气候突变对水库汛期分期及调度的影响

鉴于传统汛期分期方法较少考虑气候变化和极端天气等因素的问题,为更加科学合理地进行汛期分期,以张家庄水库为例,统计分析了研究区降水的时空分布特征,确定了研究区汛期为6～9月,并以1962～2008年介休市降水量(P)、平均气温(T)、日照时数(SD)等气象因子的年数据序列为指标,运用主成分分析法降维得到研究区气候评价综合指标,再采用Mann-Kendall法、滑动T检验法及Yamamoto法对比分析,检测到研究区气候突变年为1988年,以此突变年为分界点,采用PCA-Fisher最优分割法进行汛期分期,并分析了不同主汛期对水库调度的影响。结果表明,气候突变对汛期分期结果有一定影响,气候突变年后较整个时间序列得到的主汛期少11d,在水库调度过程中可有效改善水库下游水资源利用条件,缓解水库供水压力。     

沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征

为分析沱江流域汛期极端降水事件的时空演变特征,基于沱江流域内20个气象站点1960～2016年汛期逐日降水数据,建立汛期总降水量PTOT、极强降水量R99p、强降水量R95p、暴雨日数R50、大雨日数R20、连续5d最大降水量RX5d、1d最大降水量RX1d这7项极端降水序列,并对极端降水序列做趋势分析、突变点检验、周期分析和空间分布分析。结果表明,沱江流域近57年来极端降水事件呈衰减趋势,但极端降水量的减少趋势明显,极端降水日数减少趋势不明显。极端降水指数PTOT、R99p、R95p、R50、R20、RX5d、RX1d在1960～1963年呈增加波动变化,1964～2016年表现为减少波动变化,突变点集中在1960、2010年代。PTOT、R95p、R99p、RX5d、RX1d的第一主周期为20年,年代际震荡稳定;R50、R20年际震荡更稳定。沱江流域极端降水指数中心57年来主要在简阳、资阳、仁寿三个站点间呈条带状分布。总之,沱江流域汛期极端降水集中分布于流域中上游,时间上呈衰减变化。研究成果可为提高流域对洪水、泥石流等自然灾害的预警能力,为防洪减灾等相关工作提供依据。     

滹沱河流域汛期气温、降雨及径流变化特征分析

分析汛期水文气象等要素的变化特征对认识流域水资源演变规律非常重要。选取滹沱河流域1958~2004年的水文气象数据,采用线性趋势回归检验法、滑动秩和法及Morlet小波分析法分别对汛期水文气象要素序列的趋势、突变及周期性进行分析,并基于Surfer 9软件分析了降雨变异前后空间分布的变化情况。结果表明,滹沱河流域汛期月平均气温呈升高趋势,而降雨及洪量则呈下降趋势;气温、降雨和洪量序列均存在突变现象,变异点大致出现在1980年前后;变异后流域平均降雨量明显减少,且变异前后降雨空间分布也存在明显差异,变异前降雨在流域空间上更为集中,更易形成洪水过程,变异后滹沱河流域洪涝灾害发生可能性有所降低。     

近50年来细河流域降水量的时空变化

为合理利用区域降水资源,依据细河流域5个雨量站点近50年(1966~2015年)的降水观测资料,结合线性倾向法、累积距平法分析了细河流域近50年来降水量的变化趋势;再采用Mann-Kendall法分析其降水量的突变现象;最后采用空间插值法分析其空间分布特征。结果表明,细河流域降水量主要集中于夏季,占全年降水量的83%;从季节变化趋势看,5站的四季变化趋势各有不同,但冬季大部分站点呈上升趋势变化;根据Mann-Kendall检验计算,细河流域降水量平均Z值为0.659,降水量随时间呈上升趋势变化,且5个站点均有突变点;空间分布亦不均匀,整体呈由东南向西北减少的趋势。研究结果为该区降水量管理提供了科学依据。     

