基于小波分析的梧桐河径流深多时间尺度特征分析

根据小波分析理论,采用morlet小波函数对梧桐河径流深序列进行小波变换,进而分析其多时间尺度特性,揭示径流深在不同时间尺度下的小波变换时频特征、丰枯交替变化的周期规律。研究结果表明,不同的时间尺度分辨率下,径流深会表现出不同的周期交替现象,主要存在12～13 a和30 a左右的主周期。     

雅鲁藏布江河川径流变化的季节性规律研究

利用雅鲁藏布江干流奴下水文站1956~2008年实测径流序列资料,采用Morlet小波分析雅鲁藏布江干流径流年际变化和季节性变化的多时间尺度演变规律,揭示了不同尺度下径流变化周期。结果表明:雅鲁藏布江流域年径流和各季节径流存在8~10 a左右时间尺度的丰枯交替,表现出明显的周期特征,其次14~16 a左右时间尺度的周期特征也较明显。研究还发现,雅鲁藏布江夏季径流量占年径流量的53.62%,夏季径流变化趋势与年径流具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季径流较大程度的控制着年径流。     

小波分析在鄱阳湖水位序列多时间尺度分析中的应用

运用Morlet连续复小波函数分析鄱阳湖星子水文站1953年~2012年历年年均水位变动的多时间尺度演变特征,并在水位变动的小波方差分析结果的基础上运用surfer8.0绘制出控制鄱阳湖历年年均水位演变的主周期趋势图。结果表明,鄱阳湖历年年均水位在不同时间尺度的分辨率条件下,其序列显现出不同的周期交替现象,演变过程中存在着25~32、19~23、8~15年以及3~7年4类时间尺度的周期变化规律;其变动存在3个较为明显的峰值,依次对应着28、22、5年的时间尺度;3类时间尺度具有较明显的局部化特征,前两个时间尺度上,年均水位变动的平均周期为19、15年左右,在5年时间尺度上,历年年均水位变动的频率变化较快,同时振荡行为也较明显。     

基于小波分析的宜昌水文站径流演变规律研究

为了分析宜昌水文站径流演变规律,利用宜昌站1950~2007年实测日均径流量资料,采用MATLAB编程,运用复Morlet小波方法对其径流年际变化和洪枯季节变化进行多时间尺度分析,并剖析了不同尺度下的变化周期。计算出了宜昌水文站年均径流量、汛期与枯水期丰枯交替的时间尺度和主周期。结果表明,1950~2007年不同时间尺度下的演变规律较显著,但其水文规律的长时间尺度结构和记忆有待于进一步分析与探讨。     

黄河源区径流演变研究进展

黄河源区是黄河流域重要的产流区和水源涵养区,年径流量占黄河流域径流量的三分之一左右,对流域水资源安全具有重要意义。总结了近20 a发表的有关黄河源区径流演变特征及其影响因素的相关文献,对研究成果进行了系统梳理、总结和对比。各研究成果在黄河源区径流整体变化趋势上具有一致性,近几十年黄河源区径流总体呈下降趋势,且存在丰枯交替的演变特征,径流年内分配不均,存在不同时间尺度的周期性变化,未来一定时期黄河源区径流仍将有所下降。但在径流演变驱动机制方面存在一定的分歧,气温和蒸发对径流变化的影响机制仍不明确,未来径流变化的定量预测仍存在差异。基于此,未来应注重开展黄河源区径流演变驱动机制、空间特征及未来趋势等方面的研究,为黄河源区水源涵养能力提升提供支撑。     

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。     

基于小波分析的丹江口水库水文年度入库径流变化特征

根据丹江口水库运行调度的实践,采用Morlet小波函数,对丹江口水库水文年度、汛期和非汛期的径流时间序列进行小波分析,揭示了丹江口水库入库径流多时间尺度的复杂结构,并分析了不同尺度下径流序列的周期变化和突变点。研究结果表明：水文年度、汛期、非汛期入库径流序列都存在9,20,40,50a的主要周期,并且水文年度入库径流与汛期径流具有相似的周期演变特征。研究成果可供丹江口水库运行调度参考。     

