北流河金鸡站水沙时间变化规律及预测研究

采用回归分析法和Mann-Kendall秩次相关检验法分析北流河金鸡站年径流量和输沙量的趋势性,并利用有序聚类分析法和均值检验法研究年径流量和输沙量的突变性,使用Morlet小波分析法分析年径流量和输沙量的周期性,最后运用BP神经网络模型预测2008-2012年金鸡站年径流量和年输沙量。结果表明:金鸡站年径流量总体上呈不明显的下降趋势,在1985年发生突变,存在7年、13年和23年左右的周期;金鸡站年输沙量有明显的下降趋势,倾向率达79.0万t/10a,在1985年发生突变,存在7年、13年和22年左右的周期;应用BP神经网络对北流河金鸡站年径流量和年输沙量进行预报是切实可行的。     

我国西北疏勒河和党河流域流域径流变化特征及其还原计算分析

河川径流是气候、降雨等多要素影响的综合反映，内陆河流是维系绿洲生态的重要保障，内陆河川径流的变化直接关系到水资源开发利用，甚至影响社会经济发展。及时识别河川径流变化特征及原因，对水资源的保护与利用具有重要意义。以疏勒河、党河流域为研究对象结合Hurst系数法、Mann-Kendall法、降雨-径流双累积曲线法等方法，对疏勒河、党河出山口径流量进行变异诊断，并进行归因分析。定量计算气候变暖导致冰水融水增加对出山口径流的影响程度并对出山口径流进行还原分析。通过变异诊断确定了近60a来疏勒河出山口径流(昌马堡站径流)、党河出山口径流(党城湾站径流)的变异程度均属于强变异，径流量呈现上升趋势，1997年为疏勒河出山年径流量的突变点、1986年为党河出山年径流量的突变点。通过归因分析，确定疏勒河出山口径流突变是山区降雨量突变以及源头气温突变导致冰雪融水增加导致的，源头地区气温于1986年的阶段性变化导致了党河出山口径流量的突变。降雨、温度对疏勒河出山口径流深影响占比分别为34%、66%。降雨、温度对党河出山口径流深影响占比分别为59%、41%。疏勒河党河出山口径流增大是降雨量增大以及气候变化引起...     

西安市多年降水特征分析及降水量预测

基于西安市1951年-2013年降水实测资料,利用距平、累计距平和Mann-Kendall检验的方法对降水特征进行分析,用BP神经网络模型对年降水量进行模拟预测。研究结果表明:西安市年降水量呈下降趋势但趋势不显著(置信度95%),四季中除夏季表现出微弱的上升趋势外,其他季节均呈现下降趋势,且春季降水下降趋势显著(置信度95%);年降水量在1965年发生突变;BP神经网络预测结果为2014年与2016年降水偏丰,而2015年降水偏枯。研究成果对于合理科学利用降水资源具有一定指导意义。     

嘉陵江北碚站年径流量变化规律及预测研究

首先利用小波变换对北碚站年径流量变化规律进行了研究,结果表明:年径流量呈现出明显的减少趋势,并具有大约9.8a的变化周期.其次结合BP神经网络建立小波网络模型,并利用该模型对北碚站的年径流量进行预测,同时将预测结果与BP神经网络模型的预测结果进行了比较,比较结果表明:小波网络模型对径流变化的预测效果明显优于BP神经网络模型,为径流量的定量分析提供了一种新的方法.     

秃尾河流域年径流变化特性分析

对流域径流的变化规律进行准确地分析及合理地预测对流域水资源的合理开发、水利工程的建设以及社会经济的发展具有重要的指导意义。利用Mann-Kendall秩次相关检验法和小波分析理论对秃尾河流域的径流变化规律进行分析研究,并建立BP神经网络模型对径流变化进行预测分析。结果表明:秃尾河流域年径流量变化总体上有明显的下降趋势;从小波系数图可以看出年径流过程主要存在2年、8年和19年左右的变化周期,其中19年左右时间尺度为第一主周期,同时发现目前年径流处在枯水期后期,水量有转向增加的趋势;采用BP神经网络法对秃尾河流域高家川站年径流量进行预测,预测结果相对误差仅为5.92%,说明所建立的BP神经网络模型用于该流域的年径流预测得精度较高,是一种有效地年径流预测方法。     

永定河流域径流变化特征及影响因素分析

根据永定河流域石匣里站、响水堡站和官厅水库站1956年-2003年的年径流资料,应用Mann-kendall检验法、Pettitt检验法、滑动T检验和小波分析法等方法分析了永定河流域年径流量的趋势性、周期性及突变特征,并从气候变化及人类活动两方面分析其影响因素。结果表明永定河流域年径流量一直处于显著下降趋势中,存在27(28)年的第一主周期和20(21)年的第二主周期;1982年-1983年径流量发生突变,突变前后变化较大。径流量变化的主要影响因素是人类活动,如土地利用、闸坝工程建设以及地下水过度开采等;气候变化对径流量也有一定的影响。     

