塔里木河年径流量时间序列趋势分析

采用Mann—kendall检验趋势分析方法和线性趋势回归检验方法，对塔里木河源流和干流8个水文站44a的年径流量进行了趋势分析。结果表明：塔里木河源流阿克苏流域出山口站沙里桂兰克站和协合拉站、叶尔羌河流域出山口站卡群站的年径流量呈现增加趋势，和田河流域出山口站乌鲁瓦提站和通古孜洛克站的年径流量没有明显的趋势；干流阿拉尔站、英巴扎站、卡拉站的年径流量均为减少趋势。从趋势分析结果可以看出塔里木河干流水量的减少是由于人类活动造成的，同时建议稳定源流区灌溉面积，提高水的利用效率，增加源流下泄塔里木河干流的水量。     

塔里木河源流和干流径流特征及其相关性分析

基于塔里木河流域源流和干流1957~2013年实测径流数据,运用Mann-Kendall和Mann-Whitney等非参数检验和相关分析等方法,探究源流和干流径流变化趋势和突变特征,以及源流和干流不同径流频率的对应关系。结果表明:(1)1957~2013年塔里木河源流径流量呈显著的增加趋势,干流径流量呈不显著的下降趋势,干流径流量的减少主要是源流耗用量不断增加导致。(2)当源流径流频率低于50%时,干流径流量的增加幅度小于源流;当源流径流频率高于50%,干流径流量的减少幅度小于源流。     

塔里木河流域汛期地表径流变化趋势和预测分析

基于塔里木河流域三源流和干流1957-2008年实测月地表径流数据,运用Mann-Kendall非参数检验和小波变换等方法,探究三源流和干流汛期地表径流变化趋势,并建立周期性叠加趋势模型预测其2009-2025年地表径流量特征和变化趋势。结果表明:近50多年来,塔里木河源流7、8、9月地表径流均呈增加趋势,干流7、8、9月地表径流均呈减少趋势,反映出源流用水量持续增加挤占干流水资源量。根据预测,塔里木河三源流2009-2025年,7月和8月多年平均地表径流量属平偏丰水期,9月属偏丰水期;7月和9月地表径流量呈增加趋势,8月地表径流量呈下降趋势。塔里木河干流2009-2025年,7月多年平均地表径流量属平偏丰水期,8月和9月属偏丰水期;7月和8月地表径流量呈增加趋势,9月地表径流量无明显增大或减小趋势。     

渭河源区径流量变化特征及趋势分析

通过渭河源区渭源水文站1981~2010年30年的月年实测径流资料,从径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标,分析了渭河源区径流年内分配的变化特征。采用线性趋势回归检验法、坎德尔秩次相关检验法、斯波曼秩次相关检验法,分析了渭河源区径流的年际变化趋势。研究结果表明:(1)渭河源区径流年内分配不均匀系数和年内分配完全调节系数的变化规律总体上一致,都处于减小趋势;集中度的长期变化总体上呈下降趋势,集中期的长期变化总体上呈逐年滞后趋势,21世纪最初10年滞后到7月13日,相对多年平均的集中期推迟6天;相对变化幅度和绝对变化幅度长期变化总体上都呈下降趋势,绝对变化幅度下降趋势更明显。总体上来说,渭河源区径流年内分配逐渐趋于均匀。(2)渭河源区年径流量近30年呈逐年减小的趋势,趋势线具有513.0×10~4m~3/10 a的负倾向率,30年间年径流量减少了1 539×10~4m~3;通过3种趋势检验方法的计算结果均表明渭河源区年径流量减小趋势显著。     

气候变化和人类活动对塔里木河流域地表径流影响分析

借助非参数Mann-Kendall、Mann-Whitney检验对塔里木河源流和干流地表径流量、源流区间耗用水量进行分析;构建气候变化和人类活动影响对源流水资源的影响量定量分离模型。结果表明:(1)1957~2013年源流出山口来水量和区间耗用水量均呈显著增加趋势,年增加幅度分别为0.83亿m3和0.89亿m~3;干流阿拉尔来水量呈不显著的下降趋势,年均减少幅度为0.1亿m~3。(2)源流出山口来水量和区间耗用水量均在1993年出现显著的增多突变,突变跃度分别为31.13亿m~3和30.87亿m~3,干流阿拉尔地表径流量在1984年呈不显著的减少突变,突变跃度为4.41亿m3。(3)1994年来,气候变化对塔里木河源流水资源量表现为正影响,影响量占58.5%;人类活动表现为负影响,影响量占41.5%。(4)1994年来,人类活动对源流地表水资源影响呈减少趋势,从1994~2000年的47.2%减少到2011~2013年的37.3%,综合治理成效逐渐显现。     

