气候变化情景下黄河天然径流预测研究

1961—2000年黄河天然径流量呈减小趋势,且径流变化与降水量变化过程基本一致。选用IPCC提出的A2、B2两种温室气体排放方案,并采用北京大学在黄河流域未来气候情景研究中的降尺度成果,以黄河流域未来气候情景模式和预测成果为基础,建立黄河水量平衡模型,预测黄河主要断面的未来天然径流量并分析其时空变化。结果表明:黄河径流量2050年将减少29.3亿～61.1亿m3,2100年将减少42.2亿～71.2亿m3;从空间分布来看,上游兰州以上主要产水区的降水量、径流量有较大幅度减小,其他区域产流量有所增加;从径流年内分配来看,冬季、春季略有增加或基本不变,夏季、秋季减少明显。     

尼尔基水利枢纽施工导流期冰情分析及渡凌措施

尼尔基水利枢纽2001年11月8日截流。在对嫩江天然冰情特性及工程特性分析的基础上,施工期采取了安全渡凌工程措施和非工程措施。其工程措施是使开江前上下游围堰达到预定的安全高度;非工程措施是在开江前在导流明渠上下游一定范围内进行破冰,预设过冰通道,从而保证2002年春季枢纽安全渡凌。     

黄河宁蒙河段冰情预报方法分析

黄河宁蒙河段冰情预报影响因素多、预报难度大。通过分析黄河宁蒙河段冰情特点,冰情预报任务,阐述了宁蒙河段目前的冰情预报方法;同时,依据当前防汛形势对冰情预报的新要求,提出了未来冰情预报需要开展的工作。     

神经网络理论在黄河宁蒙河段冰情预报中的应用

本文研究了以神经网络理论为核心的黄河上游宁蒙河段冰情预报。通过分析河流冰情特点,开发出了用Levenberg-Marquart算法改进传统BP神经网络理论进行冰情预报的数学模型,适用于流凌、封河、开河、水温、流凌密度、冰塞、冰坝等的预报。把该模型应用到2004—2005年冰情预报中,提前预报出2004～2005年冰情发生情况,具有良好效果。理论分析和实例论证都表明该神经网络模型能够进行宁蒙河段冰情预报。     

黄河山东段冰情变化的主要影响因素分析

根据黄河山东段多年的冰情实测资料 ,分析了黄河山东段冰情及其主要影响因素 ,阐述了凌汛的威胁及防凌的艰巨性     

黄河流域气候与水资源演变特点研究

以观测资料和前人研究成果为基础,阐述了气候变化对黄河流域水资源总量、极端水文事件、水生态环境等的影响;指出气候变化已经影响到了黄河流域水资源系统的各个环节,这种影响是否是趋势性的．未来影响程度如何,有待进一步研究。黄河流域气候变化对水资源影响评估研究正在兴起．黄河流域气候变化研究应该着重极端气象水文事件变化对流域水沙调控体系建设、水资源统一管理和调度、黄土高原区和河口区生态环境等的影响及其适应性管理对策研究,以促进流域综合管理。     

基于CMIP6的通州区未来地表水资源量估算

为探究气候变化对未来地表水资源量的影响,以南通市通州区为研究区,选用CMIP6中的气候模式数据,驱动平原河网产流模型,计算未来地表水资源量。结果表明,平原河网产流模型在通州区径流过程的模拟有较好适用性,率定期月地表径流深模拟R²、NSE分别为0.89、0.88,验证期月地表径流深模拟R²、NSE分别为0.92、0.92;未来区域降雨量、气温较基准期呈增加趋势;相较于基准期,通州区未来地表水资源量总体呈增加趋势,SSP126、SSP245、SSP585情景下,地表径流深分别增加了2.7%、11.1%、15.9%。研究成果揭示了通州区地表水资源量变化趋势与气温、降水之间的相互关系,可为通州区水资源规划提供科学理论依据。     

80年代黄河下游凌情分析

80年代黄河下游冬季气温较常年略偏高,花园口站冬季各月平均流量较常年偏大1％～13％,下游平滩流量大,不易在黄河下游的上、中河段首先叉封。但由于河口段河道的淤积延伸、比降变缓、流速减小,致使10年中有8年首先在河口河段封河,其封河机率较70年代增加了30％。     

