基于Budyko假设的渭河径流变化归因识别

定量评价河川径流量变化特征,开展其归因识别研究是制定气候变化应对策略与合理利用水资源的基础。以渭河流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线等方法分析渭河流域1958—2015年的气候、水文要素变化特征,采用基于Budyko水热耦合平衡理论的水量平衡法估算径流变化对各驱动因素的弹性系数,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:渭河流域咸阳、张家山、状头站的年径流量呈显著减少趋势,径流深减少速率分别为:-1.520、-0.501、-0.322 mm/a。3个站控制流域面平均降雨量呈非显著性减少趋势,年潜在蒸散发呈非显著增加趋势。剧烈的人类活动如工农业用水、大规模水土保持措施的实施及退耕还林草等引起的下垫面变化是径流量减少的主要因素,渭河干流和泾河流域下垫面变化对径流减少的贡献率均超过了60%,降雨变化贡献次之,潜在蒸散发的影响最小。     

无定河流域不同地貌区径流变化归因分析

分析了无定河流域干流与其支流(黄土丘陵区的大理河和风沙区的海流兔河)的年径流变化(1960—2012)及其成因,并预测了其径流的变化趋势。结果表明:无定河及其不同地貌区支流海流兔河和大理河流域1960—2012年径流量均显著下降,但年降水量未发生显著变化;无定河和海流兔河流域年蒸散量未发生显著变化,仅大理河流域年蒸散量在1990s年代后期显著增加。无定河流域径流变化突变点发生在1979年和1996年,海流兔河流域径流变化突变点在1971年和1990年,而大理河流域径流突变点发生在1971年。人类活动对大理河流域1972—2012年径流减少的贡献大约占50%,对海流兔河流域1972—1990年和1991—2012年两个时期径流减少的贡献率分别为44.4%和82.4%。未来,无定河及其支流年径流量均呈持续下降趋势。归因分析表明大规模的水土保持治理措施减少了大理河流域侵蚀产沙量的同时,也在一定程度上减少了大理河流域的径流量,而过度的农田灌溉引水是海流兔河径流量下降的主要原因。因此,未来在大理河流域要优化现有植被建设布局,减少流域蒸散发,减缓径流下降;在海流兔河流域要进一步退耕还林(草),适当控制农田灌溉面积,提高灌溉用水效率,在减少灌溉用水的同时提高流域水源涵养能力。     

生态相关水文指标的优选及其演变归因分析

河流生态系统健康是流域可持续发展的基础，水文情势自然变化是维持河流生态健康的关键因素，因此需进行变化环境下水文情势演变归因研究。以老哈河流域为例，基于1964-2016年水文气象资料，利用趋势及突变检验方法，确定径流序列突变点，划分研究期，并结合可变下渗容量模型重建天然径流；通过主成分分析法确定生态最相关水文指标(ERHIs)，并利用变化范围法评估水文指标的改变程度；基于"观测-模拟"对比分析法，定量评估气候变化和人类活动对河道径流和ERHIs的影响。结果表明：流域年径流序列呈现显著减少趋势，突变点为1979年和1999年，将研究期划分为基准期、变化期Ⅰ和变化期Ⅱ；筛选出7个ERHIs，分别为2月流量、6月流量、最大7日流量、年最小流量出现时间、低流量年内发生次数、高流量年内平均历时、上升率； 7个ERHIs中，大部分表现为下降趋势，综合改变度在变化期Ⅰ和变化期Ⅱ分别为0.45和0.74；定量归因结果表明，人类活动是影响ERHIs变化的主要因素，其在变化期Ⅱ对水文情势的影响较变化期Ⅰ更为剧烈。研究提供了生态相关水文指标优选及其演变归因的综合方法，揭示了不同时期流域ERHIs变化的主要驱动因子，为河流适应性管理提供科学依据。     

