澄碧河流域降水及旱涝变化特征分析

为了解西南岩溶区流域的降水及旱涝变化特征,选用澄碧河流域1979—2019年12个地面站点实测逐月降水资料,采用Sen斜率估计法、小波周期分析、经验正交函数（EOF）分析及标准化降水指数（SPI）等方法进行分析。结果表明,41 a间澄碧河流域年降水量呈现不显著增加趋势,以30 a为主周期;降水主要分布在夏季,并且呈不显著变化;降水量整体上呈现出由东南向西北递增的格局。EOF分析发现流域呈现出三种降水模式,其主要以全流域降水变化一致为主,其余两种模式均呈现出相反的降水变化。澄碧河流域干旱事件向洪涝事件转变发生在1994年,流域洪涝发生频率大于干旱发生频率,旱涝事件变化在空间上的分布特征具有一定差异性。研究结果对流域防范旱涝灾害具有参考意义。     

EI-Nino(厄尼诺)与降水异常的关系以及湖南洞庭湖区洪涝灾害的演变趋势

本文根据气象资料分析,探讨了厄尼诺与降水异常的关系.在厄尼诺发生的当年,湖南洞庭湖地区的降水通常减少,易发生旱灾,而在厄尼诺发生的次年,降水增加,易发生洪涝,通过500 hPa 环流特征量资料分析可知,厄尼诺是通过影响西太平洋副热带高压来影响降水的,本文并对近两年湖区的气候进行了超长期预报,认为1990年为前涝后旱,但年降水量接近正常,而1991年亦将出现洪涝及秋旱.随着洞庭湖面积的不断缩小。洞庭湖区的洪涝灾害将逐步增多.     

基于分位数回归的滦河流域降水及径流变化特性

目前对降水、径流变化特性的研究多集中于序列均值特征上,从分析结果无法了解降水、径流序列在分布尾端的变化情况,且易受异常值干扰。为解决上述问题,本文采用分位数回归方法分析了滦河流域降水、径流的变化特性。首先采用Pettitt变异点检测和Mann-Kendall趋势分析法对序列在均值特征下进行分析,结果表明各子流域年降水序列基本满足一致性,而年径流序列具有非一致性,呈现出突变变异;年降水、径流序列响应关系不明显。然后利用分位数回归方法对年降水、径流序列在高、低分位数水平下的变化特性进行分析,得出大部分子流域年降水序列在不同分位数水平下基本保持一致性,而年径流序列在高、低分位数水平下均表现出减小趋势,且高分位数水平下的减小速率较低分位数大;在高或低分位数水平下,部分子流域年降水、径流序列之间具有一定的响应关系;但对整个流域而言,径流序列主要受人类活动影响,年降水、径流之间的响应关系不明显。该结论可为降水、径流之间变化特性的研究提供新参考。     

高相对湿度对热浪及寒潮事件的放大效应评估——以嘉陵江流域为例

高相对湿度和极端温度具有并发性和持续性，危及人类健康。本文以嘉陵江流域为例，首先基于温度和相对湿度数据计算体感温度，进一步计算热浪指数和寒潮指数，评估流域热浪、寒潮事件的时空分布及风险特征。结果表明1960—2020年期间，嘉陵江流域热浪事件整体上呈现增加趋势，寒潮事件呈现减少趋势。体感热浪指数约为热浪指数的2～3倍，体感寒潮指数大于相应的寒潮指数，说明该流域高相对湿度能放大热浪与寒潮事件的严重程度，且对热浪的放大效应大于寒潮。通过对回归期（发生概率）的分析，传统的基于最高（低）温度的单变量风险评估方法忽略了相对湿度的影响，会大大低估极端温度事件的风险。     

气象干旱到不同等级水文干旱的传播阈值——以沁河流域为例北大核心CSCD

系统量化气象干旱到不同等级水文干旱的传播阈值对水文干旱早期预警与精细化管理具有指导作用。本文以黄土高原沁河流域为例,采用标准化降水指数和标准化径流指数表征气象干旱、水文干旱,运用游程理论识别干旱事件,并对干旱事件进行合并、剔除及气象干旱与水文干旱事件的匹配,同时使用贝叶斯网络结合Copula函数构建模型求解气象干旱到不同等级水文干旱的传播阈值。结果表明:随着水文干旱等级的升高,气象干旱到水文干旱的传播阈值增大,在传播过程中气象干旱强度削弱;沁河流域引发中度、重度及极端水文干旱对应的气象干旱历时阈值分别为12.8月、21.8月、30.9月,烈度阈值分别为14.2、22.4、30.0;沁河流域耐旱能力强与流域气象及下垫面条件有关。     

