基于CA和SPA的黄河源区水沙变化关系研究

基于唐乃亥水文站1956～2009年实测年径流量和年输沙量序列,应用协整分析和集对分析方法量化探讨了黄河源区水沙变量之间的波动关系。结果表明,年径流量与年输沙量之间存在协整关系;黄河源区年径流量和年输沙量波动的同一度最高,对立度最小且仅为0.02;黄河源区水沙变化具有较稳健的同步波动关系。     

潼关水文站1919~2015年水沙演化特征研究

分析潼关水文站的水沙演化特征对分析黄河水沙变化有重要意义,采用三门峡水库入库潼关水文站1919~2015年共97年水沙数据,借助Manna-Kendall趋势检验法、R/S分析法、经验模态分解法及Pearson相关分析法,探讨该水文站在较长时间尺度下的水沙关系演化特征。结果表明,潼关水文站径流量与输沙量具有显著下降趋势,且在未来一段时间内这种变化趋势将持续;在不同时间尺度上径流量与输沙量主要具有明显的年际及年代际周期性变化,IMF1分量对径流、泥沙序列有重要影响。研究成果可为黄河水沙变化分析提供参考。     

港口湾水库对水阳江上下游泥沙输移的影响

以水阳江干流宣城水文站、支流胡乐司水文站1974~2010年逐日输沙量和含沙量资料为基础,分析了港口湾水库建立前后对水阳江上下游泥沙输移影响的变化过程,采用M-K趋势法检验了建库前后的输沙量和含沙量,选取年内分配变差系数、年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、FI指数5个指标分析了输沙量年内分配规律及不同时段的含沙量与输沙量。结果表明,港口湾水库对水阳江上下游泥沙输移影响显著,两站输沙量和含沙量减幅大,变化趋势明显,不同时间尺度下建库前后的泥沙输移均发生了不同程度的改变。总体上看,年内分配变化更大、集中度更小。     

水利工程和降水波动对洞庭湖水沙过程的定量分析

为进一步分析洞庭湖水沙变化特征及主要影响因素,采用Mann-Kendall突变检测和滑动T检验方法,并结合洞庭湖水沙变化的阶段性特征,划分出基准期和变异期,通过双累积曲线法定量分析水利工程与降水波动对水沙变化的贡献率。结果表明,洞庭湖的水沙均呈减少趋势,水利工程是影响水沙变化的最主要因素;洞庭湖径流量在1977年发生突变,而输沙量在1980年发生突变;以1960~1966年为基准期,1967~1973、1974~1980、1981~2014年为变异期,对入湖年径流量变化影响,降水量贡献率分别为11.28%、6.83%、0.84%,水利工程贡献率分别为88.72%、93.17%、99.16%;而对入湖年输沙量变化影响,降水量贡献率分别为7.30%、12.49%、0.46%,水利工程贡献率分别为92.70%、87.51%、99.54%。四水流域与荆江三口流域的水利工程项目的运行均是入湖径流量变化的主要影响因素,荆江三口流域的水利工程运行是导致入湖输沙量变化的主要原因。     

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。     

基于变结构协整理论的水沙关系研究

为了合理掌握黄河上游径流—泥沙关系,以贵德水文站年径流和年泥沙作为研究数据,利用累积距平法对突变点进行分析,在此基础上分别在不考虑、考虑结构突变的情况下,构建相对应的协整模型和误差修正模型,并评价了模型精度。结果表明,由于水库构建径流量和输沙量存在明显的突变点,在不考虑结构突变的情况下水沙序列的协整关系较弱;考虑结构突变后对应的协整关系性显著提高,特别是模型3对径流量模拟的年平均相对误差最小,为8.31%,该模型充分考虑了时间序列的非均衡误差和突变信息,能更准确地反映径流量与输沙量之间的长期均衡关系与短期波动特征。     

多沙粗沙区5流域水沙变化及其对人类活动的响应

基于多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和无定河流域(5个流域)中各水文站1956~2012年逐月降雨、径流和输沙实测资料,对比了5个流域水沙情势,并定量分析了降水和人类活动对水沙变化的贡献率。结果表明,1956~2012年径流量、输沙量减少趋势明显,输沙量主要集中在汛期,占全年的96%,2000年以后,输沙量急剧减少;截止2010年,该地区实测水库总库容67 899.5×104 m3,仅为原库容的62.8%,同时该地区建有淤地坝9 114座,是水沙量减少的另一重要因素;在黄土高原北部区域,水库、淤地坝、灌区引水和煤矿开采等人类活动对径流量和输沙量的减少作用明显,也是水沙减少的关键因素。     

