黄河流域历史水文变化的模拟分析
黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估
２０２３年７月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５４卷 第７期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０７－０７６３－１２收稿日期：２０２２－０９－０９；网络首发日期：２０２３－０５－３０网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ２?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０５２９．１４２０．００２．ｈｔｍｌ基金项目：国家重点研发计划项目（２０１６ＹＦＣ０４０２４０７）；水利部重大科研项目（ＳＫＳ－２０２２０８６）；中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项项目（ＳＥ０１４５Ｂ０２２０２２）作者简介：胡春宏（１９６２－），中国工程院院士，主要从事江河治理领域研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕｃｈ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ黄河流域水沙变化趋势多模型预测及其集合评估胡春宏１，张晓明１，于坤霞２，徐梦珍３，赵 阳１（１．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００４８；２．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，陕西西安 ７１００４８；３．清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京 １０００８４）摘要：黄河水沙变化情势深刻影响着黄河流域水沙调控工程布局、流域内外水资源配置和跨流域调水工程建设等黄河保护与治理开发重大问题的决策。
但受研究时段、方法及其边界条件等影响，黄河水沙变化预测成果差异大，难形成共识。
本研究基于水沙变化归因和预测结果的不确定性解析，构建了多模型预测成果集合评估技术，预测了黄河流域未来５０ａ水沙量。
结果表明：既有流域水沙变化归因与预测成果差异大，原因在于不同方法因数据输入、变量构成及精度评价方法差异带来的不确定性；提出了基于输入－结构－输出的模型适用性判别准则和评价技术，并基于标准化的数据输入，从数据需求、物理基础、应用效率、输出尺度和预测精度等五个维度，集合评价了现有水沙变化预测模型的适用性；构建了流域水沙变化多模型集合评价－多结果加权融合－ＢＭＡ集合预测的集合评估技术，根据９类模型预测成果，集合预测了黄河流域未来５０ａ年径流量为２４０亿ｍ３，年均输沙量为２．５亿ｔ。
近10年来黄河上游气候及水资源变化特征分析
利用 １ ９ ６ １ －２ ０ １ ４年 黄河 上 游地 区 １ ３个 气象 台
黄河上游气象站．水文站分布黼
图 １ 黄河上游地 区气象台站地理分布
一
１ ５—
＠
站５ ４年地 面 观测 资料 ， 统计 基本 气 候要 素 的年 平均 序列 资料 ， 计算 各年 代 的平 均值 和年 际距 平值 。 以基
表 １为 １ ９ ６ １ －１ ９ ８ ６ 、 １ ９ ８ ７ －２ ０ ０ ０ 、 ２ ０ ０ １ －２ ０ １ ４ ３ 气 候 变 化 分 析
年黄 河上游 地 区年平均 气温 ， ２ ０ ０ １ －２ ０ １ ４年 较 １ ９ ６ １ －１ ９ ８ ６ 、 １ ９ ８ ７ ～２ ０ ０ ０年分 别 上 升 １ ． ２ 、 ０ ． ９ ℃。各
的１ ７ ． ５ ％。近 年来 ， 由于黄河 上游 地 区气 候 变化 总体 上 呈显 出气 温升 高 、 降水 增加 的变化 趋 势 ， 加 之 黄河
２ 资 料与 方法
上 游地 区 生态保 护 与建设 工 程 的深 入实 施 ，黄河 上 ２ ． １ 资料 游 地 区气候 及生 态 环境 发生 了显 著 变化 ，来 水 量 明
出， １ ９ ６ １ －１ ９ ８ ６ 、 １ ９ ８ ７ －２ ０ ０ ０ 、 ２ ０ ０ １ －２ ０ １ ４年 年 平 均 ０ ． ２ ℃和上升 ３ ． ４ ℃外 ，其余 地 区分 别上 升 Ｏ ． ８ ～ １ ． ７ ｃ ｌ Ｃ 。