基于Z指数和SPI指数的钱塘江流域干旱时空分析

在分析钱塘江流域11个气象站1951～2008年的月降水资料基础上,提出了多时间尺度Z指数和标准化降水指数（SPI）,并通过普通Kriging方法对干旱指数进行插值,重点分析了钱塘江流域三次重大干旱的空间分布情况。研究表明,多时间尺度Z指数和SPI在计算钱塘江流域干旱情况结果大体一致,极端干旱情况Z指数更符合实际情况,而SPI计算稳定性强。该文中首次提出了多时间尺度Z指数在钱塘江流域的应用,与多时间尺度SPI进行对比分析,为以钱塘江流域为例的中国南方湿润区域的水资源评估和干旱监测提供了一定的参考价值。     

基于水文气象条件的河道临界集水面积确定的方法研究

河流源头是最小河流的起点位置,源头位置的确定具有较大的困难,一般采用该点以上集水面积的大小来判定。河道集水面积临界阈值是数字化河网的一个核心问题,直接影响着河网密度与流域划分结果。以往人们主要是利用常数面积法或经验值确定区域的河道集水面积的临界阈值,对于利用水文气象条件确定河流集水面积临界阈值研究甚少。本文分析了现有确定集水区阈值面积的方法,并基于河流源头主要特性,提出了以河道枯季临界流量(0.005~0.01m3/s)作为河源起点的判定标准,并提出利用水文数据(年降雨量、年蒸发量以及最枯月流量)来推算流域内临界集水面积阈值的新方法。选择西藏尼洋河的白水曲流域DEM数据提取河网来对该方法进行了检验,得到当临界流量0.0085 m3/s时,从DEM自动提取的河网与实际河网最相匹配。该方法能够考虑区域的水文气象条件对河流特征的影响,所得的结果比较合理,对于复杂水文条件下的地区进行数字化河网提取具有重要意义。     

低排放情景下未来极端降水特征分析——以嘉陵江流域为例

一场极端降水事件所造成的灾难性后果除与总量、峰值有关外，还与其时间分布模式有关。本文基于实测和全球气候模式降水数据，改进了三分段偏差校正方法，分析了嘉陵江流域基于时间分布模式的极端降水事件（包括日极端降水与其前后降水两部分）频次、降水量、持续时间及集中度的历史分布特征及未来演变规律。结果表明：改进的三分段偏差校正法比传统的三分段偏差校正法校正效果明显，能更有效地减小实测值与模拟值间的误差；与历史期相比，未来情景下两种主要降水类型降水量增加，持续时间延长，集中度下降；未来预估期内，两种主要降水类型的频次、降水量、持续时间和集中度总体呈现先增长后减少的趋势。     

西藏主要流域年径流的变化趋势及其原因北大核心CSCD

青藏高原是受气候变化影响最为明显的地区之一,气候变化驱动下的径流变化趋势及其原因备受关注。该研究采用Mann-Kendall检验和Pettitt突变点检验,分析了西藏自治区11个水文站1980—2016年径流深的变化规律;并采用基于Choudhury-Yang方程的气候弹性法,量化了年降水、年潜在蒸发以及下垫面变化对年径流深的影响。结果表明,研究区年径流深总体呈不显著上升趋势,多个流域在1997年左右发生突变;雅鲁藏布江下游地区年径流深对气候变化和下垫面变化的敏感性明显低于其他地区;年降水量的变化是年径流深变化的主要影响因素,导致所有站点的年径流深增加,但区域差异较为明显,其中对拉萨河流域的影响最大。     

