黄河上游天然年径流长期变化趋势预测

基于神经网络理论与传统分析方法,采用改进的BP网络算法,利用黄河青铜峡水文站278年(1723~2000年)的天然年径流时间序列,建立了黄河上游年径流长期变化的BP网络预测模型,并以此模型对2001~2050年黄河上游天然年径流变化趋势进行预测分析,结论认为:①黄河上游天然年径流在未来50 a变化的大趋势是丰水时段占优势,且黄河干流天然年径流变化要经历3个不同的时段,即2001~2013年以多年平均水平为基准上下波动的时段、2014~2037年相对丰水时段和2038~2050年相对枯水时段;②用神经网络理论建立了黄河天然年径流中长期BP网络预测模型,模型预测分析的未来几十年黄河天然年径流变化的大趋势是可信的。     

黄河兰州站520年汛期径流量变化规律及预测

利用兰州站重建的520年径流量资料,采用统计学方法对黄河上游兰州站汛期天然径流量的历史演变规律和未来30年变化趋势进行了分析,结果表明:①黄河上游兰州站近520年汛期天然年径流量大体上经历了8个枯水段和7个丰水段,目前尚处于自1989年开始的枯水段;②兰州站520年汛期天然径流量序列存在准30年、准4年等显著且比较稳定的变化周期;③兰州站未来30年汛期天然径流量变化趋势大体可以分为平水段(2005～2012年)、丰水段(2013～2018年)、枯水段(2019～2028年)、丰水段(2029～2034年)4个时段.     

近50a来石羊河流域出山径流变化趋势分析

对石羊河流域出山径流的变化趋势进行了分析。结果表明:受气候变化和人类活动的影响,石羊河流域出山径流总体上呈减少趋势;从石羊河流域出山径流的多年变化过程看,丰水时段长一般为1~3 a,枯水时段一般为3~9 a,平水时段长为15~20 a;干旱缺水是该流域内水文现象的自然规律;未来20 a石羊河流域出山径流总量仍将减少,时程分配上可能是2005—2010年为相对多水时段,2011—2025年为平水时段。     

黄河河龙区间径流多年变化特征及动态预测

根据黄河中游河口镇-龙门区间龙门水文站的径流量资料,选取径流多种参数和统计方法分析其多年变化特征.结果表明:区间径流年际变化大,丰水时段历时较短,枯水时段历时很长;45年来,区间年径流存在一个15-16年的显著的周期性变化:区间年径流存在非常显著的减少趋势.同时建立了区间径流的预测模型,在进行拟合时.预测结果的相对误差大都±20%以下,并对区间2001-2030的年径流量做了分析预测.     

黄河上游玛曲～唐乃亥河段连续11年枯水段存在性分析论证

黄河中游陕县站1922—1932年出现了连续11a枯水段,水量比正常年份水量偏枯近30%。从玛曲站、唐乃亥站的年径流与位于龙羊峡以下的贵德站、兰州站、陕县站年径流的同步性、一致性及调查资料等方面,分析论证黄河上游龙羊峡以上玛曲～唐乃亥河段也存在1922—1932年连续11a枯水段,在黄河上游湖口至羊曲河段各梯级水电站的设计中应予以考虑。     

金沙江流域径流特性变化及影响分析

以金沙江流域屏山站55 a(1950～2004)水文资料为基础,研究了流域内径流的变化特征。运用多种统计方法较系统地分析了屏山站径流的年内、年际变化规律及影响流域径流变化的因素。结果表明,流域径流年内分配不均匀系数Cvy的值介于0.05～1.49之间,且有减少趋势。径流的年际变化剧烈,丰水时段与枯水时段交替出现,由年降水—径流双累积曲线及回归分析可知,降水是影响流域径流变化的主要因素,人类活动对径流变化影响较小。     

