汾河上中游生态径流量计算研究

选取汾河干流1965~2003年天然月均径流资料,分别采用逐月最小生态径流计算法和逐月频率年内展布计算法,计算汾河干流汾河水库、兰村、二坝3个水文测站的生态径流量。计算结果表明,逐月最小生态径流计算法和逐月频率年内展布计算法计算得到的生态径流量,均符合Tennant法评价标准中生态功能目标的要求。与逐月最小生态径流计算法相比,逐月频率年内展布计算法计算确定的生态径流量更有利于河流生态健康,更加贴近天然河流年内丰枯变化状况。     

河流生态径流计算的流量频率区间比例法

以最小生态径流和适宜生态径流为基础,提出了河流生态径流计算的流量频率区间比例方法,即考虑径流情势的年内及年际变化特征,以逐月流量资料分别计算各月的生态径流,将各月的流量系列按25%和75%保证率为分界点划分为丰、平、枯三个区间,各区间保障不同级别的生态径流,维护了径流情势的完整性,有利于河流生态系统的保护。在额尔齐斯河中游的应用表明,该方法可为水库生态调度提供调控目标,从而为河流生态系统的保护提供了参考。     

河流生态径流评价的流量区间组成法

基于最小生态径流、适宜生态径流(阈值)和最大生态径流,提出了河流生态径流评价的流量区间组成法,依据各生态径流过程将实测径流划分为不同区间,分析评价了蒙江流域八茂站不同时期河流各月生态需水满足程度。实例应用结果表明,河流适宜生态径流计算时,蒙江流域丰、平、枯水期保证率取45%、50%、70%更为合适;水利工程的大量修建使蒙江流域河流径流处于适宜生态径流阈值范围内比例明显减小,且河流的生态需水保证率大幅降低。未来可根据来水情况和流量区组成法确定的流量区间调控河流径流过程,从而维持河流生态系统的健康与稳定。     

松花江哈尔滨段河道内生态需水研究

随着社会经济的发展,人与自然的冲突加剧,生态环境问题日益突出,水与生态系统研究成为普遍关注的热点。以松花江哈尔滨段为例,基于哈尔滨水文站1898～1987年实测逐日流量资料,运用次最小(大)值、频率排位法和四种适宜生态径流计算方法分别计算研究区河道逐月最小(大)生态需水量和适宜生态需水量,并采用Tennant法对计算结果进行评价和对比。结果表明,频率排位法更适合研究区最大(小)生态需水计算,四种逐月频率法计算的逐月适宜生态径流过程评价效果较理想,年内各月保证率均取50%的计算结果更适合适宜生态需水计算。     

沂沭河流域河流生态径流及生态需水研究

为更好地维持沂沭河流域河流生态系统健康、稳定,以沂河临沂站、沭河大官庄站为例,基于两站1958~2000年天然月径流数据,采用逐月次最小(大)值法、改进Tennant法计算其年内最小(大)生态径流及生态需水过程,运用三种逐月频率法计算其年内适宜生态径流及生态需水过程,参考地表水合理开发阈值和IHA法,依据逐月频率法获得其年内适宜生态需水阈值,最终获得两站完整的生态径流及生态需水过程,并与实测径流过程比较,获得其生态需水保证率。结果表明,逐月次最小(大)值法计算得到的部分月份最小(大)生态径流量不利于生态系统的健康稳定,需结合改进Tennant法结果做调整;年内各月径流保证率均取50%的逐月频率法更适合适宜生态径流及生态需水计算;大部分时间内河流生态需水均能得到保证,但仅有超过30%月份、近50%年份河流生态需水为适宜生态需水。     

瓯江中上游生态径流分析

分析了瓯江干支流上的圩仁、五里亭、沙湾三站径流量的年际变化及年内分配特征,计算了三站的最小生态径流过程及适宜生态径流过程,采用Tennant法的同期均值比对计算结果进行评价,并对逐月最小生态径流计算方法进行了修正.结果表明,修正后的生态径流量更利于瓯江的生态保护与健康.     