赣江上游章水流域水沙变化及其归因分析

随着气候变化和人类活动的加剧,流域水沙情势发生变化,定量分析降水变化和人类活动的水沙效应是当前水科学研究的热点。本文基于赣江上游章水流域1961—2020年的水文、气象观测资料,采用累积量斜率变化率比较法、经验统计分析法定量分析了降水变化和人类活动对水沙变化的贡献率及人类活动的水沙效应对年降水量响应的临界值。结果表明：降水量和径流量均呈非显著下降趋势(P>0.05),输沙量呈极显著下降趋势(P<0.001);降水量和径流量的突变年份均为2003年,输沙量的突变年份为1998年;降水变化和人类活动对径流减少的贡献率分别为10.7%和89.3%,对输沙减少的贡献率分别为3.5%和96.5%;人类活动的减水、减沙效应对年降水量响应的临界值分别为1170 mm和858 mm。研究成果可为流域生态建设、水土资源优化管理提供科学依据。     

窟野河流域河川基流量变化趋势及其驱动因素

河川基流量的变化是区域气候变化与人类活动的综合反映,其对维持生态系统健康具有重要的意义.以黄土高原水蚀风蚀交错区典型流域窟野河流域为研究对象,利用1959-2005年实测水文、气象资料,基于Chapman-Maxwell数字滤波法的基流量计算,分析窟野河流域河川基流量的变化趋势与演变特征,从气候变化和人类活动两方面探讨了河川基流量变化的驱动因素.结果表明:(1)近50年来,流域内7个时段(全年;春季、夏季、秋季、冬季;汛期、非汛期)的基流量均表现为极显著减少趋势,全年基流量的减少量为0.628 mm/a,并在1980和1996年发生两次明显的突变;(2)与基准期(1959-1979年)相比,水土保持效应期(1980-1995年)的全年日基流量在5％,50％和95％的频率上相对减少率分别为30％,38％和54％,煤炭开发期(1996-2005年)的全年日基流量在5％,50％和95％的频率上相对减少率分别为57％,68％和100％;(3)流域河川基流量减少是气候变化和人类活动共同作用的结果,降水量的变化一定程度影响基流量,但主要驱动因素是流域内大面积连片开采煤炭资源和过量开发利用地下水.     

海南岛干旱地区昌化江径流变化及影响因素

识别降水量和径流量变化过程及其影响因素对流域生态安全有重要意义。以海南岛干旱区昌化江流域主要控制水文站宝桥站58年(1956-2013年)水文资料为基础, 采用肯德尔秩次相关等统计方法和GIS技术研究流域内降水径流的变化特点及变化原因。结果表明: (1)降水和径流序列均呈缓慢上升趋势, 但2003年后径流序列有明显下降。(2)应用有序聚类分析径流系数跳跃成分, 结果显示1989年和2003年前后发生了较大改变。(3)将1956-1988年作为无人类活动影响的基准期, 建立降水-径流关系, 分析人类活动对径流变化过程的影响, 表明人类活动的间接影响使昌化江径流量减小, 流域植被覆盖率减少使蒸发作用加大, 导致径流量降低。(4)2003-2013年人类的活动影响使得昌化江径流量大幅减少, 其中直接影响减少量63.5 mm, 间接影响减少量为53.7 mm, 总减少量为117.1 mm, 人类活动综合影响对径流量下降的贡献率为13.9%。禁止砍伐热带雨林, 减少种植经济作物对维护流域生态安全尤为关键。     

砚瓦川流域河川基流变化规律及其驱动因素

基流是黄河径流的重要补给来源,目前大部分研究都集中在黄河流域径流变化规律上,而对维持河道基本流量和生态环境安全方面发挥着重要作用的基流却研究较少。因此,基于黄河中游砚瓦川流域1981-2016年的水文、气象及植被资料,选用9种数值模拟法对基流进行分割并分析其适用性,利用Mann-Kendall法和滑动t检验法对基流进行了趋势分析和突变点检验,并定性和定量的探讨了气候变化和植被变化对流域河川基流变化的影响。结果表明：（1）在各种基流分割方法中,Lyne-Hollick滤波法的计算结果精度较高,且分割结果比较符合实际日基流变化规律,因此更适用于研究区的基流估算;（2）流域多年平均河川基流量和基流指数BFI （基流量与河川流量的比值）分别为0.152 m³/s和0.58,两者在年际上均呈现极显著的减少趋势（P<0.01）,且分别于1993年和2006年附近发生了突变;（3）基流量与潜在蒸散发量相关性最强,流域降水量、潜在蒸散发量及NDVI的变化对基流量变化的贡献率分别为-99.1%、113.3%和85.8%,可见潜在蒸散发量和NDVI的增加是引起基流量减少的主要原因,而基流指数与NDVI相关性最强,且呈负相关关系,流域降水量、潜在蒸散发量及NDVI的变化对基流指数变化的贡献率分别为41.3%、-27.7%和86.5%,这说明流域NDVI的增加对流域基流指数的降低起到了主导作用。     

