淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

淮河流域主汛期降水演变规律研究

基于淮河流域1953～2007年主汛期(6～8月)的降水量资料,分析了流域内淮河水系和沂沭泗水系主汛期降水量的趋势性、突变性和周期性变化规律。结果表明,两水系6～8月的总降雨均呈减少趋势,但淮河水系6月呈增加趋势,沂沭泗水系6、8月无显著变化;两水系主汛期的降水过程并非是一个完全独立的随机过程,除淮河水系7月表现为负持续性外,两水系其他各月均表现为正持续性;淮河水系6月、沂沭泗水系7月降水量发生显著性突变,但两者的突变性质相反,突变后淮河水系6月的降水量增加了24%,而沂沭泗水系7月降水量减少了19%;淮河水系和沂沭泗水系主汛期均具有8年的主周期,淮河水系主汛期各月的丰枯交替频率较沂沭泗水系高,但淮河水系各月的周期性变化与整个汛期周期性变化规律的一致性较差,而沂沭泗水系较好。     

基于信息熵的淮河流域降水时空变异特征研究

为了深入研究淮河流域的降水时空变化特征,以淮河流域1961~2005年36个气象站日降水数据为基础,基于信息熵理论,首先利用边际熵研究年、季、月等不同尺度下降水的变化特征;再利用分配熵和强度熵研究年内不同月份降水的分配情况;然后利用改进的Mann-Kendall趋势检验方法对淮河流域降水序列不确定性的变化趋势进行检验;最后对降水月份分配情况与极端降水量进行相关分析,以研究极端降水量与降水月份分配的关系。结果表明,淮河流域降水量较小的季节或地区,其降水量的年际变化也较大,淮河流域北部降水的不均匀性及其较小的降水量可能加剧该区的干旱风险;降水量与降水天数月份分配的不均匀性均表现出由南向北增大的空间分布特征;对于淮河流域大部分站点,降水量月分配不均匀的年份面临洪灾的风险也会增加,而淮河流域西部降水月份分配不均的情况可能加剧,且该区面临的洪灾风险也可能加剧。     

淮河流域汛期极端降水时空演变规律分析

研究淮河流域极端降水时空演变规律对流域防洪减灾、水资源规划等意义重大。基于淮河流域24个气象站1961~2011年汛期逐日降水资料,建立极端降水序列,并对极端降水频度和强度的趋势、突变及周期变化特征进行了年尺度和年代尺度的时空变化分析。结果表明,极端降水频度和强度均呈较显著的上升趋势,且均在2000年代出现大幅提高,时间变化的第一主周期为4年;频度和强度的空间分布基本符合右岸强、左岸弱,南部强、北部弱,从上游内陆至下游沿海逐渐增加的分布规律;各年代极端降水空间分布发生变化,沿海与内陆的频度差异逐渐缩小,左右岸的强度差异越来越显著。研究成果可为水资源规划管理工作提供参考。     

基于地区线性矩法的江西省极值降水频率分析

基于1960~2008年江西省77个站点的逐日降水数据,采用地区线性矩法研究了该省极值降水频率及时空特征,包括数据的统计检验、水文气象一致区划分、最优分布线型确定、频率估计值计算、单站分析和地区分析法比较、设计值空间分布特征分析等。结果表明,皮尔逊Ⅲ型分布(PE3)和广义正态分布(GNO)是大多数一致区的最优分布;地区分析法获得的频率估计值相较于单站分析法具有很好的稳健性;不同时间段极值降水的空间分布,东北部大于西南部,大值区多位于丘陵山地,小值区多位于平原地区。     