多沙粗沙区5流域水沙变化及其对人类活动的响应

基于多沙粗沙区皇甫川、孤山川、窟野河、秃尾河和无定河流域（5个流域）中各水文站1956~2012年逐月降雨、径流和输沙实测资料,对比了5个流域水沙情势,并定量分析了降水和人类活动对水沙变化的贡献率。结果表明,1956~2012年径流量、输沙量减少趋势明显,输沙量主要集中在汛期,占全年的96%,2000年以后,输沙量急剧减少;截止2010年,该地区实测水库总库容67 899.5×104m3,仅为原库容的62.8%,同时该地区建有淤地坝9 114座,是水沙量减少的另一重要因素;在黄土高原北部区域,水库、淤地坝、灌区引水和煤矿开采等人类活动对径流量和输沙量的减少作用明显,也是水沙减少的关键因素。     

丹江口水库对汉江泥沙特性的影响研究

为分析人类活动对汉江泥沙特性的影响,以白河、皇庄和仙桃三个水文站为例,以丹江口水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用1955～2006年的日流量和日含沙量资料对比分析了研究时段内汉江中下游年、汛期、非汛期,月输沙量及水沙关系的变化特性.结果表明,丹江口水库的运行对其下游年、汛期、非汛期输沙量,输沙量年内分配及水沙关系的变化特性均有显著的影响.     

闹德海水库泥沙特性分析

基于流域水文泥沙资料及闹德海水库大断面等测量结果,分析了水库泥沙年内年际变化、库区大断面多年演变及洪水期间水库水沙对应关系,并通过分析不同年代泥沙粒径、含沙量、输沙量,探讨了水库水沙变化规律,提出采用蓄清排浑方法减缓水库淤积,为水利工程设计、水库长期运行提供了科学数据.     

基于Mann-Kendall法的汉江上游水沙趋势分析

为了解汉江上游水沙变化趋势以指导水利工程规划建设,利用汉江洋县水文站1956~2008年还原后的天然年径流和年输沙量序列,采用非参数检验Mann-Kendall法,分析了汉江洋县水文站天然径流和输沙量的年际年内变化趋势和发生突变的年份,以及引起天然水沙序列变化的主要影响因素。分析结果表明,1990年代以后,汉江上游的径流和输沙量发生减小突变,且减小趋势显著;径流量突变发生在1993年,突变前后偏小的幅度为40%;泥沙量突变发生在1990年,突变前后偏小的幅度为85%。研究结果为流域的防洪治理、河道整治、水资源规划等提供了科学依据。     

三峡水库下游水沙情势变化及影响因素分析

为定量评价三峡水库下游水沙情势变化并分析其影响因素,采用基尼系数分析了宜昌站1952～2016年径流量与输沙量年内分配均匀度,运用Mann-Kendall非参数检验、滑动T、累积距平法确定了水沙年内分配均匀度的变化趋势及其突变年份,进一步将水文要素划分为汛期(6～10月)与非汛期(11月～次年5月),并采用累计量斜率变...     

基于IHA分析的小水电工程对黄尾河水沙的影响

为研究小水电工程对黄尾河流域生态水文效应的影响,以黄尾河水文站1972~2011年逐日平均流量和输沙率资料为基础,利用M-K法、滑动T检验法和差积曲线法确定突变年份为1998年,并用IHA法评价小水电工程修建后黄尾河下游河道径流的变化,利用双累积曲线法分析水沙变化趋势。结果表明,小水电工程的修建使黄尾河下游年均径流量和输沙量有所减小,水沙关系发生较大变化,水文指标整体改变度为63.2%,为中度改变,且各月生态流量皆低于RVA下限。研究结果为黄尾河流域生态水文变化需求提供了参考依据。     

