汉江上游降水与径流变化趋势研究

采用Mann-Kendall法和线性回归分析方法对汉江上游降水及丹江口水库天然入库径流变化趋势进行了分析,结果均表明汉江上游降水和丹江口水库天然入库径流在1991年发生突变,1991年后汉江水量由丰变枯;但年降水与径流的长期变化趋势均不显著,即汉江流域20世纪90年代持续枯水事件只是其径流丰枯交替的一个枯水期。依据预测的2030水平年汉江上游地区耗水量,分析了丹江口水库入库径流,结果表明,丹江口水库2030水平年入库径流为356.3亿m³ ,仍有向外供水的能力。     

丹江口水库入库径流变化特征分析

为了揭示丹江口水库入库径流的变化特征及其对南水北调中线工程供水的可能影响,采用Mann–Kendall趋势检验方法、Markov过程和游程理论对丹江口水库实际入库径流序列的趋势性和丰枯变化特征进行了分析。结果表明:①丹江口水库入库径流呈下降趋势,1999～2017年年均径流量较1956～1998年减少了50.5亿m~3,主要是由于汛期径流减少导致的;②年入库径流出现丰水转丰水、丰水转枯水、平水转枯水、枯水转平水的状态居多,状态转移概率均大于40%;③入库径流发生连续4 a及以上丰、平、枯水年的概率较小,但仍需考虑水库遭遇连续枯水年的调度问题。     

三峡工程坝址径流特性分析

三峡水库已蓄水发电,径流变化对水库调度有直接影响.通过对三峡长系列径流资料进行分析,掌握径流年内、年际变化及丰枯变化规律,并对三峡水库蓄水期径流变化和上游梯级水库调蓄影响进行了分析.分析认为,宜昌径流系列近20 a有减小现象;径流年内分配变化是汛期有所减小;径流地区组成变化是嘉陵江径流有所减小;上游支流梯级水库调蓄对增加三峡枯季径流有一定作用;三峡蓄水期9～10月径流在20世纪90年代后有减小现象.分析结构可为三峡水库优化调度提供借鉴.     

基于小波分析的丹江口水库水文年度入库径流变化特征

根据丹江口水库运行调度的实践,采用Morlet小波函数,对丹江口水库水文年度、汛期和非汛期的径流时间序列进行小波分析,揭示了丹江口水库入库径流多时间尺度的复杂结构,并分析了不同尺度下径流序列的周期变化和突变点。研究结果表明：水文年度、汛期、非汛期入库径流序列都存在9,20,40,50a的主要周期,并且水文年度入库径流与汛期径流具有相似的周期演变特征。研究成果可供丹江口水库运行调度参考。     

碧流河水库流域降水和径流特征变化及成因分析

为全面分析碧流河水库流域降水和径流变化特征,根据流域内1958-2011年的日降水及径流资料,运用基尼系数法、R/S分析法和小波分析法分别分析了降水和径流的年内变化特征、年际变化趋势和周期性特征。结果表明:流域内降水和径流年内分配极度不均匀,年内分配过程呈单峰型,月降水峰值在20世纪80年代后有峰值后移的特点;多年降水量和径流量均有减少趋势,径流量的减少趋势更显著,说明除降水减少外,还受其它因素的影响,如各种人类活动等;降水径流序列都呈现丰-枯交替变化周期,变化主周期均为12～16a,可能与太阳黑子周期活动有关;20世纪80年代后的径流周期较降水震荡性减弱,说明径流周期变化还受除降水外的其它因素的影响。     

刘家峡水库对水沙变异影响分析

利用刘家峡水库运行前后进出库控制站的水文资料,对水库运行以来的径流泥沙特征进行了分析。研究表明:(1)水库运行对进出库年径流量影响很小,对年内分配影响大;(2)单库运行期水库蓄水拦沙,出库洪峰流量削减,年内径流量分配发生变化,泥沙量大幅度减少;(3)龙羊峡水库运行后的联合运行期,洪峰流量略有削减,年内蓄水过程改变后仍有一定的拦沙作用,出库含沙量较单库运行期增加;(4)水库运行减小了出库含沙量,并没有改变出库含沙量与入库含沙量的线性关系。     