黑龙江中上游径流特征分析

以黑龙江中上游为例,基于洛古河、上马厂和卡伦山3个水文站及结雅河口2006～2008年逐月流量资料,分析了年径流和径流年内分配情况,并采用年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度指标定量分析了径流年内分配特征及径流特征影响,获得了径流年内分配变化规律,结雅水库对黑龙江中游的径流影响很大。     

港口湾水库对下游河道水文情势的影响

为分析港口湾水库对下游河道水文情势的影响,以港口湾站和宣城站为研究站点、河沥溪站为对照站,从流量和水位过程两方面说明水库对水阳江的水文影响,并采用IHA法计算分析了港口湾水库修建前后港口湾站和宣城站水文特征值的变化以说明港口湾水库对流量的影响,计算了水位脉冲的频率、大小、历时等水文参数以说明港口湾水库日调节对水阳江干支流水位过程的影响。结果表明,港口湾水库修建后,下游径流量年内分配更趋均匀;经港口湾水库的调节,河流的天然特征发生了改变,下游水位总体趋于稳定。     

衢江衢州段生态径流计算

衢江衢州段为典型的山溪性河流,其径流易受降雨影响而剧烈波动,为计算其生态径流,基于1956~2006年衢江衢州段逐日流量资料,利用Mann-Kendall法逐月对径流数据进行突变诊断。选取突变前序列,运用15种偏态分布函数逐月拟合日径流资料,综合三种拟合优度检验法的结果,选取最佳拟合函数,取最佳拟合函数概率密度最大处的径流为概率密度法的生态径流,再结合水文变异指标法及变化范围法(RVA/IHA)框架下的生态径流结果,取二者较大值为最终的生态径流过程,并与最枯月频率法和逐月频率法的计算结果比较,引入生态径流满足率评价各计算方法的优劣。结果表明,逐月频率法掩盖了日径流的剧烈波动,应用于山溪性小型河流的生态径流计算不甚合理,概率密度法结合RVA/IHA法的生态径流计算方法较合理。研究结果可为其他山溪性小型河流的生态径流计算提供参考。     

基于丰平枯水年的湖泊生态水位计算

针对现有湖泊生态水位计算方法的不足,以逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法为基础,提出了基于丰平枯水年的逐月生态水位计算法,即同时考虑天然水文情势中年际尺度的丰平枯变化与年内尺度的逐月变化,将年均水位系列以37.5%和62.5%保证率划分丰平枯水年,并以各月最低水位和25%、75%保证率分别计算出湖泊最低生态水位和适宜生态水位。在鄱阳湖的应用表明,区分丰平枯水年的生态水位能更好还原天然水位变化过程,可为湖泊水资源保护提供指导。     

呼兰河流域上游天然径流变化趋势及突变特征分析

鉴于呼兰河流域径流研究较少的问题,根据呼兰河流域上游铁力水文站1953～2014年天然径流资料,采用Db3小波分解法、Mann-Kendall法和R/S分析法分别研究了流域上游年径流量、月最小径流量的趋势性、突变性和持续性特征,并从气候变化和人类活动两方面定性讨论了径流发生变化的原因。结果表明,铁力气象站年降水量、铁力水文站年径流量变化特征一致,均呈不显著减少变化,未来将持续减少,突变点位于1965年;铁力水文站最小月径流量、铁力气象站春季月均最低气温变化特征一致,均呈不显著增加变化,未来将继续增加;降水变化是径流变化主因之一;春季月均最低气温升高会增加冰雪融水,加之各类水利工程建设的综合作用导致流域径流发生变化。研究成果可对合理开发利用呼兰河流域水资源起到一定积极作用。     

金沙江上游流域水文循环要素变化特征分析

基于金沙江上游攀枝花和直门达两个水文站及49个气象站1956～2009年的水文气象资料,分析了气温、降水和径流的时空变化特征,并采用Mann-Kendall检验法对各要素的时间变化趋势进行了显著性检验。结果表明,金沙江上游年平均气温和月平均气温均显著升高;年降水量显著增加,但年径流量增加趋势并不显著;月径流量除在春末夏初显著增加外,其他各月均无明显变化。     