黄河上游径流统计特征及演变规律分析

以黄河上游唐乃亥水文站1956—2011年径流量资料为基础,分析了年内、年际径流量的变化特征,采用线性倾向估计法和极大熵谱分析法对径流量序列的趋势性和周期性进行了识别。结果表明:1黄河上游径流量年内分配差异明显,径流量主要集中在7—10月,7—10月径流量占全年径流总量的60%;2研究时段内丰水/特丰年份占整个序列长度的48.21%,年径流量极值比为3.08,径流量呈微弱减小趋势,有利于黄河上游水资源的综合开发利用;3黄河上游径流量存在28、8、5 a的显著周期。     

近期黄河来水特点与历史典型枯水时段对比

20世纪90年代以来,黄河来水量总体呈偏枯态势。自1990年至2011年的22 a花园口水文站多为偏枯与枯水年份,间有平水年,多数年份与上游龙羊峡水文站枯与偏枯性质同步,但有个别年份下游偏枯而上游偏丰,这有利于上游大型水库蓄水进行多年调节,以丰补欠,满足全河工农业及生态用水。1994—2002年为连续9 a枯水与偏枯时段,与历史上1922—1932年连续11 a枯水时段相比较,在枯的程度与年数上1922—1932年更为严重,因此应作好遭遇更长连续枯水段的水量调度预案。     

黄河上游近522年径流量序列重建及其变化趋势分析

依据黄河上游古树年轮、旱涝等级和相邻河流径流量等资料及其与兰州站汛期天然径流量的关系,重建522年径流量序列,分析了其历史变化特点和未来趋势.结果表明:(1)重建序列与现有序列具有较好的一致性;(2)近522年径流量变化具有较明显的阶段性、周期性特点,大致经历了8个枯水段和7个丰水段;(3)未来46年平均的汛期径流量为275亿m3左右,较常年偏多约4%,期间可分为平水、丰水、偏枯和偏丰的4个时段.     

黄河上游唐乃亥流域径流统计特征分析及气候影响

根据黄河上游唐乃亥以上气候资料, 统计分析了近 50年气候变化特点并以其与唐乃亥站径流关系为依据,分析了气候变化对唐乃亥站径流量的影响.结果表明:黄河上游径流呈现以枯水期占优势的丰、枯水交替变化规律,其完整的丰枯循环周期约在18 a;1920～1998年的年径流量呈现弱增长趋势,2000年以后进入一个丰水段;该区年均径流量为617 m3/s,主要集中在6～10月份;月均径流、降水和气温在变换趋势和影响月份上具有高相关性;在全球变暖的大环境下,研究区气温处于波动上升状态,20世纪90年代以后,降水、径流均呈下降趋势.     

近50年黄河中游降水变化及其对径流的影响

利用黄河中游地区降水资料，统计分析了黄河中游近50年降水变化特点，建立了天然年径流量计算公式，计算分析了降水变化对径流量的影响。结果表明，由于1986年以来降水量较前期减少明显，使得1986年以来天然年径流量较前期减少近20％，尤其1994年以来最甚，平均每年减少66．5亿m^3。     

泾河年径流量BP神经网络模型研究

以1957—2000年的实测降水序列和泾河年径流量序列为研究对象,利用EMD法和GA建立了泾河年径流量的BP神经网络模型。分析结果表明:泾河流域年降水量变化可能存在准2～3、5～7、10～13、18～22 a的周期;基于EMD的年径流量BP神经网络模型预测值的相对误差为-4.71%～8.21%,基于GA的年径流量BP神经网络模型预测值的相对误差为2.25%～12.22%。     

小波神经网络在径流预测中的应用

将小波分析与传统的BP神经网络模型进行组合,提出了一种新的径流中长期预测方法。该方法对年径流序列进行Mallat小波分解,将分解后得到的不同尺度下的低频成分和高频成分分别进行Mallat算法重构,对重构系列采用BP神经网络模型进行预测。采用黄河三门峡站1470-2002年的年径流资料进行模型的预测和检验,并与传统的BP神经网络模型进行比较,研究结果表明小波神经网络在径流预测中具有较好的预报精度,可以成功地用于径流模拟和预测。     