基于小波分析的丹江口水库水文年度入库径流变化特征

根据丹江口水库运行调度的实践,采用Morlet小波函数,对丹江口水库水文年度、汛期和非汛期的径流时间序列进行小波分析,揭示了丹江口水库入库径流多时间尺度的复杂结构,并分析了不同尺度下径流序列的周期变化和突变点.研究结果表明:水文年度、汛期、非汛期入库径流序列都存在9,20,40,50a的主要周期,并且水文年度入库径流与...     

水库径流丰枯遭遇特性分析

文中运用Copula理论构建了碧流河水库、英那河水库全年、汛期、非汛期天然入库径流二维联合分布函数,分析了两座水库三个时间尺度的径流丰枯遭遇特性,结果表明,两库汛期径流丰枯同步频率最大,全年次之,非汛期最小。三个尺度整体上看,两水库天然入库径流丰枯同步频率较高,丰枯补偿特征不十分明显。     

汉江上游水资源量变化趋势分析

南水北调中线工程已经开工,作为水源区的丹江口水库,其入库径流的及时补给成为关键.采用坎德尔、斯波曼、滑动平均及周期图法等方法,从水文规律性的周期方面进行研究,通过多年实测资料及相关历史文献进行分析统计,由此得出结论:20世纪90年代以来,水源区连续枯水年并非表示汉江上游径流量呈减小趋势,而是处于周期变化中的枯水期.     

大伙房水库入库径流变化特征分析

以大伙房水库1959—2016年的年径流量资料为基础,采用变差系数、滑动平均法、距平法、Kendall秩次相关法等,分析大伙房水库入库径流量的年际变化特征。研究表明,年径流丰枯交替出现,在1974年之前,丰枯交替,基本持平,历时时段较短,基本为3～4 a;1974年—1983年基本为枯水年,1984年—2004年,与前期相比,丰枯历时时段增长,基本以10 a为1个周期,进行丰枯交替。2005年以后丰枯交替比较频繁。入库径流整体呈现出不显著的上升趋势。径流量主要集中在6—9月,其中7—8月,占年径流量的53.4%。     

三峡水库运用前后进出库水沙变化分析

 根据三峡水库蓄水前后实测水沙资料,对三峡水库近期进出库水沙变化进行了较为系统的分析。结果表明：上世纪 90 年代以来,三峡水库进出库水沙均有所减小,其中输沙量减小更为明显;蓄水运用后三峡水库汛期进出库水量、沙量占全年的比例仍分别维持在 76% 以上和 96% 以上,但从年内分配变化上看,汛期进库水、沙量占全年的比例均呈减少趋势,汛期出库水量比例呈减少趋势,出库沙量比例呈增大趋势;三峡水库蓄水运用后 9-10 月份进出库水沙量减小较多,而枯水期 2-4 月份进出库流量均呈增大趋势。     

三门峡水库进出库水沙过程变化趋势及变异点分析

采用时间序列分析方法对三门峡水库天然情况下及建库后进出库水沙过程进行了变化趋势以及变异点分析,结果表明天然情况下水沙序列基本处于无趋势状态;而三门峡水库运行后进出库水沙序列大多出现了较明显的下降趋势,并且趋势在未来仍将延续;三门峡水库的运行对流量序列的影响相对较小,对年内径流调节有一定影响,对入库含沙量的调整较大。     

