五种基流分割方法在长江螺山站的应用对比研究

基流是枯水期河川径流的主要来源,稳定可靠的基流分割方法对基流研究具有重要作用。基于螺山站1965-2012年逐日流量资料,采用基流指数法、HYSEP法(固定步长法、滑动步长法、局部最小值法)和数字滤波法3类(5种)基流分割方法进行基流分割。研究结果表明:5种方法所得年基流指数相差不大,但年内基流过程差别显著。BFI法和局部最小值法计算结果较为合理,对不同年份BFI值年际变化有较好的辨识度,是长江中游干流区较为适宜的基流分割手段。     

基于数字滤波和LOADEST模型的思茅河基流氮磷输出通量估算

为定量解析云贵高原地区河流基流的氮磷输出通量过程，采用最小滑动法、Chapman-Maxwell滤波法、Boughton-Chapman滤波法及递归数字滤波法对澜沧江三级支流思茅河进行了基流分割，基于LOADEST模型模拟了思茅河总径流及基流氮磷输出通量过程，估算了基流的氮磷输出贡献。研究结果表明：Boughton-Chapman滤波法对思茅河基流分割的适宜性较好，基流年均补给量约占思茅河总径流量的66%;基于LOADEST模型构建的思茅河总径流NH₃-N、TP输出通量模型方程判定系数R²分别为81.89%和72.67%,拟合效果较好，二者年均输出通量分别为567.58 t和25.75 t;基流NH₃-N、TP年均输出通量分别为391.57 t和18.87 t,对思茅河总径流氮磷输出通量的年均贡献率分别为69%和73%;在做好陆域氮磷削减的同时，更要充分考虑到对基流氮磷污染的精准防控。     

淮河中上游流域基流时空变化特征及闸坝调控影响

基流作为河川径流的重要组成部分,对维系河流生态系统稳定起着关键作用。以淮河中上游流域为例,采用Chapman-Maxwell、Lyne-Hollick和Boughton-Chapman三种数字滤波法对淮河干流和支流沙颍河不同闸坝调控的7个站点2001-2015年日径流序列进行基流分割;采用Mann-Kendall趋势分析检测基流量在年际、汛期和非汛期多种时间尺度下的变化,对比分析闸坝调控的影响特征。结果表明:(1)Chapman-Maxwell数字滤波法对基流过程分割更合理,沙颍河水系站点的基流系数在0.23～0.46之间,淮河干流站点系数在0.36～0.50之间,沙颍河水系站点基流系数均小于淮河干流站点;(2)沙颍河和淮河干流的站点基流量均呈现出减少的趋势,其中沙颍河的基流量减幅明显高于淮河干流;沙颍河槐店、阜阳闸和淮河干流王家坝的年平均基流量,以及沙颍河白龟山、槐店和阜阳闸的汛期基流量减少趋势显著;(3)闸坝拦蓄导致下游的径流和基流量均呈现减少的趋势,沙颖河站点影响较严重,特别是在汛期8月减少趋势具有统计显著性;淮河干流站点受闸坝调控较弱,减少并不显著。研究可为认识淮河中上游流域的水循环特征及其转化关系提供技术支撑,也可为流域地下水资源可持续利用、人类活动影响评估等提供依据。     

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。     

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。     

数字滤波进行基流分割的应用研究

在傅里叶分析的基础上,阐述了数字滤波分割基流的基本原理;选择汉江老灌河流域为研究对象,采用数字滤波进行基流分割的应用分析研究.结果表明:该方法具有简单方便、可操作性强等优点,而且能够再现分割的结果,使用者能够在分割基流的过程中比较方便地加入自己的经验.一般取0.85、0.9和0.925三个滤波参数值分别进行正反两次的滤波,可以得到较好的结果.     

基于区域地下水埋深的基流分割方法及其应用

数字滤波法是基流分割最常用的方法,但滤波参数与次数选择缺乏物理基础。基于流域地下水埋深观测资料,建立地下水埋深空间分布统计表述方法及其与基流量的关系表达式,并将其与数字滤波法相结合,以实测与模拟的地下水埋深拟合最优为目标,确定数字滤波法参数和滤波次数,并在淮河流域北部玄武子流域加以应用,为数字滤波法基流分割提供科学依据。     

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。     

考虑参数不确定性的数字滤波法在梅江流域基流分割中的应用

参数不确定分析方法,如蒙特卡罗法、重现期法和直接积分法等,作为处理系统不确定的一种有效方法,一直在水文模型方面有着广泛的应用。该文以广东省梅江流域3个流量站为例采用数字滤波法进行基流分割,分析了基流的空间分布特征,基流分割的结果表明,基流量和基流指数自上游到下游递增,梅江流域的基流指数在0.25~0.31之间;分别假设滤波参数服从均匀分布和正态分布,采用蒙特卡罗法求得基流量及相应的可靠度,计算结果表明,常规方法计算得到3个站基流量分别为3.461亿m~3/a、12.373亿m~3/a和24.834亿m~3/a,对应的可靠度在两种分布中均不足60%。     

