关键词： 径流量   输沙量   演变规律   影响因素   湘江  

摘要： 根据湘江主要控制站1951—2011年长时间序列径流与泥沙资料,运用Mann—Kendall非参数检验法、小波分析法和均值差异T检验法等,揭示了湘江年径流量和年输沙量演变特征与规律,并分析了其驱动因素。结果表明:(1)径流量呈微弱增加趋势,而输沙量下降趋势明显;(2)时间序列上径流量未发生突变,而输沙量在1997年发生了突变,表现为1997年后有显著下降趋势;(3)小波分析表明径流量和输沙量均存在20和7a的周期性变化规律;(4)60a来湘江年径流量可以分为1951—1954和1992—2002年两个多水期,1955—1991和2003—2011年两个少水期。径流泥沙集中度与集中期分析表明输沙量年内分配不均匀性更为明显,输沙主要集中在每年6月;(5)年输沙量显著减少主要是水利工程拦沙和水土保持工程措施所致。

关键词： 区域水资源   Mann-Kendall检验   Morlet小波分析   年际变化特征  

摘要： 目前,在全球气候变化及人类活动双重影响,陆地水文循环发生深刻变化的背景下,渭河干流陕西段径流过程同样发生了显著变化,加剧了区域水资源的短缺和时空变异性,同时也导致了渭河入黄水量的锐减,引起一系列制约人类生存、生态环境可持续发展的问题。研究渭河干流陕西段径流的变化及原因,有利于更好地实施对区域水资源的合理开发利用和科学管理,具有重要的理论和现实意义。\n 本文根据1960-2006年渭河干流陕西段控制性水文站:林家村、咸阳、临潼、华县近50年的实测径流资料,结合宝鸡、武功、西安、铜川4个国家气象站台1960-2006年的气象资料,开展渭河干流陕西段径流演变规律及其影响因素研究。本文的主要研究内容及成果如下:\n (1)分析渭河干流陕西段径流年内分配基本特征。研究区径流年内分配极不均匀,但随着时间的推移,径流年内分配逐渐由不均匀向相对均匀转变,同时年内各月径流量逐年减少;空间上表现为越向下游,年内径流越为集中,变化越剧烈,年内分配越不均匀。\n (2)分析渭河干流陕西段径流年际变化特征。研究区各典型水文站年际变化具有明显的同步性,年际波动较大,20世纪60年代径流量相对较多,70年代径流量减少,80年代又出现一定程度的增加,自90年代到21世纪初径流量持续下降,总体呈现逐年显著减少趋势;空间上表现为随流域面积的不断增加,流域调蓄能力逐渐加强,年际变化幅度逐渐减小。通过对变异点的综合识别表明,渭河干流陕西段径流在1993年发生显著下降突变。小波分析显示,研究段径流主要存在5a左右、11a-14a、34a左右的主振荡周期。\n (3)定性与定量分析影响渭河干流陕西段径流变化的因素。在近50年的研究时段内,气候因素以62.66%的贡献率成为导致径流减少的主要因素,其中又以降水量的变化占主导地位;通过天然径流量与还原水量的对比表明,还原水量占天然径流量的百分比从60年代的7.02%增加到90年代的30.77%,增长了4倍多,表明人类活动对渭河干流陕西段径流量的影响正在逐步攀升,应及时制定科学合理的水资源开发利用规划。