青海湖流域径流变化趋势及归因分析

针对青海湖流域近年来径流量增加的现状,根据流域内1976~2016年水文、遥感观测数据,采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验法、距平累积法和双累积曲线法研究了流域气温、降水、径流及积雪等的时空特性。结果表明,青海湖流域气温总体变化呈上升趋势,并在1998年前后发生突变;1976~2016年气温上升率为0.06℃/a;流域内降水量呈缓慢上升,2014年后降水量显著增加。布哈河流域近5年冰雪覆盖面积缩小较迅速且入湖径流量上升趋势显著;通过径流影响因素分析,2005~2015年冻土及冰雪融化对径流影响占主导地位,达75%,降水量占25%。这说明青海湖流域正向暖湿化发展,近年来青海湖湖泊的扩张主要是由降水和径流增加所致。     

灞河流域气候变化及其对径流的影响研究

根据1961—2010年的灞河流域内的逐月水文气象数据,采用Mann-Kendall法对水文气象要素进行变化趋势分析,采用双累积曲线和复回归模型进行径流量的气候变化响应研究。结果表明:流域内年径流量显著减少,年平均气温和年降水量均无显著的变化趋势,仅仅表现为气温略升高、降水稍减少;气温变化和降水变化对径流量的影响各自存在3个突变点,突变点前后径流量增加或减少的变化明显,由回归分析可知,气温升高、降水减少是径流量减少的主要原因。     

长江上游秋汛期降水特征及其影响因子研究

鉴于长江上游秋汛对三峡等水库的蓄水调度有重要影响,以长江上游秋汛期降水为例,基于长江上游流域内1961～2016年降水资料,分析流域秋汛期降水特征及其可能影响因子。经M-K检验发现,流域降水的变化约在1983年前后存在趋势突变,因此取1983～2016年降水资料进行时空异常分析。基于EOF方法,长江上游流域降水第一模态空间分布呈南北反相型,其方差贡献达到31%,通过North检验,与之对应的时间序列呈现出明显的年际和年代际演变特征。进一步利用NCEP/NCAR的大气环流资料和NOAA_ERSST海温资料与EOF第一模态时间序列进行回归分析。结果表明,当西风急流偏南、副热带南印度洋偶极子(SIOD)为正位相或赤道中东太平洋海温负距平时,长江上游秋汛期降水南多北少。     

清涧河流域水沙变化规律及影响因素分析

为系统了解清涧河流域水沙变化规律及影响因素,基于清涧河流域出口控制站延川站1954~2011年径流量与输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、累积曲线法和距平法等,分析了清涧河流域近58年来的水沙特征、水沙关系和水沙趋势及突变情况。结果表明,2001年以来,径流量和输沙量分别较1970年以前减少了35.5%和66.7%;径流量呈明显下降趋势,输沙量呈显著下降趋势,且在下降过程中均存在显著突变,突变分别发生在2004、1982年;流域水沙减少主要受降水量减少、水土保持措施和水库拦沙等因素影响。     

吉林省近60年降水量时空演化特征分析

为准确分析吉林省1951~2011年近60年年降水量时空演化特征,基于8个雨量站年降水量数据,采用一元线性回归分析法、预置白Mann-Kendall法(PW-MK法)进行趋势特征分析,结合预置白Mann-Kendall法和滑动t检验法进行突变特征检测,并采用Morlet小波进行周期特征识别。结果表明,1951~2011年吉林省各站年降水量均呈减少趋势,年降水量多年平均值在三大地貌单元上自西向东呈增加趋势,其与雨量站高程存在较强的正相关关系,且年降水量自东向西减少趋势越来越显著,其中西部和中部呈显著性减少趋势,东部呈不显著减少趋势;吉林省西部和中部降水突变年份在1998年前后,东部突变年份在1975年前后;吉林省各站均存在5、10年左右的主周期,其中,西部和中部还存在15、20年左右的主周期,东部还存在15、28年左右的主周期。     

安哥拉宽扎河径流演变特性分析

为合理开发、高效利用安哥拉宽扎河水力资源,需深入分析其河川径流的演变特性。基于堪班贝站天然径流资料,采用Mann-Kendall秩次相关检验法、滑动t检验法等统计学方法,分析了径流的变化趋势和突变特性。结果表明,年径流量和汛期径流量均有减少趋势,但变化趋势不显著;非汛期径流量有显著的减少趋势,若未来维持该趋势,将加剧径流的年内丰枯差异,对水资源综合利用产生不利影响;年径流量和汛期径流量在1970、2001年发生突变,非汛期径流量在1971、2004年发生突变,突变点前后序列的变化趋势均发生改变。     

