黄河近百年径流演变特征分析

为探究黄河流域径流演变特征,对花园口水文站1919—2016近百年的天然径流资料进行分析,采用有序聚类分析法、Mann-Kendall突变检验法、滑动t平均法分析了花园口水文站径流时间序列的突变性,利用线性趋势回归检验法、Mann-Kendall趋势检验法、Spearmann秩次相关检验法分析了突变点前后径流时间序列的趋势性。结果表明:1933—1934年、1989—1990年径流突变较为明显,前者突变主要是自然因素(气温、降水)大尺度的变化引起,后者主要是人为因素(用水增加、下垫面改变)流域尺度的变化引起;1919—1933年的趋势显著,通过0.10的显著性检验,表现为下降趋势;1934—1989年、1990—2016年的趋势较为平稳。     

渭河生态水文特征变化研究

随着河流开发利用程度的提高,河流的水文情势发生了很大的变化,生态系统受到威胁,保护和修复河流生态成为关注的焦点。本文在收集渭河林家村站、咸阳站和华县站长系列的实测日径流序列的基础上,采用滑动平均法和Mann-kendall检验法判断并检验年径流序列的变化趋势,采用有序聚类分析法、Pettitt法、秩和检验法和Mann-whitney检验法4种方法综合诊断并确定年径流序列的变异点。以跳跃显著的年份为界,将水文序列划分为变化前后两个水文变动序列,基于水文变异指标(IHA指标),应用变动范围法(RVA法),计算渭河中下游生态水文目标,研究生态水文特征的变异度。结果表明:渭河林家村站、咸阳站和华县站年平均流量均有显著下降趋势,最可能变异点分别为1990、1990和1993年,生态水文指标的整体改变度分别为70.61%,74.25%,73.05%,均为高度改变。研究结果可为渭河流域综合规划和生态治理提供科学合理的依据。     

长江入海径流量突变性和趋势性分析

为研究气候变化和人为因素影响下长江入海口径流的变化趋势,采用长江大通水文站1950~2009年逐日平均流量资料,运用Pettitt突变点检验法,对年、枯季、洪季、汛后及逐月平均流量序列进行突变点分析。利用突变点对时段平均流量序列进行分段,并采用M-K趋势性检验法分析各段及整体序列的变化趋势。结果表明,长江年平均入海径流量序列在20世纪50年代中期、70年代末期、80年代末期和21世纪初,均发生了一定的突变,但突变趋势并不显著。     

海流兔河流域径流变化的周期和趋势分析

以荒沙草滩区典型河流海流兔河为例,利用连续小波变换、多时相趋势分析,并联合利用离散小波变换和Mann-Kndall秩次检验法对1957—2011年的年均径流分别进行周期、趋势以及趋势结构分析。结果表明:1海流兔河年均径流量在时间序列上主要存在着12~21 a周期变化,第一主周期为17 a,且径流量偏少阶段将从2010年持续至2016年左右,之后将进入偏多阶段。2海流兔河流域径流量呈现显著下降趋势,与整个黄河中游总体径流量减少趋势相一致。3联合利用离散小波变换和Mann-Kendall秩次检验法可以很好地解释趋势的基本结构,8~16 a的周期性事件对海流兔河径流的趋势影响最大。水文时间序列周期部分的周期性越强,其对序列趋势的影响越大。4序列趋势的显著性和方向取决于其长度以及在整个序列中的位置,主要是因为序列中长周期丰枯交替的存在,多时相趋势分析一定程度上解决了由于序列长周期丰枯交替的存在造成的序列趋势判断的不确定性问题。     

小兴安岭典型冻土区径流特性及影响因素分析

永翠河流域是典型的季节性冻土区,其径流变化过程对研究融雪径流规律具有非常重要的意义。采用滑动平均法和Spearman秩次相关检验法对流域年径流序列进行趋势分析。结果表明:永翠河流域径流年内分配不均,最大径流出现在6—7月份;径流年际变化较大,利用1995—2014年实测水文资料分析发现,近20a永翠河流域年径流变化呈显著性上升趋势,降雨径流变化趋势一致。     

