气候变化对长江干流区径流量的影响

长江上游降水径流趋势分析徐成汉【摘要】通过对长江上游流域1956-2014年合计59年的降水、径流资料,采用线性回归分析、Mann-kendall秩和检验进行了趋势分析,结果表明长江上游流域径流量减少主要诱因为降水量减少所致.【期刊名称】《安徽水利水电职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(018)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】趋势分析;长江上游;径流【作者】徐成汉【作者单位】长江工程职业技术学院,湖北武汉430212【正文语种】中文【中图分类】TV21自20世纪90年代以来，长江上游来水有持续偏枯的趋势，引起了社会各界及业内专家的极大关注。

如果任由这种现象延续，势必会对以三峡水利枢纽为核心的长江梯级水库群的调度产生不利影响，进而影响三峡枢纽工程的发电、航运、供水等综合利用和流域经济社会的发展。

王渺林、孙甲岚、夏军、王艳君、许继军、姜彤、秦年秀等专家学者根据各自掌握的资料对此现象进行了分析，但都没有从整个长江上游地区的降水径流资料进行定量分析。

为探明长江上游流域水资源量演变趋势，我们对长江上游的金沙江流域、岷沱江流域、嘉陵江流域、宜宾至宜昌区间、乌江流域及整个长江上游全区1956-2014年长达59年的降水、径流等水资源资料，用线性趋势分析及Mann-kendall趋势检验，定量分析人类活动影响下长江上游流域水资源的时空变化规律，为长江上游控制性水库优化调度方案的编制提供依据，为整个长江流域水资源合理配置及区域经济发展提供技术支撑。

1 流域概况长江发源于“世界屋脊”-青藏高原的唐古拉山脉各拉丹冬峰西南侧。

干流流经青海、西藏、四川、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海11个省、自冶区、直辖市，于崇明岛注入东海。

长江干流宜昌以上为上游，长4504km，流域面积100×104km2，其中直门达至宜宾称金沙江，长3464km，宜宾至宜昌河段习称川江，长1040km。

长江上游流域气候分属青藏高寒和西南热带季风气候区，流域降水，除高山和青藏高原部分多降雪，大都以降雨为主，多年平均降水量250 mm～1400mm；径流以雨水补给为主，地表径流约占年径流量的75%～80%，地下径流约占20%～25%，还有少量冰雪融水补给；汛期水量占全年水量80%左右，枯季仅占20%左右；长江干流洪水具有峰高、量大，持续时间长的特点。

近50年十好桥水文站径流变化特性分析作者：周栋罗黄来张凡来源：《长江技术经济》2022年第05期摘要：选用十好桥水文站1970—2020年径流资料，采用线性倾向估计法、滑动平均法、滑动t检验法、Yamamoto法、有序聚类法、Mann-Kendall检验等方法，分析十好桥水文站近50年径流变化特性。

结果表明：十好桥水文站年径流量呈增加趋势，年径流量倾向率为0.288×108m3/（10a）。

十好桥水文站年径流量在1986年左右出现了突变，突变不明显，突变原因是上游修建了景观拦河闸，引起径流特性的变化。

关键词：径流变化；线性倾向估计、滑动平均；滑动t检验；Yamamoto；有序聚类法；Mann-Kendall；咸宁十好桥中图法分类号：TV121.4 文献标志码：A1 概述金水河属长江中游干流右岸支流，发源于咸宁市通山县黄沙铺镇，入河口在武汉市江夏区金口街道。

金水河干流以斧头湖为界，斧头湖以上段称为淦河，斧头湖以下段称为金水河。

十好桥水文站位于淦河中游，上世纪七十年代至今，由于淦河流域气候条件的变化、涉河水利工程建设等原因，淦河的径流特性发生了一定的变化，有必要选取典型水文站点对淦河进行一次系统的径流特性分析。

本文选用十好桥水文站1970—2020年的径流资料，分析淦河的径流变化趋势性及突变性，为淦河流域的水资源可持续利用、城市防洪抗旱、及生态保护提供科学的依据[1]。

2 研究方法及数据来源2.1 研究方法十好桥水文站径流的趋势性分析采用线性倾向估计法和滑动平均法，突变性分析采用滑动t检验法、Yamamoto法、有序聚类法以及Mann-Kendall检验法。