黄河内蒙古段凌汛期槽蓄水增量影响因素分析

采用1952—2013年资料分析了黄河内蒙古河段凌汛期槽蓄水增量时空变化特点及主要影响因素,在此基础上建立了槽蓄水增量预估公式。黄河内蒙古河段槽蓄水增量呈逐年增加趋势,1990年起明显增加,加重了内蒙古河段防凌负担。分析表明,河道过流能力减小是造成槽蓄水增量增加的最主要因素,同时凌汛期上游来水量增加、凌汛期气温变化剧烈也是造成槽蓄水增量增加的重要因素。     

黄河什四份子弯道河冰生消及冰塞形成过程分析

什四份子弯道因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段易发生冰塞断面。通过对2014—2015年冬季该段野外冰情监测及水文、气象资料分析,结合Landsat8遥感影像数据解译,研究了什四份子弯道河冰生消及冰塞形成过程。结果表明,野外观测结合遥感影像解译能够准确地反映河冰的时空特性。该河段弯道凹岸处冲积岸冰及凸岸静态岸冰的生长,极大地束窄了河面宽度,降低了水流的输冰能力,而使其成为初始卡冰位置;冰盖至此向上游发展,弯道下游因来冰量减少和上下游水力坡度增大而形成清沟;受弯道径向水流方向改变及弯道螺旋流的影响,导致冰花在冰盖下主槽与滩地的交界处堆积;稳封期受气温升降变化使得冰盖表面冻融交替,冲积冰反射率增大,后期解译的遥感影像中平滑岸冰面积较初始封河期增加。     

黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟

头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段,研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和DPM(Discrete Parcel Method)河冰动力学模型,模拟了黄河头道拐河段2020—2021年冬季封河过程并进行了验证,讨论了不同水力条件、上游流凌密集度及河道形态对封河过程的影响。结果表明：相比于官牛犋弯道,河道弯曲率大、束窄程度高的什四份子弯道更易形成卡冰,且流量越小,卡冰作用越明显,冰盖向上游发展速度越快。河道流凌密集度小于0.4时,各种流量下研究河段未发生卡冰;流凌密集度增大至0.4,表面流冰首先在弯曲率系数较大的什四份子弯道处形成卡冰,随着流凌密集度和流量的进一步增大,下潜并输移到下游的流凌也会在官牛犋弯道形成卡冰,因此,头道拐河段形成卡冰的流凌密集度临界条件为0.4。应用冰水耦合二维动力学模型可以很好地模拟天然河道河冰输移、堆积过程中河道的水力特性、冰厚增长及封河形态,揭示了影响河冰过程的相关因素及作用机理,为黄河内蒙古段防凌减灾工作提供技术支撑。     

Changes of Pan Evaporation in the Recent 40 Years in the Yellow River Basin

Abstract

Based on monitoring data of 123 meteorological stations from 1960 to 2000 near or in the Yellow River Basin, the spatial and temporal distributions and their trends for pan evaporation (PE) are investigated in this study. The results indicate that, despite the annual mean air temperature over the Yellow River Basin has, on average, increased by 0.6° over the past 40 years, the rate of PE has steadily decreased, especially in summer and spring. Compared with the period of 1960s to 1970s, the rate of annual pan evaporation during 1980s to 1990s has decreased by 126mm or 7.0 percent. Spatial distribution of the rate of change show that this kind of trend is general but not universal, PE has significantly decreased over the upper and lower reaches of the Yellow River, but increased to a small degree over the middle reaches. Further analyses show that the decrease of PE is mainly related to reductions in sunshine durations and solar irradiance, owing to more clouds and aerosols.     

黄河什四份子弯道冰期水流及冰塞特征研究

覆冰条件下,弯道水流固有的三维特性更为复杂,对河流弯道冰下水流特征及冰塞的研究有助于推进防凌减灾工作。依据2020年1月稳封期的原型观测数据,对黄河什四份子弯道冰下水流及冰塞特征进行了详细分析。结果表明,弯顶节点工程引起的回流是阻冰的重要条件,上游下潜的冰花因水动力不足及河势等因素影响发生堆积,冰塞在弯内形成并沿凹岸主槽逐渐向上游发展,同时,弯顶卡冰封河与下游较大的水流流速,促进了清沟的形成;入弯至弯顶区间,冰下水流流速垂线分布基本服从双对数分布规律;受凹岸冰塞及回流影响,纵向上,水流流速呈减小趋势,在弯顶附近开始恢复;径向上,河道主流被冰塞压迫并逐渐趋于凸岸,致使弯道主流易位,凸岸水流流速大于凹岸,清沟向凸岸偏移;弯道水流湍动能与雷诺应力主要在近底处存在较大的变幅,表明近底水流运动活跃,且二者大小与流速大小在径向与纵向分布上具有较好的一致性,受冰盖影响,水流湍动能沿水深近似呈"S"形分布,雷诺应力分布无明显规律。     

