非一致性年径流分析计算初探

环境变化下的年径流序列常是非一致性的,可假定由确定性成分和随机性成分组成.针对确定成分中的非一致性(趋势、跳跃等),探讨了非一致性年径流序列分析计算方法.首先提取年径流序列中的非一致性成分,再对剩余成分进行频率分析计算,推求设计年径流年内分配.实例分析表明,经过非一致性处理后计算成果与未经非一致性处理的计算成果有显著差异,非一致性年径流序列的频率分析计算必须进行非一致性数据处理.     

西江归槽洪水研究展望

西江流域由于大量兴建堤防工程导致洪水归槽,改变了原天然河道的洪水槽蓄关系,使得用于防洪规划和洪水灾害风险评估的洪水序列失去了一致性。目前洪水归槽问题研究主要集中在出槽洪水的归槽还原计算方面,对于干支流洪水与区间洪水的遭遇考虑不足,对洪水发生变异的成因及非一致性洪水的频率计算方法也缺乏系统性的研究。建议采用水文变异诊断系统对西江流域的水文要素进行变异分析,以识别其时空变异规律;研制西江中下游干支流洪水及区间暴雨洪水的多输入单输出概念性水文模型,以模拟其洪水形成过程;提出基于MISOCHM模型的非一致性洪水频率计算方法、基于HHT变换的非一致性洪水频率计算方法,以推求变化环境下河道断面的洪水频率分布,并结合西江流域防洪规划评价西江堤防现状和未来的防洪能力。其研究成果不仅对变化环境下的水循环和水安全研究具有重要的理论意义,而且对于流域防洪规划和洪水灾害风险评估具有重要的实际应用价值。     

变化环境下洞庭湖洪水变异规律及防洪安全评价研究展望

在全球气候变化和高强度的人类活动影响下,许多流域和地区的天然水文序列的一致性遭到破坏。对于洞庭湖流域,其洪水要素序列发生了明显变异,使得基于一致性的洪水频率计算方法不再满足实际需求,也无法作为防洪安全评价的主要依据。研究适用于变化环境的非一致性洪水的防洪安全评价方法变得尤为重要。围绕变化环境下的水文变异问题,首先梳理总结了相关研究成果和主要方法,然后综述了非一致性洪水频率计算的研究进展和区域水安全评价的基本方法,并重点对目前研究中存在的不足进行了说明。在此基础上,围绕如何探索变化环境下洞庭湖洪水规律识别和科学防洪安全评价问题,指出了未来研究需要重点关注和解决的科学问题。     

环境变化条件下大清河流域非一致性洪水频率分析及设计洪水研究

为了推求变化环境下大清河流域设计洪水,采用大清河流域8个子流域实测非一致性洪水资料,利用传统还原方法进行了设计洪水推求,同时,构建了概率分布参数随时间变化的非一致性洪水频率分析模型,计算了环境变化条件下的各子流域设计洪水。结果表明:安各庄与横山岭2个子流域的最优分布参数为常数,阜平、龙门、王快、西大洋、张坊和紫荆关6个子流域洪水序列最优分布的分布参数μ都与时间呈反比;按照非一致性序列分析方法推求的设计洪峰流量和一致性条件下推求的设计洪峰流量相比均有明显的下降,且较大重现期的设计洪峰流量比一致条件下减小更为明显。这说明在环境变化条件下对设计洪水计算成果进行修订是非常必要的。     

沱江枯水序列非一致性的统计分析

沱江干流的枯水序列,因受都江堰等水利工程的影响,存在着严重的非一致问题。我们用了十多种统计方法并结合成因分析研究了枯水序列样本中的趋势或跳跃,提出将序列样本划分成两个具有一致性的段提供应用,攻克了枯水水文计算中所碰到的难关。文中介绍了比较成功的十一种统计方法,这些方法可以在水文计算中广泛应用。     

