三江平原典型沼泽性河流演变特征及趋势分析

以三江平原典型沼泽性河流挠力和主要研究对象，结合多种分析方法，对挠力河的径流演变特征及趋势作了较为全面的分析。     

1956年～2005年挠力河径流演变特征及影响因素分析

挠力河作为三江平原一条典型的沼泽性河流,其径流过程的演变受到气候因素和人类活动的双重影响。利用Mann-Kendall趋势检验法和小波分析法对挠力河2个水文站（宝清站、菜嘴子站）1956年～2005年50年来年均径流量的总体变化趋势和周期性进行了研究,结果发现：两个水文站年均径流量减少趋势都非常明显,其中宝清站的夏汛期和菜嘴子站的春汛期减少趋势更明显;宝清站年平均径流量的演变存在着15a和45a的年际周期变化,菜嘴子站的年径流演变存在25a和40a的年际周期变化;目前挠力河流域正处于30a和40a以上尺度的枯水期。气候变化和人类活动是影响径流演变的主要因素,气候变化主要体现在降水的减少和温度的升高,而人类活动的影响主要体现在对流域大面积沼泽湿地的垦殖和水利工程的修建。     

人类活动对挠力河流域径流情势的影响

使用挠力河流域水文站1956年以来的径流资料，应用多种数值分析方法，系统分析了挠力河径流的季节及年际变化规律，对人类活动导致的径流变化进行了估算。结果表明，挠力河上游径流年内分配不均匀系数Cvy (0.77～1.97)大于下游径流(0.62～1.32)，然而下游径流Cvy有显著上升趋势，表明下游地区河流径流情势发生显著改变。径流的年际变化剧烈，丰水时段较短，通常只有1年～4年，枯水时段较长，最长可达9年。应用累积滤波器和Kendall秩次相关分析方法，对年径流变化趋势进行了定性和定量分析，结果表明，挠力河流域年径流量呈减少趋势，上下游径流Kendall秩次相关系数绝对值均大于1.96，减少趋势非常显著。年降水及径流双累积曲线及回归分析结果表明，宝清站以上上游地区径流自1976年后开始减少，菜嘴子站中下游地区径流自1964年后开始减少；宝清站上游地区和菜嘴子站中下游地区人类活动导致的径流的减少量分别占径流减少总量的71.19%和62.21%，人类活动是导致挠力河径流减少的主要因素，其次才是降水变化。     

自然沼泽湿地开垦前后土壤中微量元素含量的变化

以三江平原腹地挠力河、别拉洪河、浓江河流域自然沼泽湿地和开垦后的农田 (旱田和水田 )为研究对象 ,研究了自然沼泽湿地开垦前后土壤中 1 3种微量元素含量的变化 .结果表明 ,与自然沼泽湿地相比 ,农田土壤中B、Cd、Cu、Ni和Zn的含量较低 ,Ba、Be、Co、Cr、Mn、Pb、Sr、Ti的含量较高 ;自然沼泽湿地土壤中元素垂直分布分层性较明显 ,而农田土壤中 ,除Pb外 ,其他元素含量的剖面变化较自然沼泽湿地平缓 ,但剖面变化的趋势基本一致 (B和Cd除外 ) ;某些元素的相关性 ,农田不如自然沼泽湿地明显     

青藏高原水资源演变与趋势分析

青藏高原及周边地区是长江、黄河、雅鲁藏布江等河流的发源地,素有"亚洲水塔"之称。分析青藏高原地表水、地下水资源量的演变规律和与变化趋势,对青藏高原水资源及水生态保护以及区域发展具有重要战略意义和科学价值。基于河流源区主要江河水文站实测径流资料分析发现,由于降水增多、气温升高等气候变化的影响,青藏高原多数区域地表河川径流量呈现增加趋势,季节过程也发生了明显变化,长江、怒江和雅鲁藏布江河源区径流增加趋势尤为显著。研究发现,气温升高导致的冰川积雪融化径流的增多是地下水资源量以及高原湖泊水量增加的主要原因。未来预测分析认为,随着冰川积雪的减少,融雪径流将会减少,部分河流径流量会出现由增转减的"拐点",这将导致该区域的水资源安全面临新的问题和挑战。全球变化对青藏高原水资源演变的影响需引起高度重视,并积极采取应对措施。     

