海河流域近50年气候变化特征及规律分析

为应对气候变化带来的各种影响,深入分析并把握区域气候变化特征及规律显得越来越重要。本文选取气候变化的两个主要表征参数——降水量和气温作为研究对象,采用趋势检验、突变点检测以及小波分析等方法,对海河流域1956—2005年降水量和气温系列进行研究,并从趋势性、突变性和周期性等多个角度分析海河流域近50年气候变化特征及规律。研究表明,近50年来海河流域年降水量(尤其是夏季降水量)呈显著减少趋势,突变点为1979年,主要周期为2年和13年;而年平均气温(特别是冬季和春季气温)呈明显升高趋势,突变点为1986年,主要周期为5年和14年。相关成果可作为该流域水资源演变规律分析的基础。     

过去500年海河流域旱涝变化规律

研究历史旱涝变化规律对于区域综合防灾减灾具有重要的现实意义。以海河流域的旱涝灾害文献记录和旱涝等级资料为基础,重建过去500a区域综合旱涝指数序列,探讨海河流域1470年-2000年旱涝变化的规律。研究发现海河流域旱涝灾害的频发期具有明显的时段性,呈现出"旱-涝-旱"波动。从16世纪初期开始由洪涝转向干旱,并于17世纪初期达到顶点;从17世纪中后期开始海河再次进入相对易受洪涝灾害影响的时期,其中19世纪初期处在最低值,到20世纪20年代左右,流域再次进入相对干旱的时期,且干旱的严重程度逐年增加。同时,研究区存在2.5a、9.8a、18.6a、31.3a、83.50a、125.3a和167.0a等旱涝周期性过程。     

海河流域近500年旱涝演变规律分析

研究海河流域近500年旱涝演变规律能为流域防汛抗旱、防灾减灾提供科学依据。基于海河流域内1470—2000年间11个序列较完整站点的旱涝等级数据,采用小波分析、功率谱分析以及经验正交分解方法对海河流域旱涝时空演变规律进行了分析研究。结果表明:（1）海河流域1470—2000年期间经历了干旱（1470—1644年）-湿润（1645—1898年）-干旱（1899—2000年）的旱涝转换;（2）1470—2000年流域旱涝呈现出2~7年、10.4年、19年、22年和25年左右的周期性变化特征,其中10.4和22年周期变化显著;（3）EOF第一模态表现为全流域性的干旱或洪涝,其方差贡献率为44%;第二模态为流域自西向东涝-旱-涝（或旱-涝-旱）的分布特征,其方差贡献率为12%。     

海河流域干旱特征与旱涝交替降雨事件概率分析

在气候变化影响下,极值事件频发,旱涝交替加快。以海河流域42个代表性气象站点1963~2013年的逐日降雨资料为基础,使用SOM神经网络算法,对气象站点进行聚类分区,选取连续无雨日干旱评价方法确定海河流域干旱等级,在此基础上采用Pearson-Ⅲ频率曲线对干旱之后的最大降雨量进行保证性分析,计算不同等级干旱发生后降雨强度达到中到大雨及大到暴雨的概率。结果表明,随着年内干旱发生次数的增加,降雨频次在减小,降雨强度明显增强,海河流域极大可能同时遭受旱涝灾害。研究结果可为海河流域旱涝事件的应对提供有力支撑。     

海河流域产汇流参数变化分析

受人类活动的影响,海河流域下垫面条件发生了较大变化,造成产汇流参数发生了巨大变化,流域产汇流规律发生一定程度的改变,而产汇流参数变化直接影响着洪水计算结果。通过产汇流参数变化对洪水计算的影响分析,找出其对洪水计算的影响规律,对海河流域洪水分析计算有一定参考价值。     