黄河源区径流变化及原因分析

采用斯波曼秩次相关法分析了黄河源区20世纪60年代以来径流变化情况,并从降水、气温、下垫面等影响因素探讨了黄河源区径流变化原因。结果表明:①黄河源区的径流年际变化从60年代以来有明显的阶段性变化,从年内变化来看,唐乃亥站的汛期和非汛期径流量占年径流量的比例也具有阶段性变化,从80年代中期到90年代末,汛期径流量占年径流量的比例一直减少,非汛期径流量所占比例一直增大。②过去40多a来,玛多站年降水量呈现出缓慢上升的趋势,玛曲站则呈现出下降的趋势;从降水年内变化来看,雨季降水量占年降水量的比例呈减少趋势,旱季降水量占年降水量的比例呈增加趋势。因此,黄河源区降水量的变化是影响径流变化的主要原因,90年代小雨多、降雨历时长是导致径流减少的另一个原因。③黄河源区径流的变化,特别是90年代径流量的偏小和气温的直接关系不大。④植被覆盖面积的变化并不是引起径流减少的原因。     

基于集对分析法的渭河中下游径流变化特征研究

对渭河流域中下游径流的时空变化进行分析,为流域地表径流的深入研究和合理开发利用提供基础数据。利用渭河流域中下游典型水文站的实测数据,采用线性倾向法分析年径流量变化趋势,采用集对法分析径流量的空间变化特性。结果表明:20世纪70年代以来,渭河流域径流量呈现减少趋势,各站年径流量的变化趋势相似;渭河中下游各水文站年径流量空间变化上存在一定的同步性。基于集对原理的水文分析方法简单方便、结果合理,在水文水资源领域的径流空间变化特性分析研究中具有推广和应用价值。     

长江源高寒区域河川径流预测方法及其对比分析

为了更好地预测长江源高寒区域水文循环尤其是径流过程的变化规律,根据沱沱河站(1961年-2009年)共49年的降水和径流资料,以降水量作为输入向量,径流量作为目标向量,分别采用偏最小二乘回归估计、改进的BP神经网络和RBF神经网络建立了径流预测模型,并利用Matlab工具软件编程求解。通过三种计算方法预测结果的分析与对比表明:偏最小二乘回归估计模型的径流预测结果基本合理,但该方法需要降水数据作为已知条件,同时要求降水和径流的相关性较高,对于长江源高寒区域来水复杂的地区不是很合适;改进的BP网络模型因受到神经网络学习和训练的随机性影响,需要相当大的运算量,而且预测精度也不高,如果合理选择RBF神经网络模型的周期和spread值,其径流预测结果的精度相对较高,所以是值得推荐的方法。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

基于水沙组合分类的黄河中下游水沙变化特点研究

为进一步揭示黄河中下游水沙关系及变化规律,本文通过自组织映射(Self-Organizing Map)-K均值聚类(K-means clustering)耦合方法,利用黄河中游潼关水文站1919—2018年的年径流量及年输沙量数据,对该站的水沙组合进行分类。结果表明:潼关站水沙类型有沙多水多、沙多水中、沙中水中及沙少水中4种。结合新中国成立后黄河流域水土保持事业的发展情况,以1960年及2000年为时间节点将研究时段分为3个阶段,分析了上述4种类型在3个阶段的出现频率及变化特点。考虑到黄河水沙条件的变化,又对1986年以来潼关站的水沙组合进行分类。结果表明:该站在1986年后的水沙类型有沙中水中及沙少水中2种。两种时间序列下的分类结果略有差异,体现出黄河水沙变化的复杂性。     

黄河泥沙动态分析

文中分年和汛期两方面分析总结了 195 0～ 1999年间黄河中下游径流量、输沙量和含沙量的年际和年内分配变化特点 ,分析了三门峡水库不同运行时期下游河道泥沙动态。研究结果表明 ,黄河泥沙 5 0年间发生了很大的变化 ,表现在径流量、输沙量、含沙量变化不同步 ,水量汛期比例减少而沙量向汛期集中等方面