气候变化影响下黄河上游梯级水库群未来发电量预测

为分析气候变化影响下黄河上游大型水库入库来水过程及梯级发电量的时程变化规律,以黄河上游龙羊峡刘家峡梯级水库群为例,采用Mann-Kendall 突变检验方法对唐乃亥和小川水文序列进行突变识别,在此基础上构建了考虑融雪过程的HBV 水文模型,利用统计降尺度方法对CanESM2 和GFDL_ESM2G 两种气候模式3 种气候变化情景(RCP2. 6、RCP4. 5 和RCP8. 5) 下的降水、气温数据进行空间降尺度处理,并将其驱动水文模型预测未来入库来水过程,构建黄河上游梯级联合发电调度模型分析气候变化对未来发电调度过程的影响。结果表明:黄河上游径流序列突变年份集中于20 世纪80 年代,且2000 年之后径流量显著减少;气候变化将导致未来(2021—2050年)汛期6—9 月径流增加,非汛期径流显著减少;随着时间推移,不同气候变化情景下,龙羊峡和刘家峡两库的梯级发电量变化规律不同,RCP8.5 气候变化情景下,气候模式不确定性对其影响最大。     

黄河源区河道冰凌特征变化及影响因素分析

黄河流域是我国凌汛灾害常发的地区,其中黄河源区是黄河上游凌情研究的空白区。为掌握该区域的凌情规律,对黄河沿-唐乃亥河段黄河沿、吉迈、玛曲3个常封断面的气象资料(1960-1987,2007-2011)和水文资料(1960-1987,2007-2011)进行研究,分析3个站的封河、开河日期以及冬季最大冰厚的变化规律,得出黄河源区封河从黄河沿附近开始向下游延伸,封河日期和开河日期均有推迟趋势,但总封冻天数在减少,冬季最大冰厚则各站趋势不同。通过对冬季气温、流量等因素进行分析,得出冬季累计负气温和冬季平均流量对于凌情主要特征的影响十分显著,可以作为预报因子进行进一步的研究。     

长江与黄河流域复合高温干旱事件时空演变特征

利用1961—2014年月降水与日最高气温数据,定义了3d/90%型和5d/90%型两类复合高温干旱事件,比较分析了长江流域和黄河流域夏季复合高温干旱事件的分布特征与时空变化规律,量化了复合高温干旱事件与单独热浪事件的温度差异。研究结果表明：复合高温干旱事件在长江流域中下游地区发生频率较高,在黄河流域空间差异不大;两流域复合高温干旱事件频率均呈增加趋势,长江流域3 d/90%型和5 d/90%型复合高温干旱事件日数增加趋势分别为每10 a 0.19 d和0.14 d,黄河流域的增加趋势分别为每10 a 0.29 d和0.096 d;长江流域复合高温干旱日数在西北部与南部地区增加较多,下游东北部地区有所减少,黄河流域在中部和西部增加较多;两流域1988—2014年复合高温干旱事件影响范围总体上比1961—1987年增加,黄河流域影响范围占比大于长江流域;相比于单独热浪事件,复合高温干旱事件的平均温度更高,长江流域和黄河流域3 d/90%(5 d/90%)型复合高温干旱事件与单独热浪事件平均气温差值分别为0.65℃和0.64℃(0.54℃和1.21℃)。     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

黄河下游凌汛期河道水流演进计算分析

对黄河下游凌汛期河道水流演进计算方法进行了论述分析,并对不同典型年在不同条件下的出流过程进行了演算。演算结果表明,黄河下游凌汛期下断面的出流过程与上断面的入流过程有密切的关系。所以,充分利用上游水库工程的防凌功能,根据下游气温变化,合理控制凌汛期水库下泄水量,是缓解下游凌情,减轻凌汛威胁的有效手段。