不同基流分割方法在渭河流域的应用对比分析

基于渭河中游流域咸阳水文站典型年日流量资料,分别选取枯水年(2001年)、丰水年(2003年)、平水年(2007年)径流量过程进行基流分割。采用BFI法、直线分割法、平滑最小值法、数字滤波法4类(7种)分割方式进行基流分割。结果表明,直线分割法获得的基流量最大,BFI分割法和平滑最小值法基流量值靠近,数字滤波法中F2和F3法是渭河流域最为稳定可靠的基流分割法。     

黑河流域上游山区基流量分割及其变化

基于黑河上游莺落峡站1954年-2011年径流资料,采用数字滤波法多种滤波方程对月流量资料进行基流分割;在此基础上,借助Mann-Kendall、Pettitt、流量不稳定系数、累积距平等方法分析研究区基流和基流指数(BFI)在年内、年际以及多年时间尺度上的变化特征。结果表明,数字滤波法分割的基流能较好地反应出不同月份之间基流量的差异及其年内变化特征;研究区夏季基流量最大,其次是春季和秋季,冬季基流量最小;BFI最小值出现在夏季,冬季BFI最大;基流量和径流量的年际变化趋势大体一致,均呈缓慢增长趋势,但基流变化相对缓和,且比较平稳;基流量序列在1979年存在显著变点,变点后基流量较变点前增加16%;多年变化中基流对径流的贡献变化幅度不大,BFI基本维持在0.27左右。     

海流兔河近50年来基流变化特征分析

基流是枯水期河流的主要补给来源,对干旱半干旱区的河流尤其重要.在沙漠半沙漠区,河流基流还对维持脆弱的生态系统中发挥重要作用.对河流基流变化分析,可为流域水资源保护以及合理的利用和开发提供依据.本文基于半干旱风沙滩地区海流兔河1957年到2007年的实测流量资料,采用递归数字滤波法对该站的流量过程进行了基流分割,研究了海流兔河年基流量和基流指数(BFI)的年内、年际变化特征;用M-K非参数检验法分析了基流量和BFI的变化趋势.结果表明,海流兔流域基流占径流比重较大,年均径流、基流都呈减少趋势,径流年内分配均匀、基流则表现为先减少后增加,BFI年际、年内变化都较均匀,没有明显的增加或减少趋势;情势变化指数法(RSI)检测出基流在1966、1986年存在突变点,径流在1968、1989、2001年发生突变.     

长江螺山站50年来基流演变趋势分析

基流是枯水期河川径流量的主要补给来源,合理确定基流过程及其演变趋势在水资源、水环境和水安全的管理中都有着重要的意义。本文选用HYSEP法对长江螺山站1965-2011年的逐日流量过程进行了基流分割,得到了螺山站基流过程,选用M-K趋势检验法分析了总径流量、基流量及基流指数(BFI)值的年际变化。结果表明:螺山站多年平均BFI为0.83;近50年来,年均径流和基流都呈现显著下降趋势;年均降水量和基流指数分别表现出下降和上升趋势,但趋势并不显著;径流年内分配不均,且主要集中在4-9月,基流表现为1-7月份增加,8-12月份减少;BFI年内则呈1-4月下降,10-12月上升的变化趋势;人类活动和上游洞庭湖的调蓄作用可能是影响螺山站基流过程的主要原因。     

北洛河上游基流分割适宜性方法及基流特征

退耕还林工程实施以来北洛河上游植被恢复效果显著,为探究该区域基流分割的适宜性方法及植被变化对基流量的影响,采用基流分割中的HYSEP法、数学滤波法、基流指数法3类方法(9种计算表达式)对吴旗水文站1971—2014年的实测径流数据进行了基流分割估算,同时采用Mann-Kendall法和Pettitt法对基流量变化特征进行了分析。结果表明:数字滤波中的F_1法较适宜于北洛河上游地区基流分割;北洛河上游1971—2014年基流指数呈显著增大趋势,突变年为2002年;退耕还林的水土保持效益对涵养水源有很大作用。     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征，对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合，开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究，并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系，而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关；基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定，表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系，基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期；此外，长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