２ ． ２ 计 算 方法
一
天 咒 、呓 候
， ， ，… …
（ １ ） （ ２ ）
（ ， ） ＝ａ ０ ＋ａ Ｉ ｔ １ ＋ａ ２ ｔ ２ ＋… ａ ｐ ．
它 可 以用 多 项式来 表示 ： 式中 ： ｔ 为 时间 ， 单位 为年 （ ａ ） 。
百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析
百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析姚文艺;高亚军;安催花;焦鹏【摘要】According to observed data of runoff and sediment load in the Yellow River from 1919 to 2012, the trend of the runoff and sediment load in the reaches upstream of Tongguan was analyzed with nonlinear statistical methods. The annual runoff and sediment discharge has shown a declining trend in the Yellow River since the mid-1980s, and the relationship between runoff and the sediment load in the upper and middle reaches of the Yellow River abruptly changed before the late 1960s and abruptly changed again in 1986. At the century scale, the runoff and sediment changes of the Yellow River were mainly influenced by climatic and other natural factors before 1960, high and low runoff and sediment loads occurred with changes in rainfall, while the runoff and sediment changes were influenced by human activities and natural factors since 1960. Though rainfall showed significant changes at different times, the runoff and sediment load decreased continuously. Over the last hundred years, the absolute value of the tendency of the annual sediment transport amount has been significantly higher than that of the annual runoff, and the absolute values of the tendency of annual runoff and the sediment transport amount in the middle reach have been significantly higher than those in the upper reach. Over the last 30 years, the runoff and sediment load were at their lowest levels in the Yellow River, and the outstanding characteristics were the continuous decrease of the runoff and sedimentload, the uneven spatial distribution of the runoff and sediment load, the decrease of the sediment load mainly