环境变化对汉江上游径流影响的定量分析

气候和土地利用等环境变化的水文响应研究对流域水资源利用具有重要价值。以汉江石泉水文站上游为研究区,采用7种基于Budyko理论的弹性系数法和SWAT模型定量分析了气候变化和人类活动对径流变化的贡献率,设置多种气候变化和土地利用变化情景,分析其对径流的影响。结果表明,石泉水文站年径流呈减少趋势,气候变化对径流减少的贡献率为65.3% ~ 68.1%,人类活动的贡献率为31.9% ~ 34.7%,气候变化是近56年径流减少的主要原因。气候变化情景的模拟显示径流变化主要由降水变化主导。土地利用自然增长情景和极端草地情景使石泉水文站年径流量增加,而退耕还林、极端耕地和极端林地情景使年径流量减少。     

洞庭湖流域洪水遭遇规律研究

研究洪水遭遇事件对防洪减灾具有重要意义。目前对于多源洪水遭遇的研究局限于多维非对称型Archimedean Copula,存在公式推导复杂、参数多及拓展性差等缺陷。本文引入椭圆Copula,分别建立洞庭湖流域多源洪水发生时间、时间-量级和过程遭遇模型,推求多情景下多源洪水遭遇概率,全面揭示了流域洪水发生时间、量级和过程的遭遇规律,探明了多源洪水过程遭遇时滞规律,并将模型估计结果与历年同步洪水资料的统计结果进行比较。结果表明,所提模型计算结果符合洪水发生的一般规律,并与实测资料的统计结果基本吻合,保证了分析结果的可靠性和合理性,可为提高流域防洪能力、保障防洪对象安全提供科学依据和有效支撑。     

干旱多属性风险动态评估与驱动力分析

目前干旱评估主要局限于静态风险,全面揭示变化环境下干旱多属性风险的动态演变特征对流域防旱抗旱工作具有重要意义。本文以渭河流域为研究对象,采用Copula函数计算了中度、严重干旱下的联合重现期,基于31年滑动窗口研究了干旱多属性风险的动态特征,并运用交叉小波变换对干旱动态演变的驱动力进行了探究。研究结果表明：（1）泾河流域在全流域中发生干旱的风险最大,两种干旱情景下其静态“且”联合重现期分别为11.4和21.6年;（2）流域干旱多属性风险在20世纪80年代后普遍较高;（3）太阳黑子与流域干旱风险关系密切,且太阳黑子与干旱指数序列的关联在20世纪80年代发生明显的相位变化,这可能是造成干旱风险变大的重要原因之一。     

1970—2017年西江流域降水特性分析

基于西江流域37个气象站点1970—2017年逐日降水数据,采用滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、Sen’s坡度、小波变换及经验正交分解等方法分析了流域降水时空演变特性。结果表明,西江流域年降水量呈不显著的减少趋势,以29年为主周期,空间分布呈现由东向西、由北向南递减的趋势。年内降水主要集中在夏季,冬季占比最小;春、秋降水量呈减少趋势,夏、冬呈增加趋势,只有春季降水量减少趋势较显著;6月降水量最大,12月—翌年2月各月降水量相近且较小。降水集中程度较高,降水集中度（PCD）与降水集中期（PCP）空间分布均呈由西向东递减的趋势,PCD与PCP第一、二模态空间分布均不具有一致性和方向分异性,可能与流域降水成因多样性有关。     

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。     

气候变化和人类活动对北洛河径流的影响

气候变化和人类活动影响下径流变化的归因研究对于应对径流变化具有重要价值。以渭河的北洛河流域为研究对象,应用Budyko假设和TOPMODEL模型分析了气候变化和人类活动对径流的贡献率,在较可能的气候变化范围内设定气温和降水变化的25种情景,分析了各情景对径流的影响。结果表明,历史降水、径流呈减少趋势,气温呈增加趋势,气温的升高和降水量的减少同时影响径流量的变化。两种模型模拟的人类活动对径流的贡献率分别为58.9%和65.2%,人类活动是近50年来径流量显著下降的主要原因。不同气候变化情景下的月径流变化有明显差异,降水变化对径流的影响大于气温,表明流域未来降水变化是影响水资源变化的主要因素。     