黄土塬区气候变化和人类活动对径流的影响

以黄土高塬沟壑区的黑河流域(泾河支流)为研究区域,基于Mann-Kendall和双累积曲线等方法分离了1972-2000年气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明,黑河流域气候趋向暖干而径流减少;以径流突变年份为界将研究时段分为两段(1972-1992年和1993-2000年),后段较前段降水减少75.4 mm、温度升高0.5℃,而径流减少29 mm。气候变化和人类活动均导致黑河径流减少,但贡献率不同,分别为24%和76%。人类活动是导致黑河径流减少的主要驱动力,但气候变化的影响也不容忽视,在进行生态建设和水资源管理时应予以充分考虑。     

彭冲涧小流域植被恢复的水文效应及其对年降水量响应的临界值

对流域径流的变化及其原因的研究,是森林水文研究领域中一个重要的科学问题.本研究以降水充沛的彭冲涧小流域为对象,运用Mann-Kendall检验法对彭冲涧小流域1983—2014年的降水、径流序列进行突变分析;采用经验统计分析法,分析降水变化和植被恢复对小流域径流的影响及其贡献率,并计算年尺度上植被恢复的水文效应对降水量响应的临界值.结果表明: 2003年为降水与径流的一致突变点;相对于基准期(1983—2003年),变化期(2004—2014年)的年降水量、年径流深分别减少8.7%、29.2%,年平均减少幅度分别为12.7、22.1 mm;春、夏、秋、冬季及年尺度上的平均径流深分别减少100.2、105.8、25.2、23.4和243.0 mm,其中,降水变化的贡献率分别为58.9%、71.6%、65.5%、35.0%和57.1%,植被恢复的贡献率分别为41.1%、28.4%、34.5%、65.0%和42.9%;植被恢复的水文效应依赖于年降水量,且临界值为1181 mm.当年降水量小于1181 mm时,植被恢复增加了年径流深;当年降水量大于1181 mm时,植被恢复减小了年径流深.此临界值的存在,将有助于解释不同流域植被恢复对径流影响贡献率的差异性,有助于找到森林对径流影响存在争论和分歧的原因.     

晋西黄土高原丘陵沟壑区清水河流域径流对土地利用与气候变化的响应

水资源短缺是黄土高原面临的最为关键的一个生态环境问题。研究黄土高原地区河川径流演变对土地利用与气候变化的响应是开展适应性流域管理的基础。该文以黄河流域中游山西省吉县境内的清水河流域(面积436 km²)为研究对象, 采用非参数统计秩检验法(Mann-Kendall)、滑动t检验和跃变参数分析法, 对该流域1959-2005年的年径流量、降水量和潜在蒸发散量进行了趋势分析和突变点验证; 用遥感数据判读和解译的结果分析了该流域不同时期土地利用变化; 在此基础上根据水量平衡原理, 分析了土地利用变化和气候变化对流域径流变化的贡献, 并采用FDC曲线法分析了二者对高、中、低流量变化的影响。研究结果表明: 该流域年径流量在1959-2005年的47年间呈显著下降趋势, 突变点出现在1980年, 但该流域降水量没有出现明显的趋势性变化, 而以Hamon公式计算的流域年潜在蒸发散则呈显著上升趋势, 其突变点出现在1997年。该流域气候变化和土地利用变化对年径流减少的贡献率分别为46.79%和53.21%。综合以上结果可以看出, 潜在蒸发散增加和乔木林地面积增加是导致该流域径流减少的重要原因。     