各种方法主要原理如下。

2.1.1 线性倾向估计法线性倾向估计是通过建立径流量与时间两个变量之间的一元线性回归方程，判断径流量随时间的推移而发生的变化[2-3]。

当方程的斜率为正则表示两变量之间呈正比例的关系，斜率为负值则表示两变量之间呈反比例关系。

长江三口的分流变化及原因分析宋平;黎昔春【摘要】文章以统计分析实测水文资料为基础,分析研究了长江三口分流进入洞庭湖的通流时间、通流水位和流量、年径流量的变化规律,同时对变化的原因也进行了比较深入的分析.【期刊名称】《湖南水利水电》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】2页(P21-22)【关键词】长江;洞庭湖;三口;分流【作者】宋平;黎昔春【作者单位】湖南省水利水电勘测设计研究总院,长沙市,410007;湖南省水利水电勘测设计研究总院,长沙市,410007【正文语种】中文1 概述长江自出三峡以后，进入中下游平原区。

枝城以下沿江两岸均筑有堤防，并与众多的大小湖泊相连。

自枝城至城陵矶河段为著名的荆江，两岸平原广阔，地势低洼，是长江防洪形势最为严峻的河段，南岸有松滋、太平、藕池、调玄（已堵塞）四口分流进入洞庭湖，由洞庭湖汇集四水调蓄后，在城陵矶注入长江，江湖关系最为复杂。

由于江湖关系演变、葛洲坝和三峡工程的运用等原因，由松滋、太平、藕池三口分流进入洞庭湖的水量发生了很大的变化，对长江中下游的防洪和洞庭湖的水资源利用产生了一定的影响。

对三口分流变化的规律和变化的原因进行深入研究是非常必要的。

2 三口分流的变化2.1 历年分流变化统计松滋口、太平口和藕池口相应5个水文站1956～2007年流量资料，三口年均径流量分别为404.6亿m3、155.2亿m3和305.4亿m3，同期枝城年均径流量为4 412亿m3，三口多年平均分流比为9.2%、3.5%和6.9%，总分流比为19.6%。

20世纪50年代以来，下荆江裁弯、葛洲坝和三峡工程的兴建等人类活动对三口分流的变化产生了重要影响。

按下荆江裁弯前（1956～1966 年）、裁弯期（1967～1972年）、裁弯后（1973～1980年）、葛洲坝裁流至三峡工程蓄水前（1981～2002年）和三峡水库蓄水运用后（2003～2007年）5个时段统计分析三口分流变化，除新江口站变化较小外，其它各站径流量沿时程减小。

2020届高三地理复习检测：河流地貌的发育一、单选题扇三角洲是由邻近高地推进到稳定水体中的冲积扇。

读扇三角洲示意图，完成1～2题。

1．扇三角洲的特征是( )A．发育在河流入海口 B．分布在湿润区C．沉积物大多为粉沙 D．经多次堆积形成2．图中的辫状河流( )A．流量稳定B．河道较深C．容易改道D．无结冰期解析：第1题，图示扇三角洲发育在河流出山口，不一定分布在湿润区；扇三角洲沉积物具有明显的分选性，下层是砾石、粗沙，上层大多为粉沙、泥土，经多次堆积形成。

第2题，图中的辫状河流是河流在冲积扇上多次改道形成；受山间河流水量影响大，流量不稳定，落差较小，河道较浅，可能有结冰期。

答案：1.D 2.C壶穴又称“瓯穴”，是指流水对基岩表面侵蚀而形成的凹坑，主要是涡流或水流携带砾石或粗沉积物研磨基岩河床形成。

下图为贵州绥阳阴河洞壶穴的演化过程图，从发育阶段看，其形成演化分为三个阶段：“碟”型壶穴形成阶段；“倒Ω”型壶穴发育阶段；“锅”型壶穴发育阶段。

据此完成3～5题。

3．壶穴形成的季节是( )A．春季B．夏季C．秋季D．冬季4．图中壶穴形成的过程是( )A．甲、乙、丙B．丙、乙、甲C．乙、甲、丙D．乙、丙、甲5．壶穴形成过程中，作用最小的因素是( )A．气温B．降水量C．地势D．基岩性质解析：第3题，壶穴主要是由流水侵蚀而成，图示大水潭的枯水期水位低于壶穴分布区，不可能对壶穴产生影响；则壶穴形成的季节应该是河流的丰水期，即夏季。

第4题，材料显示壶穴形成演化分为“碟”型、“倒Ω”型、“锅”型三个阶段，结合图示形状，可推断C正确。

第5题，壶穴成因为“流水对基岩表面侵蚀”，而侵蚀程度与流量、地势、岩石硬度等因素有关，与气温关系不大，故作用最小的因素是气温。

答案：3.B 4.C 5.A图示意长江口部分沙岛群演变过程。

读图完成6～8题。

6．1880—1945年，①②③④四处侵蚀速率大于堆积速率的是( )A．① B．② C．③ D．④7．据河口沙岛群的空间演变趋势，推测长江口地区100多年来( )A．河口不断拓宽，河道不断变深B．海水侵蚀作用大于河流堆积作用C．北航道航行条件始终好于南航道的D．海平面上升速率小于泥沙堆积速率8．近年来长江口水下沙洲淤积速度变慢，其原因可能是流域内( )A．河流输沙量增大 B．湖泊面积减小C．植被覆盖率提高 D．降水强度变大6．A 7.D 8.C [解析] 第6题，①处1880年露出水面，而在1945年则在水面上消失，说明该处侵蚀速率大于堆积速率。

