模型进行年径流预测。结果显示:对于GM(1,1)模型,唐乃亥预测精度69.48%,吉迈站的模型精度66.49%,均不满足模型精度要求。组合R/S灰色预测的相对误差分别为18.10%和11.68%,预测精度分别为81.90%和88.32%,对比单一的灰色预测其在唐乃亥与吉迈站的预报精度提升了12.42%和21.83%,达到了灰色预测所要求的精度,说明该模型可以用来预测黄河源区年径流的情况。