occurring in the middle reaches, and the decrease of runoff mainly occurring in the upper reaches. Thus, the annual distribution of the runoff and sediment load tended to be uniform, the incoming sediment coefficient tended to decrease, and the relation between runoff and sediment load tended to be strong.%根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。
黄河源区历史时期干湿变化特征分析
黄河源区历史时期干湿变化特征分析
黄河源区是黄河流域的发源地，在历史时期，黄河源区的干湿变化受到多种因素的影响，包括气候变化、人类活动等。
本文将对黄河源区历史时期的干湿变化特征进行分析，
旨在理解黄河源区的水资源变化情况。
黄河源区的干湿变化受到气候变化的影响。
历史时期，黄河源区的气候变化较为显著，表现为干湿季节的交替。
根据历史气候记录和地质打孔资料，可以看出黄河源区在不同时
期呈现出干湿交替的趋势。
在冷却时期，黄河源区气温下降，降水减少，导致黄河源区干
旱化。
而在气温升高的时期，黄河源区降水增加，产生洪水灾害。
这种年代际尺度的气候
变化对于黄河源区的干湿变化起到了重要的影响。
人类活动也对黄河源区的干湿变化产生了较大的影响。
历史时期，黄河源区的人类活
动主要包括农业开发、畜牧业等。
农业开发对水资源的利用较大，特别是排水系统的建设
和水利设施的改善，使黄河源区的水资源得到有效的利用。
过度的农业开发也会对水资源
造成一定的影响，导致黄河源区的干旱化。
畜牧业的发展也会对黄河源区的干湿变化产生
一定的影响，特别是大量的放牧活动会导致土地的退化和水土流失，从而可能引发干旱灾害。
自然因素也对黄河源区的干湿变化发挥着重要的作用。
地质构造对黄河源区的地势起
到了重要的制约作用。
地质构造的不均衡导致了黄河源区的河道起伏较大，形成了众多的
河滩地带和平原地区，这种地形特点使得黄河源区在不同地区呈现出不同的干湿特征。
黄河上游水文特征
黄河上游水文特征1、黄河上游的水文特征：水源主要来自高山冰雪融化水补给；夏季水量较大，冬季水量少；河流含沙量较小；河流冬季结冰；初冬、初春季节宁夏段有凌汛。
2、黄河中游的水文特征：水源主要来自雨水补给；夏季水量较大，冬季水量少；夏季是河流的汛期；河流流经黄土高原区河流含沙量最大；河流冬季结冰。
3、黄河下游的水文特征：水源主要来自雨水补给；夏季水量较大，冬季水量少；河流含沙量较大；河流冬季结冰；初冬、初春季节山东段有凌汛。
扩展资料：一、历史变迁历史时期黄河在上中游平原河段，河道也曾有过演变，有的变迁还很大。
如内蒙古河套河段，1850年以前磴口以下，主要分为两支，北支为主流，走阴山- 1 -脚下称为乌加河，南支即今黄河。
1850年西山嘴以北乌加河下游淤塞断流约15公里，南支遂成为主流，北支已成为后套灌区的退水渠。
龙门～潼关河道摆动也较大。
不过，这些河段演变对整个黄河发育来说影响不大。
黄河的河道变迁主要发生在下游。
历史上黄河下游河道变迁的范围，大致北到海河，南达江淮。
据历史文献记载，黄河下游决口泛滥1500余次，较大的改道有20多次。
二、年径流特性黄河流域年径流量主要由大气降水补给。
因受大气环流的影响，降水量较少，而蒸发能力很强，黄河多年平均天然年径流量580亿立方米，仅相当于降水总量的16.3%，产水系数很低。
黄河是我国第二大河，但天然年径流量仅占全国河川径流量的2.1%.居全国七大江河的第四位，小于长江、珠江、松花江。
从流域年径流深等值线来看，黄河流域水资源的地区分布很不均匀，由南向北呈递减趋势。
大致西起吉迈，过积石山，到大夏河、洮河，沿渭河干流至汾河与沁河的分水岭一线以南，主要是山地，植被较好，年平均降水量大于600毫米，年径流深100～200毫米以上，是黄河流域水资源较丰沛的地区。
流域北部，经皋兰、海原、同心、定边到包头一线以北，气候干燥，年降水量小于300毫米，年径流深在10毫米以下，是黄河流域水资源最贫乏的地区。
黄河流域时变增益分布式水文模型(Ⅱ)——模型的校检与应用
