变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

任立良; 沈鸿仁; 袁飞; 赵崇旭; 杨肖丽; 郑培丽

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

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变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

任立良, 沈鸿仁, 袁飞, 赵崇旭, 杨肖丽, 郑培丽

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任立良, 沈鸿仁, 袁飞, 赵崇旭, 杨肖丽, 郑培丽. 变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析[J]. 水科学进展, 2016, 27(4): 492-500. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

引用本文:

REN Liliang, SHEN Hongren, YUAN Fei, ZHAO Chongxu, YANG Xiaoli, ZHENG Peili. Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(4): 492-500. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

Citation:

REN Liliang, SHEN Hongren, YUAN Fei, ZHAO Chongxu, YANG Xiaoli, ZHENG Peili. Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment[J]. Advances in Water Science, 2016, 27(4): 492-500. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

任立良^1,2,
沈鸿仁^1,2,,
袁飞^1,2,
赵崇旭^1,2,
杨肖丽²,
郑培丽²

1.
河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;
2.
河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098

基金项目: “十三五”国家重点研发计划资助项目（2016YFA0601504）；国家自然科学基金资助项目（41323001）

详细信息

作者简介:
任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

通讯作者:
沈鸿仁,E-mail:shrhongren@163.com

中图分类号: TV122

Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment

1.
Sate Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;
2.
College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Key Research and Development Plan of China (No.2016YFA0601504) and the National Natural Science Foundation of China (No.41323001).

摘要: 环境变化影响区域水资源的可持续开发利用，导致水文过程出现非平稳特征，需发展非平稳水文干旱评估方法。选取渭河流域为研究区，依据流域内2个水文站、62个雨量站和24个气象站1961-2013年数据，基于可变下渗容量模型定量分离气候变化和人类活动对径流衰减的贡献；采用标准化径流指数（Standardized Runoff Index, SRI）剖析水文干旱时空演变特征；提出多种SRI参数化方案，对比评定各方案表征非平稳干旱的合理性以及环境变化对干旱演变的影响作用。结果表明：自1991年以来渭河流域年径流量呈显著衰减趋势，人类活动是径流演变的主要因素，对咸阳和华县站径流量变化的贡献率分别为-66.7%和-71.0%；时变参数方案计算的干旱指数能合理重建历史水文干旱序列；人类活动是渭河流域1991年以来短历时水文干旱发生的主导因素，气候变化主要影响长历时旱涝的演变趋势。
- 气候变化 /
- 人类活动 /
- 径流 /
- 水文干旱 /
- 时空特征 /
- 渭河流域
Abstract: Environmental change not only quantitatively affects water resources, but also causes non-stationarity in hydrological processes, which challenges the applicability of traditional drought assessment methodologies. Based on data for 1961 to 2013 from two hydrological stations, 62 rain gauge stations, and 24 meteorological stations within the Weihe catchment, this study evaluated the effect of climate change and human activities on runoff reduction using a macro-scale distributed hydrological model along with the Variable Infiltration Capacity (VIC) model. The spatiotemporal characteristics of hydrological drought were analyzed by the Standardized Runoff Index (SRI) which was calculated by multi-parameterization schemes. The robustness of SRI under non-stationarity as well as the impact of environmental change on the hydrological evolution were analyzed. Results showed that the observed significant runoff reduction at the Xianyang and Huaxian hydrological stations in the period of 1991-2013 was mainly due to human activities, which accounted for -66.7% and -71.0% of the total change, respectively. The SRI_v series that were based on the time-variant parameterization scheme, could rationally reproduce the historical hydrological droughts. It was also found that after 1991 human activities mainly resulted in the short-term drought fluctuation and climate change mainly led to the trends of droughts and floods in the Weihe catchment.
- climate change /
- human activity /
- runoff /
- hydrological drought /
- spatiotemporal characteristics /
- Weihe catchment