基于经验模态分解与传统水文分析法的降雨序列研究

为研究经验模态分解(EMD)法和传统水文分析方法在水文时间序列研究中的特点,以陕西省榆林市1951—2017年降雨时间序列为例,对该数据的趋势性和周期性成分进行了分析对比。结果表明:传统的Mann-Kendall(M-K)检验法与EMD方法都可反映出水文序列的趋势及转折点,且两种方法所得结果相似,反映出榆林市降雨量先增后减的变化趋势,但转折点时间有所差异。EMD方法与M-K方法得到的趋势项结果呈现形式不同,EMD方法所得趋势线可更加直观地表现原始序列的升降情况。周期性成分分析方面,榆林市年降雨量与夏季降雨量具有相同的周期规律。EMD方法所得模态相较于傅里叶分析法所得频谱更为丰富,但各模态所对应周期不明确,也难以对应实际的物理意义。EMD方法可作为传统水文分析方法在趋势分析及周期成分提取时的有效补充。     

气候变化和人类活动对永定河流域径流的影响

利用线性回归法和Mann-Kendall趋势检验法对永定河1957—2000年的降水量、潜在蒸发能力和径流量进行了趋势分析,利用降雨—径流双累积曲线以及Pettitt变点检验找出了径流突变年份。在此基础上,运用水文敏感性分析方法计算了人类活动和气候变化对永定河径流变化的贡献程度。结果表明:1957年以来,永定河流域径流深呈显著下降趋势,其变化倾向率为-0.8 mm/a,径流突变点发生在1982年;与基准期相比,1982年之后的年平均径流深减少了20.0mm,其中人类活动使径流深减少了14.0 mm,占总减少量的70.0%。     

灞河出山径流序列变化的小波分析

以西安地区年降水序列为参照,利用小波分析方法对灞河出山径流序列的周期性变化进行分析。结果表明,西安地区平均年降水序列和灞河出山径流序列存在着多时间尺度周期,并且基本具有同步变化的规律性,反映了人类活动对灞河出山径流序列的周期性影响不大。其中,变化较明显的周期是10 a1、5 a左右时间尺度,水文序列变化的高能量主要集中在较小的时间尺度上。用秩次相关分析法检验得出灞河出山径流序列均存趋势性,用有序聚类分析法分析得出灞河出山径流序列的突变年份是1948年。     

基于时变参数和阈值的非平稳水文干旱评估方法构建

变化环境下，气候变化和人类活动的双重影响导致径流过程出现非平稳特征，需构建非平稳水文干旱评估方法。选取渭河流域为研究区，基于平稳性、突变性和趋势性分析方法，分析径流过程非平稳特征;分别采用基于位置、尺度和形状参数的广义可加模型和完全自适应噪声集合经验模态分解法，构建考虑径流过程非平稳变化的时变参数标准化径流指数和时变阈值法，开展非平稳水文干旱事件评估;结合标准化降水指数和历史记载干旱事件验证两种非平稳干旱评估方法的合理性。结果表明：渭河流域年径流序列突变点出现在1990年前后，且径流序列在突变点后(1991—2020年)呈显著(α < 0.05)上升趋势;不同设计方案间的对比结果表明，时变参数标准化径流指数和时变阈值法具备更强的稳健性，可合理刻画出径流过程的旱涝动态变化;构建的两类非平稳评估方法与标准化降水指数及历史记载干旱事件表征的旱涝过程有较高的一致性，更适应于变化环境下的水文干旱评估。     