黄河源区汛期降水径流序列多尺度小波分析

基于黄河源区15个地面站点日降水数据、唐乃亥水文站逐日径流数据以及小波分析方法,分析了黄河源区1961—2020年汛期降水和径流的周期规律、变化趋势及相关关系。结果表明,1)黄河源区近60 a汛期降水、径流均存在多时间尺度的变化特征,且不同时间尺度汛期降水、径流丰枯变化趋势均不同;2)汛期降水、径流序列均具有63 a左右、35 a左右特征时间尺度的主周期,两个时间尺度下的平均周期分别为41、25 a左右,汛期降水、汛期径流具有一定的正相关性;3)在63 a特征时间尺度可预测2020年之后未来5～10 a内黄河源区汛期降水、径流整体均呈减小趋势。     

基于小波分析的西安市降水周期特征研究

为了研究西安市降水周期的变化规律,通过应用Matlab、Suffer等分析绘图软件,采用Morlet小波函数对西安市1985—2016年的降水量数据进行小波变换,分析该地区年降水量的多时间尺度变化特征,并对降水量变化进行预测分析。结果显示,西安市年降水量存在3~8、9~17和18~30 a三类尺度周期变化规律,且存在4个变化周期,分别为3、6、14和28 a,其中28 a时间尺度为年降水演变主要周期,不同时间尺度具有不同循环交替,大尺度变化中存在小尺度周期变化,2016—2019年年降水量将出现偏少过程。     

建三江分局月降水量多时间尺度特征分析

以建三江分局1992~2008年的月降水量序列资料为例,采用小波理论对其进行离散小波变换,揭示月降水量序列在不同时间尺度下的时频特征和周期变化规律,为建三江分局合理制定灌溉制度和发展水稻灌溉面积提供参考依据。研究结果表明:不同的时间尺度分辨率下,建三江分局月降水量序列主要存在6个月、12个月的周期交替变化规律。     

汉江上游径流变化趋势及特征分析

南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,作为调水工程水源区,研究汉江上游的径流变化趋势及特征具有重要意义。采用累积距平法和Mann-Kendall趋势分析法分析典型测站的长系列年径流量变化趋势,采用滑动t检验和有序聚类法分析年径流量突变情况。以汉江上游典型水文站武侯站、洋县站、汉中站和石泉站为例。结果表明:20世纪50年代以来,汉江上游径流量总体呈减少趋势,尤其在20世纪90年代以后减少趋势显著。各站年径流量的变化趋势相似,年代平均径流量存在高低交替的现象。突变分析表明4个水文站径流的突变年份均为1990年。汉江上游径流量减少主要受降水量的减少、社会经济用水的增加及水资源开发利用等方面的影响。     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

南水北调中线调水对汉江中下游水文情势的影响

2014年12月12日南水北调中线工程正式通水,调水对汉江中下游的影响逐渐显现。为更好地研究上游调水对汉江中下游的影响,对调水前后汉江中下游的水文情势进行了分析。基于黄家港、皇庄、仙桃站1990～2016年流量数据,分别计算了调水前后上述3个河段流量特征值的变化,并运用Mann-Kendall非参数检验法进行趋势检验和突变检验。结果显示:调水后,各种历时的年平均流量和丰枯率均呈下降趋势,年平均流量在2014年由于调水发生突变;调水后径流年内分配趋于均匀化(径流年内不均匀系数、集中度相对变化幅度变小)。南水北调中线工程调水对汉江中下游水文情势有明显影响,有关部门应采取相应的措施。     

引黄工程水源地年径流量长期演变规律研究

利用Kendall秩次相关检验法、R/S分析法、游程分析法和马尔可夫过程分析法对中部引黄工程水源地年径流量长期演变规律进行分析。黄河河曲站年径流量时序在1978-2010年整个时段内呈现出显著的减少趋势,并且可以预测出未来河曲站的年径流量将继续呈较显著减少趋势;河曲站连丰、连平和连枯状态的出现概率都随连续年数的增加而减小;在长期丰枯演化过程中,偏枯年的重现时间最短,偏丰年的重现时间最长。中部引黄工程水源地年径流量未来呈较显著的减少趋势;在年径流长期丰枯演化过程中,出现偏枯年的可能性较大。本研究旨在为黄河水资源的可持续开发利用和中部引黄工程供需调节提供科学依据。     