丹江口水库水质的遥感监测

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。根据丹江口库区2012年3月25日和8月9日的两幅HJ卫星遥感影像,结合同步的实测水质参数,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a(Chl_a)浓度、总磷(TP)浓度和水体透明度(SD)进行了定量反演研究。结果显示,无论是枯水期和丰水期,丹库和汉库入库口的Chl_a浓度和TP浓度都要高于其他区域,而入库口区域的SD要低于其他区域。通过分析14项实测水质指标的主成分分析结果和丹江口库区LULC遥感解译结果发现,枯水期库区TP主要来源于库区上游城镇生活污水和工业废水,而丰水期TP主要来自于农业面源污染。SD反演结果还显示,由于汉江上游降雨量大,水土流失严重,使得汉库水体透明度明显低于丹库。利用Chl_a反演结果对丹江口水库的水体营养状态进行分析后发现,在丹库、汉库入库口区域以及水体流通性较小的狭小水体,水库水体达到了轻度富营养化状态,因此,应该加强对库区面源污染的控制和生态环境修复。     

分期径流丰枯遭遇对大伙房水库引水条件的影响

大伙房水库是保障辽宁中南部城市社会经济发展的重要水利工程,而径流条件是影响大伙房水库功能发挥的关键因素。依据大伙房水库及引调水水源区31a的长系列(1980～2010年)径流资料,采用数理统计法及Copula函数分析大伙房水库及引调水水源区径流特点及其分期丰枯补偿特性,基于此,对大伙房水库跨流域引水条件进行系统总结。结果表明:引调水水源区与大伙房水库在全年、春季、汛期、枯水期的径流丰枯同步遭遇概率均在70%以上;引调水水源区在各分期内有62.5%的概率可为大伙房水库提供径流补偿。在今后的研究中,应结合大伙房水库自身多年调节的性能,进一步研究不同径流补偿条件下的引水策略,制定丰、平、枯水年径流补偿条件下的引水调度线。研究结果可为水库经济引水及综合效益发挥提供参考。     

Improved Thomas–Fiering and wavelet neural network models for cumulative errors reduction in reservoir inflow forecast

Inflow forecasting for reservoirs is a key component for reservoir operation, water resources management, and inter-regional water transfer. In this paper, to obtain enhanced accuracy in forecasting reservoir inflow, the Thomas–Fiering (TF) model as a typical stochastic model was improved through pre-defining an array in the model that was previously supposed to be a random one to find the suitable parameters for the data series for forecast errors' reduction. Also, a wavelet neural network (WNN) model was utilized to represent a machine learning approach which was improved through using an input–output matrix for the model parameter training to timely adjust input parameters according to the errors produced in the model application process, so as to reduce overall forecast errors as much as possible. Through comparing the performance of the two models within a test year, the TF model was performing better in the wet season and the WNN model had better performance in the dry seasons at the Danjiangkou Reservoir, an important water-providing area of the South-North Water Transfer Project in China. Through comparing the abilities of the improved TF and the WNN models to forecast reservoir inflow, consistencies, differences and reasonable suggestions could be obtained for helping select appropriate models over different hydrologic seasons. Thus, these two models were combined to support the forecast of reservoir inflow within an entire hydrological year. Using these models improved in this paper, the forecasted inflow to the Danjiangkou Reservoir was 4.52 × 10¹⁰ m³ in the coming year (here is 2006), which is approximately 70% of incoming frequency based on daily observed inflow data from 1980 to 2005.     

泾河流域径流量变化特征研究

通过分析张家山典型水文测站长序列径流量变化情况,揭示泾河流域径流量演变规律,预测未来变化趋势。采用线性回归、滑动平均法、Mann-Kendall检验分析泾河流域径流量变化特征,采用有序聚类法和滑动t检验分析突变点,采用R/S法对流域径流量的未来变化趋势进行预测。结果表明:张家山站径流量年内分配不均,主要集中在7-10月,占到全年径流量的近70%。从年际变化趋势来看,年径流量、汛期径流量与非汛期径流量丰枯年份交替频繁,突变点在1996年左右,其中汛期径流量波动性与年径流量波动性相似程度更高,非汛期波动相对平稳。张家山站在1950 s至1980 s年代平均径流量较大,处于偏丰年代,1990s至2010s年代平均径流量小于多年平均值。年径流量、汛期径流量与非汛期径流量均呈现出显著减少趋势,其Hurst指数均大于0. 5,表明未来与当前趋势有一定持续性,预测未来将呈现持续减少趋势。