基于WA-GRNN模型的年径流预测

针对传统的中长期水文预测方法由于缺乏对水文要素本身内部结构和变化特性的描述,往往导致建模过程中确定模型结构、参数等存在盲目性,而以往常用预测模型收敛速度较慢、模型结构及参数优化复杂等问题。本文将小波分析（WA）和GRNN神经网络联合使用,建立了中长期水文预测模型：即先应用WA揭示水文序列内部结构及变化特性,从而将原序列分为确定性成分和随机成分两部分,然后利用GRNN神经网络对确定性成分和随机成分分别进行模拟预测,最后将两部分结果叠加作为最终预测值。将该模型用于沱江中上游三皇庙水文站年径流的预测,并与传统方法进行对比。结果显示该模型预测效果较传统方法更好,能有效地揭示序列的时频结构和变化特性,对于生产应用具有较强的实际意义。     

非一致性条件下嘉陵江上游水文频率分析

受全球气候变化及高强度人类活动的影响,流域暴雨特征、产汇流特性发生了显著改变,破坏了水文频率分析的基础——水文系列统计的一致性。以嘉陵江流域上游的略阳站为例,应用Hurst系数法、Lee-Heghinian检验法、有序聚类法、滑动T检验法等多种方法,对略阳站1940—2016年的年最大日流量序列统计的一致性进行了检验,识别了其主要的变异点,计算了对应不同时期气候及下垫面特征的水文系列统计参数。结果表明:略阳站1940—2016年的年最大日径流序列呈不显著递减趋势,递减速率为-68.25 m~3/(s·10a);综合多种非一致性检验结果,1994年为可信度最高的变异年份;经一致性修正,对应近期气候与下垫面条件下不同频率洪水设计值较历史值有显著变化,百年一遇、五十年一遇及二十年一遇洪水的设计值均有所降低,变幅分别为-2.94%、-6.51%及-12.49%。     

边坡安全系数的假设检验新方法及其应用

考虑到边坡稳定性分析的随机性与全局性,采用统计学假设检验法检验某边坡的稳定性,并与常规强度折减法计算结果进行了对比分析,结果表明2种方法的稳定性评价是一致的.     

盲信息下渭河水环境容量及消减量研究

基于河流水文、水质的动态特性,以及监测数据、频率资料信息的不确定性、不完整性,运用不确定性信息的数学处理方法-盲数理论,将水文、水质参数都设为盲数,对渭河有机污染物COD与NH3-N的水环境容量进行了计算.计算结果是负值,说明它们都已超标,需要削减排放量.并将计算结果与确定性参数情形下进行了对比分析,结果表明,对超标河段COD与NH3-N削减量计算问题,此方法具有很好的适用性,符合河流水文、水质实际情况.     

南水北调中线工程水源区丹江口水库径流周期分析

时间序列分析是随机水文分析中常用的一种数据分析方法.该方法通过频谱分析,揭示水文时间序列的周期性变化规律.阐述了频谱分析的基本概念和理论,并将其应用于丹江口水库入库径流的周期分析中,针对丹江口水库1930-2005年的实测年径流资料,利用波谱分析方法提取水文时间序列的潜周期,并采用χ2分布进行周期性检验.计算结果表明,丹江口水库年径流量存在22 a及8 a变化的准周期,它对揭示丹江口水库上游水文周期的变化规律具有一定的探讨意义,为南水北调中线工程的水资源调度提供参考依据.     

基于混沌理论的径流降尺度分析

基于混沌理论,研究水文科学的尺度问题,将混沌分析方法应用于经流的降尺度计算。通过分析大时间尺度的年径流量分解到小时间尺度的月径流量的分解系数的混沌特征量,论证了分解系数具有混沌特性。在此基础上,对分解系数进行相空间法预测,利用预测结果进行月径流量的降尺度计算。实例研究表明混沌方法用于降尺度分析的有效性。     

库车河铜场水库工程水文计算

依据<水利水电工程水文计算规范>(SDJ214-83)、<水利水电工程设计洪水计算规范>(SL44-93)及兰干水文站等参证站的实测水文资料,在简要分析计算可靠性的基础上,重点分析了坝址设计年径流及其年内分配、设计洪水等水文要素,提供了满足铜场水库工程初步研究阶段所需要的各类水文分析计算成果.     

