基于集对原理的年径流状态时序变化特性分析

提出了基于集对原理的年径流状态时序特性分析法.该法在年径流状态划分的基础上,用年径流状态时间序列来构造集对,通过联系度中的同、异、反来反映t年径流状态与t Τ年径流状态的转换特性.长江干、支流上的几个水文站年径流的状态时序特性分析表明,建议方法概念清楚、计算简单、结果合理.     

渭河上游径流变化特征及归因研究

分析渭河上游降水量、径流量的变化趋势和径流量的突变点,定量计算气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,揭示渭河上游径流变化原因,为渭河流域水资源管理及开发利用提供依据。基于1961-2015年降水和径流数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和双累积曲线等方法分析渭河上游降水和径流演变规律。结果表明:渭河上游降水及径流的年际变化趋势均呈下降趋势,径流突变点为1970、1987、1990和1993年,根据突变点确定渭河上游径流基准期为1961-1969年;通过双累积曲线法的定量分析结果表明:人类活动是渭河上游径流减少的主要影响因素。总体上,近年来人类活动对径流的影响呈现增加趋势,2010-2015年间人类活动对径流影响的贡献率高达98. 32%。气候变化对径流变化有一定影响,尤其是,1990-1999年间气候变化对径流量影响占到22.52%。统计资料表明:在这段时间内,渭河流域发生多次极端干旱事件,导致渭河上游降水量骤减,使得气候变化对渭河上游径流变化的贡献增加。     

基于分形和R/S分析的渭河干流径流变化特征研究

变化环境下日益突出的水资源供需矛盾对流域水资源管理提出更高要求。通过分析流域径流量变化特征,揭示流域水资源演变趋势,为流域水资源合理开发利用提供依据。以渭河流域为研究区域,采用Mann-Kendall非参数检验、分形理论和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流时空变化特征、持续性及两者之间的关系。结果表明:渭河干流各站点的月径流量均呈减少趋势,从上游到下游,月径流量减少趋势的显著性越来越弱,呈显著性减少趋势的月份越来越少。渭河干流各站点的月径流深Hurst指数均大于0.5,即未来与历史变化情况呈正相关性,各站点未来月径流量将呈持续减少趋势。汛期分维数大于非汛期,上游月径流分维数小于下游,中游月径流分维数最大。分维数越大,径流过程变化越复杂,河流调节能力越差,表明渭河干流在汛期和中游径流量调节能力相对较差。Hurst指数与分形维数之间有着显著负相关性,即径流量越复杂,分维数越大,Hurst指数越小。研究结果可为流域水资源科学调度提供依据,有利于促进流域内水资源严格管理。     

渭河中下游区径流变化特性及非汛期径流量预报研究

依据《陕西省地表水资源》（1956年～2000年45年资料系列）,渭河流域省内多年平均径流量56．22亿m3,多年平均径流深为83．8mm。其中北洛河流域省内多年平均径流量为7．82亿m3,多年平均径流深为31．8mm：泾河流域省内多年平均径流量为4．37亿m3,多年平均径流深为47．3mm。从天然径流分区组成看,渭河南岸来水量占渭河流域来水量的48％以上,而集水面积仅占渭河流域面积的20％,南岸径流模数是北岸的3倍左右。     

基于集对分析的年径流自组织预测模型

准确预测径流量对水资源科学管理具有重要意义.针对年径流量与其影响因子关系复杂的特点,利用自组织数据挖掘理论分析并描述两者之间的联系,同时,以集对分析为基础从同、异、反3个方面来刻画模型计算值与实际值之间的接近程度并建立相应的筛选外准则,以进行中间模型的评价及选择,从而构建了基于集对分析的年径流自组织预测模型(SPA-GMDH).实例结果表明:SPA-GMDH模型能够自主地选择对年径流量作用显著的输入形成最终模型,其拟合及预测效果良好.     