黄河石嘴山水文站年径流量多时间尺度分析

利用黄河干流石嘴山水文站1956—2015年的实测年径流量数据,采用线性趋势分析法、累计距平曲线法、有序聚类法以及非参数Mann-Kendall检验法,从趋势性、阶段性以及突变性3个方面分析了60 a来径流序列的整体变化趋势及突变特征,并对径流演变的驱动因素进行了分析。结果表明:从整体趋势上来看,石嘴山水文站年径流序列呈现较明显的减小趋势;年径流量时间序列存在3个较明显的变化阶段,分别是1956—1968年、1969—1986年、1987—2015年;年径流量序列发生突变的年份分别为1969年、1987年、1991年;径流序列演变的主要驱动力是龙羊峡、刘家峡水库的蓄水运用和上游河段的工农业耗水。     

变化环境对潮河下游径流一致性的影响

水文分析要求径流资料的时间序列一致性,但变化的环境破坏了径流序列的稳定一致性变化规律。在气候变化和频繁的人类活动的影响下(水利工程建设、植被覆盖改变和城市化建设等),流域的下垫面条件和产流物理机制发生了明显变化,导致径流序列出现变异情况,不能满足频率计算分析水文时间序列一致性的要求和同分布的假定。应用Mann-Kendall非参数秩次检验法、Pettitt检验法、方差分析法对潮河流域下游下会站1976年-2012年的年、月径流和降水时间序列的趋势成分、突变成分、周期成分和随机成分分别进行了检验和识别,并通过对比分析降雨和径流时间序列的成分,推断出气候变化和人类活动对潮河流域下游降水和径流演变过程的影响。     

非稳态条件下的中长期径流耦合预报方法

气候变化会导致水文序列的非稳态性,从而给水文预报带来新的挑战。以疏勒河上游为例,提出了一种适于非稳态条件下的新的中长期径流预报方法。根据疏勒河径流的补给来源及其受气候变化的影响,按照时间序列模型的思路,依次提取趋势项和周期项,对剩余的随机项采用基于水文-气象遥相关模型,构建了时间序列与水文-气象遥相关的耦合模型。对比分析时间序列法、水文-气象遥相关法和耦合预报法对昌马堡站径流预报的结果,发现耦合预报方法不仅精度最高、模型可信度最高,而且可以描述非稳态的趋势性变化。     

基于日降水量数据的毛乌素沙地降水特征的一致性分析

毛乌素沙地位于陕西省榆林市和内蒙古自治区鄂尔多斯市,生态水文系统较为脆弱,而降水是控制生态水文演变的重要因素,同时降水强度、降水过程也对生态系统具有重要影响。因此,有必要评估毛乌素沙地降水特征序列的一致性。基于毛乌素沙地的10个气象站1957—2019年的日降水量数据,选取年降水量、年最大日降水量、年最长连续降水量、年最长连续降水日数4个降水特征值序列,通过Mann-Kendall检验法分析趋势性,滑动t检验法探究突变情况,连续小波分析研究周期性,从而评估降水特征值序列的一致性。结果表明:降水特征值序列整体呈减少趋势;降水特征值序列的显著突变点主要出现在1970—1990年以及2000年之后;降水特征值的主周期大致在35年。     

基于R/S和M-K分析的高良涧闸年径流量变化趋势研究

简单介绍了R/S分析法和Mann-Kendall(M-K)检验法,并将这2种方法结合用于预测年径流时间序列未来趋势。针对高良涧闸60年(1956～2015年)的年径流量资料进行分析,计算出年径流时间序列的Hurst指数和M-K趋势检验的统计变量并作出分析预测。结果表明:高良涧闸的年径流量时间序列在未来一定时间呈下降趋势。     

重标方差结合法在径流时间序列突变中的应用

在气候变化和人类活动的影响下,水文系统变异愈发剧烈,合理地进行水文预测和水资源配置显得尤为重要。文章将分形V/S分析方法结合非参数统计检验Wilcoxon秩和检验法相结合,提出V-W法来进行时间序列的突变点检测,进而研究径流时间序列的突变性,分析突变点相应的气候变化规律。研究成果对于径流时间序列突变应用具有一定的指导意义。     

