乌江流域水沙规律演变及驱动因素定量分析

研究乌江流域水沙特性及其演变规律,对长江中上游地区水土保持、水资源有效利用、防灾减灾和减少水库泥沙淤积具有科学价值。以乌江流域武隆站1955-2015年的降雨、径流和输沙量资料进行相关性分析、趋势检验以及突变点检验,考察自然和人类活动对径流、泥沙的影响,并定量描述其影响程度。研究表明:乌江流域年径流量和年输沙量均呈下降趋势,且输沙量的下降幅度较为显著;1955-2015年乌江流域降雨-径流关系未发生明显变化,而水-沙关系特性发生阶段性改变,特别是在2005-2015年,泥沙降幅达到0.142亿t,为原有的80%。矿物资源开采,大型水利工程建设等人类活动是影响水沙关系的主要驱动因素。     

基于试验流域的季风区洪水特性及其水文模拟

根据我国安徽省5个试验流域的实测资料,分析了各流域场次洪水的特性,并利用TOPMODEL模型对各流域进行次洪模拟,进一步探讨该模型在我国东部季风区洪水预报方面的适用性。结果表明:安徽省各试验流域场次洪水的降雨量-径流深散点均呈现较好的正相关性,降雨量随着海拔的升高而增大,山区的径流系数大于平原丘陵区;面积最小的瓦屋刘流域对暴雨的响应最为敏感,孙村流域场次洪水的洪峰模数差异最小、起涨时间最长,黄山流域场次洪水的历时最久;随着海拔的升高,流域地形指数的平均值逐渐增大,同时各流域面积占比最大所对应的地形指数逐渐减小;地形指数标准差越大的流域,土地利用类型也越丰富;TOPMODEL模型总体上可以较好地模拟安徽省各试验流域场次洪水过程,且对大流量的捕捉效果优于小流量,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

气候变化和人类活动对黄河重点区间径流的影响

科学分析径流变化归因是流域治理的一项基础工作,对水资源管理具有重要意义。采用水文模拟途径定量评估了气候要素变化和人类活动对黄河重点水文站华县、河津、■头、龙门水文站河川径流变化的影响。结果表明:受人类活动影响,实测径流量出现明显的阶段性变化,突变之后的径流量较突变前减少了30%以上;可变下渗容量模型对黄河流域天然径流量具有较好的模拟效果,能够用于天然径流量的模拟;人类活动是黄河径流量减少的主要原因,人类活动的影响占径流量减少的70%以上;进入21世纪以来,由于降水增加,因此气候要素对径流量减少的贡献率有减小趋势。     

黄河源区气象干旱与水文干旱关联性分析EI北大核心CSCD

采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)刻画黄河源区气象干旱和水文干旱过程,通过唐乃亥水文站SRI、源区SPI及3种小波分析方法揭示了1968—2020年黄河源区气象和水文干旱之间的周期性特征及相关性。结果表明:广义极值分布是唐乃亥水文站最适宜的流量分布函数;以Gamma分布和广义极值分布分别作为降水和流量的分布函数,基于距离平方倒数法计算出SPI-9和SRI-1的相关系数最高,为0.68;连续小波变换分析表明SPI-9和SRI-1具有相同的周期特征,交叉小波变换和小波相干分析表明SPI-9和SRI-1在不同周期尺度表现出显著的正相关关系;黄河源区气象干旱向水文干旱的传播时间为9月,SPI-9序列可用于水文干旱监测。     

1979—2018年雅砻江中上游积雪时空变化及影响因素分析

基于1979—2018年积雪深度卫星数据及同期的格点型降水和气温观测资料,分析了雅砻江中上游积雪时空分布及其影响因子,利用相关分析法分析气候因子与地形因子对积雪深度时空分布的影响及贡献程度,采用趋势分析法研究积雪特征和气候因子的时间变化规律。结果表明：雅砻江中上游降水、气温、高程、坡度和坡向对年均雪深空间分布的贡献率分别为0.218、0.453、0.206、0.080和0.043,气候因子的贡献程度明显高于地形因子;研究区积雪期主要集中在10月至次年5月,年降水量和年均气温呈显著上升趋势,西北部和东南部积雪期变暖现象明显,绝大部分区域年均雪深表现为不明显的减少趋势;积雪深度与降水量的相关系数多为正值,与气温的相关系数均为负值,在区域中下游表现的相关性较强,各影响因子与积雪深度的相关程度由强到弱依次为气温、高程、坡度、降水和坡向。     