关键词： 径流演变   水文改变度   生态调度   人工造峰  

摘要： 在梯级水电站实现更安全的防洪保障、更大的发电效益、以及提供优质供水的同时,其强大的径流调节能力亦对河流的天然生态系统造成空前的压力。河流的破碎化、径流过程的均一化等不可避免的对环境产生胁迫效应,进而不同程度地干扰了流域原始的生态过程和生物生存繁衍所依赖的生境。 为了可持续地利用水资源,需针对特定河流计算其合适的生态需水量和频次的洪水脉冲,并在整个流域上选择具有调节能力的一座或几座水库在考虑下游河流生态需水要求的基础上,进行联合生态调度,以缓解或部分消除人类筑坝活动对生态环境的负面影响。 基于此,本文选取红水河上龙滩-岩滩梯级水库为研究对象。通过Mann-Kendall法和复Morlet小波分析法,对红水河段天然河道径流特征予以分析,径流生态胁迫起始年份为2004年。采用RVA法分析胁迫后径流改变程度,结果显示红水河段综合水文改变度已达58.47%,属于中度改变。运用逐月最小生态流量以及逐月适宜频率流量等算法计算生态流量,兼顾下游四大家鱼产卵对于洪水脉冲的特殊需求,从生态基流和洪水脉冲两方面对梯级下泄流量进行调控研究。根据不同生态约束条件,设置四种生态调度方案：基本工程约束方案、最小生态流量约束方案、逐月适宜频率生态流量约束方案以及人工造峰—最小生态流量约束方案,对比分析各生态调度方案损失的发电效益。结果显示：单纯设置较高的生态基流会较为严重的影响发电效益,且在来水较枯年份无足够水量与调节能力实现;而将生态基流与人造洪峰结合调度的模式可在几乎不损失发电量的前提下对河流下游特定生物的需水量与形态进行弥补。为流域生态修复研究提供了新的思路。

关键词： 洞庭湖流域   分布式水文模型   水资源   演变规律   气候变化  

摘要： 在全球气候变化、区域水资源开发利用等共同影响下，我国流域水资源条件发生了明显演变。洞庭湖作为我国第二大淡水湖泊，也是长江中下游防洪体系的重要组成部分，随着社会经济的发展，流域内干旱、洪涝等水资源问题日益突出。分析洞庭湖流域水资源演变规律、评估未来可能变化趋势是合理制定湖区发展战略的基础。本文建立了洞庭湖流域分布式水文模型，并应用模型对流域水资源演变规律进行分析，主要结论如下： （1）应用M-K检验、Morlet小波对湘、资、沅、澧四水历史径流系列演变趋势进行了分析，结果表明：湘、澧流域径流量分别在2002年、1979年发生显著的变化，资、沅及“四水”总入湖流量没有发生明显突变；50年中，“四水”径流量存在30～33年左右不等的变化周期；在2010年后径流量有转向减少的趋势。 （2）以SWAT模型为基础，洞庭湖湘、资、沅、澧四水流域为研究对象，建立分布式水文模型，应用历史径流量资料，对模型进行参数的率定和检验，结果表明：率定期湘江、沅水Nash效率系数均高于0.90，澧水达到0.88，资江也超过0.75，验证期模拟表现与率定期基本相当，证明了模型在洞庭湖流域的适应性。 （3）根据未来气候变化预估结果，设定24种可能情景，应用模型对气候变化情景下的洞庭湖流域径流量进行模拟，分析了洞庭湖流域径流与气候变化的响应，结果表明：流域月径流量随着降水量的增加而增大，随着气温的升高而减小；流域对降水量变化敏感性要大于气温。 （4）三峡水利枢纽兴建前、预蓄水期、正式蓄水运行后三个时段，城陵矶站年平均流量有显著下降，但年平均水位变化趋势不显著；三峡水库正式蓄水运行后江湖水资源交换量为1948亿m3，较之前有所减少；“四水”年入湖量比多年平均减少了10.31%。

关键词： 径流演变   径流模拟   SWAT模型   潘家口水库  

摘要： 滦河是保障天津市供水的重要水源,引栾工程是天津市供水的重要支撑。.引滦工程建成以来,已向天津市供水170亿m3,为天津市的社会经济发展作出了很大贡献。但是近十年来潘家口水库流域的水资源状况发生了明显的变化,特别是近几年潘家口水库入库径流量大幅度衰减,多次造成天津市供水危机,迫使天津市四次实施引黄济津的应急调水。因此研究土地利用/覆被变化对潘家口水库入库径流的影响机制是非常具有现实意义的。SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是20世纪90年代初美国农业部（USDA）开发的面向大中流域、长时间尺度的分布式水文模型,主要用于模拟土地管理措施对水流、泥沙和农业化学物质的长期影响,国内外的应用经验表明,该模型具有广泛的适用性。本文以潘家口水库流域为研究区域,应用SWAT模型对该区域的径流进行模拟计算,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了潘家口水库入库径流的演变特征。模拟结果表明:与1980年土地利用情景相比,2006年土地利用情景下的多年平均径流减少11%;对于不同典型水文年份而言,土地利用变化对枯水年的影响最大,对丰水年和平水年的影响相当;土地利用变化对年径流的影响主要表现为汛期径流减少;潘家口水库流域水资源涵养能力有所增加。对2006年土地利用情景下模拟的年径流做频率分析,得到相应于10%,50%,90%频率的设计年径流量分别为42.7亿m3,20.3亿m3和7.6亿m3,并通过缩放响应典型年的径流年内分配过程,对设计年径流进行年内分配。模拟研究土地利用对潘家口水库流域径流的影响,对合理规划土地利用和流域水资源综合管理具有现实意义。