汾河流域上游基流特征及其影响因素EI北大核心CSCD

针对汾河流域河川径流量、河川基流量急剧减少和流域内生态环境恶化严重的问题,根据汾河流域上游控制站兰村水文站实测径流量数据,对比了数字滤波法、时间步长法对汾河流域基流分割的适用性,分析了基流变化特征及主要影响因素,并应用随机森林算法对影响因素重要性进行了评价。结果表明:数字滤波法(α=0.925)适宜汾河流域基流分割,可以客观反映汾河流域基流情况;河川基流量在1956—2016年呈极显著下降趋势,在2008年之后有所缓解,突变发生在1981年和2008年;汾河流域上游基流年内分布呈典型双峰型结构,峰值流量从之前的8月转移至3月,2000—2009年平均基流量仅为1956—1959年的1/8;降水量减少对基流量减少的贡献率仅为9.96%,不考虑气温影响时人类活动对基流量减少的贡献率为83.19%;人类活动中煤矿开采和地下水开采是造成基流减少的主要因素。     

小清河流域汛期多年降水变化趋势

以黄台桥水文站为出口断面的小清河流域作为研究区,根据流域内5个雨量站1977-2014年日降水资料,首先采用非参数Mann-Kendall法对流域内各站多年汛期降水变化进行趋势分析,并用Morlet小波分析流域汛期降水的周期变化;其次使用Mann-Kendall检验法并结合滑动t检验、有序聚类法及Yamamoto法进行突变检验;最后使用Hurst指数法对流域各站点降水未来趋势进行预测。研究结果表明:流域内各站点汛期多年降水变化呈现增加趋势,但变化趋势并不显著;流域汛期降水变化存在22a左右的主周期;突变分析表明汛期各站点降水的突变年份并不完全相同,而预计汛期降水量的未来变化将呈现出微弱的上升趋势。     

河流系统实时洪水预报误差多点联合校正方法研究

实时校正是改善洪水实时预报精度的重要手段。河流系统中多个站点之间具有高度的水力联系,各个站点之间的误差也具有空间关联性。依据河道水流演进的基本方程和动态自适应的自回归方法,建立了考虑误差空间演化的河流系统实时洪水预报误差多点联合校正方法。利用洪峰段洪量误差、洪峰流量误差、纳什效率系数(NSE)和峰滞时间等指标分别对多点联合校正和不考虑误差空间关联性的单点校正开展校正效果评估。以淮河王家坝断面以上为背景开展实证研究,结果表明:考虑河流系统误差空间关联性的多点联合校正效果优于单点校正,洪峰段效果更为显著,能够更有效地提高河流系统洪水预报的精度。     

基于马尔可夫链2卡尔曼滤波法的拱坝变形预测

变形监测分析和预警对大坝健康运行起着关键的作用,但是监测数据都不可避免地存在随机误差。卡尔曼滤波法可以有效地剔除测量数据中的噪声,然而,利用其对大坝未来的趋势位移做出预测时与实际情况吻合度不高。因此提出了马尔可夫链-卡尔曼滤波法,既能剔除测量数据噪声又可以准确的预测未来位移。利用浙江某拱坝位移实测资料,拟合并预测了该大坝的变形,验证结果表明该方法的拟合预测效果良好,可用于拱坝变形预测和安全监控。     

洣水流域无资料地区降雨径流模拟应用研究

应用区域化流量历时曲线模拟无资料地区径流过程时,模拟精度常受到有资料地区径流资料长短、回归因素及推求的流量历时曲线片段长短等因素的影响。采用中周期连续时段径流资料,通过流量历时分位数回归法推求无资料地区流量历时曲线,并以此率定水文模型参数,进而实现洣水流域无资料地区降雨径流过程模拟。模拟结果表明:综合考虑多种回归因素有利于提高流量历时曲线精度;采用流量历时曲线片段也可实现模型参数率定,且随着片段延长,率定精度也相应增加;在流量历时曲线高、中、低水三类片段中,采用中水片段率定的精度相对高于仅用高水或低水片段,因此率定过程中应尽可能保留流量历时曲线中水部分片段。     