[1]	杨肖丽, 崔周宇, 任立良, 吴凡, 袁山水, 江善虎, 刘懿. 1966—2015年长江流域水文干旱时空演变归因 . 水科学进展, 2023, 34(3): 349-359. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2023.03.003
[2]	徐宗学, 班春广, 张瑞. 雅鲁藏布江流域径流演变规律与归因分析 . 水科学进展, 2022, 33(4): 519-530. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.04.001
[3]	刘绿柳, 魏麟骁, 徐影, 辛晓歌, 肖潺. 气候变化对黄河流域生态径流影响预估 . 水科学进展, 2021, 32(6): 824-833. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.06.002
[4]	顾磊, 陈杰, 尹家波, 郭强, 王惠民, 周建中. 气候变化下中国主要流域气象水文干旱潜在风险传播 . 水科学进展, 2021, 32(3): 321-333. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.001
[5]	江善虎, 周乐, 任立良, 王孟浩, 卫林勇, 袁飞. 基于生态流量阈值的河流水文健康演变定量归因 . 水科学进展, 2021, 32(3): 356-365. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.03.004
[6]	李昱, 席佳, 张弛, 王国庆, 黄强, 关铁生, 卢吉, 周惠成. 气候变化对澜湄流域气象水文干旱时空特性的影响 . 水科学进展, 2021, 32(4): 508-519. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.04.003
[7]	鲍振鑫, 张建云, 严小林, 王国庆, 贺瑞敏, 关铁生, 刘艳丽. 基于四元驱动的海河流域河川径流变化归因定量识别 . 水科学进展, 2021, 32(2): 171-181. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.02.002
[8]	王子龙, 何馨, 姜秋香, 刘莹, 孙建. 气候变化下东北中等流域冬季径流模拟和预测 . 水科学进展, 2020, 31(4): 575-582. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.04.011
[9]	熊立华, 刘烁楠, 熊斌, 许文涛. 考虑植被和人类活动影响的水文模型参数时变特征分析 . 水科学进展, 2018, 29(5): 625-635. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2018.05.003
[10]	余国安, 李志威, 黄河清, 刘晓芳. 人类活动影响下的干旱区河流地貌演变——以塔里木河为例 . 水科学进展, 2017, 28(2): 183-192. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.02.003
[11]	李志威, 余国安, 徐梦珍, 胡旭跃, 杨洪明, 胡世雄. 青藏高原河流演变研究进展 . 水科学进展, 2016, 27(4): 617-628. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.017
[12]	任国玉, 柳艳菊, 孙秀宝, 张莉, 任玉玉, 徐影, 张华, 战云健, 王涛, 郭艳君, 陈峪, 唐国利, 郭军. 中国大陆降水时空变异规律——Ⅲ. 趋势变化原因 . 水科学进展, 2016, 27(3): 327-348. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.03.001
[13]	涂新军, 陈晓宏, 赵勇, 杜奕良, 马明卫, 黎坤. 变化环境下东江流域水文干旱特征及缺水响应 . 水科学进展, 2016, 27(6): 810-821. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.06.003
[14]	贺瑞敏, 张建云, 鲍振鑫, 严小林, 王国庆, 刘翠善. 海河流域河川径流对气候变化的响应机理 . 水科学进展, 2015, 26(1): 1-9. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.01.001
[15]	曾思栋, 夏军, 杜鸿, 张利平, 陈向东, 王任超, ADITYA Sood. 气候变化、土地利用/覆被变化及CO₂浓度升高对滦河流域径流的影响 . 水科学进展, 2014, 25(1): 10-20.
[16]	陆胤昊, 叶柏生, 李翀. 冻土退化对海拉尔河流域水文过程的影响 . 水科学进展, 2013, 24(3): 319-325.
[17]	董磊华, 熊立华, 于坤霞, 李帅. 气候变化与人类活动对水文影响的研究进展 . 水科学进展, 2012, 23(2): 278-285. doi: CNKI: 32.1309.P.20120224.2005.020
[18]	左德鹏, 徐宗学, 李景玉, 刘兆飞. 气候变化情景下渭河流域潜在蒸散量时空变化特征 . 水科学进展, 2011, 22(4): 455-461.
[19]	邓伟, 潘响亮, 栾兆擎. 湿地水文学研究进展 . 水科学进展, 2003, 14(4): 521-527.
[20]	许炯心, 孙季. 近50年来降水变化和人类活动对黄河入海径流通量的影响 . 水科学进展, 2003, 14(6): 690-695.