关键词： 水源保护区   气候变化   森林变化   水文响应   径流组分   景观   森林结构  

摘要： 近40年我国华北土石山区来水量急剧减少,造成华北地区水资源日趋紧张,水危机十分严重,给海河中下游地区城市生态环境造成极大影响,限制了社会经济的可持续发展。森林作为山区水源地主要土地利用类型,其年际变化与流域水循环有何影响等问题亟待研究。为此,以海河流域密云水库集水区半城子和红门川2个森林小流域为研究对象,基于流域20年水文气象资料,结合1990-2010年5期土地利用数据及流域野外森林植被调查等数据,分析了2个流域土地覆被景观格局变化特征及流域气候水文要素演变规律,探讨了流域气候和土地利用变化等环境要素变化对流域径流及其组分的影响,并利用分布式水文模型WETSPA进行了不同森林数量与质量下的径流过程情景模拟。研究结果如下： (1)半城子流域年降水量在1989-2011年间呈波动下降趋势但趋势不明显(p>0.05),径流呈显著下降趋势(p<0.01)；结合累积径流率曲线及独立样本T检验,半城子流域径流研究序列划分为：1989-1997年(自然阶段)；1998-2009年(人类活动显著影响时期)；红门川流域年降水量在1989-2009年呈波动下降趋势(p>0.05),径流呈显著下降趋势(p<0.01)；多年平均产流性降水虽有所减少但趋势不显著(p>0.05)；采用同样方法将红门川流域研究时间序列划分为2个阶段：1989-1997年(自然阶段)；1998-2009年(人类活动显著影响时期)。 (2)半城子流域森林覆被率研究时段内总体呈波动增加趋势,流域景观异质性较高,且破碎化程度在加强；红门川流域同样以林地为景观基质,除林地外,建设用地、农田面积均呈现较为明显的增加趋势。流域景观破碎化程度较大,但破碎化程度有减小趋势。半城子流域森林生物量多年平均值达到21.42×104t,1989-2011年间增加趋势达到极显著水平(p<0.01)；红门川流域森林生物量年际变化与半城子流域森林生物量总体变化趋势一致,但增加趋势更为明显(p<0.01)；半城子与红门川流域单位面积生物量年际间增长趋势在99%置信区间达到显著水平(p<0.01)。 (3)半城子流域气候变化对流域径流减少的影响贡献率为80.24%；以土地利用变化为主要代表的人类活动对流域径流减少贡献率为19.76%；红门川流域气候变化对流域径流减少贡献率为43%；由人类活动引发的土地利用变化对流域径流影响贡献率为57%。半城子流域降水每增加1%,可引起该流域径流平均增加0.29%；流域年潜在蒸散发每增加1%,则流域年径流相应减少0.09%。红门川流域降水每增加1%,可引起该流域径流平均增加0.21%；流域年潜在蒸散发每增加1%,流域年径流相应减少0.05%。 (4)半城子流域林地面积变化对径流变化的影响贡献率占到土地利用变化对流域径流影响贡献率的81.29%,草地和耕地对流域年径流变化影响贡献率分别为10.68%和8.03%,其它土地利用类型占流域面积比重较小,故忽略处理；红门川流域研究时段内林地面积变化对流域径流变化的影响贡献率占到土地利用变化对流域径流影响贡献率的74.37%,草地和耕地对流域年径流变化影响贡献率则分别为17.08%和8.55%。 (5)半城子流域乔木层散布与并列指数(IJI)与斑块面积大小(MPS)为影响流域地表径流和基流的主要因素,灌木林斑块密度(PD)、斑块面积大小(MPS)以及散布与并列指数(IJI)对流域地表径流和基流影响最大。红门川流域乔木林斑块散布与并列指数IJI与流域地表径流系数和基流系数之间关系最为紧密；灌木林斑块散布与并列指数IJI与流域地表径流系数和基流系数关系最为紧密。 (6)基于分布式水文模型WETSPA进行径流模拟校准与验证,得到径流模拟值与实测值相对误差在15%以内,决定系数在0.60以上,Nash-Suttclifre系数在0.5以上,验证和校准结果完全符合要求,说明该模型在2个研究流域适用性较好。 (7)研究流域不同森林类型产流量有所差异：其中,阔叶林产流量最小,灌木林最大。半城子流域将所有森林类型转化为混交林后,流域森林覆被率为98.33%,单位面积生物量为35.81t/hm2,流域年均径流值达到最小为54.63mm；当将所有林分类型替换为灌木林地,森林覆被率同为98.33%,单位面积生物量减少至5.14t/hm2,流域年经流深增加18.63%；红门川流域森林覆被率同为91.12%情景下,单位面积生物量为32.25t/hm2减少至4.85t/hm2,可导致流域年径流深增加16.45%。当将2个流域所有林地及耕地转化为草地时,研究区域径流深平均增加38.09%。

