基于小波分析的梧桐河径流深多时间尺度特征分析

根据小波分析理论,采用morlet小波函数对梧桐河径流深序列进行小波变换,进而分析其多时间尺度特性,揭示径流深在不同时间尺度下的小波变换时频特征、丰枯交替变化的周期规律。研究结果表明,不同的时间尺度分辨率下,径流深会表现出不同的周期交替现象,主要存在12～13 a和30 a左右的主周期。     

黄河径流变化规律的小波分析

以黄河为研究对象,从系统的观点出发,同时考虑时空变化条件,采用不同类型的小波变换 对其上、中、下游的径流变化过程进行了周期性检验、突变点检测和趋势性分析。研究结论表明:黄 河径流在不同的时间尺度所对应的径流丰枯变化是不同的,大尺度的丰枯变化中嵌套着较小尺度下的 丰枯变化,呈现较为复杂的丰枯结构。为此,黄河径流变化具有多层次结构和局部特征,某个周期变 化在某一时段表现明显,但在其他时段表现可能并不明显,周期变化仅在特定的时段内才有意义。因 而,径流时间序列的长度会影响分析结果,随着径流序列的延长,可以分析出径流变化更长的周期特 征。本研究可以为黄河流域水资源开发利用和减灾防灾提供相关科学依据。     

塔里木河流域上游三源流径流变化趋势分析

以塔里木河流域上游三源流的阿克苏河、叶尔羌河、和田河为例,基于1957-2008年的年径流资料,运用趋势检验和小波分析方法分析了塔里木河上游三源流径流的变化趋势,揭示了流域径流的演变规律,得出以下结论:①塔里木河上游三源流的年径流变化趋势并不一致。其中,阿克苏河和叶尔羌河年径流表现出增加趋势,而和田河年径流量则表现出轻微的下降趋势。②塔里木河流域上游三源流年径流序列的主周期尺度并不一致。③塔里木河上游三源流年径流序列的丰枯变化与时间尺度密切相关,随着主周期尺度的降低,发生突变的年份会不断增加。④塔里木河流域年径流序列小波系数等值线分布比较密集,存在明显的小波系数高低值中心震荡。流域内年径流量在不同的时间周期尺度范围内均存在多个"丰枯"交替。     

东江流域径流周期变化规律的小波分析

为研究东江流域径流变化周期,采用Morlet连续小波变换,对东江干流龙川站和博罗站45 a(1956—2000)的年径流时间序列变化特征进行多时间尺度分析,揭示出东江流域年径流在不同尺度下的时频变化特征及多尺度变化、主周期变化、大小尺度嵌套和总趋势变化等规律,并应用小波系数实部过程线和小波方差进行了检验。结果表明,东江流域年径流变化呈现多尺度性、主周期性、同步性和总趋势增加的规律。     

洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度小波分析

为了分析洪泽湖入湖水沙序列的多时间尺度变化过程及特征,预测洪泽湖入湖水沙变化趋势,利用洪泽湖1975—2015年的年来水、来沙量数据,在统计分析的基础上,对洪泽湖年来水、来沙序列进行延伸和距平处理,采用小波分析方法对处理后的洪泽湖入湖水沙距平序列进行Morlet连续复小波变换,得到了小波变换系数的实部等值线图和模方等值线图,小波方差图和主周期变化趋势图。结果表明:洪泽湖近41 a年来水、来沙序列存在着多时间尺度特征,在不同的时间尺度下,洪泽湖年来水、来沙量丰枯变化趋势不同;年来水、来沙序列存在着同样的第一主周期,为30a特征尺度,在该特征尺度下,预测2015年之后未来短时间内洪泽湖年来水量、来沙量将分别进入到枯水期和少沙期且都将处于相应的峰值期。     

泾河流域近80a径流变化趋势及特征分析

基于泾河流域1932—2010年近80 a的实测径流数据,采用Morlet小波对泾河流域径流进行周期、丰枯变化及突变点分析,采用Db3小波对最大尺度下的低频成分进行重构,获得泾河流域的径流变化趋势,并应用Kendall秩次相关分析法对径流进行显著性检验。结果表明:在近80 a的研究时段中,泾河流域年径流量总体呈现明显减小趋势,但在2000年开始年径流量有所增大;在泾河流域的年径流序列多尺度分析中,同一时段径流变化的趋势有所不同,2 a周期年径流丰枯变化存在比较明显的局部差异,7 a周期经历了由弱到强,之后又逐渐减弱的过程,12 a和20 a周期逐渐增强。     

近50年来金沟河年径流演变规律研究

内陆河流径流丰枯变化大,其演变规律一直备受研究者关注。采用Morlet小波函数,对金沟河径流序列进行小波分析,揭示了玛纳斯河径流变化多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下的径流序列变化周期和丰枯突变点。通过小波方差检验,得出金沟河径流变化第一主周期为24年。     