香溪河河流连续统特征研究

以香溪河附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度、Shannon-Wiener多样性指数及生态系统初级生产力随河流级别的变化为例探索该河流的连续统特征。结果表明,附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度和Shannon-Wiener多样性指数总体上都有随着河流级别增加而增加的趋势,但在1～3级河段之间这种趋势并不明显,甚至出现了逆转。河流初级生产力也有随河流级别增加而增加的趋势,并在第4级河流达到最大,随后有所下降。在全水系范围内河流初级生产力(P)与群落呼吸(R)比值P／R均大于1,说明香溪河是一条以自养生产为主的河流。所研究的特征并不完全与连续统概念的预测相一致,表明河流已经受到了一定程度的人为干扰。     

长江流域鸟类的初步分析

对长江流域范围内有关动物调查报告和研究资料进行全面、系统地收集和整理,建立了鸟类分布数据库,初步查明在长江流域分布的鸟类共有762种,隶属20目、66科、291属,约占全国鸟类种数的61．2％。其中拥有中国特有鸟及主要分布鸟类72种,国家一级重点保护动物26种,国家二级重点保护动物92种。     

赣江和抚河南方鳅鮀的遗传多样性及遗传结构

南方鳅鮀（Gobiobotia meridionalis）是我国特有的一种小型底栖鱼类。本研究利用线粒体Cyt b基因对赣江巴邱镇江段55尾、万安县江段7尾和抚河抚州市江段48尾共计110尾南方鳅鮀样本的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果表明,2个水系110尾南方鳅鮀的Cyt b基因序列共检测出45个单倍型,单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.967 ± 0.006和0.007 1 ± 0.000 2,其中,抚州种群分别为0.911 ± 0.022和0.004 3 ± 0.000 2,巴邱种群分别为0.950 ± 0.015和0.003 7 ± 0.000 2,万安种群分别为0.810 ± 0.130和0.002 6 ± 0.000 5。群体遗传分化指数（Fst）表明,抚州种群与巴邱种群之间存在高度分化。分子方差分析（AMOVA）结果表明,赣江和抚河南方鳅鮀种群的遗传变异主要来自于种群内部（68.42%）。南方鳅鮀群体整体遗传多样性较高,且赣江巴邱种群和抚河抚州种群之间存在高度分化,建议以局部种群为管理单元,加强赣江和抚河流域南方鳅鮀的遗传多样性及资源保护。     

汾河入黄口夏季微生物群落结构分析

【背景】河流交汇区日益成为流域生态治理的焦点和热点之一。【目的】探明汾河入黄口微生物群落结构及其主要环境影响因子。【方法】应用16S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了汾河入黄口夏季微生物群落结构,并利用典范对应分析(Canonical correspondence analysis,CCA)了解影响微生物群落的主要环境因子。【结果】多样性指数分析表明该区域微生物群落多样性较高。微生物多样性分析发现优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);在属分类水平上,相对丰度最高的菌属为芽孢杆菌属(Bacillus),其次为乳球菌属(Lactococcus)和hgcI_clade。Spearman相关性分析及典范对应分析表明环境因子对水体微生物群落结构具有显著影响。【结论】汾河与黄河微生物群落组成具有一定的差异,不同环境因子对不同微生物的影响程度不同,p H和溶解氧(Dissolved oxygen,DO)是汾河入黄口微生物群落结构的主要影响因子。     

The Northern River Basins Study: context and design

Large river ecosystems worldwide are under increasing pressuresfrom environmentally degrading processes related to population increase,land use changes, climate change and the release of chemical substancesinto the environment. The large spatial scale and a lack of empiricaland theoretical understanding of the systems complicate environmentalassessment in these systems. Recently, the Northern River Basins Study(NRBS) undertook a multi-disciplinary approach to assess environmentaland socio-economic impacts of development in three large river basins,the Peace, Athabasca and Slave river basins in northern Canada. Thispaper provides the background and context for the NRBS and describes therationale used in developing an assessment framework for the Study. Anindependent science advisory committee comprised of scientific expertsfrom academia, First Nations and government oversaw quality assurance interms of science planning, implementation and reporting. All technicalstudies were subject to both internal and external peer review prior toapproval by a multi-stakeholder Study Board. The NRBS produced over 150technical and 12 synthesis reports that detailed these findings andprovided scientific recommendations. The Study Board used thisinformation to prepare a final report and recommendations. The NRBSprovides a clear example of a participatory, stakeholder approach thatwas successfully implemented in the design and management of anintegrated watershed environmental assessment program.     