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变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;

2. 河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098

基金项目: “十三五”国家重点研发计划资助项目（2016YFA0601504）；国家自然科学基金资助项目（41323001）

作者简介:
任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

通讯作者: 沈鸿仁,E-mail:shrhongren@163.com

收稿日期: 2015-10-22
刊出日期: 2016-07-25

中图分类号: TV122

关键词:

径流 /

摘要: 环境变化影响区域水资源的可持续开发利用，导致水文过程出现非平稳特征，需发展非平稳水文干旱评估方法。选取渭河流域为研究区，依据流域内2个水文站、62个雨量站和24个气象站1961-2013年数据，基于可变下渗容量模型定量分离气候变化和人类活动对径流衰减的贡献；采用标准化径流指数（Standardized Runoff Index, SRI）剖析水文干旱时空演变特征；提出多种SRI参数化方案，对比评定各方案表征非平稳干旱的合理性以及环境变化对干旱演变的影响作用。结果表明：自1991年以来渭河流域年径流量呈显著衰减趋势，人类活动是径流演变的主要因素，对咸阳和华县站径流量变化的贡献率分别为-66.7%和-71.0%；时变参数方案计算的干旱指数能合理重建历史水文干旱序列；人类活动是渭河流域1991年以来短历时水文干旱发生的主导因素，气候变化主要影响长历时旱涝的演变趋势。

English Abstract

Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment

1. Sate Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;

2. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China

Funds: The study is financially supported by the National Key Research and Development Plan of China (No.2016YFA0601504) and the National Natural Science Foundation of China (No.41323001).

Received Date: 2015-10-22
Publish Date: 2016-07-25

Keywords:

Abstract: Environmental change not only quantitatively affects water resources, but also causes non-stationarity in hydrological processes, which challenges the applicability of traditional drought assessment methodologies. Based on data for 1961 to 2013 from two hydrological stations, 62 rain gauge stations, and 24 meteorological stations within the Weihe catchment, this study evaluated the effect of climate change and human activities on runoff reduction using a macro-scale distributed hydrological model along with the Variable Infiltration Capacity (VIC) model. The spatiotemporal characteristics of hydrological drought were analyzed by the Standardized Runoff Index (SRI) which was calculated by multi-parameterization schemes. The robustness of SRI under non-stationarity as well as the impact of environmental change on the hydrological evolution were analyzed. Results showed that the observed significant runoff reduction at the Xianyang and Huaxian hydrological stations in the period of 1991-2013 was mainly due to human activities, which accounted for -66.7% and -71.0% of the total change, respectively. The SRI_v series that were based on the time-variant parameterization scheme, could rationally reproduce the historical hydrological droughts. It was also found that after 1991 human activities mainly resulted in the short-term drought fluctuation and climate change mainly led to the trends of droughts and floods in the Weihe catchment.

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变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

作者简介: 任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

通讯作者: 沈鸿仁,E-mail:shrhongren@163.com

Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment

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出版历程

变化环境下渭河流域水文干旱演变特征剖析

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.002

1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 210098; 2. 河海大学水文水资源学院, 江苏 南京 210098

作者简介: 任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

通讯作者: 沈鸿仁,E-mail:shrhongren@163.com

English Abstract

Hydrological drought characteristics in the Weihe catchment in a changing environment

1. Sate Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China

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作者简介:
任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

通讯作者:
沈鸿仁,E-mail:shrhongren@163.com

1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;

2. 河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098

作者简介:
任立良(1963-),男,江苏扬中人,教授,博士,主要从事水文循环基础理论与现代模拟技术研究。E-mail:RLL@hhu.edu.cn

1. Sate Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China;

2. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China