近60年来黄河流域气候变化及河川径流演变与响应赵建华;刘翠善;王国庆;金君良;刘艳丽;鲍振鑫【摘要】气候变化是区域水文变化最直接和重要的驱动因素。

采用Mann-Kendall方法,系统分析了黄河流域近60 a来气温、降水、径流的演变特征,探讨了不同阶段的降水-径流响应关系。

结果表明：近60 a来,黄河流域气温显著性升高;降水量总体减少,但呈非显著性变化趋势;受环境变化的影响,实测径流量呈显著性减少趋势。

黄河干支流4个重点水文站的实测径流与响应区间降水量之间存在较好的相关性,但不同年代的降水-径流关系存在一定差异,特别是21世纪以来,相同降水下的产流量明显偏少,反映了人类活动对区域水文情势的显著影响。

【期刊名称】《华北水利水电大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2018(039)003【总页数】6页(P1-5)【关键词】黄河;气温;降水;径流;演变趋势;响应关系【作者】赵建华;刘翠善;王国庆;金君良;刘艳丽;鲍振鑫【作者单位】[1]江苏省水文水资源勘测局南京分局,江苏南京210008;;[2]南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;[3]水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029;;[2]南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;[3]水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029;;[2]南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;[3]水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029;;[2]南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;[3]水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029;;[2]南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;[3]水利部应对气候变化研究中心,江苏南京210029;【正文语种】中文【中图分类】TV213.4在全球气候变化背景下,随着社会经济的快速发展,人类活动对区域水循环过程的扰动影响越来越显著。

河流的水文特征包括水量大小,汛期及水量季节变化,含沙量,流速, 结冰期.外流河的水文特征一般包括河流的水位、流量、汛期、含沙量有无结冰期等方面，影响河流水文特征的因素主要是气候因素，对应如下：外流河水交特征原因水位、流量大小及其季节变化由降水决定的。

夏季降水丰沛，河流流量大增，水位上升，冬季降水秒，河流水量减少，水位下降。

降水的季节变化大，河流流量季节变化也大，汛期长短雨季开始早结束晚，河流汛期长。

雨季开始晚，结束早，河流汛期短。

含沙量大小由植被覆盖情况和土质状况决定的。

植被覆盖差，土质疏松，河流含沙量大。

反之，含沙量小。

有无结冰期由流域内最低气温决定的。

月均温在0℃以下河流结冰，0℃以上无结冰期河水流速大小由地形决定，落差大流速大、地形平坦、水流缓慢水文状况答题如下：1：汛期变化－－－落实在气候里的降水；2：含沙量多少－－－－沿途植被状况3：有无封冻期－－－落实在气候的气温；4：有无凌汛－－－落实在气温与河流流向上水力资源答题：1落差问题－－－－落实在地形上；2水量问题－－－－落实是降水多少上航运问题：1水流要稳－－－－地形；2水量要大－－－降水；3水位变化要小－－－雨季长短问题筑港问题：侵岸堆岸问题－－－地转偏向力；深度问题－－－－等深线的密集程度长江中游水系系指长江宜昌至湖口间的河湖水系，包括长江中游干流、洞庭湖、汉江、鄱阳湖水系和其他分布两岸的湖群以及直接汇入长江的一些支流。

区间流域面积约68万km2。

下荆江裁弯后干流河段长955km。

流域内除各支流上游为山丘区外，平原区面积占较大比重，因此是防洪重点地区。

每年春季南方暖湿气流逐渐向北输送，区域南部4月甚至更早就开始进入汛期；6～7月梅雨雨区广阔，雨量集中；7～8月上游洪水频发，中游干流汇集上游及中游各支流来水，常在这一时期出现年最高水位，成为长江中游干流的主汛期；10月以后，汛期基本结束。