挠力河融水径流氮分布特征及其对流域LULC的响应

春季融水是中国东北地区河流的重要水文特征,然而对其研究却不多见。以东北三江平原挠力河为研究对象,进行春季融水径流氮分布特征的研究,并利用 GIS 技术获取各流域土地利用/土地覆被 (Land Use / Land Cover,LULC) 类型面积百分比。将各流域出口氮浓度值与流域 LULC 类型面积百分比进行Spearman非参数相关分析,结果表明,挠力河中下游融水径流氮分布对流域 LULC 具有重要响应。其中,农田和居民点对径流氮分布具有正效应,林地具有负效应,湿地的正负效应有待进一步研究。并推断,农田和居民点是挠力河中下游融水径流的氮源,林地是氮汇。从理论上分析,湿地在流域中处于相对较低的位置,应该是接收氮的汇,具有吸收、蓄存和转化氮的功能,且湿地的氮吸收存在一个随面积大小不同而变化的阈值;当氮的输入量低于这一阈值时,湿地为氮汇,而当氮的输入量高于这一阈值时,湿地便成为向下游径流输出氮的源。尽管如此,湿地作为水陆之间的过渡带,独特的位置使其成为农田与径流之间的缓冲带,是氮从农田向径流迁移的最后一道屏障。因此,建议以流域为单元进行LULC规划与管理,加强河岸缓冲带保护与建设,恢复和重建河流中下游河岸湿地,构造宽度适宜、结构完整和高度连通的河岸植被缓冲带。     

1956-2013年元江-红河流域径流变化及其影响因素分析

国际河流水文变化和跨境影响一直是国际关注的焦点,从全流域尺度分析径流变化特征及其影响因素可为跨境水资源合理利用和管理等提供科学基础。本文基于元江-红河流域干支流6个水文站径流数据以及64个气象站降水、气温数据,分析径流的年内分配、年际变化特征、径流变化趋势和周期性以及气候变化和人类活动对径流变化的影响。研究结果表明：①元江-红河径流年内分配不均匀,约80%的径流量集中于汛期（6-11月）。支流站点的径流年内分配变化大于干流站点,所有站点径流集中期均表现出提前的趋势;②径流年际变化剧烈,具有明显的丰枯特征,20世纪50年代中期-60年代中期为枯水期,60年代中期-70年代中期为丰水期,70年代中期-90年代初期为平偏枯水期,90年代中期-2002年为平偏丰水期,2002年以后为枯水期;③1956-2013年元江-红河年平均径流量呈减少的趋势,其中李仙江站减少趋势显著;R/S分析表明未来径流量可能呈增加的趋势;④蛮耗站和李仙江站的周期变化主要是4a、6~9a的年际变化和21~22a的年代际周期变化,Son Tay水文站在8~10a和21~22a的年际和年代际变化周期与上游蛮耗站和李仙江站基本一致;⑤流域降水变化是径流量减少的主要原因,人类活动一定程度上改变了径流年内分配特征,但对径流量变化的影响有限。     

伊洛河流域基流分割及其时空变化特征

基流是径流中相对稳定的组成部分,是枯水期径流的主要来源。为探究伊洛河流域径流和基流的时空变化特征,本文通过比较SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型及Chapman法在伊洛河流域基流分割的适用性,选择最优基流分割方法,确定流域的基流过程,并采用Mann-Kendall检验法、年内分配指标和反距离加权插值法,分析径流、基流和基流指数（Baseflow index, BFI）的年际、年内变化和空间分布特征。结果表明：①通过黑石关站实测径流数据验证,SWAT模型在伊洛河流域的适用性较好,模拟基流比Chapman法更精确;②1964—2017年伊洛河流域径流、基流和BFI均呈显著下降趋势,但三者突变情况有所差异;径流和基流年内呈现“单峰型”分布,且具有明显的季节性和不均匀性的特点,基流迟滞效应显著;③径流、基流和BFI值在流域西部和中部相对较高,东部相对较低,整个地区90%以上的子流域年均BFI小于0.5。本文结果可为伊洛河流域水资源合理开发利用及生态环境保护提供参考。     