基于EOF和REOF方法的海河流域近61a夏季降水时空演变规律分析

采用海河流域1956—2016年近61 a 82站逐月降水资料,通过EOF、REOF等方法分析了海河流域夏季(6—8月)降水的时空演变规律。结果表明:(1)近61a流域降水量总体空间分布特征是西北部山区偏少,东北部山前平原区偏多,流域中南部接近正常年份。降水年际变化总体呈显著下降趋势,并存在20 a左右的周期波动。(2)EOF分解得到的前4个模态可以较好地反映海河流域夏季降水的4种空间分布类型,即东西反向型、南北反向型、东南—西北反向型、中部和两头反向型。REOF进一步分析显示,存在西南型、南部型、中部型。(3)EOF、REOF时间系数重点分析了第1模态,结果表明当前流域降水处于少雨年背景下的增加阶段,对应于流域降水西北部少东部多的分布型。     

海河流域径流演变规律及其对气候变化的响应

根据海河流域长系列水文气象资料,对流域内年径流量的演变趋势、突变特征和周期性规律进行分析,同时选取降水量和气温这两项重要的气候要素,建立海河流域年径流与降水、春夏气温的统计回归模型,计算未来A1B、A2和B1三种气候条件下的径流量,从而分析径流量对气候变化的响应。     

海河流域农业干旱演变情势分析

以受旱率、成灾率和粮食减产率3个指标,利用Mann-Kendall趋势检验方法,分析了海河流域1949-2000年农业干旱的历史演变情势。结果表明:海河流域的农业干旱呈现出显著的增加趋势,达到了1%的显著性水平。其中,受旱率、成灾率和粮食减产率的增加速率分别为4.4%/10 a,2.4%/10 a和0.77%/10 a。总体而言,1980年是海河流域农业干旱的突变点。降水减少和温度上升是流域干旱加剧的重要原因。     

海河北系1956年-2012年降水时序演变特征

采用海河流域北系20个气象站1956年-2012年降水时间序列,从趋势、周期、突变和空间差异四个方面分析了该地区降水时空变化特征。结果显示:海河北系年降水以14.9mm/(10a)的速度减少;降水具有多时间尺度下的显著差异特征:月尺度较平稳,仅10月、11月发生显著下降,5月、6月发生显著增加;季尺度上,春、秋季较平稳,夏、冬季呈现下降趋势;年降雨呈现28年显著周期,并且在20世纪80年代前后转入枯水期。地区差异上,山区较平原区降水变化幅度更大,但周期平稳,突变时间更早。     

海南省牛路岭水库流域极端降水时空演变研究

基于11个雨量站1979—2020年降水资料,采用Mann-Kendall趋势检验、滑动t检验、小波分析的方法对牛路岭水库流域8个极端降水指标的空间分布、趋势、突变和周期性进行分析。结果表明：(1)流域PRCPTOT、SDII、R50、R100从上游到下游逐渐增加,其余指标空间分布无显著规律;(2)8个极端降水指标趋势分化,未通过MK检验,PRCPTOT、CWD、R50、R99PTOT呈增加趋势,其余指标呈减少趋势;(3)流域PRCPTOT、SDII、R50、R100突变点为2008年,CWD、Rx1day、Rx3day突变年份分别为1999、1998、2006年,R99PTOT在1998、2015年发生2次突变;(4)流域8个极端降水指标均存在2个或3个周期信号。其中,除了R100和R99PTOT,其余6个极端降水指标时间尺度周期第一、第二周期平均周期分别为19、14 a, R100、R99PTOT第一、第二周期平均周期分别为10、19 a。     

四川盆地洪旱规律浅析

根据１９３９－１９９０年５２年的水文资料和具有代表性水文测站的典型洪、旱实例，较详细地分析了四川省洪、旱规律及特点，并运用水文资料深入际探讨了洪、旱成因及规律。对于洪、旱灾害的预报，减少洪、旱灾害的经济损失，具有一定的实用价值。     

