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不同时间尺度小流域径流变化及其归因分析

生态学报 2019年第12期39卷 4478-4487页

作者：叶晶萍刘政欧阳磊盛菲刘士余江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室南昌330045

流域径流的变化及其原因的研究,是森林水文领域的一个重要的科学问题。当前,大部分研究基于年尺度定量分析了流域径流变化及其影响因素的贡献率,而季节尺度上的研究较少。因此,季节尺度上径流变化的归因分析值得深入研究。基于彭冲涧小... 详细信息

流域径流的变化及其原因的研究,是森林水文领域的一个重要的科学问题。当前,大部分研究基于年尺度定量分析了流域径流变化及其影响因素的贡献率,而季节尺度上的研究较少。因此,季节尺度上径流变化的归因分析值得深入研究。基于彭冲涧小流域1983—2014年降水、径流等水文气象资料,通过Mann-Kendall检验法对降水、径流序列进行突变分析,采用累积量斜率变化率比较法计算季节及年尺度上降水变化、蒸发散和植被恢复对径流变化的贡献率。结果表明:2003年为降水与径流的一致突变点;春、夏、秋、冬季及年降水变化的贡献率分别为50.88%、42.60%、-10.39%、-3.28%和31.26%,蒸发散的贡献率分别为32.89%、40.71%、29.33%、47.43%和42.64%,植被恢复的贡献率分别为16.23%、16.69%、81.06%、55.85%和26.10%。季节尺度上,春、夏季,降水变化和蒸发散是径流深减少的主要原因,而秋、冬季,植被恢复居主导地位;年尺度上,蒸发散对径流深减少的贡献率最大。该研究揭示了彭冲涧小流域近30年来径流变化规律以及不同时间尺度上影响径流的主要驱动因子,为流域水资源合理配置和管理提供科学依据。

关键词：降水变化蒸发散植被恢复累积量斜率变化率比较法彭冲涧小流域

气候和人类活动对典型岩溶地下河系统径流年际变化的影响

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自然资源学报 2019年第4期34卷 759-770页

作者：王赛男李建鸿蒲俊兵霍伟杰张陶黄思宇袁道先重庆市岩溶环境学重点实验室西南大学地理科学学院重庆400715 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室桂林541004

为揭示气候变化与人类活动对岩溶地下河系统年径流量的影响,以南洞地下河为研究对象,利用其1972-2014年的径流量、降水量和蒸散量数据,分析其年际变化特征。研究结果表明:研究期内径流、降水和蒸散均呈现波动减少的趋势。其中流域内径... 详细信息

为揭示气候变化与人类活动对岩溶地下河系统年径流量的影响,以南洞地下河为研究对象,利用其1972-2014年的径流量、降水量和蒸散量数据,分析其年际变化特征。研究结果表明:研究期内径流、降水和蒸散均呈现波动减少的趋势。其中流域内径流整体以0.014亿m3/a的速度减少,降水整体以3.14 mm/a的速度减少,蒸散整体以7.94 mm/a的速度减少。通过有序聚类法和Mann-Kendall法综合确定出径流、降水的突变年份为2002年、2008年。通过累积量斜率变化率比较法,定量分解了不同时期气候与人类活动对径流变化影响的贡献率:综合考虑降水和蒸散因素,以人类活动轻微的T1(1972-2002年)阶段为基准期,气候变化对径流减少的贡献率在T2(2003-2008年)、T3(2009-2014年)时期分别为-86.68%、35.92%,人类活动对径流减少的贡献率在T2、T3阶段分别为186.68%、64.08%。可见,人类活动是南洞地下河流域径流量年际变化的主导因素,其中生活、生产的直接耗水和土地利用/土地覆被变化影响下径流过程的变化,共同影响着径流年际变化。

关键词：气候变化人类活动径流量累积量斜率变化率比较法南洞地下河

气候变化和人类活动对克里雅河径流变化影响定量研究

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灌溉排水学报 2022年第8期41卷 80-86页

作者：魏宣王宁周明通郭玉川新疆大学地理与遥感科学学院乌鲁木齐830017 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室乌鲁木齐830017

