基于分形和R/S分析的渭河干流径流变化特征研究

变化环境下日益突出的水资源供需矛盾对流域水资源管理提出更高要求。通过分析流域径流量变化特征，揭示流域水资源演变趋势，为流域水资源合理开发利用提供依据。以渭河流域为研究区域，采用Mann-Kendall非参数检验、分形理论和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流时空变化特征、持续性及两者之间的关系。结果表明:渭河干流各站点的月径流量均呈减少趋势，从上游到下游，月径流量减少趋势的显著性越来越弱，呈显著性减少趋势的月份越来越少。渭河干流各站点的月径流深Hurst指数均大于0.5，即未来与历史变化情况呈正相关性，各站点未来月径流量将呈持续减少趋势。汛期分维数大于非汛期，上游月径流分维数小于下游，中游月径流分维数最大。分维数越大，径流过程变化越复杂，河流调节能力越差，表明渭河干流在汛期和中游径流量调节能力相对较差。Hurst指数与分形维数之间有着显著负相关性，即径流量越复杂，分维数越大，Hurst指数越小。研究结果可为流域水资源科学调度提供依据，有利于促进流域内水资源严格管理。     

渭河干流径流变化趋势及突变分析

流域水资源量的减少对区域水资源的利用、人类生存环境和经济社会发展等存在着重大影响，通过分析渭河干流径流量变化趋势和突变情况，为渭河流域水量调度和水资源管理提供科学支撑。采用Mann-Kendall非参数检验、累积距平、有序聚类、滑动t检验和R/S等方法分析渭河干流6个典型水文站1956—2015年径流量的历史演变规律、突变点和未来变化趋势。结果表明:渭河干流各站点的年和季节径流量均呈减少趋势。各站点的春、夏季节减少趋势的幅度大于秋、冬季节；从上游到下游，减少趋势的幅度越来越小。上游各站点呈现增加-平稳-减小的变化过程，且存在1970和1993年2个突变点，中游和下游各站点呈现增加-波动-平稳-减小的变化过程，且存在1968和1993年2个突变点。渭河干流各站点年和季节径流量Hurst指数均大于0.5，即未来变化趋势与历史演变规律呈正相关性，表明渭河干流各站点径流量具有持续下降的趋势，相应部门应高度重视这一现象，制定合理的流域水资源管理对策。     

对渭河干流蓄滞洪区建设的探讨

经过多年的持续治理，渭河干流已建成了基本的工程防洪体系，在度汛及抗洪工作中发挥了很大作用，但非工程防洪措施建设滞后，对大洪水和超标准洪水缺少必要的应对措施。本文通过在渭河干流建设蓄滞洪区的探讨，分析了防汛抗洪及应对超标准洪水的方法，进而对根本上解决渭河干流洪水灾害提出了一些治理思路。     

河道生态基流生态经济价值及其时间变化研究

为了解决普遍采用单方水资源价值计算河道生态基流价值的缺陷,以及探索河道生态基流价值定量化计算新方法,采用水力学方法将河道生态基流从径流量中分离出来,并确定河道生态基流对应水面面积,进而采用当量因子法计算河道生态基流价值和并探索分析了河道生态基流价值的时间变化特征。以渭河干流宝鸡段为例进行研究,结果表明:渭河干流宝鸡段的丰水年、平水年以及枯水年的年平均河道生态基流量分别为5.82 m~3/s、3.59 m~3/s和2.76 m~3/s。近21 a来,该段河道生态基流价值在时间上总体呈下降趋势,该价值多年平均值为5.61亿元,单方河道生态基流价值为6.27元/m~3,单方价值与价值总量变化趋势相反。河道生态基流价值年内变化具有明显的周期性,总体呈倒"V"字型,汛期河道生态基流价值比非汛期大,单方河道生态基流价值与之相反。通过相同区域以及相近区域的河道生态基流价值研究成果以及价值变化特征的对比分析,证明研究成果较为合理。该方法可为河道生态基流合理保障提供定量化依据。     

渭河干流定西段的管理保护分析与建议

渭河干流定西段受天然因素和人为因素干扰,不同程度上出现了河流水质恶化、形态结构破坏、水文条件变化以及生境退化等问题。在综合分析河流系统特征的基础上,结合渭河干流流域自然环境特征及河流生态环境现状,提出渭河干流定西段管理保护的措施建议。     

渭河干流生态环境需水量的动态计算

将生态环境需水量分为输沙、河流稀释自净和基本生态环境需水三个组成部分,提出了综合考虑年际、年内及河道空间变化分区的生态需水计算模型以满足渭河干流水资源开发利用特征。研究表明,渭河河道生态环境需水量与输沙及稀释自净需水量关系密切,汛期以输沙需水为主,非汛期以稀释自净需水为主;输沙需水量年内变化明显,汛期占到了全年的67%;受沿程流量、排污和泥沙冲淤形势的影响,渭河干流自上而下生态环境需水量逐渐增大,中水年分区最大需水量达35.1亿m3。该方法适用于水量年内分配不均,自然条件及河流沿程开发利用变化程度较大的河流。计算出的生态需水量具有动态可操作性,可用于指导渭河干流水量分配与水资源管理。     

渭河干流纳污能力动态计算模型系统开发

河流纳污能力具有动态特征,在不同水文条件或不同水质目标下,应采用不同的模型计算水域的纳污能力。根据渭河干流陕西段水功能区划分和水质目标、排污口分布情况等,提出了国标模型、上游控制模型、下游控制模型,并开发了人机交互的纳污能力动态计算模型系统,当河流水文过程和其他自然条件发生变化时,可以在系统中重新设置实时参数,实现纳污量的实时动态计算。     

渭河干流陕西段河流水质污染风险评价

依据模糊理论建立了河流水质风险评价模型,通过加权评价和熵值法确定了多个监测序列指标权重,给出了5级水质污染风险等级,评价了渭河干流陕西段污染物序列风险以及区间水质污染风险。结果表明:渭河主干河流中下游水质污染风险较大,上游风险相对较轻。这些研究为河流水质控制与恢复管理提供了依据。     

陕西省渭河干流2010～2014年水质变化趋势分析

2011年陕西省政府启动渭河流域水污染防治三年行动,2014年是渭河水污染防治三年行动的收官年,为评估渭河水污染防治三年行动的效果,针对陕西省渭河干流,分别在上、中、下游选取林家村、成阳公路桥、华县3个水质断面,统计3个水质断面的COD和氨氮2010～ 2014年的浓度情况,并绘制浓度变化趋势线,进行2010～2014年水质趋势分析,结果表明:2010～2014年渭河干流水质总体好转明显,三年“铁腕治渭”效果明显,渭河水质的持续好转也标志着陕西省黄河流域关中地区的水质呈逐年好转趋势.     

渭河干流入境拓石站生态需水量的确定

介绍了入境控制断面拓石站的基本情况,选定了拓石站生态需水量计算方法；在对拓石站水量系列插补方法的精度进行分析的基础上,选取林家村与拓石站全年逐月水量相关关系延长获取1991-2002年拓石站逐月水量,与2003-2007衬测资料组成生态需水计算水量系列,计算确定拓石站生态需水量为13.50亿m3,并提出今后应继续加强拓石水文站建设的建议.