东江流域基流变化特征及影响因素

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;东江博罗站基流量的年内分布先增大后减小,基流指数先减小后波动增大;东江博罗站年均基流量和基流指数总体呈增大的趋势,多年平均基流量为414.04 m~3/s,多年平均基流指数为0.56。枯水年和偏枯水年的平均基流指数均为0.55,平水年为0.57,偏丰水年和丰水年分别为0.57和0.55;降水对东江流域基流量有年际影响;年内不同月份的突变规律说明大型水库是东江流域基流变化的关键性因素,水库的水量调度使基流量在枯水期呈显著增长趋势。     

不同基流分割方法在澄碧河的适用性探讨

根据澄碧河流域平塘站1963-2017年日径流资料,采用最小滑动法、时间步长法和数字滤波法3类方法进行基流分割研究。结果表明:(1)基流总量方面,数字滤波法对基流分割的结果优于最小滑动法和时间步长法,其中,Boughton-Chapman滤波法分割的效果最好,Nash-Sutcliffe效率系数为0.930,平均相对误差为2.406%;(2)统计特征方面,3类方法对不同水平年均有一定辨识能力,且年代际变化基本一致,呈波动趋势,时间步长法偏差程度最小,最小滑动法和数字滤波法偏差程度大,整体比较平稳;(3)基流过程线方面,3类方法在汛期的表现差异较大,非汛期比较接近,数字滤波法分割出的结果较平滑缓慢,而最小滑动法和时间步长法分割出的结果拐点较多,数字滤波法中的Boughton-Chapman滤波法比较符合基流迟滞特征。综上,Boughton-Chapman滤波法在澄碧河基流分割中较为适宜。     

长江干流朱沱站- 大通站基流变化特征

基流是河川径流中相对稳定的径流组成部分, 基流分割在水资源、水环境和水安全的管理研究中都有着重要 的应用。为了探究沿长江干流的基流变化特征, 使用递归数字滤波法对长江干流7 个水文站进行基流分割研究。 结果表明, 各站基流指数在01 768~ 01 798 之间。对朱沱站- 大通站区间基流量贡献最大的区间是宜昌站- 螺山 站, 其次是朱沱站- 寸滩站, 最小的是万县站- 宜昌站。2000 年前后, 长江干流基流量出现明显的衰减变化。基流 量衰减最大的是宜昌站( 衰减率为81 82%) , 其次为万县站( 衰减率为81 79%) 。     

近40 a昆仑山北麓典型河流生态基流时空特征

生态基流是河流生态系统健康稳定的关键,对于水资源缺乏的干旱区内陆河流尤为重要。以昆仑山北麓克里雅河、尼雅河与车尔臣河3条典型季节性内陆河为研究对象,选取1978—2014年流域水文数据,利用QP法、Tennant法、近10 a最枯月平均流量法和Texas法4种水文学方法,计算确定河流生态基流并据此分析其时空分异特征与影响因素。结果表明：Tennant法更适合昆仑山北麓河流生态基流计算。从时间变化来看,3条河生态基流年内最大值均出现在7月份,最小值均出现在1月份;年生态基流最大值均出现在2010年左右,最小值在1980年前后,分别以1.378、0.653、3.066 m³/s·(10 a)^-1的速度增加。3条河流生态基流空间分布,春季表现为车尔臣河>克里雅河>尼雅河,夏季和秋季均表现为克里雅河>车尔臣河>尼雅河,且同一河流波动变化明显,不同河流之间变化差异不显著(p>0.05)。影响生态基流年内时空差异的主要因素分别是气温、降水和人类活动,其中以车尔臣河流域气温、降水与生态基流的相关性最强,相关系数r分别为0.87...     