淮河流域TRMM多源卫星降水产品精度评估

不同的地区卫星降水产品的预报能力差别较大,因此需对卫星降水产品进行精度评估。基于淮河流域26个气象站的降水数据,采用统计方法评估了2001~2011年热带降水观测计划(TRMM)最新一代降水产品3B42V7和3B42RTV7在中国气候过渡带淮河流域的适用性。结果表明,两种降水产品均存在高估现象,3B42V7的性能优于3B42RTV7,两种产品夏季性能明显优于冬季;3B42V7与3B42RTV7年降水量几乎均高于地面观测年降水量,3B42RTV7年降水量的估算性能比3B42V7差,两种降水产品在湿润年的性能优于干旱年;除在小降水事件(0~1mm)发生概率明显低外,3B42RTV7、3B42V7与站点降水发生频次的趋势几乎一致,且全年优于汛期。降水强度25mm/d时,两种降水产品会高估降水量,对25mm/d的降水事件会低估,两种降水产品的趋势一致且相差不大;汛期3B42V7对降水强度25mm/d的降水事件拟合较好。与3B42RTV7相比,3B42V7有稍高的确报率、临界成功率及较低的错报率;TMPA产品对小雨或弱降水的确报率较高,对强降水尤其是25mm/d以上的降水错报率高达70%以上。     

南北气候过渡视角下的淮河流域气温空间分布与演化特征

气候过渡带地区气温的空间演化过程是气候变暖的区域响应问题。针对我国南北气候过渡带地区的淮河流域,利用观测数据和GIS空间插值方法分析了该流域气温的空间分布特征,以及不同年代间气温的空间演化过程。结果表明,年平均气温、年最高气温、年最低气温皆呈现由南向北减小的过渡性变化,纬度越低地区气温越高,反之亦然。但流域东部的年最高气温受海洋调节效应明显。不同季节气温的空间变化上也显示出南北过渡性特征,空间上总体受纬度位置影响。但春季气温在多年平均等值线的东西两侧差异较大;而夏季沿海地区受海洋调节而气温较低。不同年代间流域气温的南北过渡性特征仍较突出,增温幅度由南向北亦逐渐减小。1970年代流域南部以升温为主,北部以降温为主;1980年代平均气温整体微降;而1990年代气温整体上升,自西北向东南方向递增;2000年以来,气温明显升高,且南部增温幅度大,北部增温幅度小。研究成果可为类似区域的气温空间分布与演化特征分析提供参考。     

基于暴雨潮位联合作用的沿海城市洪涝致灾因子风险评估

基于不同标准下的暴雨潮位组合,采用排水数学概化模型和城市水系数值模拟模型计算了各种组合工况下沿海城市不同区域的淹没范围,提出了识别、量化不同区域暴雨和潮位致灾作用度的方法,并进行了暴雨和潮位致灾风险区划,给出了适应各个区域的防涝措施。实例应用表明,对海口市主城区而言,暴雨为内陆区域的主要致灾因子,潮位为岛屿区域主要致灾因子,其他区域多为暴雨、潮位联合致灾。在暴雨为主要致灾因子的区域,加大管网排水能力可有效减轻洪涝灾害;而在潮位为主要致灾因子的区域,新建下游泵站为有效治理措施。     

基于Copula函数的区域降水联合分布与特征分析

为深入研究降水时空分布特性,以便为流域水资源合理配置提供科学依据,以广东省东江流域内32个代表雨量站1956~2009年月降雨量资料为例,根据泰森多边形法计算四个子区间的面雨量,采用边际插值函数法（IFM）估计Copula函数参数,通过AIC信息准则确定研究时段内任意两相邻区间面雨量指标的联合分布。结合历史雨量极值组合所对应的重现期计算结果表明,东江流域降水时空分布不均匀,前汛期时段流域水资源状况较为安全,流域上游水资源状况也较为安全,后汛期与枯季时段流域下游水资源状况最为严峻。基于Copula函数方法与传统面雨量频率分析方法相比,能更全面地反映降水的分布特征。     

近50年淮河流域旱涝与太阳黑子的关系研究

旱灾是影响淮河流域农业生产的主要自然灾害,正确评估淮河流域农业旱灾风险可为保障流域粮食安全和农业抗旱减灾工作提供决策依据。从风险识别、风险估算和风险图绘制方面对淮河流域农业旱灾风险进行了评估,结果表明淮河流域中部暖温带旱灾风险最高,是淮河流域抗旱工作的重点区域。     