气候变化对黄河源区的水文影响分析

近年来,黄河源区由于受到气候变化和人类活动的影响,生态系统和水文情势均发生显著变化。本文就气候变化对黄河源区的影响展开调查,分析了源区的气温的变化趋势及突变年代,降水的季节分配和变化趋势,以及径流的年内变化和年际变化。本文通过计算径流年内分配不均匀系数判断径流分配均匀性,通过分析滑动平均序列的曲线判断整个时间序列的趋势,通过累积距平曲线的变化判断序列大致突变的时间以及长期持续变化情况和演变趋势。结果表明:在气候因子变化分析中,在1960~2014年长时间序列中,黄河源区年平均气温呈现显著增加趋势。根据降水变化分析结果,黄河源区降水年内分配差异较大,在年际变化上,降水量整体呈现不显著的增加趋势。黄河源区径流量不均匀系数较大,集中度较高,说明径流分配有明显的丰枯季节变化。径流量整体呈现减少的趋势,这种趋势在90年代至21世纪中期尤为明显。     

渭河干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析渭河干流径流量的年际变化趋势及年内分配规律,根据渭河干流林家村、咸阳、华县3个水文站1951—2010年60 a的逐月实测径流资料,采用Mann-Kendall法和R/S方法,对渭河干流径流量的年际变化特征及趋势进行了分析,在此基础上采用有序聚类分析法对其突变点进行检验,并划分径流阶段;运用集中度与集中期等指标对各阶段年内径流量的分配进行了定量分析。结果表明:3个水文站的M-K统计量Z值分别为-5.893、-4.892和-4.254;3个水文站的Hurst指数分别为0.945 6、0.940 2和0.884 5,均大于0.5;林家村站的突变点为1971年和1994年,咸阳站的突变点为1969年和1994年,华县站的突变点为1969年和1991年;60 a来渭河径流量显著减少,并在未来一段时间内保持持续减少态势;径流集中度整体呈增加趋势,年内径流分配不均,径流多集中在5—10月,占年径流量的75%左右;径流集中期从20世纪50年代的8月5日后延到21世纪初的8月15日左右。     

渭河源区径流量变化情势分析

通过渭河源区渭源水文站1981~2010年30年的月年实测径流资料,分析了渭河源区径流年内分配的变化特征。结果表明:渭河源区径流年内分配逐渐趋于均匀,集中期的长期变化呈滞后趋势;年径流量30年呈减小趋势,趋势线具有513.0万m~3/10a的负倾向率;年径流量在1993年发生突变,之后呈显著减少;累积滤波器法和斯波曼秩次相关检验法对比分析,所得结果一致,呈显著减少趋势;得出渭源站发生洪水的风险减小,发生干旱的风险持续稳定。     

黄河源水沙变化及与气温变化的关系

利用黄河源4个水文站黄河沿、吉迈、玛曲和唐乃亥的长系列水文资料和10个代表性气象站的气象资料,分析源区近56年来年径流量、年输沙量、气温和降水的变化规律,以及探讨水沙变化与气温变化的关系。结果表明:4个水文站1955-1990年的年径流量和年输沙量均呈增加的趋势,但唐乃亥站1991-2011年的年径流和年输沙量相对于1956-1990年分别减少15.9%和28.5%。除河南和同德之外,其他8个气象站1953-2011年的气温呈现持续明显上升的趋势,上升线性速率为0.31~0.41℃/(10a)。黄河源区气温升高具有一致性趋势,但降水量变化没有一致性规律。降雨量与气温的关系在1953-1990年较弱,1991-2011年这种相关关系逐步增强。年径流量和年输沙量与气温升高的关系是气温降低或升高对应于年径流量和年输沙量增加或减少。     

台兰河流域径流变化特征及趋势研究

以台兰水文站1959—2008年序列实测数据为基础,利用Mann-Kendall趋势检验法和多种水文统计指标分析了台兰河径流量的年内、年际变化特征以及年径流量和四季径流量的变化趋势。结果表明:①台兰河径流量年内分配不均匀、集中度高,径流量年际变化比较稳定、C V值变幅较小,20世纪90年代后,多年平均径流量的距平变幅增大、径流量有所增大;②50 a来,台兰河年径流量呈明显上升趋势,春、夏、秋季径流量的增大趋势显著,冬季径流量的增大趋势不显著,径流量分别在1960年、1962年、1983年发生突变,20世纪90年代前径流量变化趋势不显著,之后径流量呈明显上升趋势。     