安徽省旱涝急转规律的认识与研究

旱涝急转是指某一地区或某一流域发生较长时间干旱时，突遇集中强降雨，引发山洪暴发、河水陡涨．客水入侵、内水难以及时外排的一种自然现象。旱涝急转极易造成人员伤亡、水库垮坝等重大经济损失。在防汛抗旱中，安徽省要充分认识旱涝急转的危害性，加强应急管理，具体包括思想上保持高度的警觉，加快防汛抗旱工程体系和预测预警体系建设，有效应对旱涝急转。     

澜沧江流域旱涝特征变化及其与季风之间的关联性研究

探讨澜沧江流域旱涝特征变化与季风之间的关联性,对于区域旱涝灾害的成因、机理和预测等重大科学问题的理解具有重要的意义。区域研究多侧重于揭示流域旱涝时空演变规律,而关于澜沧江流域的旱涝与季风的相互关系研究还较少。基于标准化降水指数(SPI12)、季风指数和水汽通量对澜沧江流域1957—2015年旱涝时空变化特征进行分析,探究澜沧江流域旱涝变化与季风指数的相互关系,并从水汽通量输送角度出发,进一步揭示季风对澜沧江流域旱涝变化影响的潜在驱动机制。研究结果表明:①流域旱涝特征具有明显的区域差异,下游区域是旱涝多发区;②流域干旱多于雨涝,且干旱频次在年和季节时间尺度上都呈现增加变化趋势;③澜沧江流域干旱和雨涝的频次主要存在3~5,8~15,20~25 a的3种周期性变化特征;④干旱和雨涝发生时段,南亚季风和高原季风指数与流域的SPI12指数相关性较强,受南亚季风和高原季风的输送距离影响,2种季风指数与SPI12指数的相互关系呈现区域差异性。研究结果有助于了解澜沧江流域旱涝时空变化特征,能够为防御旱涝灾害提供科学决策依据。     

近500年桂北地区旱涝变化研究

根据桂北地区旱涝变化时间序列,采用小波分析、滑动t检验和分形方法分别分析了该地区旱涝变化的准周期、跃变现象及分形特征。结果表明,桂北地区旱涝变化存在5、11、31、60和180年左右的准周期变化;桂北地区旱涝变化的70年尺度跃变发生在1883年,30年尺度跃变发生在1524、1839、1867和1962年;桂北地区旱涝变化Hurst指数为0.508 6,长程记忆时间为29 a,该地区旱涝变化随机性较强,可持续性较差。     

马尔康市1954—2019年降水与旱涝灾害变化

利用马尔康市1954—2019年逐月气温、降水量实测资料,基于气候倾向率、突变检验、信噪比检验、周期估算等方法对本区气候变化、旱涝灾害演变特征进行分析,并借助ADF检验、Granger因果关系分析来验证旱涝灾害的驱动因子。结果显示：马尔康市年均气温、年降水量均呈显著上升趋势,气候有暖湿化倾向;多年平均降水量以16.29 mm/(10 a)的速率增加,以夏季、秋季增多明显,春季增幅最小;2001年为本区气候突变点,气温突变后的旱涝灾害呈增多态势,极端洪涝事件更为频繁,2015—2019年是一次重大洪涝事件;太阳黑子活动与ENSO事件皆为降水量变化的Granger原因。厄尔尼诺与南方涛动事件(ENSO)事件与马尔康地区的旱涝灾害在6.6 a上有较同步的共振周期,滞后期为2 a的ENSO事件是旱涝变化的主要诱因之一。ENSO事件在年尺度上为区域旱涝预警提供了重要理论支撑。     