基于多重分形去趋势波动分析的电力负荷风险预警阈值

针对传统电力风险预警研究带有主观性、缺乏动态性以及设定风险阈值缺乏理论依据等问题,基于历史负荷数据,提出了一种基于替代数据法与多重分形去趋势波动分析(multifractal detrended fluctuation analysis,MF-DFA)确定电力负荷风险预警阈值的方法,简称SMF-DFA。该方法首先利用替代数据法对原始数据进行替换和重新排列,消除非线性自相关性,然后根据长程相关性指数的收敛情况,甄别对原始序列整体波动没有影响的异常数值,判定当前序列达到极端事件的临界点,为实时风险预警提供参考阈值。最后,以Lorenz方程与电网历史负荷为样本进行算例分析,结果证明了该算法的有效性。     

降水丰枯及下垫面变化对滦河干流径流量的影响

在收集滦河干流上游流域1961—2011年51年间的月降水和月径流实测资料的基础上,运用降水–径流双累积曲线和Kolmogorov-Smirnov双样本检验,将该流域的降水–径流回归关系划分为1961—1983年、1984—1999年和2000—2011年三个阶段,并分别建立了三个阶段丰水期和枯水期的降水–径流多元回归模型。三个阶段的多元回归模型均通过显著性检验,对实测年径流拟合的平均残差均小于15%,决定系数均大于68%。采用所建模型,定量分析了三道河子水文站控制流域内降水丰枯变化对径流的影响程度和流域下垫面改变对径流的影响程度。结果表明:在1961—1983年的下垫面条件下,相对于1961—1983年间的降水丰枯特征,1984—1999年、2000—2011年间降水的丰枯变化使得流域径流分别增加了8.08%和减少了25.34%;在1961—1983年的降水条件下,相对于1961—1983年的下垫面条件,1984—1999年、2000—2011年间的下垫面的改变使该流域径流分别减少了19.40%和43.16%。这对潘家口水库的入库流量势必产生一定影响。     

基于提升韧性的输电网灾后应急维修策略优化

极端自然灾害等事件易使输电网发生大范围故障.为减少经济损失,提升输电网灾后恢复能力,对输电网灾后应急维修策略优化进行研究.首先根据输电网韧性内涵,提出期望系统负荷恢复效率作为韧性评价指标;其次分析输电网灾后应急维修的过程,建立基于时间不确定的输电网灾后应急维修策略协同优化模型.该模型既考虑了输电网的韧性提升带来的经济性...     

城市化对流域水文过程的影响模拟与预测研究

随着城市化进程的进一步加快,城市暴雨洪涝灾害频发,居民的生命财产安全受到严重的威胁。以粤港澳大湾区典型流域车陂涌为例,结合研究区快速城市化的特点构建了城市暴雨洪涝模型,模拟和预测了城市化过程对流域水文过程的影响。主要结论如下：1）构建了基于SWMM模型的城市暴雨管理模型并对其进行了验证,结果表明,该模型在研究区适应性较好。2）研究区1980年代初、2015年及2050年（预测）的城市用地占比分别为15.07%、47.64%及54.29%。在1980—2015年的新增的城市用地里,耕地转化面积占比最大,达到了86.49%。3）城市化后三个典型河道断面的流量过程线呈单峰状,起伏较大,而1980年代初过程线相对比较平缓;城市化还使得断面洪峰流量大幅增加,峰现时间提前。在0.5年一遇设计降雨条件下,2015年和2050年的流域出口洪峰流量分别比城市化前增加了2.27和2.7倍。本研究可为粤港澳大湾区海绵城市建设、防洪排涝提供科学依据。     

基于FloodArea的台州10 kV配网设施暴雨灾害临界雨量研究

目前,由于台风和暴雨等强降雨极端天气而造成的暴雨灾害问题已呈频发之势,很多城市对气候变化带来的突发极端天气灾害仍缺乏防范措施。部分城市基础建设的防范标准已经跟不上历史气候的变化,如配网变电站和配电室等设施,较易在洪涝灾害中发生故障。基于水动力学原理,以降雨导致的有源淹没为基本假设,利用高分辨率的地理信息数据和基于FloodArea模型的GIS栅格分析技术,对台州地区由降雨造成的洪涝灾害进行淹没模拟计算。然后模拟不同降雨情景的淹没范围和水深。结合10 kV配网承灾体的信息分布情况,确定研究区域内配网设备不同致灾等级下的临界面雨量。