博尔塔拉河径流与降水的集中性及关联性分析

利用1964-2012年艾比湖流域博尔塔拉河径流、降水数据,运用非参数检验、集中度、小波分析等方法研究了博尔塔拉河年径流量与降水量的集中性及多时间尺度相关关系。研究表明:博尔塔拉河年径流量及降水量均通过Mann-Kendall趋势检验,全年增加显著。通过Mann-Whitney突变检验,径流量与降水量分别在1996年和1985年发生了显著的增多突变。博尔塔拉河径流量集中度呈不显著的增加趋势,降水量集中度呈不显著的减少趋势。博尔塔拉河径流量的集中度存在6、11和14a的周期变化,而降水量集中度存在12和18a周期显著。博尔塔拉河年径流量与降水量存在多时间尺度的显著相关关系,并以正相关为主。     

祁连山区三大内陆河近50年来出山径流特征分析

利用祁连山区三大内陆河的出山径流控制站——杂木寺、莺落峡和昌马堡水文站1956-2006年的实测月年径流数据系列,应用数值分析、Mann-Kendall非参数检验、Hurst指数分析等多种方法,分析了祁连山区出山径流近51年的年际变化特征。结果表明:三大水系的径流年际变化中,都存在突变时刻,但具体年份不同;径流总趋势为石羊河在减少,特别是20世纪90年代的降幅很大,黑河和疏勒河为增加的趋势,疏勒河在1997年发生了由小变大的显著突变;指数分析表明黑河的持续性最强,石羊河最弱。     

渭河源区水文气象要素演变趋势及阶段性分析

研究渭河源区水文气象要素变化特征,并进一步分析各个要素之间的相互关系,为渭河源区水资源的合理开发利用提供科学依据与技术支撑。采用坎德尔秩次相关、斯波曼秩次相关、线性趋势回归检验法对渭河源区水文气象要素变化趋势进行检验,利用M-K检验法找出各要素的突变年份,运用多元线性回归分析法分析不同阶段降雨、蒸发量对径流量的影响程度。结果表明:近30年来渭河源区年降水量与四季降水量均呈不显著减少趋势,年蒸发量与春、夏季蒸发量呈显著增加趋势,年径流量与夏季径流量呈显著减少趋势,冬季径流量呈不显著增加趋势。年降水量和年径流量均在1993年发生显著性突变,年蒸发量在1990年发生显著性突变。分析得出:1981-1993年年径流量变化主要受降水量变化影响,1994-2010年径流量变化主要受蒸发量变化影响。     

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%。     

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。     

黄河中下游天然年径流变化趋势预测

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,利用黄河陕县水文站531 a天然年径流时间序列,建立了黄河中下游年径流长期变化的BP网络预测模型,并以此模型对2001—2050年黄河中下游天然年径流变化趋势进行了预测分析,结果表明:①中下游天然年径流在未来50 a变化的大趋势是丰水时段比枯水时段略占优势,要经历2001—2020年相对丰水时段、2021—2026年相对枯水时段、2027—2037年相对丰水时段及2038—2050年相对枯水时段;②黄河中下游与上游的天然年径流变化的大趋势基本一致,但中下游出现连续枯水时段的时间较上游长。     

大渡河流域年径流变化特征及其归因分析

根据1951—2012年大渡河流域内气象站年降水量、年平均气温和铜街子站年径流量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验法识别年径流量变化趋势,基于小波分析法检验其周期成分,采用有序聚类法、累积距平法及Pettitt法诊断年径流量突变点,利用累积量斜率变化率比较法揭示气候变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。研究结果表明:1951—2012年大渡河流域年径流量整体呈不显著的减少趋势,其中,1951—1968和1988—2012年期间呈不显著的减少趋势,1969—1987年期间呈不显著的增加趋势;年径流量存在7年、11年、17年和28年的周期成分;流域年径流量在1968年和1987年发生突变;以1951—1968年为基准期,1969—1987年期间气候变化和人类活动对大渡河流域径流量减少的贡献率分别为36.22%和63.78%;在1988—2012年期间的贡献率分别为33.68%和66.32%;人类活动是大渡河流域年径流量变化减小的主导因素,气候变化是次要因素。     

怒江干流水沙年内分配特征及其变化趋势

怒江研究基础严重滞后于流域资源保护与开发利用的需求。利用怒江干流贡山、道街坝和木城3个水文站历年月径流和悬移质输沙观测数据,运用集中度与集中期、Mann-Kendall检验和R/S分析等方法,研究怒江干流1964-2011年水沙年内分配时空特征及其变化趋势。结果表明:怒江干流径流呈缓慢上升趋势,但输沙上升趋势明显;怒江干流悬移质输沙年内分配集中度明显高于径流,径流和悬移质输沙年内分配集中度时间上呈波动下降趋势,空间上呈从上游到下游递减的趋势;径流和悬移质输沙年内分配多年平均集中期均在7月中旬,较降水集中期稍有提前;怒江干流径流年内分配集中度未发生突变,悬移质输沙年内分配集中度在1977年开始发生突变,在1995年后下降趋势明显;怒江干流径流和悬移质输沙年内分配集中度未来仍将延续波动下降的趋势,且悬移质输沙年内分配集中度的下降趋势比径流更强。     