【目的】深入了解克里雅河径流变化的潜在机制及驱动因素。【方法】基于趋势分析、相关性分析及突变分析,分别采用双累积曲线法及累积量斜率变化率比较法,计算气候变化和人类活动对克里雅河径流变化的贡献率。【结果】1958—2015年克里... 详细信息

【目的】深入了解克里雅河径流变化的潜在机制及驱动因素。【方法】基于趋势分析、相关性分析及突变分析,分别采用双累积曲线法及累积量斜率变化率比较法,计算气候变化和人类活动对克里雅河径流变化的贡献率。【结果】1958—2015年克里雅河流域年平均气温和年径流量呈一定的显著增加趋势,年降水量呈不显著增加趋势,而潜在蒸散发呈显著递减趋势;通过Mann-Kendall突变检验法、累积距平法和有序聚类法,综合确定克里雅河流域径流突变点为1999年;以1958—1999年为基准期,使用双累积曲线法计算得出2000—2015年气候变化和人类活动对径流变化的贡献率分别为59.16%、40.84%,通过累积量斜率变化率比较法得出贡献率的结果分别为79.03%、20.97%。【结论】因此,气候变化是影响克里雅河径流变化的首要因素,人类活动是次要因素。

关键词：双累积曲线法克里雅河流域气候变化人类活动累积量斜率变化率比较法

渭河径流年内分配变化特征及其影响因子贡献率分解

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地理科学进展 2014年第8期33卷 1101-1108页

作者：黄生志黄强王义民陈昱潼西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地西安710048

研究渭河径流年内分配变化特征及其影响因子,有助于在区域视角下进一步掌握全球变暖与人类活动不断加剧背景下的水文响应。本文基于1960-2005年实测径流、面降雨以及潜在蒸发量的月序列数据,采用集中度与不均匀系数两个指标分析渭河径... 详细信息

研究渭河径流年内分配变化特征及其影响因子,有助于在区域视角下进一步掌握全球变暖与人类活动不断加剧背景下的水文响应。本文基于1960-2005年实测径流、面降雨以及潜在蒸发量的月序列数据,采用集中度与不均匀系数两个指标分析渭河径流年内分配特征的时空变化规律。运用Mann-Kendall法求算了渭河流域径流集中度与不均匀系数的变化趋势,采用启发式分割法诊断径流年内分配特征值的变异点,并运用累积量斜率变化率比较法定量计算气候变化与人类活动对径流年内分配特征变化的贡献率。结果表明:1渭河实测径流年内分配特征值的年变化过程呈现上升趋势,其中张家山站呈现显著上升趋势,该流域旱涝风险有所增加;2林家村与张家山站的实测径流年内分配特征值均存在1973年这一变异点,而华县站无变异点存在;3气候变化与人类活动影响对林家村站径流年内分配集中度与不均匀系数的贡献率分别为27.15%,72.85%和12.10%,87.90%,而对张家山站的贡献率分别为39.11%,60.89%和33.73%,66.27%。人类活动是渭河实测径流年内分配特征变化的主要驱动力。

关键词：径流年内分配集中度不均匀系数启发式分割法累积量斜率变化率比较法渭河

典型喀斯特流域降水与径流特征分析及径流年际变化的影响因素贡献分解

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第四纪研究 2017年第6期37卷 1238-1250页

作者：徐森狄崇利李思亮中国科学院地球化学研究所贵阳550081 中国科学院大学北京100049 天津大学表层地球系统科学研究院天津300072

地下水文过程是地球关键带科学研究的重要问题，在具有地表地下二元水文结构的喀斯特地区，其水文过程与其他类型区差异显著，研究黔中典型喀斯特小流域后寨河流域降水与径流特征及径流年际变化的影响因素，有助于在区域视角上了解气候... 详细信息