关键词： 径流   时空分布   河道演变   小清河  

摘要： 根据1917年测绘资料和1996年干流治理勘测数据分析了近80 a来小清河河道演变特征,以小清河流域代表站点资料分析了近50 a径流时空分布特征,并揭示了径流变化对河道演变的影响机理。河口平面形态的变化反映了汛期冲刷作用的影响,对应于流域径流年内分配的规律。纵剖面演变则表现为随河流流向河床明显下切,反映了冲刷作用越向下游方向越强烈,与上中游径流量随时间增加的趋势一致。下游自20世纪70年代末流量的持续衰减是造成河口段冲淤接近平衡的主要原因。

关键词： 安康水库   Mann   kendall趋势分析   径流变化   水库蓄水  

摘要： 利用1970-2010年水文数据，分析了安康水库下游安康水文站径流的年内、年际变化，并运用Mann-kendall趋势分析方法探讨了径流变化趋势和突变年份；在此基础之上，以安康水库蓄水运行时间为界线，通过绘制径流一降水双累积曲线，剥离降水和安康水库以上流域人类活动对其下游径流的影响，得到安康水库运行等人类活动对下游径流影响程度，从而为揭示水利工程建设对河流影响提供定量化参考。研究表明：近40a来，安康水库下游径流量呈现减少趋势，且水库的建设运行等人类活动使径流发生了由多到少的突变，使径流年际间变化趋于平缓，其对径流的直接影响程度高达83．8％，是径流减少的最直接、最主要的因素。

关键词： 气温   降水   下垫面条件   演变   径流量   黄河源区  

摘要： 从气温、降水、下垫面条件等方面对黄河源区20世纪90年代以来径流量减少及其成因进行了分析。结果表明:①降水量变化是影响黄河源区径流量变化的主要因素之一,径流量的大小不仅与当年降水量大小有关,还受前一年降水丰枯的影响;②下垫面条件的变化对丰水年径流量影响不大,但对降水偏枯或平水年份的径流量影响明显;③黄河源区径流量减少是下垫面蒸散发能力增强、下渗量增大和降水量减少共同作用的结果。

关键词： 径流   趋势分析   Mann-Kendall检验方法   小波   滦河  

摘要： 根据滦河主要代表站沟台子、三道河子、滦县的1950年-2009年天然径流资料,运用滑动平均法、Mann-Ken-dall法及小波分析方法,分析了滦河天然径流演变规律。结果表明:滦河流域1950年-2009年3个代表站的径流量均呈下降趋势;沟台子站在1960年发生一次径流减少突变,三道河子站在1967年发生一次径流减少突变,而1988年后滦县站呈现出较显著的突变,径流突变特性与变化环境下的极端气候事件有直接关系;滦河上游径流主要存在28a显著变化周期,中、下游径流分别存在27a和30a显著变化周期。