变化环境下滁州市降水及气温变化分析

基于1952~2013年滁州站降水量及平均气温资料,采用参数T检验法、5年滑动均值法、Mann-Kendall检验法、Pettitt法、Morlet小波分析法研究了滁州市降水量和气温序列的趋势、突变、周期特征,运用R/S分析法计算的Hurst指数预测了两者未来的变化趋势。结果表明,研究时段内滁州市年降水量呈略微上升趋势,未发生突变,降水序列存在5、2、13年三个周期,未来年降水量有减少趋势;研究时段内滁州市年平均气温呈明显升高趋势,在1993年发生突变,气温序列存在3、12年的周期,未来年平均气温有升高趋势。     

南流江流域降水序列变化的特征分析

以南流江流域15个主要代表站点为例,基于1978~2007年的年降水资料,采用回归分析法、滑动t检验法、Cramer法、Yamamot法、MannKendall法和Pettitt法进行了演变趋势分析和突变点检测,并运用小波分析揭示其降水序列的多时间尺度振荡特性和周期性变化。 结果表明,南流江流域年降水量变化趋势不明显,1996年发生突变,演变过程存在三类明显的时间尺度特征,降水量由多变少。     

呼兰河流域上游天然径流变化趋势及突变特征分析

鉴于呼兰河流域径流研究较少的问题,根据呼兰河流域上游铁力水文站1953～2014年天然径流资料,采用Db3小波分解法、Mann-Kendall法和R/S分析法分别研究了流域上游年径流量、月最小径流量的趋势性、突变性和持续性特征,并从气候变化和人类活动两方面定性讨论了径流发生变化的原因。结果表明,铁力气象站年降水量、铁力水文站年径流量变化特征一致,均呈不显著减少变化,未来将持续减少,突变点位于1965年;铁力水文站最小月径流量、铁力气象站春季月均最低气温变化特征一致,均呈不显著增加变化,未来将继续增加;降水变化是径流变化主因之一;春季月均最低气温升高会增加冰雪融水,加之各类水利工程建设的综合作用导致流域径流发生变化。研究成果可对合理开发利用呼兰河流域水资源起到一定积极作用。     

气候变化和人类活动对密云水库上游流域径流变化的影响

以北京市密云水库上游流域为例,采用非参数检验Mann-Kendall、Sen斜率、小波周期性分析、基尼系数及洛伦兹不对称系数、SCRAQ法,分析了1960～2017年水库上游流域张家坟站、下会站和密云水库入库月及年径流量的趋势、突变、均匀度等,并定量研究了气候变化和人类活动对径流量变化的影响。结果表明,三个站点月径流量所占比例主要集中于7～8月,且变幅较大,从8月开始,径流量开始减少;季度径流量夏季最大,春季和冬季较小;密云水库7～8月月径流总量的平均值为其他月份径流总量的0.94倍,其夏季径流量的平均值为其他三个季节径流总量的1.18倍;下会站在突变点即1997年后径流深出现缓慢的增加趋势,密云水库在突变点即1992年后径流深的减小速率变小,减小了20%,这是由于降水量及南水北调工程向其供水共同影响所导致;三个站点的主周期分别为8年和24年、5年和24年、6年和24年;年径流量的分布主要集中于许多较小的年径流量,其分布的不均匀性是由于少数较大的径流量引起的;降水和人类活动是对密云水库上游流域径流量变化影响最大的因素,其中人类活动是导致密云水库上游入库流量减小的主要原因。     

蚁蚂吐河流域降雨径流关系变化分析

分析流域降雨径流关系对于区域水资源规划管理有重要意义。以蚁蚂吐河流域为例,采用统计学方法,分析1956～2018年下河南水文站降雨-径流关系变化趋势,结果表明蚁蚂吐河流域降雨年际变化不明显,呈缓慢减少趋势,但径流深呈显著下降趋势且变化幅度大幅减小。通过M-K检验、双累积曲线法分析,降雨径流关系发生突变的年份为1998年,1998年以后径流系数显著减小。选择1998年前后典型年进行分析,月径流变化幅度减小,汛期产流量明显减小。初步分析是由于汛期降雨量减少,流域内植被覆盖度大幅提高、水土保持工程大量增加,造成蚁蚂吐河流域下垫面条件改变,共同影响降雨径流关系。     