长江中游的年径流和洪水径流主要来自长江上游，其余主要来自洞庭湖、汉江、鄱阳湖三大支流水系。

第34卷第3期2023年5月㊀㊀水科学进展ADVANCES IN WATER SCIENCE Vol.34,No.3May 2023DOI:10.14042/ki.32.1309.2023.03.0031966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因杨肖丽1,2,崔周宇1,2,任立良1,2,吴㊀凡1,2,袁山水1,3,江善虎1,2,刘㊀懿1,2(1.河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京㊀210098;2.河海大学水文水资源学院,江苏南京㊀210098;3.长江保护与绿色发展研究院,江苏南京㊀210098)摘要:气候变化和人类活动叠加影响下长江流域干旱情势日益严重且复杂多变,严重威胁着流域经济社会可持续发展,亟需探究自然变率和人类活动对长江流域水文干旱时空演变的作用机制,量化人类活动对水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响㊂本研究运用可细化人类活动影响的PCR-GLOBWB 2.0模型,耦合标准化径流指数(I SR )和可靠性-回弹性-脆弱性(RRV)框架,构建长江流域水文干旱状态的时空演变特征评估指标(I SRI-RRV ),揭示长江流域1966 2015年水文干旱状态的时空变化规律,定量评估水库调度和人类取用水等人类活动对长江流域极端水文干旱事件发生频率㊁持续时间和破坏深度的影响程度㊂结果表明:PCR-GLOBWB 2.0模型和I SRI-RRV 可准确表征长江流域水文干旱情势,量化人类活动对长江流域水文干旱状态时空演变特征的影响;19662015年长江流域水文干旱状态整体呈现恶化的趋势,但人类活动减少了1992年以来长江流域水文干旱面积占比;2006 2015年人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV 明显高于自然情景,以水库调节为主的人类活动对长江流域整体I SRI-RRV 的提高贡献率较大㊂关键词:水文干旱;可靠性-回弹性-脆弱性框架;PCR-GLOBWB 2.0模型;人类活动;长江流域中图分类号:P339㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1001-6791(2023)03-0349-11收稿日期:2022-11-28;网络出版日期:2023-05-23网络出版地址:https :ʊ /kcms2/detail /32.1309.P.20230523.0848.002.html基金项目:国家自然科学基金资助项目(U2243203;52079036)作者简介:杨肖丽(1976 ),女,河北邯郸人,教授,博士,主要从事水文水资源研究㊂E-mail:yangxl@ 通信作者:任立良,RLL@ 干旱作为最复杂和频繁发生的自然灾害之一,对人类的生存环境造成了严重的影响,据统计全球不同地区每年因干旱造成的经济损失高达60亿~80亿美元[1]㊂长江流域作为中国最大的流域,受气候变化和人类活动干扰,径流量呈现出显著的下降趋势,发生干旱的频率㊁范围和强度均呈增加的趋势,造成了巨大的社会和经济损失,对流域水资源㊁粮食和生态安全带来了极大风险[2-3]㊂如2022年长江流域遭遇1961年有完整记录以来最严重的干旱,耕地受旱面积达4.42万km 2,约500万人用水困难[4]㊂随着城镇化㊁工业化的发展,流域取用水量的增加,水文干旱过程受人类活动的影响逐渐加大[2-3,5-9]㊂因此,厘清气候变化和人类活动影响下长江流域水文干旱的时空演变特征,定量评估人类活动对长江流域水文干旱时空演变状态的影响,对于制定缓解极端干旱的措施及管理计划,实现长江大保护战略具有重要的科学意义㊂表征干旱事件特征常用的干旱事件发生频次㊁历时和强度,无法反映干旱事件从发生到结束期间流域健康状态的变化,因此,无法确定干旱事件对流域的持续影响和干旱应对能力㊂Hashimoto 等[10]开发的可靠性-回弹性-脆弱性(Reliability-Resilience-Vulnerability,RRV)框架可以表征系统发生故障的频率(可靠性,Rel)㊁系统发生故障后恢复到令人满意状态的速度(回弹性,Res)和 不满意状态 对系统造成破坏的严重程度(脆弱性,Vul)[11],对量化风险指标具有明显的优势,为干旱事件影响的流域干旱状态评估提供了工具[12]㊂近年来,Zeng 等[11]㊁Hazbavi 等[13]将RRV 框架与标准化降水指数(SPI)㊁标准化蒸散发指数(SPEI)相结合,定量评估了不同地区的流域气象干旱的状态㊂RRV 框架通过流域应对干旱的可靠性,经历干旱事件后的恢复能力以及应对干旱的脆弱性[14],定量评估流域干旱状态的时空演变特征和流域或区域对干旱的350㊀水科学进展第34卷㊀响应,弥补了传统干旱指数的不足㊂但相关研究主要针对降水短缺的气象干旱[11,13,15]或以土壤水短缺表征的农业干旱[16],对以径流短缺为表现形式的水文干旱缺乏关注㊂能充分考虑人类用水与其他水文变量之间相互作用的PCR-GLOBWB(PCRaster Global Water Balance)2.0模型,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流的影响,可以量化人类活动对流域极端水文事件的影响[17-19]㊂鉴于此,本研究耦合PCR-GLOBWB2.0模型㊁标准化径流指数和可靠性-回弹性-脆弱性框架,构建长江流域水文干旱评估指标,综合考量水文干旱的频率㊁严重性和历时,定量分析人类活动对长江流域水文干旱状态的时空特征变化及影响机制,探究长江流域水文干旱状态的时空特征及归因,以期为长江流域极端干旱事件的应对和水资源规划配置提供科学参考㊂1㊀研究区与研究方法1.1㊀研究区概况长江流域位于24ʎ30ᶄN 