基于Mann-Kendall法和有序聚类法的径流变化特征研究

以清漳河流域为例,应用Mann-Kendall检验法和有序聚类法分析了流域内的径流变化特征.研究发现,径流量系列呈显著性下降趋势,1977年为显著突变点.通过对径流变化特征的影响分析,发现降水量和人类活动是导致流域内径流量变化的主要因素,且降水量的影响程度大于人类活动.     

基于Mann—Kendall检验的嘎呀河流域降水变化趋势及突变分析

基于Mann—Kendall检验方法,时嘎呀河流域降水量数据进行分析,发现年降水量总体呈现下降趋势,在研究时段内年径流量各雨量站均存在突变点,就流域而言．1985年为整个流域降水量的突变点。汛期降水量整体呈现下降趋势,非汛期降水量整体呈现上升趋势,老庙、天桥岭、汪清、仲坪和西大坡站汛期降水量变化对年降水量变化具有决定性作用。该流域汛期降水量突变点为1982年,非汛期无明显突变点。     

1961-2012年蒸水流域径流演变规律研究

利用湘江一级支流蒸水流域控制站神山头水文站近50 a的径流量实测数据和流域内及邻近的7个气象站同期日降水观测数据,应用Mann-Kendall趋势检验和突变分析、距平累积曲线、双累积曲线等方法分析了1961—2012年蒸水流域径流量和降水量变化的趋势性及阶段性,定量评价了降水和人类活动对流域径流量变化的影响程度。结果表明:蒸水流域径流量和降水量变化阶段性明显,都经历了枯水期和丰水期2个时期;年径流量和年降水量整体呈上升趋势,但径流量上升趋势较降水量更为显著,径流量的突变年份为1988年,降水量的突变年份为1991年,突变年份之后在降水和人类活动的共同影响下径流量明显增大,人类活动对径流量增大的贡献率为75.74%,降水对径流量增大的贡献率为24.26%。目前人类活动是蒸水流域径流变化的主要影响因素,人类可以通过合理的活动在一定程度上调节径流量。     

气候变化和人类活动对大凌河上游流域径流的影响

通过趋势分析方法及突变点检验方法,分析大凌河流域水文气象要素的变化趋势;结合大凌河流域人类活特征及突变点分析结果,将流域径流量序列划分为"天然基准期"和"人类活动影响期"两个阶段;应用大凌河上游水文、气象、土地利用等数据建立大凌河上游水文模型,采用弹性系数法和水文模拟法定量分析大凌河上游流域气候变化和人类活动对径流的影响。结果表明:1956—2006年,大凌河流域降水量有轻微的上升趋势,而潜在蒸发量与径流量呈现显著下降趋势,导致径流量减小的主要原因为人类活动。     

黄河源区水文气象要素时空变化特征分析

为充分了解黄河源区旱涝变化特征,基于黄河源区1961—2016年水文气象资料,采用Mann-Kendall法、Pettitt检验及Morlet小波分析法系统分析年降水量、年平均气温和年径流量序列的趋势、突变和周期性,并采用克里金插值和空间变差系数研究年降水量和年平均气温的空间变化特征。结果表明,年降水量上升趋势不明显,没有明显的突变性,在30 a左右周期显著;年平均气温上升趋势显著,在1997年前后存在较强的突变性,无明显周期;年径流量下降趋势明显,在1989年前后存在较强的突变性,在30 a左右周期显著;年降水和年平均气温的空间差异明显,年降水量的空间分布差异性在减小,年平均气温的空间分布的变化趋势不明显。2000年前,年平均气温空间分布差异比较大,2000年后空间分布比较均匀。研究成果有利于认识流域水资源演变规律,为水资源管理提供技术支撑。     

1960年-2010年淮河流域降水量时空变化特征

采用淮河流域25个代表性站点降水量资料,运用线性回归法、累计距平法以及Mann-Kendall趋势检验与突变检验的方法综合分析了该流域降水量在时间上与空间上的变化特征。结果表明:在时间尺度上,淮河流域多年降水量总体上呈现微弱的上升趋势,但中间多年都保持下降的趋势,突变起始年为1965年;在空间尺度上,淮河流域降水量由南向北逐渐减少,上游、中游多呈现上升趋势,下游多呈现下降趋势。对淮河流域时空上的降水量的趋势特征和突变特征分析,可以为淮河流域的洪涝灾害防治提供参考依据。     