基于小波变换的红河年径流时间序列趋势分析

以红河流域上游的大东勇站、中游的元江站和下游的蛮耗站为例,基于各站建站以来的年径流资料,运用趋势检验和小波分析方法分析了红河流域径流的变化趋势,揭示了红河流域径流的演变规律。研究结果表明:红河流域上、中、下游的年径流序列呈下降趋势,下降趋势不显著;红河流域上、中、下游各站的年径流序列的主周期尺度并不一致,流域上、中、下游年径流序列随着主周期时间尺度的降低,发生突变的年会不断增加,对径流变化的敏感性也增强;流域上、中、下游年径流序列小波系数等值线分布不太密集,但是存在明显的小波系数高低值中心震荡,流域内年径流量在不同的时间周期尺度范围均存在多个"丰枯"交替。     

基于小波分析的宜昌水文站径流演变规律研究

为了分析宜昌水文站径流演变规律,利用宜昌站1950~2007年实测日均径流量资料,采用MATLAB编程,运用复Morlet小波方法对其径流年际变化和洪枯季节变化进行多时间尺度分析,并剖析了不同尺度下的变化周期。计算出了宜昌水文站年均径流量、汛期与枯水期丰枯交替的时间尺度和主周期。结果表明,1950~2007年不同时间尺度下的演变规律较显著,但其水文规律的长时间尺度结构和记忆有待于进一步分析与探讨。     

海流兔河流域径流变化的周期和趋势分析

以荒沙草滩区典型河流海流兔河为例,利用连续小波变换、多时相趋势分析,并联合利用离散小波变换和Mann-Kndall秩次检验法对1957—2011年的年均径流分别进行周期、趋势以及趋势结构分析。结果表明:1海流兔河年均径流量在时间序列上主要存在着12~21 a周期变化,第一主周期为17 a,且径流量偏少阶段将从2010年持续至2016年左右,之后将进入偏多阶段。2海流兔河流域径流量呈现显著下降趋势,与整个黄河中游总体径流量减少趋势相一致。3联合利用离散小波变换和Mann-Kendall秩次检验法可以很好地解释趋势的基本结构,8~16 a的周期性事件对海流兔河径流的趋势影响最大。水文时间序列周期部分的周期性越强,其对序列趋势的影响越大。4序列趋势的显著性和方向取决于其长度以及在整个序列中的位置,主要是因为序列中长周期丰枯交替的存在,多时相趋势分析一定程度上解决了由于序列长周期丰枯交替的存在造成的序列趋势判断的不确定性问题。     

鄱阳湖枯水期入湖径流变化特征分析

依据1957—2012年鄱阳湖流域控制水文站的实测资料,运用Mann-Kendall检验法、小波分析方法,对该时段内枯水期入湖径流的趋势及周期变化特征进行分析,分析其变化规律对鄱阳湖水资源合理利用、水生态保护具有重要意义。结果表明:1957—2012年鄱阳湖流域各站点枯水期径流大致呈增加的趋势,平均增加幅度约为0.199/a,且在0.1的显著水平下,万家埠站、梅港站、虎山站枯水期径流增加趋势显著;鄱阳湖流域各站点的枯水期径流变化具有较显著的周期特征,其中21 a为鄱阳湖流域枯水期径流变化主周期,各站点径流变化还存在5,12,28 a的变化小周期。鄱阳湖流域枯水期径流的周期规律的研究,为流域水利工程建设、生态环境保护及水资源合理利用提供了科学依据。     

鄱阳湖近60年天然入出湖径流特征分析

依据鄱阳湖流域“五河”7个入湖控制水文站及出湖湖口站观测资料,对其中人类活动影响较大的李家渡、柘林站进行径流还原,得到7个入湖站和出湖站1953～2011 年天然径流序列。综合采用多种方法对各站径流序列进行了分析。结果表明：李家渡站年径流量比以往研究结果增加25%左右,且枯水期增加更明显,与上游站点天然径流演变规律更具有一致性;“五河”各站天然径流量的年际变化和年内分配总体上具有相似性;入、出湖各站径流年内分配极不均匀;1953～2000年,入、出湖各站径流均呈现小幅度上升趋势,但21世纪以来各站径流量处于下降趋势;各站年径流序列存在33~35 a的变化主周期,与流域年降水量变化主周期基本一致。研究结果可为鄱阳湖流域水资源的合理开发和科学管理提供参考依据。     

三峡工程与两湖河川径流丰枯遭遇研究

基于多种常用的统计技术对三峡工程坝址控制站与两湖入湖控制站天然径流序列进行趋势诊断,识别了其变化趋势;采用多种拟合精度评价方法,从构建的多种边缘分布和Copula联合分布模型中优选出拟合精度较高的模型,计算分析三峡工程与两湖天然径流量丰枯遭遇概率及其变化规律。研究表明:三峡工程坝址控制站径流量呈现不显著下降趋势,两湖入湖控制站径流量呈现不显著增大趋势;三峡工程与鄱阳湖丰枯遭遇概率较洞庭湖略大,全年期三峡工程与洞庭湖、鄱阳湖遭遇同丰同枯概率较汛期、非汛期要大,同丰概率分别为42.10%和44.71%,同枯概率分别为11.74%和16.62%。研究成果可为三峡水库供水调度研究提供理论参考。     