水库长期发电优化调度的不确定性分析

为了解水库调度中不确定因素对水库长期发电优化调度的影响,以三峡水库为例,根据确定性系数与预报误差的关系对入库径流过程进行随机模拟,应用三角分布和正态分布描述水力不确定性的影响,不同时期选取不同的调度起调水位,运用动态规划法进行水库发电优化调度,将其结果与优化调度和常规调度结果进行比较,得出入库径流的预报误差、出库泄流能力和起调水位的变化等三个不确定性因素对水库长期优化调度的影响较大,而水位库容曲线的不确定性对结果的影响较小。并以确定性系数0.9、变异系数0.1和起调水位145m为例,综合考虑了各项不确定性因素对三峡水库长期发电优化调度的影响。结果表明,多年平均发电量减少0.94×108kW·h,这与三峡水库实际运行情况相符合。     

三峡水库蓄水前后大通水文站水沙特性变化

近年来,受人类活动和气候变化等因素的影响,长江流域的来水来沙特性发生了一些变化。以大通水文站为例,选取1986~2012年的实测水沙资料,分析了水沙关系特性及悬沙中值粒径、悬沙颗粒组成变化规律。结果表明,月均流量与输沙率变化过程具有良好的一致性,且存在着输沙率峰值超前或滞后于流量峰值的现象;三峡水库蓄水后,大通水文站的水文泥沙特性发生了明显变化,洪季泥沙中值粒径大于枯季,汛初流量增大阶段泥沙粗于汛末流量减小阶段,多年平均中值粒径基本不变,但泥沙有逐年变粗的趋势。     

金沙江下游及三峡梯级空间径流均匀度变化

针对金沙江下游及三峡梯级流域开发可能对空间径流均匀度产生的影响,基于屏山、寸滩和宜昌水文站1954~2007年径流资料,利用Lorenz曲线和Gini系数计算了径流时空分布均匀度变化。结果表明,屏山、寸滩、宜昌3站年径流Gini系数整体呈下降趋势,流量时间分布趋于均匀,流域洪枯变化和干支流建坝蓄水调节均对径流均匀度产生较大的干扰。表明上游水库对下游径流量的影响程度取决于上游水库的调节性能及来流量,对于调节性能不高的水库,流域天然径流的丰枯变化大于水库的调蓄影响。     

三峡水库蓄水后荆江三口分流变化及原因

三峡水库蓄水后荆江径流量比蓄水前减小,且受水库影响径流过程也发生变化,对三口分流产生影响。为此,分析了三峡水库蓄水后荆江三口分流变化及其影响因素,发现蓄水后枝城站同流量下三口分流比与蓄水前相比变化不大;而三口年均分流量小于蓄水前,这是由荆江径流量减少及径流过程变化所造成。同时,定量分析了三峡水库不同运行阶段径流变化对三口分流的影响,结果显示,三峡水库初期蓄水阶段水库调蓄对三口影响较小,高水位运行阶段则影响较大;蓄水后荆江三口年均分流量减小,即干流径流量连续枯水年是主要影响因素,三峡水库调蓄作用是次要影响因素。     

大型水库对其下游河流径流年际变化及年内分配的影响

基于鄂毕河干流科尔帕舍沃站及其支流额尔齐斯河上的鄂木斯克站逐月流量资料,采用启发式分割算法分析了新西伯利亚水电站对鄂毕河、布赫塔尔马水电站对额尔齐斯河下游流量序列的影响,找出序列的突变点,以此为分界点分别采用累积频率法和方差分析法分析了突变点前后流量序列的年际变化情况,并根据年内不均匀系数和集中度分析了突变点前后两站的年内分配变化情况。结果表明,鄂木斯克站流量序列在1960年发生突变,突变点前流量变幅较大,突变点后变幅明显减小,年内分配不均匀系数和集中度在突变点后显著减小;科尔帕舍沃站流量序列在1962年发生突变,突变点前后流量变幅无显著差异,年内分配不均匀系数和集中度在突变点后同样显著减小。可见在大型水库的运行调节下鄂毕河流域流量序列的年际和年内分配情况均受到了一定的影响。     

宁夏南部山区水库淤积改造及运用方式研究

以夏寨水库为例,研究了宁夏南部山区水库淤积的主要影响因素及变化趋势。针对流域径流泥沙特点,按照增加水库调节水量,提高供水效益,减缓水库淤积发展的要求,提出了该地区水库改造和运用方式的改进意见,并对其效果进行了分析。本研究为该地区其他水库的改造提供了依据。