贵州省径流变化特征分析

径流分配特征是水资源评价的基础,常被作为水利规划、水文区划、农业区划的重要指标,同时也是划分河流类型的重要指标之一。研究径流分配的变化特征及其演变规律,对水资源的合理开发及综合利用具有重要意义。选取1985—2012年贵州省6个典型水文站的径流统计资料,应用年内分配比、年内分配不均匀系数、集中度、集中期、变化幅度、年际距平与模比系数、变差系数与年极值比来衡量贵州省径流的年内和年际变化特征及其演变规律。研究结果表明:贵州省6个典型水文站的径流年内和年际变化具有明显的同步性,各典型径流量年内分配不均匀性呈先增大、后减小的变化趋势,由不均匀向相对均匀转变;径流量年内集中程度总体呈先增大、后减小的变化趋势,各站径流量年内集中期主要在7月,从时间分配来看径流量年际变化不大,总体呈先增大、后减小的变化趋势;从空间分配来看南部地区年际变化大,而北部地区则相对稳定。通过对贵州省径流变化特征的分析,可为合理开发、综合利用和优化配置水资源提供科学依据。     

水文时间序列变点分析的可靠性检验

针对不符合正态分布的水文时间序列,建立用于时间序列变点分析的贝叶斯数学模型.研究了某水文站1942—2008年共67年年径流最大值时间序列的突变,得到1989年是最大可能变异点.贝叶斯数学模型中仅给出了变点位置的后验概率,但是最大后验概率时间位置处是否确实发生变异,则有待进一步讨论.因此文中认为需要进一步检验1989年前后的变化是否在随机波动范围内或者是确实发生了变异.文中采用再抽样自助法对结果进行深入的可靠性分析,证实1989年前后确实发生了突变,变异程度远远超过了随机波动范围.考虑到时间序列的随机性,建议在今后工作中采用贝叶斯变点分析模型确定变异点时,采用自助再抽样方法对结果进行可靠性分析.     

钱塘江河口径流长周期特性及其对河床的影响

针对水文时间序列的非平稳性,采用小波分析方法研究钱塘江河口年径流序列的近似周期及其变化趋势.在分析复Morlet小波函数基本特性的基础上,选用该小波对标准化径流序列进行小波变换,根据小波变换系数模与实部的时频分布以及小波方差图揭示钱塘江河口年径流过程伴随着21a左右的显著周期成分,预计在2008-2010年间,该河口仍将维持径流偏枯的趋势,而后才转入偏丰期.结合历年的实测水下地形资料,分析径流周期性变化与河口河床冲淤之间的关系.结果表明,两者关系密切,在径流偏丰期,河床冲刷河势顺直;在径流偏枯期,河床淤积河势弯曲.     

淮河流域近70年极端水文气象特征分析

以淮河流域23个气象站点1951—2016年的降水数据和蚌埠水文站的径流数据为研究对象,应用线性拟合法、滑动平均法、非参数MK检验法分析了流域的降水和干旱的变化特征,并结合R/S分析法、Pearson和Spearman相关系数法分别分析了降水、干旱与径流的相关关系及长程记忆性。结果表明,除连续湿日外,淮河流域极端水文指数均呈显著增长趋势,突变年份集中在20世纪50、60年代初;近70年,年干旱频率达21. 2%,轻旱比例最高,从年、季尺度来看,冬旱最严重,年、季干旱均呈现减少趋势;最大30天、15天降水径流相关关系均呈中度相关,汛期、非汛期降水距平与径流相关关系分别呈中度和弱相关,未来4～11年,最大30天降水和径流、汛期和非汛期的降水距平及径流均呈不显著增长趋势。     

云首水库设计年径流计算

为确定规划中无径流资料的云首水库工程规模,需要分析计算设计年径流量及年内分配.采用地理综合法计算了云首水库坝址以上控制流域年径流的均值、变差系数和偏态系数,获得了该流域在丰水年(P=20%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)和特枯水年(P=95%)的设计年径流量分别为2 393,1 198,654,318万m3.采用水文比拟法确定了年内分配.研究表明,采用地理综合法计算年径流的均值、变差系数和偏态系数,采用水文比拟法确定年内分配,可作为无资料地区年径流合理分析计算的方法组合.     

河道径流系列的还原和一致性修正分析

进行水资源调查评价时,为了得到具有一致性且能反映近期下垫面条件下的天然年径流系列,需对径流系列资料进行一致性修正。结合修—宝—合区间河道径流系列资料,探讨了天然径流量的还原计算方法、径流系列一致性分析和修正方法。