基于ME-Tennant法的河道生态流量过程评价模型研究

针对中小型河流引水式水电站下游减脱水河段的生态修复问题,总结了5种常用的生态流量过程计算方法,将物元分析法(Matter Element Analysis)与Tennant法耦合,提出了ME-Tennant河流生态流量过程评价模型。以湖南省刘家坪水电站为例,应用该模型对不同方法计算出来的生态流量过程进行评价,最终以NGPRP法和年内展布法的计算结果确定最小生态流量过程,以2种不同保证率下的逐月频率法计算结果确定适宜生态流量过程,结果符合研究流域的生态水文特征。研究为推求河道生态流量过程提供了新思路,也为水电站下游减脱水河段的生态修复提供了参考。     

基于水力水文学法的大渡河上游生态流量确定

利用湿周法、Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法分别计算大渡河上游的最小生态流量,并通过鱼类繁殖产卵所需的流量验证4种方法的合理性。结果表明,Tennant法、Tessman法、逐月最小径流法能保证足木足断面鱼类繁殖产卵所需的最低流量,大金断面4种方法均能满足。推荐3—8月采用Tennant法,9月至次年2月选择湿周法,计算得到的最小生态流量过程能够满足鱼类及栖息地保护的要求,又对人类取用水影响最小。     

基于改进Tennant法的小清河生态基流计算

为拓宽Tennant法的适应性,针对北方地区部分河流丰枯期径流差异大的特点,提出了在一般用水期(11-次年3月)生态基流的确定方法;同时,为满足鱼类生存繁衍要求,确定了鱼类产育期(4-10月)所需的逐月最低流速,选取最低流速所对应的流量与传统Tennant法生态基流量较大者为最终生态基流量,更好地保障了鱼类的生存繁衍要求。以小清河为例,选取人类干扰较小的历史数据对生态基流量进行计算,并与其他计算方法的结果进行对比验证。结果表明:改进的Tennant法计算结果更为合理,同时兼顾了多方面需水要求,有利于生态保护和维持河道持续健康发展。     

长江葛洲坝下游鱼类资源量的关键水文指标识别

采用遗传规划法和相关系数法识别影响鱼类资源量的关键水文指标,结果显示坝下经济鱼类天然捕捞产量与年最大流量、高流量脉冲历时、10月和12月的月均流量正相关;四大家鱼鱼苗丰度与涨水率、7日最大流量、5月和6月的月均流量正相关;中华鲟繁殖群体数量与基流指数和涨水率呈正相关,与年最小流量、日均流量逆转次数负相关。这些水文指标分别反映了流量的量值、变化率和历时等特征对鱼类的影响。建立了关键水文指标与鱼类资源量之间的非线性函数关系式,通过对比计算值与实测值发现遗传规划法的拟合效果明显优于相关系数法,表明遗传规划法更适用于识别影响鱼类资源量的关键水文指标。     

金沙江流域云南片水文极小值演变及生态基流保障分析

基于金沙江流域云南片内主要支流1968—2017年水文径流极小值及年月平均流量数据,采用一元线性回归、Mann-Kendall等分析其极小值演变特征,采用Tennant法及地区经验综合分析其河道生态基流,并对其生态基流保障程度进行了评价。结果表明:东北区、西北区为年极小值对应每100 km~2产流高值区,滇中区为低值区,地区差异显著,东北区年径流极小值呈现显著波动减少趋势,滇中区、中北区及西北区变化趋势不一;主要支流平均仅有47%的年份生态基流得到全部保障,53%年份水文极小值低于生态基流,其中东北区及西北区保障程度较高,滇中区保障程度低;预计东北区受天然来水影响、西北区部分河流受水利水电工程调度影响,生态基流保障压力将逐步加大,滇中区除昆明、曲靖部分河流生态基流保障程度将逐步得到改善外,其他大部分河流将持续处于高压状态。     

基流分割对城市雨洪模拟不确定性分析的影响

为了探究基流分割对城市雨洪模拟的影响,以济南市主城区流域为例构建SWMM模型,采用2005—2010年7场基流分割前后的实测洪水资料校验模型,应用GLUE方法,以均方根误差为似然评判依据对模拟结果进行不确定性分析,探讨了基流分割前后流量数据对模拟结果不确定性的影响。结果表明:各场次暴雨基流占洪峰流量的比例均值为13.38%,对洪水模拟效果影响较大;GLUE方法能够有效提取高精度参数集,相比于原始流量序列,应用基流分割后流量作为校验模型依据,流量过程90%置信区间覆盖率增大100%,平均偏移幅度和平均对称度分别减小42.60%和87.19%。通过基流分割可有效降低流量数据作为模型校验数据导致的模拟结果不确定性,提升洪水预报性能,获取更精确对称的流量预报区间。