铁岗水库分期洪水调度研究

分别从气象成因、三防办和历史资料三方面分析了铁岗水库控制流域的暴雨洪水时程分布及分期规律,对汛期洪水的时域划分进行了研究.由实测暴雨资料推求设计洪水方法进行P-Ⅲ适线,并采用点面折算系数计算面雨量、采用广东省综合单位线法和推理公式法推求设计洪水过程.在确保大坝和下游防洪安全的前提下对水库进行调洪演算分析,发现三个分期在设计、校核情况下汛限水位均未超过原设计值,特别在前后汛期尤为明显.结果表明,可在汛期采用动态汛限水位进行水库调度,分期提高防洪限制水位,以增加蓄水库容,进一步发挥水库的综合效益.     

岷江流域径流变化及成因分析

针对水利工程建设运行造成岷江流域径流情势变化等问题,定量分析岷江流域径流情势变化,运用Mann-Kendall法、累积距平法、滑动T检验法分析了径流量与降水量特征;考虑水利工程建设对突变前后水文指标进行割裂,选择生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)和水文改变度法综合评价岷江水文情势变化;基于6种Budyko假设公式,量化分析气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明,1956～2017年岷江流域径流量呈明显下降趋势,并在1993年前后发生突变;整体径流情势改变度为45%(呈中度改变),整体降水改变度为37%(呈中度改变);降水量及潜在蒸散发量在同期内呈下降趋势,但整体变化趋势不显著;人类活动是影响岷江流域径流情势变化的主导因素。     

基于模糊集合分析法与圆形分布法的水库汛期分期研究

为研究水库汛期分期基本原则,以构皮滩水库控制流域洪水为例,分别采用模糊集合分析法和圆形分布法研究了水库汛期分期问题。模糊集合分析法确定的主汛期为6月28日～8月7日;圆形分布法确定的主汛期不考虑洪水量级为6月2日～8月12日,考虑洪水量级为6月4日～8月5日;后者考虑了个别出现时间较早洪水,偏保守,且洪水取样时段对主汛期划分影响较小,洪水取样量级对主汛期划分有一定影响。水库入汛判断标准宜以模糊集合分析法为基础,汛期分期宜以圆形分布法为准。     

近50年辽宁省气温及降水量变化趋势与突变特征分析

为合理利用区域气候资源,提前规避气象风险,根据辽宁省20个气象站点1964~2013年逐日气温和降水量资料,采用线性回归、滑动平均、累积距平相结合的方法分析气温和降水量的变化趋势;再采用Pettitt突变分析法分别检测气温和降水量的突变现象,并利用滑动t检验方法验证突变结果;最后利用普通克里金插值法分析气温及降水量的空间分布特征。结果表明,50年来辽宁省气温在空间分布上呈现自西南至东北部逐渐降低的变化趋势;气温总体呈上升趋势,1964~1988年为相对冷期,1989~2013年为相对暖期,气温在1987年发生增暖突变。降水量的空间分布呈现自东南至西北部逐渐减少的趋势;降水量年际波动较大,2009年以前呈现明显的减少趋势,2009年以后降水量有所增多,未发生明显的突变现象。研究结果为该区气候预测提供了理论依据。     

电网事故控制及处理算法简述

基于汾河和沁河入黄站的实测径流序列和降雨序列资料,采用滑动分析法、Kendall秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法分析了序列的变化趋势及趋势的显著性,并在此基础上采用滑动t 检验、M-K检验、累积距平法、聚类分析法分别检验了序列的突变点。结果表明,河津站、武陟站的实测径流呈显著减少的趋势,降雨减少趋势不显著;河津站、武陟站实测径流的突变点分别出现于 1970、1964年,两站的降雨均未发生突变;汾河和沁河径流的减少直接受气候变化的影响,同时人类活动也有至关重要的影响作用。