地下水文过程是地球关键带科学研究的重要问题，在具有地表地下二元水文结构的喀斯特地区，其水文过程与其他类型区差异显著，研究黔中典型喀斯特小流域后寨河流域降水与径流特征及径流年际变化的影响因素，有助于在区域视角上了解气候变化与人类活动影响下的喀斯特流域水文特征。本文基于贵州省普定县后寨河流域出口观测站1987~2006年实测降水、地表径流、地下径流序列水文数据，分析比较了后寨河流域降水、径流的年内与年际变化特征，并采用集中度与不均匀系数两个指标分析比较了流域降水与径流的年内分配特征。采用累积距平法、年际累积量法分析了流域降水量与径流量的年际变化趋势，确定出1990年与2002年两个拐点年份，其中1990年为突变年。运用累积量斜率变化率比较法定量计算出气候变化与人类活动对径流年际变化的贡献率：以人类活动影响较小的初始阶段T1（1987~1990年）为基准期，在不考虑潜在蒸散量的影响时，计算得到人类活动影响加剧的措施期T2（1991~2002年）时段降水量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为39.32%、46.52%，人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为60.68%、53.48%；如果考虑潜在蒸散量的影响，潜在蒸散量减少对于地表、地下径流量减少的贡献率分别为-14.89%、-17.61%，而人类活动对于地表、地下径流量减少的贡献率分别增至为75.57%、71.09%。可见，人类活动是后寨河流域径流量年际变化的主要驱动因素。

关键词：径流集中度不均匀系数累积距平法累积量斜率变化率比较法喀斯特流域

渭河流域气候变化与人类活动对径流影响的定量分析

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2014年第8期42卷 212-220页

作者：郭爱军畅建霞黄强孙佳宁西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710048

【目的】定量分析渭河流域人类活动和气候变化对径流的影响,为该流域水资源可持续利用与管理提供理论依据。【方法】采用累积距平法和Mann-Kendall法诊断渭河流域径流序列变异位置,以径流变异之前时间段为基准期,变异点之后时间段为计算... 详细信息

【目的】定量分析渭河流域人类活动和气候变化对径流的影响,为该流域水资源可持续利用与管理提供理论依据。【方法】采用累积距平法和Mann-Kendall法诊断渭河流域径流序列变异位置,以径流变异之前时间段为基准期,变异点之后时间段为计算期,采用累积量斜率变化率比较法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响。【结果】渭河流域径流序列分别在1971、1991年发生变异,1972-1991年气候变化对径流减少的贡献率为14.60%,其中降水、蒸发所占比例分别为24.55%和-9.96%,人类活动的贡献率为85.40%;1992-2005年,气候变化对径流减少的贡献率为30.37%(降水占25.00%,蒸发占5.37%),人类活动对径流减少的贡献率为69.63%。【结论】人类活动对渭河流域径流的减少有决定性影响,平均贡献率接近80%。

关键词：渭河流域径流变化气候变化人类活动累积量斜率变化率比较法

锡林河流域径流变化规律及气候波动和人类活动影响的定量分析

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水土保持研究 2018年第2期25卷 347-353页

作者：王威娜高瑞忠王喜喜刘廷玺白勇内蒙古农业大学水利与土木工程学院呼和浩特010018 美国欧道明大学诺福克弗吉尼亚州23529

多种原因导致内蒙古高原内陆河草原流域草地退化及环境恶化,定量分析其径流变化规律和影响因素对于流域的生态保护具有重要的意义。基于内蒙古锡林河流域1963—2015年水文、气象和社会经济等数据,采用累积距平法、双累积曲线法、改进的... 详细信息