自然土壤类型对近50年三江平原农田化过程的影响

土壤、地形等因素对农田的分布有着重要影响。本文基于三江平原1954年～2005年5个时期土地利用数据、土壤数据和DEM,通过使用Rough集理论进行重要性测度计算,发现三江平原农田化过程中,土壤类型的影响要大于地形因子的影响;地形特征中,坡度对农田化过程的影响程度较大,高程与起伏度的影响相当。从土壤类型影响农田化过程的空间分布特征来看,在三江平原农田大幅度扩张期间,农田开发总体呈现出逐渐由松花江上游地区向下游地区过渡的趋势,土壤类型的开发也由分布于地势较高地区的草甸土向地势低洼地区的白浆土、沼泽土变化。从时间变化来看,随着三江平原不断地进行拓荒开发,草地、林地与沼泽湿地被大面积地开发为农田,使得相应的草甸土、暗棕壤、白浆土和沼泽土的农田开发比重越来越大,并且随着上世纪80年代三江平原地区水稻种植面积的增加,白浆土和沼泽土的农田面积比例进一步增大,2000年以后土地垦荒状况基本趋于稳定。     

高原湿地——正在枯萎的奇葩

中国是世界上高原湿地和冰川最多的国家。海拔4000米以上的高原湖泊、沼泽和沼泽化草甸、河流湿地共有7．47万平方千米,大部分分布在西藏和青海。     

1960-2008年淮河流域面雨量时空变化及径流响应

利用淮河流域1960-2008年141个气象站的日降水资料,以及王家坝和吴家渡水文站的日实测流量资料,分析研究时段内淮河流域面雨量时空变化特征及水文站实测径流量的响应,初步探讨实测径流量与降水的相关关系。结果表明,1960-2008年淮河流域面雨量呈增加趋势,但增加趋势不显著。淮河流域面雨量年内分配极不均匀,有显著的季节变化,且年际变幅大,区域差异明显。与面雨量相对应,淮河中上游主要水文站实测径流量存在明显年际震荡,这种年际差异在淮河中游更为显著,水资源更加不稳定。近50年来淮河中上游径流量变化趋势和其汇水区域面雨量变化趋势基本一致,两者呈显著的正相关,降水是影响该区域实测径流的一个重要因素,人类活动对实测径流的影响不明显。     

1959年至2010年秦岭灞河流域径流量变化及其影响因素分析

利用灞河流域马渡王水文站1959年-2010年的实测径流量数据,结合年内分配不均匀系数、小波分析法、M-K突变点检验法等数理方法,研究分析了灞河流域年内、年际径流深度变化特征,并定量估算了气候因子和人类活动对径流量变化的影响。结果显示：①灞河径流深年内分配极不均匀,年内分配不均匀系数达到0.92;②季节分配上,径流量主要集中在夏秋季节,占到全年径流量的68.15%,并且夏季到秋季灞河径流量呈逐渐增长的趋势,春季和冬季是径流量变化低谷时期;③运用Kendall秩相关系数计算得出的M值为-2.572（｜-2.572｜〉1.96）（在0.05显著性水平下的临界值）,说明灞河年径流量呈显著下降趋势;④近50a来灞河流域径流量变化的突变点是1989年,其时间序列主周期为16a;⑤人类活动使径流量减少并且是导致灞河流域径流发生变化的主要因素,降水变化是次要原因,不同时期人类活动对径流的影响率不同。     

嫩江流域径流量多时间尺度特征分析

目前在全球气候变化与人类活动的双重影响下,陆地水文循环发生了深刻的变化,近50年来,嫩江流域径流过程发生了巨大变化,加剧了水资源的短缺和时空变异性,并带来一系列突出的水与生态环境问题.本文根据嫩江、石灰窑、同盟、江桥、大赉水文站1956年～2006年51a的径流资料,采用Morlet小波对嫩江流域径流序列进行了多时间尺度研究,结果表明:流域径流演变过程存在明显的多时间尺度特征,具有8a、20a、45a多尺度的周期变化规律,且以45a尺度的年代周期信号最强,表明45a尺度的年代周期变化最为明显;嫩江、江桥气象站的降水周期与上述径流资料基本一致,说明降水的变化是流域径流演变过程的重要自然控制因素.     

