黄河上游水文周期成分和突变特征的小波分析

根据黄河上游唐乃亥、兰州两站1956—2000年的逐月径流量资料,采用于小波变换和Butterwarth滤波器,对水文序列的频率特征、各种周期的强弱进行了分析。结果表明:黄河上游月径流量不仅存在1 a的短周期变化,而且存在3.9、7.8 a和18.5 a的长周期变化。     

黄河上游高寒地区水文时间序列小波特征

基于黄河上游吉迈站年降水量、径流量和蒸发量实测资料,利用小波分析方法,探讨了黄河上游高寒地区年降水量、年蒸发量和年径流量的多时间尺度演变特征。结果表明：高寒地区年降水量、年蒸发量和年径流量序列均具有多时间尺度特征;年径流量序列具有4a,8a左右的主周期;年降水量序列存在4a,7a、16a左右的主周期;年蒸发量序列存在4a、8a、18a左右的主周期。此外,给出了高寒地区雨水一冰雪融水类河流的水文情势：径流过程曲线呈双峰型;秋季径流递减速度大于春季递增速度;6月份径流量递增速度最快,9、10月份递减速度最快,在解冻期和冻结初期径流量增减速度仅次于6、9、10月份。     

水文时间序列突变特征的小波与李氏指数分析

基于小波变换与李氏指数(Lipsehitz)的分析方法，对水文时间序列多尺度变化的突变特征进行了探讨，研究显示，小波变换与李氏指数分析方法不仅能将水文时间序列的突变点在时间域上展现出来，而且清晰地给出各种突变类型、强弱及分布．以黄河青铜峡站多年(1723～2000年)的天然年径流时间序列为例，分析表明其年径流在278年的变化中，共有10次较大的突变，平均28年出现一次，每次突变的类型和影响程度都有所不同；而其在近50年以来发生了4次突变，大约10年左右出现一次突变，且持续时间也较长，与以往相比其突变的频次和影响程度加剧．     

黄河上游宁蒙河段水沙变化特征分析

基于黄河上游4个水文站点1950—2009年实测年径流量和年输沙量的数据,利用趋势分析法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验、Morlet小波分析等方法,对黄河上游来水来沙的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析。结果表明:①近60 a来,黄河上游年径流量和年输沙量均呈明显减少趋势,头道拐站年径流量减幅最大,下河沿站年输沙量减幅最大;②径流量和输沙量序列均存在显著突变,但突变时间存在差异性,且输沙量的敏感性更强;③黄河上游水沙序列存在多时间尺度变化,但变化尺度并不一致。     

近50年黄河上游降水变化及其对径流的影响

利用黄河上游兰州以上地区降水量资料，在统计分析近50年降水时空分布和变化基本特征，以及各站降水量与兰州站天然年径流量关系的基础上，选取代表站，计算区域平均降水量，并建立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，20世纪70、80年代降水变化对天然年径流量的影响不甚明显，而90年代以来影响十分显，其影响幅度达10％-20％。     

南水北调西线引水区和黄河上游径流及气候变化特征

利用南水北调西线一期工程引水区和黄河上游地区近40年的径流量、降水、气温资料，分析了各个流域径流量、降水、气温的年代际变化、周期，以及变化的原因。结果表明：南水北调西线一期工程引水区3个流域径流量的变化大体相似，经历了3个主要变化阶段，存在2～6年的周期。降水量变化幅度不是很大。降水量和径流量的变化趋势很一致，二者相关系数均达到0.80以上。温度表现出明显波动升高的趋势。黄河上游地区的径流量大体经历了4个变化阶段，存在2～8年的周期，有很明显波动减小的趋势。降水总体表现为没有大幅度的变化，流量和降水的相关系数在0.69以上。气温总体表现为波动变暖的趋势。两区的河流均以降水补给为主。黄河上游地区自1990年以后径流量明显减小，尤以黄河唐乃亥到兰州段之间最为严重，这可能与人为影响和温度升高蒸散量变大有很大的关系，所以南水北调西线引水工程是很有必要的。     

基于小波分析的浑河流域径流量周期分析

利用浑河流域北口前、抚顺、邢家窝棚三个水文站1954―2011年径流量资料,采用Morlet小波分析法对径流序列进行周期分析。结果表明:流域径流演变过程存在明显的多时间尺度特征,存在5―10年、15―20年、35―40年时间尺度的周期变化,且16年尺度的周期变化最明显。     

黄河上游干流各控制站水沙变化规律分析研究

选取黄河上游46个各类水文站资料,使用常用的时域分析法和频域分析法来处理数据。结果表明:①1952-1959时段来水量处在平水状态,宁蒙灌区引水量为统计时段最低水平;刘家峡以上河段输沙量也处在平均状态,兰州-青铜峡河段增加幅度最大,同时青铜峡以下河段的淤积强度也最大。1960-1968时段来水量为最大,输沙量为次大,仅低于前一时段。下河沿-青铜峡、石嘴山-巴颜高勒河段处在淤积状态,青铜峡-石嘴山河段及巴颜高勒以下河段处在冲刷状态。1969-1985时段来水量为次大,宁蒙河段输沙量大大少于前两个时段。1986-1993时段宁蒙河段来水量为次小,输沙量基本为最小水平。1994-2003时段主要产流区水量处在统计时段的最枯段,从源区到宁蒙河段,沿程水量偏少幅度基本一致。②黄河上游水沙序列年际发生根本转变的主要决定因素是上游降水量、引水量的增大及龙羊峡、刘家峡两座水库联合运用,将大量的汛期水量调节至非汛期,从而使汛期洪水流量大幅减小,其挟沙能力降低,从而造成汛期泥沙淤积在库区和河床中。而非汛期水量虽然明显增加,但挟沙水流并没有增大,从而使汛期淤积的泥沙没有得到冲刷。     