多种原因导致内蒙古高原内陆河草原流域草地退化及环境恶化,定量分析其径流变化规律和影响因素对于流域的生态保护具有重要的意义。基于内蒙古锡林河流域1963—2015年水文、气象和社会经济等数据,采用累积距平法、双累积曲线法、改进的M-K趋势检验法和累积量斜率变化率比较法等方法,从年代、水文年及季时间尺度剖析了锡林河流域径流演变的规律,定量计算了气候波动和人类活动对锡林河径流变化的贡献。结果表明:锡林河流域径流量在各时间尺度均为显著(p变化趋势不明显,但流域内社会经济变化显著;径流量在21世纪初达到最小,相对于20世纪90年代减少了54.9%;流域内降水、径流变化的突变年份均为1998年,1998年前后气候波动对径流减少的贡献率仅为30.34%,而人类活动对径流减少的贡献率达到69.66%,人类活动是引起径流量减少的主要驱动因素。

关键词：径流量变化规律驱动因素累积量斜率变化率比较法锡林河流域

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清水河流域不同尺度水沙变化归因分析

灌溉排水学报 2023年第S1期42卷 93-98页

作者：黄康鲁克新申震洲张国军任宗萍李鹏西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450003 宁夏回族自治区水土保持监测总站银川750002

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的... 详细信息

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的水文气象序列进行趋势性分析和突变检验,基于Budyko弹性系数法、双累积曲线法和累积量斜率变化率比较法对流域不同尺度水沙变化进行归因分析。【结果】1970—2019年,清水河流域年径流深呈显著增加趋势,年输沙模数呈不显著减少趋势,流域上中游区域的年径流深和年输沙模数呈显著减少趋势;与突变前相比,人类活动对上游区、上中游区和全流域的年径流量减少的贡献率分别为99.9%~114.3%、77.5%~104.0%和-117.4%~-74.0%,对年输沙量减少的贡献率分别为104.7%~116.4%、110.2%~132.2%和113.0%~139.0%。【结论】引黄灌溉、水土保持措施等人类活动是影响清水河流域水沙变化的主要因素。

关键词：清水河水沙变化弹性系数法双累积曲线法累积量斜率变化率比较法

雅鲁藏布江中游悬移质输沙率的周期性与不均匀性分析

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中国农村水利水电 2022年第2期 46-54,60页

作者：杨超弈陈旻张陵蕾李嘉张耀文四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 四川城市职业学院建筑工程系成都610110

悬移质是河流生源物质输运的重要载体,阐明河流中悬移质输沙率的时间变化特征可为了解河流生态节律提供基础信息。基于雅鲁藏布江中游奴各沙、羊村、奴下水文监测站点1956-2000年共45年逐月悬移质输沙率、流量监测数据,通过建立水沙关... 详细信息

悬移质是河流生源物质输运的重要载体,阐明河流中悬移质输沙率的时间变化特征可为了解河流生态节律提供基础信息。基于雅鲁藏布江中游奴各沙、羊村、奴下水文监测站点1956-2000年共45年逐月悬移质输沙率、流量监测数据,通过建立水沙关系曲线对缺测部分进行插补,采用Morlet小波变换、集中度和集中期分析方法探讨该流域不同时间尺度下的输沙变化特性,结果表明:雅江中游各站点悬移质输沙率序列表现出多时间尺度的周期变化,并在第一主周期19年、第二主周期26年、第三主周期10年,第四主周期6年上保持较高的空间一致性,输沙率短周期变化与太阳活动、气候事件的周期变化存在一定的响应;三个站点最大输沙率主要发生在7、8月,集中度分别为0.83、0.77、0.74,受局部气候差异影响,输沙率在年内的分配不均匀性顺河流方向逐渐降低;受降雨和人类活动影响,输沙率序列在1964年突变,呈现先增大后减小的趋势,降雨对输沙率减小影响的贡献率分别为38.62%、41.04%、-38.15%,人类活动对输沙率减小影响的贡献率分别为61.38%、58.96%、138.15%。研究初步阐明了雅江中游在基本未受大型水利工程干扰情形下悬移质输运过程的多时间尺度变化特征及主要控制因素,可为雅鲁藏布江水生态保护提供水沙过程的天然态参考系。

关键词：雅鲁藏布江悬移质输沙率水沙关系曲线小波分析集中度和集中期累积量斜率变化率比较法