向家坝水电工程影响下区域土地利用及景观格局变化

为研究向家坝水电工程建设对周围区域土地利用和景观格局变化的影响,本研究采用面向对象分类方法对水电站建设前(2006)与建设后(2017)两个时期的研究区遥感影像进行土地利用和景观格局变化分析,并以2006年为基准年,采用CLUE-S模型对研究区2017年"自然发展状态"下土地利用进行模拟,与2017年实际情形进行对比分析。研究结果表明:(1)2006-2017年间,在水电站外部工程和社会发展的双重作用下,水体面积大幅度增加,裸地得到开发利用,建筑区扩张,林地和耕地减少较多;(2)相较于"自然发展状态",水电工程影响下的建筑区面积略有下降,园地/草地面积下降且与林地之间交叉分布增多;(3)相较于"自然发展状态",水电工程影响下研究区景观格局变化表现出不同的特点:景观水平上,自然发展对研究区整体的聚集作用减弱;类型水平上,研究区景观格局呈现出三种趋势:耕地与园地/草地呈增强趋势,建筑区与裸地呈延缓趋势,林地呈相反趋势。     

水泥改性土填筑施工现场试验及其工程应用

水泥改性土填筑施工质量是影响膨胀岩(土)地区渠道边坡稳定性的重要因素。针对南水北调工程水泥改性土换填的实际情况,通过对传统路拌法、拌合站厂拌法施工工艺现场碾压试验结果的分析研究,提出了一种新的水泥改性土换填施工方法——集中场拌法。该方法克服了路拌法和拌合站厂拌法的缺点,已成功运用于南水北调中线工程水泥改性土换填施工中,为类似工程的施工提供了参考。     

基于改进年内展布计算法的河道内 基本生态需水量研究

为了拓宽年内展布计算法的适用范围,针对我国北方河道季节性明显的特点,对该方法进行改进。在原方法的基础上,将同期均值比修改为特枯年(P=90%)河道年径流量与多年平均径流量的比值,结合多年月均径流量进行河道内基本生态需水量计算。以弥河谭家坊水文断面为例,计算河道内基本生态需水量,并与Tennant法标准及我国常用的水文学方法以及改进前的年内展布计算法作对比。结果表明,在一般用水期和鱼类产卵育幼期,改进的年内展布计算法结果都能够满足维持河道基本生态功能的要求,更为合理,证实该方法既继承了原方法能够体现河道年内径流总体过程和变化特征的特点,又能够适用于季节性明显的河道,适用于河道内基本生态需水量的计算。     

非一致性条件下水文设计值估计方法探讨

非一致性水文频率分析中,为了刻画未来环境变化对水文极值分布函数的影响,常假定分布函数中的分布参数随时间或其它因子变化,这就导致了某一量级洪水在未来发生的可能性每年均不同,是随时间变化的,使得现行水文频率分析框架中熟于理解的重现期/设计值概念难于应用。为此,提出"等可靠度"概念,即假定在工程的设计使用寿命期内,非一致条件下的频率分析结果与平稳条件下的成果应具有相同的水文设计可靠度,由此可以继续采用现行水文频率分析框架中的重现期与可靠度的概念探讨非一致条件下频率分析中设计值的估计问题,并建立了一致/非一致性条件下计算方法的联系,保证了非一致性条件下水文设计成果与现行工程采用的成果之间的衔接与协调。     

考虑水文情势变化的黄柏河流域纳污能力

水体的纳污能力是指在满足水功能区水环境质量达标的基础上,水体最大允许的纳污量,其精确核定对水资源合理开发利用与有效保护具有重要的现实意义。水利工程、人类活动等使河流原有水文情势发生了不同程度的改变,水文情势变化影响下的纳污能力精确核定现已逐渐成为当前亟待研究和解决的问题。以长江流域的黄柏河为例,选取汇入支流、水库和调(引)水工程3个主要影响因素分析了对河道水文情势及其对纳污能力的影响,根据水文情势的差异性变化提出了相应的纳污参数确定方法,并基于一维水质数学模型计算得出黄柏河流域水体的纳污能力,最后以典型区段黄柏河东支保护区为例与传统法的纳污能力结果进行了对比分析。结果表明考虑水文情势变化的纳污能力研究中所提出的纳污参数确定方法在一定程度上有助于水域纳污能力的准确核定。研究结果可以为区域有效保护水资源,防治水污染,改善水环境提供一定的技术参考。     

基于最大熵-Copula方法的香溪河流域降雨-径流相关性分析

基于1991年-2008年香溪河流域降雨量和径流量资料,将最大熵-Copula(MEC)方法应用于流域降雨-径流相关性分析中。结果表明:MEC方法生成的边缘分布能够有效拟合降雨量和径流量的观测值,且在边缘分布确定的过程中无需对线型进行假设,以均值、标准差、偏度和峰度作为约束也能够很好的体现变量的统计特征;GumbelHougaard Copula函数对于降雨量和径流量联合分布的拟合效果较好;香溪河流域降雨量和径流量存在上尾相关性,这对防洪排涝有着重要的作用,同时也为流域工程规划设计工作提供了参考依据。