30ʎ45ᶄN㊁90ʎ33ᶄE 122ʎ25ᶄE,总面积约180万km2,横跨中国西部㊁中部和东部三大经济区,流经19个省㊁自治区㊁直辖市,国内生产总值超过全国的40%㊂该流域处于亚洲季风气候区,水资源量较为丰富,多年平均径流量约9900亿m3,多年平均年降水量约1100mm㊂降水量时空分布不均衡,60%集中在夏季,从西部的约500mm到东部约2500mm㊂截至2020年,流域内有大㊁中型水库1700多座,其中2003年建成的三峡水库累计拦洪总量超过1800亿m3,补水总量为2894亿m3㊂基于长江流域1ʒ25万二级子流域分级数据集(http:ʊ),本研究将长江流域细分为长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域㊁嘉陵江流域㊁洞庭湖流域㊁汉江流域和鄱阳湖流域等8个子流域(图1)㊂图1㊀长江流域气象站㊁水文站和二级子流域分布Fig.1Map of meteorologic stations,hydrologic stations and sub-basins in the Yangtze River basin1.2㊀数据与方法1.2.1㊀数据本研究所用到的数据包括1966 2015年日降水和气温数据(https:ʊ/),长江流域9个水文站2006 2015年逐日径流量数据,长江流域2006 2015年年用水量(居民生活用水㊁工业用水㊁牲畜用水和灌溉用水)和年末水库蓄水量统计数据(2006 2015年长江流域及西南诸河水资源公报)㊂PCR-GLOB-WB2.0模型的参数主要包括气象驱动参数㊁土地覆盖参数㊁土壤参数㊁每层土壤的根系分数㊁地形参数㊁Arno方案(土壤水容量分布)指数㊁物候相关的参数㊁栅格土壤最大(最小)蓄水量㊁地下水参数和人类水管理参数[20](如非灌溉用水需求,自然水体和非自然水体)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因351㊀1.2.2㊀PCR-GLOBWB 2.0模型模型的空间分辨率为10km ˑ10km,能充分考虑人类用水与其他水文变量之间的相互作用,通过水库调节㊁灌溉和用水模块模拟人类活动对产汇流过程的影响[20-21],极大地提高了季节性㊁极端性和正常状态下的流量特性的捕捉能力,且能够再现大多数河流总蓄水量的时空演变趋势和季节性特征㊂1.2.3㊀标准化径流指数采用标准化径流指数(I SR ),假设一定时间内径流量符合某一概率分布,通过对径流进行正态标准化[22],评估流域水文干旱[23]㊂基于I SR 的水文干旱[24]可以分为轻旱(-0.5~>-1)㊁中旱(-1~>-1.5)㊁重旱(-1.5~>-2)和特旱(ɤ-2)等5个级别㊂本研究主要分析研究区干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)的水文干旱事件㊂1.2.4㊀I SRI-RRV 评估指标基于模型模拟的I SR 和能够衡量流域系统性能的可靠性(I Rel )㊁弹性(I Res )和脆弱性(I Vul )的RRV 框架,本研究构建了长江流域的水文干旱评估指标,综合评价水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度,定量描述流域一定时间段内水文干旱的状态[25]㊂其中,RRV 框架的计算过程如下[26]:I Rel=1N ðN t =1Z t (1)I Res =ðN t =1W t /ðN t =1Z t (2)I Vul=1N ðT t =1L obs (t )-L std L std (t )ˑH (L obs (t )-L std )[](3)式中:N 为分析的总时段数;t 为当前时段;Z t 为当前时段的状态,若当前时段处于满意状态,则Z t =1,否则Z t =0;W t 记录总时段内处于满意状态遭到破坏的次数,若Z t =1且Z t +1=0,代表1次连续破坏的开始,则W t =0,否则W t =1;L obs (t )为第t 个时段的I SR ,L std 为相应的I SR 阈值㊂H (x )为Heaviside 函数,x <0,H (x )=0;x ȡ0,H (x )=1,确保对脆弱性的计算仅限于不满意状态㊂几何平均数对个体变量的变化更敏感,可选择其计算I SRI-RRV 值[27]:I SRI-RRV =3I Rel ˑI Res ˑI Vul (4)式中:I SRI-RRV 为水文干旱评估指数,该指数越高,表明流域水文干旱状态的健康度越好,即满意度越高[28],I SRI-RRV =1则表明某个时段该地区水文干旱状态处于 好 的状态㊂2㊀结果与讨论2.1㊀模型精度评估本研究采用百分比偏差(B P )和均方根误差(E RMS )验证PCR-GLOBWB 2.0模型对人类取用水和水库蓄水量的模拟精度,采用纳什效率系数(E NS )和皮尔逊相关系数(R )验证人类活动情景下径流过程的模拟精度[29-30]㊂长江流域2006 2015年生活用水㊁工业用水㊁灌溉用水和水库蓄水量模拟值与长江水资源公报统计值对比结果表明,B P 均小于10%,工业用水模拟的E RMS 稍差㊂生活用水和灌溉用水的模拟精度最好,B P 分别为-0.71%和-0.42%,E RMS 分别为15.97亿m 3/a 和26.98亿m 3/a;工业用水的B P 为-9.58%,E RMS 为99.34亿m 3㊂2006 2015年年末水库蓄水量模拟值与统计值的B P 为6.9%,E RMS 为264.39亿m 