1950—2010年东北地区旱涝演变特征分析

东北地区为干旱洪涝频发区,也是我国重要的商品粮生产和储备基地,揭示其旱涝演化特征对合理应对干旱洪涝具有重要的现实意义。为此,选择最易受旱涝灾害影响的农业指标,以受旱面积率、受涝面积率为等级划分指标,通过对干旱、洪涝发生频次和发生程度的变化特点分析,揭示了1950—2010年气候变化和人类活动双重作用下的东北地区干旱、洪涝演变特征。结果表明:在气候和人类活动共同影响下,对于干旱灾害,全区的发生频次和程度在时间上呈增加趋势,在空间上呈从北向南逐渐增加的演变格局;对于洪涝灾害,全区的发生频次和程度,在时间上亦呈增加趋势,在空间上恰好与干旱呈相反的演变特征;纵观近1950—2010年旱涝灾害演变,全区呈现干旱、洪涝频发,且以洪涝灾害发生频次更高,但在时间上呈现以干旱增加较快,空间上从北向南呈现由干旱、洪涝并存向仅以干旱为主的演变特点。     

东江流域汛期旱涝急转的时空演变特征

基于东江流域32个雨量站1956-2009年的月降雨量资料,通过定义长周期降雨旱涝急转指数LDFAI(Long-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index)和短周期的降雨旱涝急转指数SDFAI(Short-cycle Drought-Flood Abrupt Alternation Index),分析了东江流域汛期长周期和短周期降雨旱涝急转现象的趋势变化和时空分布特征,结果表明:①高LDFAI和高SDFAI对应着降雨的旱转涝,低LDFAI和低SDFAI对应着降雨的涝转旱,SDFAI在反映旱转涝优于LDFAI。②长周期降雨旱涝急转主要以全涝为主,短周期降雨旱涝急转发生频率最高的是全旱,其次是旱转涝和涝转旱,4-5月的全涝发生的频率高于其他短周期的频率。③前汛期-后汛期、6-7月东江中上游地区和5-6月东江流域全部区域涝转旱的趋势减小,并且旱转涝的趋势增加,东江下游和东江三角洲地区有涝转旱的趋势;4-5月、7-8月和8-9月中上游地区有旱转涝的趋势,东江下游和东江珠三角地区有涝转旱的趋势,而且越往上游地区,旱涝急转趋势变化越明显,此研究结果对于东江流域水资源管理具有重要指导意义。     

水利应急指挥系统架构及关键技术研究

水利抢险救灾应急指挥系统（以下简称应急系统）是对洪涝、干旱、山洪泥石流灾害等突发灾害性事件进行组织指挥抢险救援活动的综合信息支持系统。通过分析研究传统应急系统松散集成设计建设模式的弊端和不足,结合现代新型通讯技术和信息技术,提出了基于应急指挥场所系统、基础支撑系统与综合应用系统的3层架构,并着重对系统核心基础支撑系统的架构和关键技术进行了深入的阐述。     

基于SPI的京津冀地区旱涝时空 变化特征分析

以京津唐地区及周边地区37个气象站点1961~2010年逐月降水为基础资料,以地理信息系统技术为处理平台,结合滑动t检验、SPI指数（SPI, standard precipitation index） 方法和空间插值IDW（inverse distance weighting）等,分析京津冀地区年降水量趋势性、突变性、以及各地区旱涝发生等级、发生频率、旱涝发生频率的空间分布特征、降水突变点前后时段各地区旱涝特性的转变。结果表明：(1)近五十年,京津冀地区北部降水减少,南部降水增加,整体呈减少趋势,降水在1996年前后两时段变化剧烈;(2)北京、承德、唐山为旱涝交替高发区,秦皇岛、石家庄为洪涝高发区,张家口为干旱易发区;(3)变化期和基准期前后比较,各地区旱涝特征变化显著,整体的趋势是干旱形势加重,洪涝趋势减弱。     

洪水管理与防汛抗旱“两个转变”的思考

2003年初，水利部与国家防总已经明确提出，我国的“防洪要从控制洪水向洪水管理转变”、“抗旱工作要从以农业抗旱为主向城乡生活、生产和生态的全面主动抗旱转变”．“两个转变”成为我国新时期治水方略调整的重要标志与必然趋向．结合江西省景德镇市洪水管理实际，谈谈洪水管理与防汛抗旱“两个转变”的一些思考．