基于IHA/RVA法的黄河中游环境流量组分与水文情势变化研究

为探究变化环境下黄河中游环境流量组分与水文情势变化情况,采用Kendall秩次相关检验法、Mann-Kendall突变检验法及累计距平法分析了花园口站1960～2016年径流变化特征,在此基础上,运用IHA/RVA法定量评估了环境流量组分及水文情势变化.结果 表明,1960～2016年间花园口站径流呈极显著减少趋势,减...     

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%～80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%～49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C～EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。     

基于水文—水力学耦合的淮河中游河道洪水预报及不确定性分析

淮河王家坝至鲁台子的中游干流,河道平缓,复式断面特征明显,单纯以传统的水文模型进行洪水预报难度较大。为此,利用新安江模型进行上游及区间入流预报,采用MIKE11水动力学模型进行主要支流及干流洪水演算,从而建立了淮河中游河道洪水预报方案。选取1990~2012年间的场次洪水资料,采用SCE-UA优化算法分别对新安江模型参数和MIKE11的糙率系数进行率定与验证,并使用水文不确定性处理器(HUP)对预报结果进行不确定性分析。结果表明,模型预报结果具有较高精度,不确定程度较小,并可提供某一置信度的预报区间,为实时作业提供参考。     

基于数据挖掘的黄河中游典型流域次洪最大含沙量预报

黄河中游黄土高原地区经常发生区域性暴雨,容易形成涨落迅猛、峰型尖瘦的高含沙洪水过程,次洪沙峰量级预报的准确度对汛期调水调沙工程调度,特别是对高含沙量洪水事件十分重要.针对黄河中游水沙预报难度大、精度偏低的现状,采用随机森林和支持向量机两种数据挖掘方法,开展秃尾河和湫水河两个流域的次洪最大含沙量的预报预警研究.结果 表明...     

非一致性条件下黄河流域水文特征时空变异规律分析

精准识别由变化环境所导致的“水文一致性”的水文极值变异特征,对流域防洪、抗旱等具有重要实践意义。因此,以径流显著减少的黄河流域为例,首先,采用Mann-Kendall突变检验和一元线性回归方法,精准识别黄河干流径流的突变性和趋势性特征;其次,采用13种水文指标,揭示非一致性条件下流域水文特征的时空变异规律。结果表明,唐乃亥、头道拐、花园口、利津站的年径流量分别以27.46、105.75、172.20、141.37 m³/(s·10a)的速率逐年递减,且其突变年份分别为1989、1992、1992、1984年;径流变异前后,13种水文特征值在时空尺度上变化不一,且中游改变程度大,源区小。研究结果对于流域水资源开发利用方式的确定提供重要理论支撑。     

水文序列变异点检验方法的性能比较分析

通过设计的水文变异序列生成器生成满足P-型分布及统计参数,用统计实验的方法比较分析了10种常用水文序列变异点检验方法对3类变异序列的性能检验。结果表明,秩和检验、Brown-Forsythe、有序聚类、滑动T检验、Bayesian、里海哈林检验方法对均值变异类序列检验效果明显,滑动F检验法对变差系数CV变异序列检验效率优于其他方法,各方法对偏态系数CS变异序列检验效率较低。     

黄河中游流域极端降水与气温的关系

为研究黄河中游流域极端降水与气温间的关系,采用气温等距法分别提取了不同气温样方内75%、90%、95%、99%分位数下的极端降水阈值,进而分析了极端降水随气温变化的特性,并探究年极端降水事件数量的时空变化规律。结果表明,极端降水强度随气温上升呈峰型形态,峰值出现于16～18℃;在不同格点间,极端降水峰型形态的峰值差异性明显高于其峰值所对应气温的差异性;整体而言,1961～2019年,年极端降水事件数量在较高的气温区间(>16℃)和较低的气温区间(<16℃)内分别呈上升、下降趋势;黄河流域中游年极端降水事件数量在1961～2019年整体呈先下降后上升的趋势;黄河中游流域极端降水事件数量空间分布在不同百分位数间差异较小,整体上呈西多东少的现象;就年际变化趋势而言,极端降水事件数量在北部增多、南部减少。     

RVA法评估枫树坝水库对径流的影响

针对河道径流易受人类活动影响而导致水资源紧张,以变化范围法(RVA)评估枫树坝水库建成后对东江上游河川径流特性的影响.利用龙川站1952～2005年的实测径流数据,通过分析32个水文改变指标的中值及离差系数,结果表明水库建设后径流年内分布发生不同程度的变化,并根据Richter建议的分类法评估得知枫树坝水库的建设对径流的影响属于中度改变.     