3/a㊂9个水文站2006 2015年的观测值与人类活动情景下模型模拟值的E NS 和R (表1)表明,PCR-GLOBWB 2.0模型模拟的人类活动情景下的月径流的结果较好,E NS 均达到0.6以上,九江站㊁螺山站和大通站E NS 均大于0.8,R 均大于0.9,其结果可用于进一步分析长江流域水文干旱过程㊂352㊀水科学进展第34卷㊀表1㊀2006—2015年PCR-GLOBWB 2.0模型径流模拟精度Table 1Validation results of the PCR-GLOBWB 2.0model simulation for month discharge from 2006to 2015站点经度纬度E NS R 寸滩106.60ʎE 29.62ʎN 0.620.93万县108.42ʎE 30.75ʎN 0.720.91朱沱105.85ʎE 29.02ʎN 0.740.90宜昌111.28ʎE 30.70ʎN 0.660.85高场104.42ʎE 28.80ʎN 0.710.95九江116.05ʎE 29.73ʎN 0.820.95汉口114.28ʎE 30.58ʎN 0.790.94螺山113.37ʎE 29.67ʎN 0.850.94大通117.62ʎE 30.77ʎN 0.830.962.2㊀长江流域水文干旱的时空特征图2㊀长江流域及各二级子流域水文干旱面积占比Fig.2Proportion of hydrological drought areas in the Yangtze River basin 1966 2015年长江及各二级子流域自然情景和人类活动情景下每年干旱程度达到中旱及以上(I SR ɤ-1)水文干旱的面积在流域总面积中的占比对比图(图2)显示,长江流域历史时期极端干旱主要发生在1972年㊁1978年㊁1986年㊁2006年和2011年,这与‘中国气象灾害大典“和长江流域及西南诸河水资源㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因353㊀公报记录的长江流域历史旱情记录较为一致(表2),表明本研究所构建的I SR能很好地识别长江流域的水文干旱㊂表2㊀长江流域历史大旱实际文字资料记录与I SR识别水文干旱对照Table2Comparison of hydrological droughts between historical records and I SR calculateddroughts in the Yangtze River basin资料记载来源资料记载干旱年份资料记载干旱本文识别干旱范围‘中国气象灾害大典“1972年全国特大旱灾汉江流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁岷江流域1978年全国特大旱灾及高温洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域1986年长江中游地区旱灾及高温㊁江南旱灾洞庭湖流域㊁嘉陵江流域㊁岷江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域长江流域及西南诸河水资源公报2006年长江流域特大旱灾长江干流流域㊁金沙江流域㊁岷江流域㊁乌江流域2011年长江中下游和西南五省严重旱灾洞庭湖流域㊁长江干流流域㊁嘉陵江流域㊁金沙江流域㊁鄱阳湖流域㊁乌江流域㊀㊀1992年前自然情景下长江流域中度以上干旱发生面积小于人类活动情景,而1992年后则高于人类活动情景(图2)㊂二级子流域都呈现类似的规律,但在突变时间上略有差异,鄱阳湖流域最早(1973年),金沙江流域最迟(2000年)㊂长江中下游地区的洞庭湖流域㊁长江干流流域和鄱阳湖流域,人类活动对流域受旱面积的影响明显高于其他二级子流域㊂这可能与各个子流域人类开发利用的开始时间和强度有关㊂长江流域年代际水文干旱事件发生的频率㊁平均历时和强度时空差异性显著(图3)㊂2种情景下整个流域的水文干旱频率较低,历时多小于6个月,且以轻中度干旱为主㊂高频率的水文干旱主要发生在2006 2015年长江干流流域的上游及乌江流域,平均历时大于2个月,且多为平均干旱强度大于1的特旱㊂2.3㊀长江流域干旱状态时空演变特征I SRI-RRV年代际变化特征的时空分布图(图4)表明,长江流域和二级子流域的干旱状态的时空差异性显著㊂2006 2015年自然情景和人类活动情景下长江流域的I SRI-RRV比1966 1975年分别提升了4.91%和6.54%,但同期自然情景下部分二级子流域的I SRI-RRV均值均呈下降趋势,如汉江流域下降了3.28%,嘉陵江流域下降了0.04%,乌江流域下降了11.98%㊂人类活动改善了长江流域的水文干旱状态,扭转了自然状态下长江流域干旱状态的恶化趋势㊂1966 1975年,长江流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值较自然情景低0.73%,仅有洞庭湖流域和长江干流流域人类活动情景下的I SRI-RRV均值高于自然情景,但相差较小(0.33%和0.36%);2006 2015年,人类活动情景下的I SRI-RRV均值比自然情景高1.68%,8个二级子流域中,仅有嘉陵江流域的人类活动加深了水文干旱状态的恶化,但是相较于1966 1975年,I SRI-RRV均值的恶化幅度由2.11%缩小至0.05%㊂图5对比了8个子流域2种情景下I Rel㊁I Res和I Vul均值㊂人类活动和自然情景下(图5中分别用N㊁H表示)可靠性指标在1966 1975年约为0.85和0.86,至2006 