气候变化和人类活动对玛纳斯河流域径流及干旱的影响

基于1956—2020年玛纳斯河流域逐月降水和径流资料,运用Mann-Kendall非参数检验法、双累积曲线法和标准化径流指数(standardized runoff index, SRI)揭示了流域径流量的年际变化趋势,定量描述了气候变化和人类活动对流域径流变化的贡献比例,同时探究了气候变化和人类活动影响下流域季节尺度的干旱变化特征。结果表明：(1)玛纳斯河流域年径流量呈上升趋势,并在1995年发生了显著性突变;(2)气候变化是导致玛纳斯河流域径流量增加的主要因素,气候变化和人类活动对流域径流量增加的贡献率分别为56.73%、43.37%;(3)从季节尺度上看,相较于受气候变化的影响,人类活动降低了流域干旱事件发生的频率,改善了流域冬季的干旱状况,但同时春季农田灌溉需要消耗大量的水资源,使得流域春季呈现出干旱化趋势。     

“分解-校正-集成”模式下基于深度信念网络模型的径流预测

精准的短期径流预测可为流域内水资源规划、防洪调度及抗旱减灾工作提供重要的科学依据。为减小模型的系统误差,提高径流预测精度,在“分解-集成”模式的基础上提出“分解-校正-集成”框架,构建EEMD-DBN-EnKF、VMD-DBN-EnKF模型。利用集合卡尔曼滤波数据同化算法对偏离实测径流过大的分量校正以降低分解子序列在预测中产生的系统误差,并与未修正的EEMD-DBN、VMD-DBN模型及单一DBN模型进行了对比分析。结果表明：基于模态分解的组合模型较单一模型RMSE减小了至少23%,NSE与R²增加了21%以上;基于径流分量校正的组合模型相较于模态分解的组合模型各评价系数有所提升,其中VMD-DBN-EnKF预测模型误差最小,效果最优,NSE与R²达到0.89以上,其次依次为EEMD-DBN-EnKF>VMD-DBN>EEMD-DBN。综上“分解-校正-集成”模式的预测框架在玛纳斯河流域具有良好的适用性,可为玛纳斯河径流短期预报提供技术支持。     

基于模糊集对分析的新疆水资源脆弱性评价

为科学评价新疆维吾尔自治区的水资源脆弱性状况,基于自然、人为和承载力3个子系统构建水资源脆弱性评价指标体系,通过模糊集对分析模型从时空维度对新疆15个地区(州、市)的水资源脆弱性进行评价,并利用五元引力减法集对势识别其目标层发展趋势。结果表明：空间分布上,水资源脆弱性呈现出东疆较强、南疆次之、北疆较弱的规律;时间趋势上,19.03%的地区脆弱性等级呈上升趋势,18.88%的地区较为稳定,62.09%的地区呈下降趋势,总体上脆弱性状况有所改善,但需对水资源脆弱性状况发展态势恒为偏反势的乌鲁木齐市、哈密市和昌吉回族自治州以及出现反势态势的喀什地区给予密切关注和调控。研究结果可为新疆水资源的高效利用和优化管理提供理论依据。