基于改进Tennant法的汾河中游环境流量计算方法

环境流量是流域水资源合理配置的基础,其计算方法是研究的重点。传统的Tennant法以多年平均流量乘分期百分比计算环境流量,无法有效表达环境流量在年间、季间的变化趋势,也不能体现汾河的实际状况。因此,将多年平均流量用典型年流量进行代替,选择更为适宜的分期百分比,用实质性改进的Tennant法计算汾河中游的环境流量。结果表明,汾河二坝站最小、适宜及最佳环境流量分别为1.91、4.63、8.43m3/s;义棠站分别为2.16、6.47、12.93m3/s,更接近实际,可为汾河中游水资源利用、水量分配提供决策依据。     

基于贝叶斯理论的水文线型参数不确定性分析

针对水文频率计算线型参数估计结果存在误差与不确定性及相应水文设计结果存在风险等问题,提出了基于贝叶斯理论的水文线型参数不确定性分析方法及相应的水文频率计算方法.通过贝叶斯采样得到所选线型中参数的后验分布并计算参数后验分布特征值确定不同置信区间,定量分析和描述线型参数的不确定性,根据参数的后验分布求得指定频率对应水文设计值的概率分布,在分析设计值概率分布特征值及不同置信区间的基础上,实现对水文设计结果不确定性和风险性的定量描述和估计.实例分析结果表明,水文线型参数及水文设计结果的不确定性客观存在,该方法用于研究线型参数不确定性行之有效,作出"概率值"的概率预报结果合理可靠.     

黄河中游水沙过程对水土保持治理的响应研究

为了解水土保持治理对泥沙过程的影响,在分离了气候变化对水沙过程变化的影响后,结合变动范围法研究了黄河中游多沙粗沙区由于水土保持治理等人类活动引起的水文、泥沙变化的时空演变规律。结果表明,1953~2000年由水土保持工程导致较显著的黄河中游水文变化参数为反转数、10月月平均流量、90 d最小流量等12个IHA因子;较显著的泥沙变化参数为10月、4月月平均输沙量、年最大3 d输沙量等8个因子;黄河中游多沙粗沙区中多数流域的水文与泥沙变化程度具有相似的空间分布规律;工程措施对水沙过程变化的影响较直接,而非工程措施中植树造林对黄河中游水沙变化影响较大。     

基于变动范围法的宜昌站水文情势影响分析

为分析长江上游水利工程建设后水库群的联合运行对中下游的径流及生态环境的影响,基于宜昌水文站1946~2013年的日流量资料,运用Mann-kendall法对历年日平均流量进行突变性分析,将水文资料划分为1946~1980、1981~2002、2003~2013年三个时段;并采用变动范围法研究了葛洲坝、三峡大坝运行后水库群对宜昌站生态水文指标的影响。结果表明,1981~2002年水库群对水文情势的影响程度较小;2003~2013年水文情势变化程度整体上属于中度改变,较大程度地影响了河流生态系统,需采取必要措施降低对生态系统的威胁。研究成果可为水资源管理和生态保护工作提供指导。     

基于BP神经网络的黄河中上游河段不平衡水量预测

针对黄河水量统一调度工作中,中上游河段出现的水量不平衡问题,以刘家峡—头道拐河段为例,采用水量平衡公式计算1999~2012年刘家峡—头道拐河段的不平衡水量,并运用BP神经网络技术和方法研究了刘家峡—头道拐河段不平衡水量的变化规律,预测了刘家峡—头道拐河段的不平衡水量。结果表明,BP神经网络模型预测效果较好、精度较高。     

黄河上中游地区大型煤炭基地水资源约束研究

煤炭在我国能源结构消费比重中仍将占有绝对的优势,未来黄河上中游地区的水资源能否支撑煤炭产业增长是我国能源与水资源管理的难题。不同水平年黄河上中游7个大型煤炭基地的需水量进行了预测,并与煤炭基地的黄河流域二级水文区区域水资源量、地下水功能区和地表水功能区进行了适配性分析,根据水资源约束特征提出了缓解水资源对黄河上中游煤炭基地开发约束对策。     

基于和谐论的黄河下游河段健康评价

为更深入地认识黄河下游河段的健康状态,从河流健康和河流生命的本质出发,根据黄河自身的径流特点和水沙情况,选取低限流量、河道最大排洪能力、平滩流量、水质类别、供水能力5个定量指标和生态状况1个定性指标作为评价指标,采用和谐论的定量计算方法评价河流健康,利用和谐度方程计算各指标的子和谐度,采用层次分析法得出各指标的权重,利用加权平均法计算多指标的和谐度,并选取花园口、高村、利津三个水文站作为控制站点,完成了黄河下游河段的健康评价,其评价结果符合所选评价年份的实际情况。     

黄河上游梯级电站水库联合调度方式探讨

通过对黄河上游梯级电站历史运行资料进行分析和总结,探讨黄河上游梯级电站（主要是龙羊峡、刘家峡电站）的联合调度方式,提出合理、可行、多方受益的建设性建议.     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。     

黄河中上游多源降水数据精度评估

为研究黄河中上游遥感降水数据的可替代性,以2001~2010年站点实测降水数据为依据,采用相关系数、均方根误差和平均误差三个指标,分别从年、季、月尺度对14种卫星降水数据进行精度评价,并以水系为空间单元对极端降水事件进行评估。结果表明,在年、季、月尺度上,ITPCAS的精度均相对较高,GSMaP、PERSIANN的精度最低。季节上,降水数据均易高估春、夏季暴雨以下降水,低估暴雨以上降水;均易高估秋季大雨以下降水,低估大雨以上降水。对于极端降水,GSMaP、CHIRPS呈严重高估,PERSIANN呈严重低估;区域上,甘宁、内蒙水系各数据集对极端降水的评估与实测降水的一致性较强,其余水系中各数据集对极端降水评估的精度差异较大。