流溪河和潖江河从化段浮游植物群落结构研究

2007年9月至2008年9月对广州流溪河和琶江河从化段浮游植物进行周年调查,分析其种类组成、细胞数量、优势种类组成、种类多样性等群落结构特征及其季节变化。广州流溪河和琶江河从化段浮游植物种类丰富,共鉴定了隶属于90属的218种（包含变种和变型）,其中绿藻为优势种类,共31属92种,占总种类数的42.20%。浮游植物细胞数量的变化范围是5.1～2090×103cell/L之间,平均值为152×103cell/L,最高值出现在春季,最低值出现在夏季。多样性H’指数较高,各站平均值变化范围为1.03～4.22,丰富度的变化范围为1.00～7.83,均匀度变化范围为0.63～0.85。多样性指数的最高值都出现在夏季,最低值出现在冬季。     

赤水河鱼类资源的现状与保护

赤水河是长江上游右岸一级支流,为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分。为了了解赤水河鱼类资源现状,于2007年4-10月在赤水河流域进行了鱼类资源调查。在干、支流共51个采样点采集了鱼类标本;对茅台镇、赤水市和合江县三个江段的渔获物进行了统计和分析。共采集到鱼类119种(亚种),隶属于5目16科75属。其中25种为该水域的新记录;34种为长江上游特有鱼类,尤其是宽唇华缨鱼(Sinocrossocheilus labiatus)仅分布于赤水河。在上、中、下游分别采集到鱼类36、61和100种。宽鳍鱲(Zacco platypus)、中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)、光泽黄颡鱼(Pelteobagrus nitidus)、张氏(Hemiculter tchangi)和蛇鮈(Saurogobio dabryi)为赤水河中主要的经济鱼类,同时,各江段渔获物的组成也存在一定的差别。本研究表明,赤水河流域鱼类种类相对丰富,但过度捕捞和涉水活动导致鱼类资源出现了一定程度的衰减。     

长江干流季节性水淹滩地杨树生长规律研究

研究了长江中下游干流滩地抑螺防病林的主要树种杨树的生长规律,建立了杨树的生 长动态数学模型．经过进一步的生长动态模型分析,研究结果表明：滩地高程是影响杨树胸径、 树高和材积生长量的关键因子．滩地淹水时间超过６０天的地方,杨树生长受到明显的影响．     

汉江支流堵河鱼类群落结构及多样性

基于堵河2018年6月-2019年5月渔获物,分析了鱼类群落组成及变化、优势种以及群落多样性时空分布特征,讨论了外界环境扰动作用对鱼类群落结构和生物多样性的影响.结果 表明:调查期间共采集鱼类38种,分属4目8科,其中鲤形目鱼类最多(26种),占总种数的68.4％.群落优势种为鳙(Aristichthys nobili...     

香溪河水质空间分布特性研究

运用聚类分析和主成分分析对香溪河19个样点水质的理化特性进行研究,聚类分析表明,根据各采样点之间水质组分的相似性可将香溪河大致分为3个河段,分别属于不同的亚流域,各亚流域问的特征差异显著,对各河段水质的主成分分析表明,上述3河段的主要水质信息差异很大,第1河段(在河流上游)水质的信息主要体现为总碱度和硬度,第2河段(河流中游)主要体现为可溶性磷酸盐、总磷和氯离子,第3河段(河流下游)则为pH、亚硝酸盐氮、总氮和COD,文中结合香溪河流域地理环境背景,探讨了香溪河水质空间分布格局的成因,为分析流域水质状况及成因提供了一条简单有效的途径。