淮河流域降雨集中度的时空演变规律分析

基于淮河流域内30个常规气象站点1957～2008年的逐日降水资料,计算了淮河流域内各站点长期降雨集中度(Lcl)和逐年降雨集中度(Acl).在此基础上,分别采用Mann-Kendall趋势检脸法和Sen's坡度检验法检测了Acl时间上的变化趋势,并采用Pettitt检验找出Acl突变的年份.同时,采用反距离权重插值法分析了淮河流域Lcl的空间分布规律和Acl在时间上的变化趋势.结果表明,在淮河上中游区Lcl值偏小,降水分布较平均,而在沂沐泗河流域和淮河下游区Lcl值偏大,降水较集中,降水极值情况发生的频率相对较高;淮河流域上Acl的年际变化较大,整体呈下降趋势,其中60%的站点下降趋势显著,在流域的大部分地区,降雨Acl有明显的突变,集中发生于20世纪70～80年代初.     

基于BP神经网络的北江流域洪灾风险评价

依据灾害系统理论,在GIS技术支持下构建了北江流域洪灾风险评价指标体系及基于BP神经网络的洪灾风险评价模型,评价了北江流域洪灾风险,并与历史发生的大洪水相比较.结果表明,该模型评价结果较好地反映了流域实况,具有合理性,并提供了洪灾风险评价图.     

沂沭河流域夏季降水量与洪水发生规律之间的关系

基于沂沭河流域1950~2013年夏季降水量与最大洪峰流量的特征和规律,综合运用线性趋势分析、距平分析、相关分析和回归分析等方法分析了流域内夏季降水量与最大洪峰流量的周期性、时间序列趋势性及二者的关系。结果表明,60多年来沂沭河流域夏季降水量与最大洪峰流量之间存在着对应的丰枯周期,即1950~1974年为连续丰水年,1975~1989年为连续枯水年,1990年以后进入波动加剧的丰水周期;洪峰流量随夏季降水量的多少发生相对一致的变化趋势,二者均呈减少趋势,但夏季降水量减少趋势不明显;7月降水量和夏季降水量分别与最大洪峰流量之间存在正相关关系且关系密切,线性相关程度已达到显著水平;夏季降水量与最大洪峰流量之间的回归模型y=13.714x-1 549.2为有效模型。     

淮河流域旱涝年水汽输送特征分析

基于1951~2007年6~8月逐日NCEP/NCAR再分析资料,计算了淮河流域夏季旱涝年的整层水汽输送通量及散度,以揭示旱涝年相对于正常年的异常水汽输送特征。结果表明,淮河流域洪涝年与干旱年的异常水汽输送通量及散度场均呈反相位变化,洪涝年降水的偏多得益于西南水汽输送的增强和向北输出水汽的减弱及整层水汽输送通量散度辐合,而干旱年降水的偏少是西南水汽输送减弱、大量异常水汽向北输出及整层水汽输送通量辐散共同作用的结果。     

多源降水信息在海河流域洪水预报中的应用

将气象数值预报降水格点信息、雷达反演降水信息插值到实测雨量站点中,分别通过覆盖、插补方式将插值的雨量信息统一整合到标准的实时水雨情库中,从而实现与该站点实测信息的融合,从降雨数据层面实现了测站的历史、实时、未来降水信息的统一。在此基础上,利用现有水文预报系统进行多源降水信息支持下的洪水预报,在确保一定精度的前提下,延长了洪水预报的预见期。将该方法应用于2012年海河流域洪水预报和防洪调度中,取得了较好的效果。     

淮河蚌埠段水环境健康风险评价

根据淮河蚌埠段2000～2004年水质监测资料,对蚌埠闸下、新铁桥下和涡河入淮口三个水质断面的环境健康风险状况进行了评价,定量描述了水环境污染对人体健康的潜在危害.结果表明.淮河蚌埠段各断面水环境健康危害来自于基因毒物质和躯体毒物质,饮水途径各类污染物均超过国际推荐的最大可接受水平.该评价为水环境风险管理和水环境保护决策提供了依据.