ＹＥ Ａｉｈ ｎ ｚ ｏ ｇ ，ＸＩ Ｊ ｎ～ ，Ｗ ＡＮＧ ｎ ｓ ｅ ｇ Ａ ｕ Ｇａ ｇ ｈ ｎ
（ １． Ｓｔ ｔ ｅ ｂ． ｏｆＷ ａ ｅ ｓ ｕｒ ｅ ｄ Ｈ ｙｄ ｏ ｗ ｅ ｇｉ ｅ ｉ ｉｎｃ ， Ｗ ｕｈ ｎ Ｕ ｎｉｅ ｓｔ Ｗ ｕｈ ｎ ０ ２， ａ ｅ Ｋ ｙ Ｌａ ｔ ｒＲｅ ｏ ｃ ｓａｎ ｒ ｐｏ ｒＥｎ ｎｅ ｒｎｇ Ｓｃｅ ｅ ａ ｖ ｒ ｉｙ， ａ ４３ ０７ Ｃｈｉａ； ． Ｋｅ ｂ． ｏｆＷ ａ ｅ ｃｅ ａ ｌｔ ｄ Ｌａ ｎ ２ ｙ Ｌａ ｔ ｒＣｙ ｌ ｎｄ Ｒｅａ ｅ ｎｄ Ｓｕｒａ ｅ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ，Ｉ ｔｔ ｅｏｆＧｅ ｇｒ ｈｉ ｆ ｃ ｏｃ ｓ ｅ ｎｓ ｉｕｔ ｏ ａｐ ｃ
２ ．中 国科 学 院地 理 科 学 与资 源 研 究 所 陆 地 水 循 环 及 地 表 过 程 重点 实验 室 ， 京 １ ０ ０ ） 北 ０ １１
摘要 ： 针对分布式水文的应用 问题 ， 结合黄河流域时变增 益分 布式水文模 型 ， 在黄河 流域进行 了实例研究． 对黄
河干流 １ 主 要 流 量 控 制 站进 行 了连 续 径 流 模 拟 ． 拟 总 水量 同实 测 总 水 量 的相 对 误 差 在 ５ 以 内 ， 中有 １ ７个 模 其 １
维普资讯
第 ３ ９卷 第 ４期 ２０ ０ ６年 ８月
武汉大学学报（ 学版 ） 工
Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｏ ｒ ａ ｆ ｕ ａ ｉｅ ｓｔ ｇｎ ｅｉｇＪ ｕ ｎ ｌｏ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒｉｙ Ｗ
黄河的水文特征
黄河的水文特征黄河，中国的母亲河，东亚第二大河流。
黄河流域是中国的重要粮食生产基地，也是华夏文明的发祥地之一。
黄河的水文特征对于环境和人类生活有着重要影响。
本文将深入探讨黄河的水文特征，包括水文特征的形成原因、对周边环境的影响以及相关的保护措施。
一、黄河的水量特征黄河是中国唯一自西向东流经的大河，流域面积约80万平方公里。
黄河水文特征之一就是水量变化大。
黄河水量在不同季节和年份间波动较大，旱季水量明显减少，丰水期水位剧增。
这种水量变化对沿岸农业生产和生态环境有着深远的影响。
二、黄河的悬沙特征黄河是世界上悬沙含量最高的河流之一，黄河水流湍急，冲刷力强。
悬沙特征使得黄河水质偏浑浊，这对于河流生态系统带来了挑战，同时也为土壤肥沃度提供了保障。
三、黄河的径流特征黄河的径流特征受到气候、地形等因素的影响。
浅秋到深秋是黄河径流的高峰期，而冬季和早春则为低谷期。
这种径流特征也导致了黄河的季节性洪水和旱灾，需要采取相应的防洪和水资源利用措施。
四、黄河的水质特征黄河的水质受到悬浮物、营养盐和有机物等多种因素的影响。
由于沿岸农业、城市化进程等引起的人为因素，黄河水质逐渐恶化。
保护黄河水质，净化河道环境成为当前亟待解决的问题。
五、黄河的生态特征黄河流域生态环境脆弱，既有水土流失等问题，也受到城市化和工业化带来的负面影响。
保护黄河河道、恢复湿地生态、限制农业面源污染等措施势在必行，以维护黄河流域的健康生态系统。
总的来说，黄河的水文特征在很大程度上影响了周边地区的社会经济发展和生态环境状况。
保护黄河水资源，维护黄河的可持续发展，是我们每个人的责任与使命。
愿我们共同努力，让黄河水文特征更加和谐美好。
黄河水文特征
黄河水文特征黄河是中国第二长河，也是全球仅次于尼罗河和亚马逊河的第三大河流，自上游青藏高原发源至下游渤海湾注入海洋，全长约5,464千米。
黄河流域范围广泛，涉及9个省份，占全国土地面积的8.6%。
由于黄河流域地形复杂，气候干旱，水资源短缺，加之近年来气候变化对水文过程产生的影响，黄河水文特征显得十分重要。
一、水文特征在时间上的变化黄河流域的季节性特征明显。
由于季节性降水分布的影响，黄河呈现出以夏季为主、春秋两季次之、冬季最少的降水量分布规律。
造成这种分布规律的原因是黄河流域夏季和早秋季节降水量较大，河道水流加快；而冬季和早春季节降水量较小，航道减弱。
黄河流域洪水主要发生在夏末和秋初时期，因降水量较大加上山区积雪融化引起洪水。
而黄河流域干旱则主要发生在旱季，每年4月中旬至10月下旬是干旱期，其它时间为丰水期。