大峪河年径流量的灰色拓扑预测与趋势分析

根据灰色拓扑预测方法,利用大峪站1955—1999年径流资料进行参数率定,建立GM(1,1)拓扑预测模型群,并利用2000—2006年径流资料对模型群进行检验。检验结果中,除2006年的相对误差(40.3%)较大外,其余均较小,即模型群可用于径流预测。按此模型预测2007—2016年径流量,采用滑动平均法和Mann-Kendall秩相关检验法对原始径流序列(1955—2006年,序列1)和加入预测值的径流序列(1955—2016年,序列2)进行趋势检验。结果表明:序列1存在下降趋势,但不显著,序列2同样有不明显的下降趋势,但比序列1下降趋势显著,因此大峪河年径流时间序列总体呈下降趋势。     

具有近百年观测数据的径流演变特性分析

国内多数流域的径流观测资料只有50多年,限制了径流演变特性的分析。本文使用具有近百年观测的美国Sangamon河上游Monticello水文站1909-2012年的年径流资料,分析出径流的年际和年内变化及趋势性、持续性、突变点和周期。研究结果表明:该水文站径流的年际变化较大,年内分配不均;年径流序列具有显著的上升趋势,且具有正持续性;年径流序列的突变点发生在1922、1931、1942、1952与1967年;年径流序列存在10、23和56年的周期,56年的尺度周期最为显著。56年的周期已经超过了国内多数水文观测数据的长度。     

1950—2016 年赣江径流量变化特征及其影响因素分析

为了阐明赣江径流近50 多年的变化特征及影响因素,以赣江外洲水文站1950—2016 年水文资料为基础,利用距平累积法分析赣江径流年际变化特征,结合 Mann － Kendall 检验法和滑动 T 检验法对赣江径流特征进行突变性检验,采用 Morlet 小波分析法对径流序列进行周期性分析,并对导致赣江径流序列产生这种特征及其变化趋势的原因进行了讨论。结果表明: ( 1) 赣江 10a 径流量呈现增加趋势,10a 径流量最小值发生在20 世纪60 年代,最大值发生在2010—2016 年; ( 2) 1962—1963 年和 2010—2011 年的赣江径流累积距平和年均径流量均呈现显著下降状态,且前者的变化特征比后者更加显著; ( 3) Mann － Kendall 检验结果和滑动 T 检验结果均表明赣江年均径流在 1991 年前后存在着明显的突变性特征; ( 4) 17a、6a 和3a 这 3 个周期的波动控制着赣江外洲水文站在1950—2016 年这整个时间域内的变化特征; ( 5) 赣江径流受气候变化和人类活动共同作用,气候变化主要影响径流长期 变化趋势,径流变化的突发点与人类活动关系更大。研究结果可为鄱阳湖流域赣江水资源科学、合理的规划及利用提供一定的参考依据。     

水文序列变异对水库调度运行的影响研究

以安康水库为研究对象,探讨水文序列变异对水库调度运行结果的影响。利用Mann-Kendall秩次检验法、有序聚类和累积距平3种方法诊断1950-2014年安康入库径流序列,并确定变异点;同时,建立发电量最大模型,利用遗传算法优化求解变异前、后径流序列的调度结果。结果表明:安康水库入库径流在1984年处发生变异,变异后序列径流呈现减小的趋势;对比变异前,电站在变异后运行过程中多年平均发电量和整体运行水位都呈现降低的趋势,桃汛期内水库水位是上升的趋势。该研究在水电站设计、水库运行等方面具有重要的应用价值。     

人类活动对水文序列的显著影响干扰点分析--以黄河中游无定河流域为例

水文序列的一致性分析是水文计算中的一项重要内容,以黄河中游的无定河流域为例,运用斯波曼秩次相关检验法检验了该流域水文序列的趋势性,然后,利用有序聚类分析法推估了人类活动对序列的显著影响干扰点.结果表明1972年是无定河流域水文序列的突变点,1972年以后人类活动对该流域水文的影响更为显著.