MCEEMD-HGWO-MGU混合模型在径流预测中的应用

为分析径流非线性特征对预测精度的影响,在改良的互补集成经验模态分解(MCEEMD)基础上,建立混合灰狼优化算法(HGWO)与最小门控单元(MGU)混合的径流预测模型,并利用该模型预测黄河下游三个水文站处的月径流。选取纳什效率系数和合格率评价模型性能,并选择多个误差指标与其他模型进行比较。结果表明,与其他模型相比,MCEEMD-HGWO-MGU模型在径流预测方面表现更好,其纳什效率系数达0.92,合格率达71%,所有误差指标均为最小。此外,考虑到气候变化对径流的影响,引入大气环流因子,筛选出对径流影响较大的因子融合到径流中进行预报,进一步提高模型精度。所构建的MCEEMD-HGWOMGU模型具有较高的稳定性和精度,可作为中长期径流预报和相关水文数据研究的有效工具。     

河道生态基流量的年内同频率展布计算法

为更准确计算季节性强的河流的生态基流量,提出年内同频率展布法。该方法根据天然年径流资料,将一年划分为丰水期、枯水期、平水期,分别求取不同时期的同期均值比,并结合多月最小月均径流量,计算生态需水过程。将该方法应用于汾河干流,取其1965~2013年的天然径流资料,分别采用Tennant法、年内展布法和年内同频率展布法三种方法,计算汾河干流兰村、二坝、义棠三个测站的生态基流量。计算结果表明,年内同频率法相较其他方法更贴近天然状态下流量的年内丰枯变化,对河流生态治理有一定指导意义。     

东江流域近50年来径流极值变化特征

流域径流极值事件由于突发性且破坏性强而得到广泛关注。依据东江流域主要水文站1959～2008年历年逐月径流资料及水文控制站博罗站历年逐日径流资料,采用Mann Kendall、R/S分析等方法,对流域近50年来径流及其极值变化特征和原因进行了分析。结果表明,近50年来,东江流域径流增长不显著;博罗站流量极大值指标对应汛期流量减少不显著,而极小值指标对应非汛期流量显著增长;主要水文站月均流量与博罗站极值流量Hurst指数均大于0.5,表明各流量指标未来与过去具有相同变化趋势,变化环境下东江流域径流极值朝着有利于流域水资源开发利用的方向变化。     

汾河上游水文干旱时空演变特征分析

以汾河上游四个水文站月径流资料为基础,选取常用的六种概率分布拟合了月、季、年时间尺度下的径流量,并进行了拟合优度检验,判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,根据最佳分布函数计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下的水文干旱时空变化特征。结果表明,汾河上游不同站点在不同时间尺度下服从的概率分布并不统一;不同时间尺度下四个水文站的标准化径流指数变化具有较好的一致性;1956~2000年标准化径流指数总体呈下降趋势,水文干旱逐年加重;西北部干旱程度逐渐减轻,东南部干旱严重程度逐渐加重。     

基于改进Tennant法的河流生态基流估算

为了使Tennant法更适用于计算我国北方季节性河流的生态基流,对其计算方法进行改进,即引入回归分析的思想,用origin软件处理径流系列,对多年同期月径流量进行多次拟合分析,得出最符合其变化趋势的曲线回归方程,以此求出各平水年对应拟合方程的径流量,将该流量平均值的10%作为当月生态基流量,最后根据各月生态基流得出河流生态基流。桃河生态基流计算结果表明,使用回归分析Tennant法计算得出的生态基流占多年平均径流的10.2%,较传统Tennant法更符合桃河径流现状。     

基于改进Tennant法的河流生态基流估算

为了使Tennant法更适用于计算我国北方季节性河流的生态基流,对其计算方法进行改进,即引入回归分析的思想,用origin软件处理径流系列,对多年同期月径流量进行多次拟合分析,得出最符合其变化趋势的曲线回归方程,以此求出各平水年对应拟合方程的径流量,将该流量平均值的10%作为当月生态基流量,最后根据各月生态基流得出河流生态基流。桃河生态基流计算结果表明,使用回归分析Tennant法计算得出的生态基流占多年平均径流的10.2%,较传统Tennant法更符合桃河径流现状。