二、水文特征在空间上的变化黄河流域地形复杂，河道曲折，因此，水文特征在空间上也有很大的变化。
黄河干流以及主要支流的流量均呈现从上游到下游逐渐增加的趋势。
这主要是因为上游地势较高，降雨量较大，加之冰川融化，形成了来自上游的丰河输入，使下游河道水量增加。
此外，黄河也存在分配不均的问题，流域水文变化大，上游地区水力资源丰富，而下游仅有少量的水力资源。
三、气候变化对黄河水文特征的影响近年来，全球气候变化对黄河水文过程产生的影响日益显著。
黄河流域的降水量一直以来都非常不稳定，然而，由于气候变化的影响，黄河流域的降水量逐年减少，而且表现出不均匀分布的趋势。
同时，气候变化也让黄河汛期的水位和流量变得更不可预测，洪涝灾害风险增加。
更严重的是，由于气候变化驱动的冰雪消融速度加快，黄河上游由于冰雪消融速度加快，形成了更多的降水和汇流过程，将使黄河洪水的数量和强度增加。
四、黄河治理措施对水文特征的影响近年来，中国政府在治理黄河的过程中采取了一系列的措施，对黄河水文特征产生了很大的影响。
其中，最具代表性的就是黄河下游的治理和改道。
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黄河流域历史水文变化的模拟分析
一、引言
黄河是中国第二长河，被誉为“中华母亲河”，是中华民族的象
征之一。
黄河流域是中国最早的农业文明发源地之一，拥有丰富
的物产资源和人文景观。
然而，黄河流域水文变化与人类活动密
切相关，随着经济发展和城市化加速推进，水资源的利用和保护
问题在黄河流域日益凸显。
因此，对黄河流域历史水文变化进行
模拟分析，既能揭示自然环境的变化规律，又能为当地的水资源
管理提供科学依据。
二、黄河流域水文环境分析
1.地理环境简介
黄河流域是中国北方的主要水系之一，流经青海、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等八个省份。
其全长约5464公里，流域面积752700平方公里，年径流量近亿立方米，是中国北
方最大的河流。
2.气候环境
黄河流域气候为暖温带半干旱气候，明显的干湿季分明。
水文
年度从11月1日到次年10月31日。
黄河上游以青藏高原区域性
降水为主，流域中下游则遭受不同程度的蒸散发掉水分，平均年
总蒸发量为863.8毫米，仅占入流总量的6.2％。
加之强烈的黄土
风蚀，导致水土流失加剧，引起河道淤积严重。
三、黄河流域历史水文变化的模拟分析
1.流域干旱减少
模拟结果表明，20世纪60年代气候发生明显变迁，黄河流域
干旱现象明显减少。
根据200年内干旱年数的统计分析结果表明，20世纪60年代以来黄河流域降水条件基本达到了近200年来最优
水平。
2. 数值模拟分析
根据integrated water balance模型的数值模拟结果揭示了他防1999年以来黄河流域地下水深度与时间之间的关系，表明黄河流
域地下水深度明显下降，2000年后地下水深度下降速度较快，而2005年左右为地下水深度下降最为明显的时期。
3.洪水频率和过程的变化
通过研究黄河流域极值径流，对于黄河中下游来说，洪水过程
和洪水频率出现了一定的变化。
20世纪60年代以后，黄河中下游
地区出现了先减小后增大的洪水频率的变化规律。
洪水出现时间
的分析结果表明，整个黄河流域的洪水过程逐渐向早春和秋末月
份转变。
4.径流量变化趋势
通过环境可持续发展参数力学模型对黄河流域历史水文变化及其影响进行研究，模拟结果表明，20世纪60年代以来黄河流域径流量增加趋势明显，尤其是在黄河中下游地区。
跨越2009～2100的时间段将出现不对称性突发洪水和枯水事件，即洪水和干旱现象将交替出现。
四、黄河流域水资源的可持续利用
为了实现黄河流域水资源可持续利用，应采取措施以减少水土流失。
具体措施如下：
1.加强生态建设，推进防沙治沙，防止水土流失。
2.进行水文监测和预报，以提高对洪涝灾害的应对能力。
3.优化水资源管理，推行节水优化技术，加强水资源执法，推进水资源的节约使用。
4.建立黄河流域规划和管理机制，协调流域内各地区和国家的合理发展，保障流域水资源的可持续发展。
五、结论
黄河流域是中国重要的水资源区域，水资源的管理和利用对流域生态和经济发展具有重要意义。
本文通过分析黄河流域历史水文变化的模拟结果，揭示了黄河流域径流量的增加、洪水频率和
过程的变化等规律。
为流域内可持续利用水资源提供了一定的科
学依据，对黄河流域未来的水资源管理决策具有一定的参考价值。