径流对气候变化和人类活动的响应——以渭河流域为例

定量区分气候变化和人类活动对径流的影响,对区域水资源管理具有重要的现实意义.本文基于实测径流数 据和前人重构的自然径流数据,借助趋势分析、突变检验、多元线性回归等方法,定量分析渭河流域气候变化和人类活动 对径流的影响,并通过与水文敏感性系数方法的分析结果相比较,进一步验证结果.结果表明:1965-2012年华县站、张 家山站和状头站的实测径流分别以7.99×108、2.86×108 和0.787×108 m3·(10a)-1的趋势减小(α<0.05).气象要素 中,渭河干流的风速和相对湿度呈显著减小的趋势,气温呈显著增加的趋势(α<0.05);泾河流域的相对湿度呈显著减小 的趋势,潜在蒸散发和气温呈显著增加的趋势(α<0.05);北洛河流域各气象要素的变化趋势同泾河流域相似.突变检验 表明华县站、张家山站和状头站的年实测径流分别在1993、1996 和1994 年前后发生了突变,其径流分别下降了 38.81%、47.67%和42.22%.多元回归分析表明气候变化对华县站、张家山站和状头站径流变化的贡献率分别为 49.30%、38.05%和69.86%.水文敏感性分析方法的结果同多元回归方法相似,气候变化对3个水文站径流变化的贡献 率分别为48.61%、39.21%和64.86%.      

渭河流域水资源开发利用现状及可持续利用对策

本文从水资源、用水结构、供需平衡、水资源开发利用程度等方面,分析了渭河流域水资源开发利用的现状.指出了水资源开发利用中存在的水资源短缺、水质污染严重、地下水超采引发的环境地质问题、制度缺陷等问题,进而提出了渭河流域水资源可持续利用的对策.     

水文资料缺乏地区水资源承载能力研究

如何解决水文资料缺乏问题一直是水资源承载能力研究中的难点和热点.本研究以贵州省都匀市为例,通过构建区域SWAT分布式水文模型模拟该市相关河流长系列径流资料、DPSIR模型选取评价指标和模糊综合评价法的定量计算等一系列手段对都匀市现状及未来的水资源承载能力进行分析和预测.结果表明都匀市近期的一系列水资源开发举措将提高其水资源的承载能力,而中期随着水资源开发利用程度的提高,其承载能力将有所下降,直至远期趋于平衡.承载能力评价结果能够为其可持续发展提供决策支持,保证经济、社会与资源、环境的协调发展.     

江汉平原四湖流域土地利用变化及其水文响应探讨

结合基于遥感数据获得的土地利用结果与SCS模型,在GIS环境下模拟了四湖流域不同阶段的土地利用/覆被变化对地表径流的影响,同时模拟分析了在相同降雨类型条件下,不同时期不同土地利用状况下的流域产水量.结果表明,土地利用结构与格局的变化使地表径流深度趋于增大;在四湖流域的不同时期,由土地利用/覆被变化引起的地表平均径流深度变化也不相同;同时,相同的降雨类型条件下,1980年到2005年,由于土地利用变化,使流域产水量增大.     

渭河流域水足迹空间化及水资源评价

基于水足迹理论,结合GIS数据空间化方法,计算分析了渭河流域栅格、行政单元、子流域3种不同尺度下的水足迹人口密度、水足迹经济效益和水资源匮乏程度.结果表明:渭河流域人均水足迹为829.67 m3/人,陕西省的人均水足迹要小于宁夏回族自治区和甘肃省;农业耗水量最大,高值区位于流域下游西安、渭南附近,工业、生活、生态耗水的...     

气候变化下南疆主要河流径流变化及水资源风险

基于1960年以来的气象和径流实测资料,利用数理统计方法和水量平衡模型,定量分析了南疆五大主要河流——阿克苏河、渭干河、叶尔羌河、和田河以及克里雅河的径流变化趋势,流域内气候变化趋势,流域内冰川融水对径流的贡献以及对气候变化的响应.结果表明：(1)在0.01显著性水平下,五大流域内气温均呈显著性上升趋势,位于盆地北缘的流域内降水量呈显著上升趋势;(2)五大河流的径流量均呈现显著增加趋势,且明显增加的年份与气温突变的时间基本吻合,稍有滞后;(3)冰川融水量随着气温的上升呈增加趋势,且在降水极端少的干旱年份,冰川融水径流量在总径流量中的占比远高于流域平均水平,分别可达总径流量的67.98%、38.81%、70.48%、72.07%、78.92%.     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况.结果表明:1)SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R²、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R²、E_NS分别为0.69和0.72;2)综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14、0.05、0.19 m³·s^-1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3)气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4)极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退...     