基于秩次集对分析的年径流预测模型

简要介绍了集对分析原理,提出了秩次集对预测模型。以岷江紫坪铺站年1937~2003年63 a的径流资料对秩次集对模型的预测效果进行了验证,并与自回归模型和BP模型的预测结果进行了对比。比较结果表明:以相对误差e≤20%合格为标准,秩次集对模型的预测合格率为100%,而自回归模型和BP模型的预测合格率为93.3%。此外,秩次集对模型原理清晰,计算简单,预测精度较高。     

渭河陕西段径流系列的一致性分析

水文资料是工程设计的基础资料,其资料的一致性直接影响工程设计结果的合理性。本文采用渭河陕西段林家村,咸阳,华县三站1951—2010年的年径流资料,定性分析、定量检验了其序列的一致性。结果表明：①径流序列的趋势、突变及参数等的变化并不足以表明其一致性的改变,需要进一步的检验;②通过定量检验表明：1969—1971年的突变并未通过显著性为0．05的一致性检验,而1991—1994年的突变却通过了显著性为0．05的一致性检验,说明渭河陕西段径流序列的一致性改变发生在1991—1994年间。     

渭河干流径流变化趋势及突变分析

流域水资源量的减少对区域水资源的利用、人类生存环境和经济社会发展等存在着重大影响,通过分析渭河干流径流量变化趋势和突变情况,为渭河流域水量调度和水资源管理提供科学支撑。采用Mann-Kendall非参数检验、累积距平、有序聚类、滑动t检验和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流量的历史演变规律、突变点和未来变化趋势。结果表明:渭河干流各站点的年和季节径流量均呈减少趋势。各站点的春、夏季节减少趋势的幅度大于秋、冬季节;从上游到下游,减少趋势的幅度越来越小。上游各站点呈现增加-平稳-减小的变化过程,且存在1970和1993年2个突变点,中游和下游各站点呈现增加-波动-平稳-减小的变化过程,且存在1968和1993年2个突变点。渭河干流各站点年和季节径流量Hurst指数均大于0.5,即未来变化趋势与历史演变规律呈正相关性,表明渭河干流各站点径流量具有持续下降的趋势,相应部门应高度重视这一现象,制定合理的流域水资源管理对策。     

渭河咸阳水文站径流特征日水文分析

以渭河咸阳水文站为例，采用径流特征日法，分析结果表明径流特征日的分布分散，必须要有防汛抗旱两手准备。多水年径流日分布与少水年相比变化小、稳定。枯水段呈会聚的趋势的形态，径流量相差小，有与横坐标相交的态势，反映渭河有断流迹象。史料也证实了这一结论。后20年（1970年至1990年）各径流特征日数值小于前35年，反映渭河具有径流减少的呈干旱化的趋势，对供水不利。     

基于GH Copula的渭河与汾河径流丰枯遭遇频率研究

在分析现有的常用二维理论联合分布模型不足之处的基础上,应用GH Copula函数方法构建了渭河与汾河之间年径流量的二维联合分布模型;然后,基于该联合分布模型,应用频率分析法对二者之间的径流丰枯遭遇频率进行了深入研究。研究获得了渭河与汾河年径流量之间变化的基本规律,其结果对黄河中下游水资源的开发利用和防洪减灾工作具有一定参考价值。     

渭河中下游年径流量变化趋势及突变分析

以渭河中下游林家村、咸阳、临潼和华县等4个典型水文站资料为例,采用滑动平均法、累积距平和线性倾向估计法分析年径流量变化趋势;采用滑动t检验,有序聚类法和Mann-Kendall法分析年径流量的突变情况。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似,各水文站径流量突变点发生在70年代初和90年代初。不同水文站突变情况存在差异,林家村突变点发生在1970年和1990年,咸阳站在1970年和1990—1992年之间,临潼站在1968年和1990—1994年之间,华县站在1968年和1990年。渭河流域径流量变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,前者主要表现为降水和潜在蒸发量的变化,后者主要体现在流域内水利工程的建设。     

渭河上游河川径流演变特性分析

为了研究渭河上游径流演变特性,以林家村等5个水文站近50 a的实测径流序列为基础,采用Mann-Kendall趋势分析法(M-K法)和R/S法分析了径流演变趋势。结果表明：渭河上游径流年内分配在20世纪50年代较为集中,60~90年代相对均匀;径流年际变化较大;径流量总体呈下降趋势,且趋势性较为显著。研究成果为渭河流域水资源开发利用、调度管理和生态环境保护提供一定参考。     