基于异方差检验的水文过程隐含周期分析模型及其应用——Ⅱ应用

根据作者在前文中建立的检测水文时序隐含周期的模型方案,本文对新疆塔里木河流域的阿拉尔水文站和新渠满水文站1784~1997年的年天然径流数据进行周期分析。在利用对数变换降低其异方差性的基础上,分别建立AR(4)与AR(2)时间序列模型,给出了两径流的统计运行规律。并在此基础上,通过计算判定得到两个水文站的天然径流序列都存在42.7年隐含周期。最后,利用方差分析周期检验方法作了印证性讨论。实例分析表明,本文提出的基于异方差检验的水文过程隐含周期分析模型是对水文时序规律更深刻的挖掘。     

南水北调中线工程调水前汉江水文特性及变化

基于汉江干流的4个水文站及18个国家气象站的长序列观测资料,采用数理统计、Mann-Kendall检验和Spearman秩次检验法,对南水北调中线工程调水前汉江流域水文特性及变化趋势进行了分析。研究结果表明：汉江流域大部分地区的降雨无明显变化趋势;气温有显著升高趋势。4个水文站1999~2013年年径流量多年平均值较1956~1998年序列均有了不同程度的减小,但总体上无趋势性减小和增加规律。1956~2013年间汉江流域径流经历了多次丰枯变化期,其中1992~2002年间为连续枯水期,2002年以后径流总体偏丰。      

蚁群聚类在径流影响因素时间序列分析中的应用

灰关联分析表明,黄河上游贵德站年降雨量、太阳黑子相对数以及人类活动干扰度对贵德站年径流都有较大的影响.为此,提出了一种新的基于蚁群的聚类分析方法,对贵德站年降雨量、太阳黑子相对数以及人类活动干扰度所组成的多维时间序列进行聚类分析.分析结果显示.此序列具有9～12年和2～3年的周期.根据相似性搜索原理,由此可推测出贵德站年径流序列也具有9～12年和2～3年的周期,从而实现了由影响因素的综合变化规律推求径流变化规律的目的.     

汉江上游水资源时空演变及成因分析

采用1930年-2008年长系列资料,对汉江上游水资源时空演变情况进行了系统分析。对丹江口水库天然入库径流的丰枯变化规律进行了分析,并从降雨及土地利用变化引起降雨径流关系变化的角度分析了丹江口天然入库径流变化的原因。通过对比丹江口水库天然与实测入库径流,分析了汉江上游耗水变化情况。根据人类活动及气候条件,将资料划分为1990年以前、1990年-1999年、2000年以后三个时段,对比分析了径流平均年内分配的变化,从降雨、人类活动影响等方面进行了成因分析。通过研究降雨空间分布变化,分析了汉江上游水资源的空间变化情况。     

黄河上游天然年径流长期变化趋势预测

基于神经网络理论与传统分析方法,采用改进的BP网络算法,利用黄河青铜峡水文站278年(1723~2000年)的天然年径流时间序列,建立了黄河上游年径流长期变化的BP网络预测模型,并以此模型对2001~2050年黄河上游天然年径流变化趋势进行预测分析,结论认为:①黄河上游天然年径流在未来50 a变化的大趋势是丰水时段占优势,且黄河干流天然年径流变化要经历3个不同的时段,即2001~2013年以多年平均水平为基准上下波动的时段、2014~2037年相对丰水时段和2038~2050年相对枯水时段;②用神经网络理论建立了黄河天然年径流中长期BP网络预测模型,模型预测分析的未来几十年黄河天然年径流变化的大趋势是可信的。     

清源河流域径流长期演变规律及趋势分析

为了对渭源县区域水资源进行合理配置,需对清源河径流演变规律及趋势进行分析研究。本文在收集清源河径流资料的基础上,从径流的年内分配、年际变化趋势、丰枯变化等角度进行了分析计算,采用集中度、集中期分析法、5年滑动平均法进行了变化趋势分析,采用时序累计值及Mann-Whitney法对径流的突变年份进行识别;采用差积曲线法对径流的丰枯变化进行了分析,采用坎德尔(Mann-Kendall)秩次相关法、线性回归法、斯波曼秩次相关法对径流变化趋势显著性做了检验。结果表明:径流量年内分配不均,主要集中在6—9月,径流年际变化幅度较大;径流突变年份出现在1994年;多年变化基本包含了丰枯变化,径流量年际整体呈减小趋势,减小趋势显著。分析结果可为清源河流域水资源合理开发与利用提供数据支撑。