基于SWAT模型的渭河流域非点源氮污染分布式模拟

以渭河华县断面以上流域为研究区,应用SWAT模型对该区域的径流、泥沙及氮污染负荷的产生与输出过程进行模拟计算.利用华县站1987-1988年的实测月径流、泥沙和污染物数据进行模型的调参计算,用1989-1990年的实测月径流、泥沙和污染物数据对模型进行验证,验证结果表明模型基本合理可行,可用于渭河流域非点源污染的模拟计算.利用率定好的模型对不同典型年进行了模拟计算,根据模拟结果对该区域的径流、泥沙和氮污染负荷的时空产生与输出特点进行了分析,为流域非点源污染防治规划提供科学依据.     

汉江上游不同气候情景下土地利用变化对径流的影响研究

研究了3种气候情景下,汉江上游丹江口以上流域土地利用变化对径流的影响.收集了1980、1995和2000年的土地利用和相应年代的气象数据,用SWAT模型进行汉江上游丹江口以上流域的水文模拟,利用模型进行了9种气候和土地利用组合情景的径流模拟,对比分析不同气候条件、不同土地利用下的径流变化.结果表明,土地利用变化对汉江上游流域产汇流特性有一定的影响.不同气候条件下,径流对土地利用变化的响应程度不同.其中相对干旱的20世纪90年代,径流对土地利用变化最敏感.相同的土地利用变化情况,在不同气候条件下,对径流的影响也不同.     

基于空间信息平台的土地利用方式变化径流响应模拟

以淮河上游息县水文站以上为研究区域,基于研究区域3期(20世纪80年代、20世纪90年代、2000年以后)土地利用图模拟分析土地利用变化对流域产水的影响.利用流域附近8个气象站1980～2005年的资料,内插得到流域内的气象资料,应用P-M法耦合植物生长模型(EPIC)计算流域潜在蒸散发;利用息县以上集水区域1980～2005年63个雨量站资料及尺度为1:200 000土壤类型图,选用SWAT模型模拟流域的径流过程,并分析了产水特性参数时空变化.结果表明:降雨量的大小弱化了流域下垫面条件对产水的影响;在降雨和土壤质地相同的情况下,产水能力旱地大于水田大于草地大于林地;旱地增加后流域产水量也会增加,林地不易于流域的产流.     

渭河流域环境研究的空间分布特征

目的通过总结渭河流域环境研究的主要问题和方法,以期为改善和研究该区域的生态环境问题提供科学依据。方法在整理分析渭河流域环境研究资料的基础上,从渭河流域环境研究的主要方法、主要内容以及研究的区域等方面入手,分析了渭河流域环境研究的空间分布特征。结果渭河流域环境研究的重点区域是渭河流域中游段,即宝鸡峡—咸阳铁桥段,次重点区域是渭河下游段,即宝鸡—潼关段,非重点区域是渭河上游段,即渭河源头—宝鸡段。结论应加强渭河上游及主要支流的环境研究工作,增强不同流域段相互关系的研究,对重点区段的环境研究应采用多种方法结合进行。     

基于CMIP5 RCP情景的清江流域径流对气候变化的响应研究

气候变化的径流响应在近些年逐渐成为研究热点.在建立清江渔峡口以上流域SWAT模型的基础上采用CMIP5模式组3种模式下各RCP情景2016年～2100年的月降水数据集,经降尺度后对研究流域的月径流进行预测,并与历史时期(1990年～1999年)径流情况进行对比以评估径流变化.结果表明：以恩施站为代表的未来年内最大月降水出现时间提前1～2个月,流域年内最大月径流出现时间也提前1～2个月,降水和径流均在2016年～2100年间呈整体增强趋势.短期(2016年～2035年)内,大部分模式预测的降水和径流将低于历史时期(1990年～1999年),但中期(2046年～2065年)大部分模式预测的年降水量和径流量呈增加趋势,在2081年后该趋势更为明显.CMIP5模式组中不同预测模式的不确定性大于不同典型浓度路径,且降水的输入为径流预测误差的主要来源.     

土地利用变化的水文效应研究进展

通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析.在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利用与气候变化对水资源影响的区别与联系.在技术方面,情景分析和分布式水文模型应用十分广泛,土地利用变...     