鄱阳湖近60年天然入出湖径流特征分析

依据鄱阳湖流域“五河”7个入湖控制水文站及出湖湖口站观测资料,对其中人类活动影响较大的李家渡、柘林站进行径流还原,得到7个入湖站和出湖站1953～2011 年天然径流序列。综合采用多种方法对各站径流序列进行了分析。结果表明：李家渡站年径流量比以往研究结果增加25%左右,且枯水期增加更明显,与上游站点天然径流演变规律更具有一致性;“五河”各站天然径流量的年际变化和年内分配总体上具有相似性;入、出湖各站径流年内分配极不均匀;1953～2000年,入、出湖各站径流均呈现小幅度上升趋势,但21世纪以来各站径流量处于下降趋势;各站年径流序列存在33~35 a的变化主周期,与流域年降水量变化主周期基本一致。研究结果可为鄱阳湖流域水资源的合理开发和科学管理提供参考依据。     

气候变化和人类活动对白河流域径流变化影响的定量研究

分析气候变化和人类活动对白河流域径流变化的贡献率,可为流域水资源规划与管理提供依据。以白河流域作为研究对象,首先采用线性趋势法、滑动平均法分析水文气象要素的年际变化趋势,其次采用Mann-Kendall检验、有序聚类检验和滑动t检验探究年径流量的突变年份,最后采用基于Budyko假设的水量平衡法评估气候变化和人类活动对径流变化的影响。结果表明:白河流域年径流量呈下降趋势,2008-2017年平均径流量仅为1960-1969年平均径流量的36.5%;年径流量在1979年发生突变,在1986年以后呈显著下降趋势;与基准期相比,变化期流域的干旱指数在增加,2001-2017年流域的干旱更为明显;人类活动是白河流域径流变化的主要原因,1980-2000年、2001-2017年人类活动对径流变化的平均贡献率分别为85.6%、73.6%,说明2000年以后气候变化对径流变化的影响呈上升趋势。     

基于FCM-LVQ网络模型的疏勒河流域水安全评价

疏勒河流域水安全状况对祁连山脉的生态安全具有重要影响。针对疏勒河流域水安全问题,提出一种环境-生态-监管-治理模型,构建出祁连山脉内陆河流域水安全评价指标体系,通过模糊C-均值聚类分析(FCM)法结合专家打分法对指标数据进行处理,运用学习向量量化(LVQ)网络模型得到疏勒河流域水安全评价等级,并与单纯使用LVQ神经网络和BP神经网络的评价结果进行对比,以验证评价模型的实用性。结果表明:疏勒河流域水安全状况2013年表现为不安全,2014-2016年表现为基本安全,2017-2019年表现为安全,整体呈现为逐渐上升的趋势,这与流域内实际情况是相符的。另外,FCM-LVQ网络模型在运行速度及评价结果精度上明显更优于另外两种网络模型,可在流域水安全评价中推广使用。     

塔里木河流域汛期地表径流变化趋势和预测分析

基于塔里木河流域三源流和干流1957-2008年实测月地表径流数据,运用Mann-Kendall非参数检验和小波变换等方法,探究三源流和干流汛期地表径流变化趋势,并建立周期性叠加趋势模型预测其2009-2025年地表径流量特征和变化趋势。结果表明:近50多年来,塔里木河源流7、8、9月地表径流均呈增加趋势,干流7、8、9月地表径流均呈减少趋势,反映出源流用水量持续增加挤占干流水资源量。根据预测,塔里木河三源流2009-2025年,7月和8月多年平均地表径流量属平偏丰水期,9月属偏丰水期;7月和9月地表径流量呈增加趋势,8月地表径流量呈下降趋势。塔里木河干流2009-2025年,7月多年平均地表径流量属平偏丰水期,8月和9月属偏丰水期;7月和8月地表径流量呈增加趋势,9月地表径流量无明显增大或减小趋势。     

长江口盐水入侵对径流变异和海平面变化的响应

基于1960—2019年长序列实测径流、潮位资料,采用Mann-Kendall检验和Theil-Sen估计分析了长江口径流变异和海平面变化趋势,结合MIKE21水动力模型和蒙特卡罗方法,提出了计算盐度超标率的方法,并对长江口盐水入侵风险进行了评估。结果表明：径流对数值的年方差和平均海平面高度分别呈显著下降和上升趋势;预计到2060年和2100径流对数值的年方差分别减小30%和60%,平均海平面高度分别上升0.2 m和0.4 m;海平面上升增大了长江口盐度超标率,河口中段的盐度超标率增幅相对明显;随着径流变异性的减小,长江口沿线盐度超标率呈交错增减变化;2060年和2100年长江口平均盐度超标率将从46.9%增大到52.2%和54.9%,其中海平面变化对长江口盐水入侵的影响显著大于径流变异。