2015年分别提升了3.43%和1.99%,人类活动提升了可靠性的改善趋势㊂自然情景下各子流域的可靠性㊁回弹性和脆弱性变化趋势差异显著,汉江流域可靠性和回弹性指标均值分别下降了3.01%和6.64%,乌江流域可靠性㊁回弹性和脆弱性指标的均值依次下降了7.83%㊁23.45%和1.92%,其余的子流域则普遍呈上升趋势㊂人类活动对水文干旱的回弹性影响最为显著,2006 2015年人类活动情景下的回弹性均值比1966 1975年提高了近15.86%,而自然情景仅提升了9.20%㊂2种情景下水文干旱的脆弱性指标变化最小,分别提升了0.75%和0.64%㊂354㊀水科学进展第34卷㊀图3㊀1966 2015年长江流域的8个二级子流域水文干旱历时㊁频率与烈度特征箱线图Fig.3Frequency,duration and intensity characteristics of hydrological drought in eight sub-basins of the Yangtze River basin from1966to20152.4㊀干旱状态与人类活动相关性评价人类活动主要通过水库调度和取用水等影响河道径流,进而影响水文干旱的状态㊂据长江水资源公报统计,2006 2015年期间,长江流域年均水资源总量为9425.3亿m3,总耗水量由820.2亿m3增长至848.5亿m3,水库蓄水量由923.8亿m3增至1988.7亿m3㊂因此,本研究采用2种情景下I SRI-RRV的差值及其与水库蓄水量的相关分析,来计算人类活动(水库调节和人类取用水)对长江流域I SRI-RRV即水文干旱状态的影响程度(图6)㊂㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因355㊀图4㊀自然情景与人类活动情景下I SRI-RRV年代对比Fig.4Chronological comparison of I SRI-RRV under the natural and human scenarios㊀㊀2006 2015年长江流域整体的I SRI-RRV均值呈现波动上升的趋势,自然和人类活动情景下年尺度I SRI-RRV均值分别提升了27.15%和18.09%㊂流域年末水库蓄水量与2种情景I SRI-RRV均值差的相关系数R=-0.90,蓄水量与干旱状态呈显著的负相关㊂2种情景下I SRI-RRV均值差较大的年份的年末水库蓄水量也偏少,水文干旱也较为严重,表明长江流域的水文干旱状态受到水库调蓄的影响㊂三峡水库2003年6月开始蓄水,2006年10月蓄水156m,将1996 2015年三峡水库下游的宜昌站的径流过程划分时段Ⅰ(1996年1月至2003年6月)和时段Ⅱ(2006年11月至2015年12月)进行对比(图7)㊂时段Ⅰ人类活动对宜昌径流的影响较小,人类活动对月径流的改变率为-0.81%~1.37%;时段Ⅱ内人类活动削减洪峰和补充枯水期径流的能力提升显著,水库调节于4 7月削减径流,使得6月削减径流幅度最大,年均约2.31%,于10 2月补充径流,12月补充径流的幅度最大,年均约4.19%㊂Chai等[31]发现在三峡水库2003年建成后出现了 旱季流量偏大,汛期流量偏小 的现象,2011年三峡水库缓解水文干旱的能力明显高于2006年㊂据统计,2006年和2011年大旱中,三峡水库分别向下游补水约35.8亿m3和215亿m3,有效缓解了长江中下游发生的旱情[32],表明人类活动(尤其是水库调度)对水文干旱状态有着显著的影响㊂356㊀水科学进展第34卷㊀图5㊀自然情景和人类活动情景下长江流域I Rel㊁I Res和I Vul均值热点图Fig.5Heat map of average I Rel,I Res and I Vul in the Yangtze River basin under natural and human scenarios图6㊀长江流域2006 2015年大型水库蓄水量与平均I SRI-RRV指数变化Fig.6Changes of water storage and I SRI-RRV of large reservoirs in the Yangtze River basin from2006to2015㊀第3期杨肖丽,等:1966 2015年长江流域水文干旱时空演变归因357㊀图7㊀1996 2015年宜昌站自然情景与人类活动情景下月平均径流对比Fig.7Comparison of monthly discharge under two scenarios at Yichang station from1996to20153㊀结㊀㊀论本研究耦合考虑人类活动对水文过程影响的PCR-GLOBWB2.0模型和水文干旱评估指数,定量评估了长江流域水文干旱状态的时空变化特征,探究了水库调节和人类取用水等活动对长江流域水文干旱事件发生频次㊁破坏深度以及恢复速度的影响,主要结论如下:(1)人类活动影响了长江流域水文干旱的时空变化特征,1966 1985年人类活动情景下水文干旱事件的面积占比高于自然情景,1985 2015年人类活动减少了长江流域水文干旱的面积占比㊂(2)长江流域的水文干旱状态在自然情景下呈现恶化的趋势,人类活动小幅改善了干旱状态,大幅提升了从不满意状态恢复的速率(回弹性)和减缓处于满意状态概率(可靠性)的下降趋势㊂(3)2006 2015年,人类活动情景下长江流域的水文干旱状态明显高于自然情景,水库调度是长江流域水文干旱状态改善的重要原因之一㊂参考文献:[1]周帅,王义民,畅建霞,等.黄河流域干旱时空演变的空间格局研究[J].水利学报,2019,50(10):1231-1241. 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微专题——输沙量与含沙量输沙量与含沙量⼀、输沙量河流输沙量是指⼀定时段内通过河流某⼀断⾯的泥沙的重量，单位为t或万t。