近60年来长江对鄱阳湖倒灌水量的变化特征

鄱阳湖是长江中下游典型的通江湖泊,其出流特征及水位涨落同时受五河及长江来水的双重影响,进而形成较为复杂的江湖水文情势关系。为研究长江对鄱阳湖作用的变化规律,依据鄱阳湖五河以及出湖控制水文站1956—2016年水文数据,探讨长江对鄱阳湖倒灌水量的变化规律。研究结果表明:鄱阳湖五河七口控制站2003—2016年年平均径流量相比1956—2002年有所降低。鄱阳湖倒灌水量、倒灌天数均与汉口站来水和鄱阳湖入湖水量之差呈较好的正相关关系。2003年后,三峡水库的蓄水或放水在一定程度上影响了江湖作用的季节变化和鄱阳湖流域的旱涝机遇,一定程度上减少了长江对鄱阳湖的倒灌频次。通过对倒灌水量和倒灌天数的分析可知,在1960年代、1980年代和21世纪初,长江上中游来水对鄱阳湖的作用相对强烈;而在1970年代、1990年代和2010年以后,长江上中游来水对鄱阳湖作用较弱。研究成果对于认识变化条件下长江与鄱阳湖江湖关系变化规律具有重要意义。     

隔河岩水库入库年径流长期趋势分析

运用非参数法小波分析和Mann-Kendall检验分析隔河岩水库入库年径流长期变化趋势.应用M-K法对径流进行检验,在置信水平5%下径流没有显著的变化趋势.应用连续小波变换阐明径流的时间尺度特征,径流存在1～3年、5～9年、12～15年三类尺度的周期性变化规律.应用离散小波成分分析影响径流趋势变化的主要周期成分,结果显示2-年周期成分是主要的周期成分.径流的离散小波成分趋势分析清晰地展示了径流的趋势结构,对于径流的中长期预测具有重要意义.     

鄱阳湖流域气候变化及其对入湖径流量的影响

为分析鄱阳湖流域气候变化特征及评估其对流域径流的影响,研究利用1961-2010年间鄱阳湖流域29个气象站和入湖"五河"水文控制站观测数据,分析该时段内流域气候和径流量变化趋势,建立统计模型分析其对流域径流量的影响。研究结果表明:鄱阳湖流域年气温呈显著性(99%置信度检验)波动上升趋势,流域降水总体呈略上升趋势,降水天数呈下降趋势。受气候变化的影响,鄱阳湖流域径流量呈上升趋势。统计模型计算结果表明,径流量与降雨变化呈非线性关系,径流量对降雨变化有着较强的敏感性,相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,表明降水变化对径流量有着不同程度和方向的影响作用。气温对径流的影响呈线性,但其影响不明显。未来气候变化情景下,2050年前鄱阳湖流域在高排放A2和RCP8.5情景下呈现明显增长趋势,但其径流量低于其他排放情景。     

多沙河流水沙变化特征小波分析

为了给多沙水库运行调度提供依据,降低水沙序列长度和随机性的影响,将小波变换应用于研究流域径流与含沙量的变化特性。采用db3小波对标准化径流与含沙量序列进行多分辨率分析,研究径流与含沙量变化的趋势性;选用复Morlet小波绘制出小波方差图,分析径流过程与含沙量过程存在的周期性。以崖羊山水电站所在的李仙江流域为例,针对电站坝址断面的月平均流量与含沙量序列进行小波分析,从低频重构序列的结果中可以看出该流域径流与含沙量的变化趋势;并结合当地的降雨量与水土保持状况分析,表明结果是合理的。根据小波方差图可以看出,崖羊山水电站所在流域径流过程与含沙量过程存在非常接近的显著周期,均为2 a左右,且两者变化周期具有同步性。研究结果表明小波分析是研究非平稳随机时间序列的有效方法。     

基于小波变换的开都河径流量多时间尺度分析

以开都河大山口站1956—2006年的年径流量资料为例,利用Morlet小波变换对其水文序列的多时间尺度演变特性进行了分析,并预测了开都河2006年以后的年径流量变化趋势。结果表明:开都河存在6 a、10 a、15 a和38 a等4个主周期,其中38 a和10 a分别为第一和第二主周期;2006年后的未来几年内开都河将处于偏枯期。     

鄱阳湖洪水灾变特征的分析

根据影响鄱阳湖区洪涝灾害的洪水水文要素，设置综合定量指标，用以刻划鄱阳湖洪水灾变程度。确定鄱阳湖１９５１－１９９６年洪水灾变度和洪险等级，分析其变化趋势和频率分布，此此提示翻阳湖洪水的灾变特征，为鄱阳湖区历史洪水和洪灾评估，洪涝灾害风险管理及防洪减灾提供基本依据。