博尔塔拉河径流与降水的集中性及关联性分析

利用1964-2012年艾比湖流域博尔塔拉河径流、降水数据,运用非参数检验、集中度、小波分析等方法研究了博尔塔拉河年径流量与降水量的集中性及多时间尺度相关关系。研究表明:博尔塔拉河年径流量及降水量均通过Mann-Kendall趋势检验,全年增加显著。通过Mann-Whitney突变检验,径流量与降水量分别在1996年和1985年发生了显著的增多突变。博尔塔拉河径流量集中度呈不显著的增加趋势,降水量集中度呈不显著的减少趋势。博尔塔拉河径流量的集中度存在6、11和14a的周期变化,而降水量集中度存在12和18a周期显著。博尔塔拉河年径流量与降水量存在多时间尺度的显著相关关系,并以正相关为主。     

气候变化和人类活动对渭河流域径流量的影响

采用M-K趋势检验法、有序聚类变点分析法以及径流变化归因分离评判方法,分析渭河流域近50 a的气温、降水、径流的演变特征和径流量变化的影响因素。结果表明:流域气温升高趋势显著,通过95%的置信度水平检验,其中1994年是气温突变的节点;流域降水量呈缓慢减少的态势,变化节点发生在1969年;流域径流量减少趋势极显著,通过95%的置信度水平检验,突变节点发生在1969年,与降水突变节点一致。由VIC模型计算得出:流域径流量的变化主要由气候波动和人类活动改变流域下垫面共同作用引起的,其中气候变化的影响较大。     

蒙江流域近60 年水沙演变特征研究

基于1960-2020 年蒙江流域日降水资料、蒙江控制站太平站径流和输沙资料分析蒙江流域降水量、径流量和输沙量的演变特征及原因;运用线性趋势回归检验法分析其趋势成分;采用Mann-Whitney-Pettitt 突变点分析法对其进行突变分析;采用Morlet 小波分析法分析其周期成分。结果表明：除夏季降水量、径流量、输沙量和冬季降水量呈不明显的减少趋势外,其余序列呈不明显的增加趋势;年降水量、年径流量和年输沙量呈不明显的增加趋势,没有发生显著突变;年降水量序列存在4 年、7 年、20 年、45 年左右的周期;年径流量序列存在3 年、7 年、19 年、50 年左右的周期;年输沙量序列存在4 年、6 年、11 年、16 年、46 年左右的周期;人类活动是引起蒙江流域年输沙量减少的主导因素。     

赣江上游潋水流域径流变化特征及其驱动力分析

基于赣江上游潋水流域东村水文站1980～2010年的逐月、逐年降水和径流数据,结合M-K趋势检验、累积距平法和双累积曲线法系统分析了潋水流域降水量和径流量的年内分布特征、年际变化趋势及其突变点以及流域径流量变化的主要驱动因子.结果 表明:潋水流域多年平均降水量和径流量分别为1604.8mm和6.53×108m3,降水量...     

山东省南四湖流域年径流变化特征及趋势分析

以山东省南四湖流域1956—2010年年降水量和年径流量序列为依据,运用线性趋势回归法、Kendall秩次相关检验法、突变分析法和相关系数法等,详细分析其变化趋势和突变特性并对不同时间系列评价结果进行比较。结果表明:南四湖流域1956—2010年年径流量变化趋势不显著,存在突变现象,突变发生在1974年且突变成分显著;而年降水量序列一致性较好,不存在突变现象。通过两者的相关性分析可知两者的相关性较强,故降水是影响该流域年径流量的主要因子;但径流量发生突变而降水没有,由此判断其发生突变的主要原因非降水量所致,而是受下垫面变化的影响。     

旬河流域年径流的突变分析

为研究在气候变化与人类活动双重影响下旬河年径流的突变特性,采用滑动平均法和滑动t检验分别分析旬河年径流的趋势和突变点,再结合旬河流域已有的降水变化规律分析径流突变的驱动因素。结果认为:旬河流域1956~2011年径流量存在"平缓下降—剧烈下降—急剧上升"的变化趋势;下降突变点发生在1975年,上升突变点发生在2002年,均通过显著性检验。进一步结合流域已有降水量规律得出结论:旬河流域降水量的变化是其年径流的趋势变化与突变点产生的主因。     

赣江流域气温、降水和径流趋势、突变及周期分析

根据赣江流域1965—2015年的气温、降水量和径流量资料,运用线性倾向估计法、重标极差R/S法、Morlet小波分析法和MK法分析气温、降水量和径流量在1965—2015年期间的演变规律,并将三者的变化进行了综合比较和分析。结果表明趋势变化为上升趋势,但是气温的上升趋势最大,降水量和径流量趋势上升程度相近;周期和突变变化为气温存在一个主要周期和一个突变点,而降水量和径流量存在多个周期和多个突变点。     