土地利用变化的水文效应研究进展

通过梳理现阶段相关研究成果,分析土地利用对水资源影响研究在内容和方法层面的发展,并对研究中存在的不确定性来源进行分析.在内容方面,现有研究关注的用地类型更为全面,尺度更加多样,更加关注土地利用变化空间分布的影响,强调土地利用与气候变化对水资源影响的区别与联系.在技术方面,情景分析和分布式水文模型应用十分广泛,土地利用变化模型也逐步为更多的研究所采用.随着研究向复杂化和模型化发展,研究中存在的不确定性有所增加,不确定性的量化对于研究的深入发展十分必要.除此之外,分析土地利用规划与水资源管理目标之间的潜在冲突以及在情景构建中考虑水资源变化对土地利用的制约,也应当在未来研究中有所体现.     

气候变化背景下宁夏泾河水资源变化分析

为当地适应气候变化决策提供技术依据,用Mike 11水文模型研究气候变化背景下泾河水资源变化趋势.依据泾河1982—2000年实测降水径流资料,率定建立泾河流域降雨径流模型参数,然后根据气候情景数据,借助经过验证的降水径流模型,预测未来气候变化对宁夏南部山区水资源的影响.结果表明,对泾河1982—1998年实测径流进行模拟,模拟平均径流深与实测径流深拟合程度较好,相对误差为7.2%;逐日径流过程线形状吻合,模拟与实测流量的峰值吻合;低流量平水期吻合较好,在丰水期吻合差一些,二者总体拟合较好.根据PRECIS区域B2气候情景数据(2011-01-10,50km×50km网格),预测南部山区地表径流呈减少趋势.相对于多年平均值,泾河流域地表径流未来减少8.5%²4.3%.泾河干流径流减少幅度较大,将会对东山坡引水、固原东部引水工程造成影响,水资源短缺形势不容乐观,宁夏中南部水资源供需矛盾可能进一步加大.     

气候变化对大盈江流域径流的影响

为揭示大盈江流域气候变化对径流的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5这2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模型在大盈江流域径流模拟中具有较好的适用性,可以用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期模型参数R~2、C_(Ens)分别为0.68、0.66,验证期R~2、C_(Ens)分别为0.69、0.67;2)流域内径流的变化趋势与降雨量变化趋势成正比,与气温变化趋势成反比,1995—2015年间,大盈江流域内降雨的减少和气温的升高导致月均径流量下降3.58m~3·s~(-1);3)在RCP4.5和RCP8.5这2种气候情景下,2021—2050年大盈江流域径流均呈减少趋势,减少的速率分别为15.43亿和6.48亿m~3·(10a)~(-1),这与1976—2015年间,流域实测径流减速为1.87亿m~3·(10a)~(-1)的变化趋势一致,但这2种情景下,径流的减少趋势明显增强,分别达到1976—2015年减速的8.26、3.47倍。     

甘肃葫芦河流域径流变化的SWAT模型模拟

利用SWAT模型模拟研究了甘肃葫芦河流域过去9年的径流变化.结果表明:20世纪80-90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,模拟了葫芦河1985年的径流变化.得出气温影响相对较小,降水变化对葫芦河流域径流量的影响较大,径流量随降水的增加而增大,随气温的升高而减小.在气温降低配合降水增加的情况下,径流响应最剧烈,且呈明显增加趋势;相反,气温升高且降水减少不利于径流的产生,减少了实测值的61%.     

基于S WA T模型的母猪河流域水资源时空变化特征研究

在山东胶东半岛母猪河流域构建了分布式水文模型SWAT,在模型参数敏感性分析、参数率定、模型验证的基础上,对研究区月水文过程进行模拟,并在此基础上分析了母猪河流域近年来水资源时空变化特征.研究结果表明米山水库水文站月径流过程模拟效果较好,率定期和验证期R2和ENS均在0.8左右.母猪河流域多年平均年径流深为372.5mm,西母猪河源区年均径流深较高,东母猪河子流域较低,流域年径流深基本上呈西高东低的空间分布特征.春夏两季与年径流深空间分布特征较为一致,而秋冬两季径流深空间分布较均匀.汛期7—10月份流域产流量约占全年总产流量84%,极易引发流域性大洪水,而非汛期产流量严重不足,流域水资源短缺问题十分严峻.     

SWAT模型在青海湖布哈河流域径流变化成因分析中的应用

为了探讨气候变化和人类活动对流域水文过程的影响,利用分布式水文模型SWAT对青海湖布哈河流域过去几十年径流变化进行了模拟研究.研究结果表明,20世纪80~90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,对布哈河径流变化进行了预测,得出未来30年径流增加的可能性比较大,青海湖水位下降速度将会减缓甚至出现上升趋势的结论.