渭河流域上游气候变化及其对径流的影响

气候要素变化对水文循环有很大的影响。依据包括气温、降水量、风速、日照时间、蒸发量等气候要素在内的渭河上游25个气象站1960-2017年的数据及4个水文站1960-2010年的径流数据,利用气候诊断法、相关分析法、双累积曲线法分析各气候要素与径流量的时空变化特征及其相关关系,探讨自然气候和不同强度人类活动对区域径流量变化的贡献率。结果表明：渭河上游区域年均温上升速率为0.29 ℃/10a,年降水量、年均风速、日照时间、蒸发量的减少速率分别为-14.36 mm/10a、-0.05 (m·s^-1)/10a、-19.91 h/10a、-4.64 mm/10a,林家村、北道、武山、渭源水文站径流量分别以-5.074×10⁸、-2.895×10⁸、-1.201×10⁸、-0.033×10⁸ m³/10a减少;气候要素季节变化与年变化基本一致,但空间变化有所差异;各气候要素表现出20～30 a的主周期变化,同时也存在突变特征。相关分析表明,径流量与气温、日照时间和蒸发量呈显著负相关,气温升高0.1℃、日照时间增加1 h、蒸发量增加10 mm,径流量分别减少1.09×10⁸、0.03×10⁸、0.53×10⁸ m³;与降水量正相关关系显著,降水量增加10 mm,则径流量增加0.61×10⁸ m³;与风速关系较差。气候变化对径流量减少的贡献率在各区域及年代均不同,人类活动强度大的干流下游区域在5%～25%之间,强度较低的上游及源头区域在11%～43%之间,这与区域人类活动程度及气候要素的异常变化有密切关系。     

渭河流域径流系数的演变规律研究

以渭河流域1960-2005年的径流系数资料为基础,将渭河流域分为北道以上、北道-林家村、林家村-咸阳、咸阳-临潼(含张家山)、临潼-华县+状头5个区域。分析了这5个区域和渭河流域径流系数的基本统计特征、年际变化,并运用R/S法进行持续性分析,Kendall秩次相关检验分析趋势性,功率谱分析法计算周期,Mann-Kendall法和累积距平法相结合分析突变。结果表明:渭河流域径流系数呈现显著的递减趋势并将继续持续下去,北道以上最显著周期为3年,北道-林家村最显著周期为2.66年,其他区域均无显著周期存在。径流系数突变发生在20世纪60年代末—70年代初、80年代—90年代初。由于人类活动和气候变化的影响,整体渭河流域降雨转化为径流的能力显著减弱并在未来还将继续减弱。     

基于分形理论的汉江中下游流域径流特性分析

为了从整体上全面、科学地描述汉江中下游流域径流特性,根据中下游主要干、支流水文站的年、月径流数据,通过 ArcGIS 工作平台计算分析了各站年、 月径流分维数,并基于分形理论研究了径流过程线的形态特征。结果表明：月径流过程线可看作是一种分形,其变化的复杂程度可用分维数表征,径流调节能力较强的大流域分维数小于小流域。由于水库调蓄作用,丹江口水库建成后分维数小于建库前。相距较近的流域所处 气候、下垫面条件相同,其分维一致性较好。     

1961年－2013年渭河流域降水与径流变化特征

采用滑动平均、累积距平、线性倾向估计法分析陕西渭河流域1961年-2013年降水变化特征;采用滑动t检验、有序聚类、双累积曲线分析法分析径流突变性。结果显示:渭河流域降水量整体呈减少趋势,平均年降水日数为86d;降水季节分配不均,集中在夏、秋两季;春、秋两季降水量呈现明显减小趋势;大雨日数与年平均降水量显著正相关,年平均降水量越大,年平均大雨日数出现频次的越高;流域西部和北部暴雨强度呈现增大趋势,东部和南部暴雨强度呈现微弱减小趋势。渭河华县站径流的突变点出现在20世纪70年代初和90年代初,降水量的变化与径流变化的趋势基本吻合。     

金沙江流域径流年代际变化特性分析

为研究金沙江流域径流年代际的变化特性,采用金沙江流域石鼓站1951~2009年、攀枝花站1966~2009年、屏山站1940~2009年径流资料,对金沙江流域径流年代际变化特性进行了分析,结果表明,自20世纪40年代以来,金沙江流域来水年际径流变化不大,无明显增大或减小趋势。金沙江中游来水自20世纪80年代后呈小幅增加趋势,可能是由于降雨增加所致,形成原因有待进一步深入研究。     

甘肃渭河流域土地利用及覆被变化 对径流的影响研究

利用遥感图像、1980年和2000年Landsat TM影像数据,用分类统计方法、分段比重百分比指标法分析渭河流域土地利用及覆被变化空间分布和转移情况。以清源河小流域为研究实例,用分类水文模型对其进行了模拟。结果表明,黄土高原土地利用及覆被变化对流域年径流有显著影响,即: 对径流的影响表现为季节性特征明显;对暴雨形成的洪水过程有延时效应。