西江干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析西江干流径流年际变化趋势及年内分配规律,根据天峨、迁江、梧州三站60多年实测径流资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、R/S法、有序聚类法、滑动T检验法等多方法分别对径流年际变化的趋势性和突变性进行分析;同时,对表征径流年内分配的各指标进行趋势性检验和未来变化趋势预测。结果表明:三站的M-K统计量Z值分别为-2.47、-2.38和-1.47,Hurst指数分别为0.72、0.83和0.80,均大于0.5;天峨站和迁江站的突变点均为2002年,梧州站的突变点为1954年和2002年;西江径流60多年来显著减少,且具较强的持续性;径流年内分配不均,多集中在4月-9月,占年径流的75%左右;2002年后径流年内分配显著性地趋于均匀,集中程度和变幅亦显著性地变小,集中期前移12日左右。     

1960- 2012 年湄公河干流径流时空演变

根据湄公河干流清盛、琅勃拉邦、穆达汉、上丁 4 个代表性水文站 1960 - 2012 年的实测日径流资料, 采用 M ann2kendall 趋势检验法、Pettitt 突变检验法和不均匀系数 CV , 分析了年径流、汛期和枯期径流、月径流和极值径 流等水文要素的演变特征。结果表明, 清盛、琅勃拉邦、上丁三站年径流呈下降趋势, 穆达汉站年径流为上升趋势, 其中穆达汉站年径流在 1994 年发生显著突变; 各站汛、枯期径流比值均呈下降趋势, 汛、枯期径流分配差异趋于减 小; 各站年内分配不均匀系数 CV 均为下降趋势, 其中清盛站和上丁站下降趋势达显著水平, 各站径流年内分配过 程趋于均匀; 清盛、穆达汉、上丁三站流量波动区间逐渐减小, 琅勃拉邦站流量波动区间逐渐增大。整体上, 湄公河 流域产水能力的空间差异较大, 50 多年来不同河段的径流变化趋势呈现增减相间的格局。     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

基于 H EC2HM S 模型的温榆河流域水文模拟

水文模拟对于流域防洪减灾、水资源规划管理有重要的意义。将分布式水文模型 HEC2HM S 应用到北京温 榆河流域, 模拟该区域 1980- 2005 年间 6 场暴雨洪水过程和 1983- 1995 年日降雨径流过程, 评估H EC2HM S 模型 在模拟场次洪水和日径流过程两种时间尺度上的适用性。结果表明, 场次洪水模拟的洪峰流量和洪量相对误差均 在 20% 以内, 峰现时差均不超过 2 h, 平均 Nash 效率系数为 01 82, 平均相关系数 r 为 01 92; 日径流模拟率定期和验 证期的平均 Nash 效率系数为 01 6, 平均相关系数 r 为 01 78, 平均相对误差为 31 95 % 。分析结果表明, H EC2H MS 模型在温榆河流域的适用性较好, 能够有效模拟北方地区短时和长时降雨径流过程, 可用于该区域的洪水预报和水 资源评价与管理。     

多卫星遥感降水数据在塔里木河流域的适用性分析

资料缺乏地区由于其复杂的地形,站点布设困难,实测资料匮乏,遥感降水产品是实测资料的有益补充及替代。以塔里木河流域的子流域开都-孔雀河流域为研究区,采用国家基准气象站观测的降水量为基准数据,评估了TRMM 3B42RT、TRMM 3B42V7、CMORPH RAW、CMORPH CRT等四种遥感降水产品的精度。同时,在塔里木河的子流域玉龙喀什河流域,基于SRM模型,评估了以上几种遥感降水产品模拟径流的适用性。结果表明,TRMM 3B42V7的精度最高,TRMM 3B42RT的精度较低,CMORPH在山区的精度也较高,而CMORPH在平原地区高估了降水量;在四种遥感降水产品中,TRMM 3B42V7最适于模拟径流,可以基本表征日径流变化过程。     

分布式水文模型对水质监测数据的补充及污染源分析

水质现状监测对水环境影响评价、水环境治理具有重要作用。目前,水质现状监测数据存在监测频率低、监测难度大、影响因素复杂及信息化程度低等问题。为此,采用了分布式水文模型对水质监测数据进行补足,并追根溯源分析污染物来源。以都匀市剑江河流域为例,基于水文气象、下垫面数据及仅有的2010-2014年的四个断面不同步的水质数据,建立SWAT分布式水文模型模拟总磷污染物。结果表明,使用分布式水文模型不仅可以补足剑江河流域四个监测断面同期的总磷数据,还可以追根溯源得出该流域总磷污染主要来源于面源污染,同时可以分析出面源污染的空间分布情况以及不同污染类别的占比,该流域中肥料流失为主要污染源,尤其是丰水年的污染占比高达近66%。     