岷江流域近65年降水量时空变化特征分析

基于岷江流域内50个气象站点1956—2020年的日降水量数据,运用线性趋势分析、累积距平检验和滑动t检验对岷江流域年降水量和最大季降水量进行趋势变化分析及突变检验,揭示了岷江流域及各流域单元区降水量时空变化特征。结果表明：岷江流域1956—2020年的年降水量以1.028 mm/10a的微小变化率逐年增加,且呈现出自西北高原地区向东南盆地递增的空间分布格局;岷江流域上游地区年降水量整体上以11.711 mm/10a的速率逐年增加,这一增长趋势在2017年后变得尤为显著。岷江流域中、下游地区降水量变化趋势基本一致,自20世纪60年代以来均长期保持下降趋势,降水量突变也发生在这一时期。研究结果对深入了解岷江流域降水时空变化特征,制定洪涝灾害应对措施和合理利用流域内的水资源具有借鉴意义。     

1960—2019年永定河流域降水演化特征

基于永定河流域内及周边53个气象站1960—2019年逐日降水资料及其插值数据,采用多种变异诊断方法研判永定河流域降水演化特征,结果表明：1)年降水量存在下降趋势,夏季降水量下降趋势显著,春季、秋季、冬季降水量呈上升趋势;2)在空间上,年降水量在大部分地区呈不显著的下降趋势,官厅水库以下较小的范围呈显著下降趋势,春季、秋季和冬季降水量基本呈不显著上升趋势,仅在部分区域呈不显著下降趋势,夏季降水量与其他季节相反,在流域大部分范围呈下降趋势;3)降水要素存在突变性,突变后年降水量的变化为极小值增大、极大值减小,7—8月降水量的变化为整体降低。     

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。     

昕水河流域水沙变化趋势及成因分析

采用累计距平分析和Kendall秩次相关检验分析等方法,对昕水河流域降水量、径流量和输沙量进行了分析研究,对径流系列进行了一致性分析,初步估算了水土保持措施对径流量和输沙量的影响。结果表明:昕水河流域降水量减少趋势不显著,径流量和输沙量减少趋势显著;20世纪60年代后,随着水土保持措施的实施,流域下垫面在人类活动影响下发生显著变化;水土保持措施是径流量和输沙量减少的主要原因,降水变化次之。     

阿克苏河径流演变及其对气候变化的响应

气候变化深刻影响着径流变化过程,是造成我国西北干旱区水资源短缺和生态环境荒漠化等问题的重要原因。以阿克苏河流域上游水文站1961-2014年的月径流资料和气象网格数据为基础数据,通过线性回归法、Mann-Kendall非参数检验法和Pearson相关系数法,分析了阿克苏河流域径流演变规律并进一步探讨了径流对气候变化的响应。结果表明:近54年来,阿克苏河流域径流量呈现显著的上升趋势,且研究区内气候增暖增湿趋势明显;径流量和气候要素在时间上有良好的一致性,突变时间均发生在20世纪90年代,径流量的突变时间略滞后于气温和降水量;经相关统计检验分析,阿克苏河流域出山口径流量受到了气温和降水的双重影响,托什干河径流对气温更为敏感,而库玛拉克河则是降水对径流的影响占主导作用。     

近55年珠江上游流域降水演变规律

采用线性回归、5年滑动平均、Mann-Kendall趋势检验及小波分析等方法,对珠江上游流域1954年-2008年降水序列进行研究分析。结果表明:近55年来,珠江上游流域年降水量总体呈不显著增加趋势;各季节降水均呈现无显著变化趋势;除1月降水增加显著外,其余各月均无明显趋势变化。流域各站点的年、季节降水趋势基本上也无显著变化。除年降水量在1963年发生了显著突变外,季节和大部分月降水均无显著突变发生。年和季节降水量的相位变化时间尺度大体一致,均存在多年尺度的变化特征。     

长江流域降水量和径流量长期变化趋势检验

采用TFPW-MK(Mann-Kendall test with trend-free pre-whitening)趋势检验法,对20世纪50年代以来长江流域154个气象站降水量和26个主要水文站径流量的变化趋势进行了显著性检验.结果显示:①流域年降水总量整体变化趋势不显著,但各季节和月份的降水量存在的增加或减少趋势显著,尤其是在上世纪90年代期间降水量分布存在一定的变异,在流域空间分布上不仅出现了降水显著增加的集中区(洞庭湖和鄱阳湖水系),而且还出现降水显著减少的集中区(四川盆地和汉江上游),在降水的年内时间分布上也存在着趋于集中的态势,表现在夏季降水量增加、而秋季和春季降水量减少.②流域内各主要支流径流量变化趋势与其降水量变化趋势基本一致,夏季长江中下游地区径流量增加趋势显著,而秋季长江上游和汉江地区径流量则呈减少趋势,相对而言干流径流量的变化趋势并不显著.