基于数值天气预报模式的流域中期径流预报

研究耦合天气预报模式的径流预报对提高预报预见期及流域防洪减灾具有重要意义。以金溪池潭水库流域为例,通过尺度转换和气象要素联结实现GEM和GFS两种数值天气模式与新安江模型的单向耦合,进行流域水文模拟以及中期径流预报。日径流过程和次洪过程模拟结果发现耦合数值天气预报模式的流域中期径流预报能够较好地预估一段时间内的径流总量,而对洪峰以及洪水过程预报能力稍有不足。预报误差来源有水文模型误差和降水预报误差两种,且降水预报的误差在水文模型中会有放大的效应,这增加了中期径流预报的不确定性。     

城西试验流域水文特性及水文过程模拟

水文试验是认识水文规律的重要基础工作。根据我国东部低山丘陵区城西试验流域的实测资料,分析不同尺度降雨径流之间的响应关系,再利用新安江流域水文模型进行径流模拟,进一步探讨该模型在我国东部低山丘陵区的适用性。结果表明:在试验流域空间尺度(几十平方公里)的暴雨洪水过程中,洪水峰现时间一般滞后雨峰3～4 h;场次和月尺度上的降雨径流具有较好的正相关关系;在日尺度上,降雨径流关系散乱,以10和70 mm降雨量为阈值呈U型分布; 3种时间尺度上,径流均受到前期退水过程的影响,其中,时间尺度越短,受前期退水过程的影响越显著;新安江流域水文模型在我国东部低山丘陵区具有较好的水文模拟能力,且月尺度水文过程的模拟效果优于日尺度,对天然流域的模拟效果优于人类活动扰动的流域。     

近20年中国水资源及用水量变化规律与成因分析

水资源成为制约我国经济社会再发展的主要因素之一。水安全问题已上升到国家安全的战略高度,特别是近年来水资源短缺等问题加剧了水安全形势。选取我国10个水资源一级区1997—2016年水资源量及用水数据,借助Mann-Kendall法对其进行显著性检验,采用Kendall倾斜度表征各要素时间序列变化特征。从时间和空间尺度上揭示我国水资源及用水量变化特征及规律。分析表明:近20年我国水资源总量呈不明显减少趋势,其中北方水资源总量增加不明显,南方水资源量减少不明显。我国总用水量显著增加,除农业用水增加不明显外,其他各行业用水都呈显著增加趋势,尤其生活用水增加最明显。十大水资源一级区相邻区域水资源总量和总用水量的变化特征表现出相似性,不同地区变化特征表现出空间异质性。与国际水资源利用领先水平相比,我国农业节水潜力较大。     

黄河流域典型流域水文气象变化与径流过程模拟

典型流域水文气象分析及水文过程模拟是合理评价黄河流域水资源变化的重要基础。利用Mann-Kendall秩次相关检验法和均值差异T检验法分析了黄河流域7个典型流域的年降水量、年径流量和年均气温序列的变化特征,并采用VIC模型、新安江模型、WBM模型和GR4J模型模拟站点的径流过程。结果表明:各典型流域年均气温显著升高;年降水量变化趋势和突变情况均不明显;而年径流量呈显著下降趋势,且突变多发生在1980s。模型模拟结果表明4种水文模型在黄河流域应用效果较好。就Nash效率系数而言,VIC和新安江模型因为考虑产汇流过程较为详细,模拟径流过程与实测过程更贴近;就径流相对误差而言,WBM模型在水量模拟计算中表现较优,其结构简单,适用于流域水资源的模拟与评价。     

黄淮海流域实际蒸散发时空演变规律分析

蒸散发是气候系统能量循环和水分循环的关键要素,探究黄淮海流域实际蒸散发的演变规律及其影响因素对深入理解该区域水循环对气候变化的响应具有重要意义。基于1980—2018年黄淮海流域的GLEAM蒸散发产品数据、气象数据和NDVI数据,采用线性回归法、Mann-Kendall检验及相关性分析等方法,分析了实际蒸散发的时空演变规律及其影响因素。结果表明：GLEAM产品的计算值在黄淮海流域的验证精度较好,流域内多年平均实际蒸散发量为474 mm,呈显著上升趋势。实际蒸散发的空间变化范围是183～708 mm,空间差异显著,呈现从东南向西北方向递减的趋势,季节的空间分布与年际分布特征基本一致。实际蒸散发与NDVI均呈显著正相关关系,与降水和气温以正相关关系为主。黄淮海流域降水变化不明显,气温显著升高,NDVI增加是流域内实际蒸散发量显著上升的主要原因。