黄河上游月径流序列多尺度特性分析

采用Hilbert-Huang变换(HHT)方法对黄河上游贵德站、小川站和兰州站的天然月径流序列进行分析,分解得到不同尺度下的固有模态函数,然后结合重标度极差(R/S)分析法分析了各阶模态函数及天然月径流量,得到Hurst指数和分维数,并对河川径流序列的波动周期性、分形特征、趋势性进行了分析。结果表明:黄河上游1929—1997年的天然月径流具有1 a以下、1.6 a、2～3 a、5～8 a、15～32 a的波动周期和自相似性及反持续的长程相关性。     

黄河上游降水变化分析

黄河上游是黄河流域重要的水源涵养区,径流占流域多年平均(1956—2000年)总径流的62%,降水变化不仅是水源的主要影响因素,也关系到涵养能力的变化。本文利用黄河上游43个气象站1960—2021年逐日降水系列数据,基于小波分析划分周期,采用Mann-Kendall检验法、距平法、频率曲线法等对上游区降水变化进行分析,结果表明：(1)黄河上游降水可划分出1963—1981年、1981—1999年、1999—2018年三个明显的周期;(2)1960—2021年年降水量以4.9 mm/10a的趋势增加,三个周期时段内年降水量的倾向率分别为-0.9 mm/10a,-1.0 mm/10a,46mm/10a;(3)1960—2021年年降水量距平百分率在-15%～15%的正常年份占比74%,距平百分率在-30%～-15%的轻旱年份和15%～30%的轻涝年份分别占比15%和8%;距平百分率在30%～40%的中涝年份占3%,旱涝年份基本发生在1963—1981年、1999—2018年两个周期;(4)三个周期时段日降水量具有差异的主要是频率小于10%的降水,且随海拔变化有差异,表现为1999—2018年玛沁站25～45.4 mm/d降水量比以往增强,1999—2018年临夏站20～50 mm/d降水量比以往增强,1963—1981年乌审召站50～65 mm/d降水量比以往增强。     

洮河干流水质特性分析

为分析洮河的水质特性,在干流选取了11个监测站点,利用SPSS Statistics分析软件对所测数据进行了相关性分析,结果表明:洮河干流的水环境污染问题较为严重,各类指标均处于地表水环境质量V类标准,个别河段甚至超出了标准限值,尤其是岷县下游河段,因此有必要对洮河的水环境污染进行综合整治。     

黄河上游水资源脆弱性评价研究

以地级行政区为评价单元,建立评价指标体系,采用熵权法计算指标权重,对黄河上游地级行政区进行了水资源脆弱性评价。结果表明,黄河上游地区水资源脆弱性呈明显的空间分异,不脆弱地区主要为半湿润区,极脆弱地区主要为半干旱区、干旱区;干旱半干旱的自然气候条件是研究区水资源脆弱性的主要因素,随着水资源脆弱性的提高,反映水资源开发利用程度的供需比迅速成为主导影响因素;水资源脆弱性评价结果相近的地区,影响因素有可能不同。根据评价结果,提出了提高水资源利用效率、严格控制水资源开发利用量、积极开发新水源和控制污染排放等适应性对策。     

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。     

基于小波分析的区域水资源总量变化的周期特性研究

为了探讨区域水资源总量的变化周期,根据郑州市水资源评价成果,采用小波分析方法对该市区域内的水资源总量的周期变化特性进行了分析。结果表明：郑州市水资源总量的变化具有8年、20年、52年左右的主周期;郑州市水资源总量变化存在多时间尺度的变化特征,大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。分析结果可以为当地的水资源利用与管理提供参考依据。     

黄河上游河道生态需水量研究

建立了河道生态需水量计算模型,把黄河上游分为上、中、下3段,根据黄河沿、玛曲、唐乃亥、安宁渡、青铜峡和头道拐6个水文站1960~1990年系列资料,计算的25%、50%、70%、95%4个水文频率年生态需水量分别为235.811 8亿、230.482 0亿、193.823 8亿m3和166.056 3亿m3,河道内平均年生态需水量为径流量的13%左右。     

黄河上游地区降水时空特征分析研究

采用Mann-Kendall及自然正交分解(EOF)方法,对黄河上游地区39个降水观测站1957～2003年系列资料进行趋势检验与距平场的EOF分析,结果表明该区域的降水表现平稳,并存在"全部一致型"、"东西相反型"和"南北相反型"三种典型的降水类型.其中第一特征向量的方差贡献率占37.2%,"全部一致型"的降水分布类型在该区域为主导.     

2003年黄河流域雨水情特点分析

2003年上半年，黄河流域主要来水区(站)来水量较常年偏少40％～700％，为有资料记录以来的最小值。进入汛期以后，黄河流域大部分地区降水量持续偏多，其中泾河、渭河和三门峡一花园口区间7～10月降水量较常年偏多60％～70％；9～11月渭河华县站、洛河黑石关站和沁河武陟站来水量较常年偏多l～6倍。7月30日北干流府谷站发生该站有实测资料记载以来最大洪水；8月下旬到10月上旬，渭河连续发生6次洪水，咸阳、临潼、华县等站出现历史最高洪水位；洛河部分站也出现有实测资料记载以来最大洪水。黄河下游小浪底－利津河段全年约冲刷泥沙2．55亿t。