青藏高原年楚河1961年至2000年的径流变化特征分析

基于青藏高原河流年楚河1961年-2000年天然径流量资料,选用Mann-Kendal分析和小波分析等方法对年楚河径流变化特征进行研究。结果表明：年楚河流域径流量年际变化相对平稳,年内分配极不均衡,丰水季节与枯水季节径流量相差悬殊,6月-9月径流量占全年65%,最大月径流量占全年24.56%;在1961年-2000年中,年楚河径流量呈现显著增加趋势,在1985年左右径流量发生突变性增加;日喀则和江孜两站5～8年左右时间尺度的周期震荡最显著,其次10～15年左右时间尺度的周期震荡也较为显著,两站径流量变化的主周期分别为5年和7年,次周期分别为13年和12年。年楚河流域气温升高引起冰川融水增加可能是年楚河径流量增加的主要原因,具体尚有待于进一步分析和验证。     

1957年至2005年塔里木河干流径流变化趋势分析

根据塔里木河干流1957年-2005年的年径流量监测数据,利用Mann-Kendall非参数检验技术和R/S法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并在此基础上采用滑动t检验法和Mann-Kendall法对其突变点进行检验。结果显示:①近50年来,塔里木河干流的年径流量呈现显著递减的趋势,愈往下游线性下降趋势愈显著,随着时间推移,未来有继续下降的趋势,且下降的趋势会更加显著;塔里木河干流径流年内分配受人类活动影响强烈,主要集中在夏季(6月-8月),占全年径流量的50%以上;②突变点分析表明,阿拉尔、新渠满、英巴扎和恰拉水文站年径流量发生突变的年份分别为1972年、1972年、1973年和1972年,阿拉尔、新渠满和英巴扎3个水文站突变年份遵从自上而下的推移规律。     

天山南北坡气象因子对出山口径流影响通径分析—以开都河和玛纳斯河流域为例

基于开都河和玛纳斯河流域1950年代末以来的气象和水文资料,本文应用趋势分析、相关分析和通径分析等方法对比分析了近50年积温（〉0℃）、降水量和径流深在年和季节尺度上的变化趋势以及日积温和降水对出山口日径流深的直接和间接影响。分析表明近50年玛纳斯河流域仅年积温和秋季积温显著增加,而开都河流域除冬季外其他季节积温和年积温均呈现显著增加趋势。除开都河流域冬季降水量有显著的增加趋势外,两流域年降水量和其他季节降水量变化均不显著。两流域出山口年径流深增加趋势显著。相关分析和通径分析显示两流域日积温和日降水对出山口年、春季、夏季和秋季日径流深均有极显著直接影响。两流域日积温对年、春季和秋季日径流深的直接影响大于日降水。积温和降水是出山口径流产生的重要驱动因子,但积温的驱动能力要大于降水的驱动能力。     

漳卫南运河流域水文气象要素长期变化趋势分析

漳卫南运河流域是一个对气候变化十分敏感、人类活动又非常活跃的地区。本研究采用非参数MannKendall检验方法和R／S方法对漳卫南运河流域50年来的水文气象要素进行分析,并从气候变化和人类活动两方面分析其变化的原因。结果表明：受气候变化影响,50年来本流域气温上升了1．08℃,降水减少了83．2mm．而且这种趋势在未来仍可能持续一段时间;相对湿度的变化,在西部山区主要受气候变化影响呈下降趋势,在东部平原区受农业灌溉所产生的局部小气候影响呈上升趋势,但未来可能向相反趋势发展;径流量受人工调节,一致呈下降趋势,并且未来仍将持续一段时间。在气候变化和人类活动共同影响下,漳卫南运河流域有可能进一步朝暖干化方向发展。从更大范围的水循环来看．从本流域蒸发的水量可能随着季风在其它区域形成降水。进一步的研究可以分析包括土壤湿度、蒸散发、水汽传输和季风在内的区域水循环．以及气候变化和人类活动影响下的产汇流机理。从而找出区域干旱化的根本原因。