简⾔之，输沙量就是输送沙⼦的量。

河流输沙量的⼤⼩，与含沙量⼤⼩有关，还与河流⽔量的丰枯有关。

⼀年中最⼤输沙量在汛期，最⼩输沙量在枯⽔期，年际输沙量也不⼀样，变化较年径流更为剧烈。

在⼀次洪⽔过程中，最⼤输沙量与最⼤洪⽔量出现时间⼤体⼀致。

就⼀条河流⽽⾔，⼭区河段输沙能⼒强，河道以冲刷为主，输沙量沿程增加；平原河段河道以淤积为主，输沙量沿程减少。

⼆、含沙量⽽含沙量则指单位体积浑⽔中所含泥沙的数量，计量单位为千克/⽴⽅⽶。

河流含沙量也随时间变化⽽不同：⼀年中最⼤含沙量在汛期，最⼩含沙量在枯⽔期。

含沙量⼤的河流输沙量不⼀定⼤，含沙量⼩的河流输沙量不⼀定⼩，因为这还要考虑到其⽔量多少的问题。

中国长江年平均含沙量仅0.54千克/⽴⽅⽶，⽽年输沙量⾼达4.78亿吨；辽河年平均含沙量为6.86千克/⽴⽅⽶，⽽年输沙量仅0.41亿吨。

同⼀条河中含沙量分布也不同：含沙量沿⽔深分布，⼀般在⽔⾯最⼩，河床底最⼤。

含沙量在河流断⾯上的分布随断⾯⽔流情况不同⽽异。

含沙量沿流程⽽变化，通常在⼭区河段含量⼤，平原河段含量⼩。

影响河流含沙量的因素：植被覆盖差，⼟质疏松，河流含沙量就⼤；反之，含沙量就⼩。

⽽内流河含沙量与植被覆盖率关系不⼤。

除了植被情况外，地质构造，地层构成以及⼤型湖泊、沼泽的分布也都会影响河流的含沙量。

（1）植被覆盖率：森林覆盖率差则含沙量⾼，反之则低。

（2）⼟质：⼟质疏松则含沙量⾼，反正则低。

（3）降⾬强度：降⾬强度⼤则含沙量⾼，反之则低。

（4）地势：地势落差⼤则含沙量⾼，地势平缓则含沙量低。

（5）地形：平原地区⼀般含沙量低，⼭地，丘陵区则相对⾼。

（6）河流含沙量⾼低的具体影响因素要结合河流的具体情况进⾏具体分析：地质构造（地质活动强列、岩⽯破碎等）、地层构成（黄⼟⾼原黄⼟易受侵蚀）、湖泊沼泽（河流流经这些地⽅泥沙易沉积，下游含沙量⼩）等。