考虑水文情势变化的黄柏河流域纳污能力

水体的纳污能力是指在满足水功能区水环境质量达标的基础上,水体最大允许的纳污量,其精确核定对水资源合理开发利用与有效保护具有重要的现实意义。水利工程、人类活动等使河流原有水文情势发生了不同程度的改变,水文情势变化影响下的纳污能力精确核定现已逐渐成为当前亟待研究和解决的问题。以长江流域的黄柏河为例,选取汇入支流、水库和调(引)水工程3个主要影响因素分析了对河道水文情势及其对纳污能力的影响,根据水文情势的差异性变化提出了相应的纳污参数确定方法,并基于一维水质数学模型计算得出黄柏河流域水体的纳污能力,最后以典型区段黄柏河东支保护区为例与传统法的纳污能力结果进行了对比分析。结果表明考虑水文情势变化的纳污能力研究中所提出的纳污参数确定方法在一定程度上有助于水域纳污能力的准确核定。研究结果可以为区域有效保护水资源,防治水污染,改善水环境提供一定的技术参考。     

流域中长期径流分类预报方法

以水文循环基本原理为基础,从流域径流水汽来源影响因素角度明确了中长期径流预报基本概念及分类,即以气象(中期)、气候(长期)和天文因素(超长期)为预报因子,针对流域出口断面(或典型断面)的旬、月、季(汛期)或年径流,以及流域旱涝趋势进行预报。通过比较不同时间尺度下的水汽系统物理运动机理,论证了"短期气候预测"作为中长期径流预报理论基础的合理性,并将流域径流来源影响因素及其表现概括为三大规律:天文因素表现出的周期性是主要规律,反映了水文气候过程的基本状态;大气环流表现出的随机性对水文气候基本状态存在干扰,导致了波动;流域特征性规律反映了各种因素综合作用结果,具有流域的特殊性。最终,将流域中长期径流预报分为正常年份的径流过程预报和异常灾变年份的大旱大涝预测,其中前者的预报因子为水文气象与气候要素,后者为天文因素;在服务对象上,前者为水利工程常规运行调度服务,后者为防洪抗旱部门防灾减灾提供灾情预测;在结果发布上,前者提供定量的径流过程预报,后者提供丰、平、枯等3级(或5级)定性预测,并给出相似年份;在预报方法上,前者采用数理统计方法或物理成因相关分析法,后者采用周期性、随机性和流域特殊性识别等综合预报方法。     

基于改进年内展布计算法的河道内 基本生态需水量研究

为了拓宽年内展布计算法的适用范围,针对我国北方河道季节性明显的特点,对该方法进行改进。在原方法的基础上,将同期均值比修改为特枯年(P=90%)河道年径流量与多年平均径流量的比值,结合多年月均径流量进行河道内基本生态需水量计算。以弥河谭家坊水文断面为例,计算河道内基本生态需水量,并与Tennant法标准及我国常用的水文学方法以及改进前的年内展布计算法作对比。结果表明,在一般用水期和鱼类产卵育幼期,改进的年内展布计算法结果都能够满足维持河道基本生态功能的要求,更为合理,证实该方法既继承了原方法能够体现河道年内径流总体过程和变化特征的特点,又能够适用于季节性明显的河道,适用于河道内基本生态需水量的计算。     

小城镇低影响开发雨洪控制效果模拟

选择山东营丘镇区为研究对象,运用SWMM软件结合镇区地形地势和土地利用现状对研究区域进行合理概化,参考潍坊市暴雨强度公式设计降雨模型,完成对确定及不确定性参数的设定,并基于径流系数法对不确定性参数进行校准,最后利用多场降雨对校准后的理想解集进行稳定性验证。同时,结合研究区所布设的低影响开发雨水综合蓄集利用系统,完成对其低影响开发(LID)措施参数的设定,最终实现对研究区在不同重现期(1a、3a、10a)下有无LID设施时的水量及水质情况的模拟。结果表明,LID措施对径流总量、径流系数、峰现时间、峰值流量和TSS排放负荷等方面的控制效果显著,且LID措施在重现期较小的降雨情景中对地表径流的滞纳效果更明显。