基于灰色马尔可夫链的径流序列模式挖掘

河川径流受气候、地貌、土壤、植被等自然条件以及人类活动的耦合作用,其演变过程既表现出灰色禀性,同时也有强烈的随机性．探讨了径流序列模式挖掘的灰色系统方法,提出了综合考虑径流序列趋势变化与随机变化的灰色马尔可夫预测方法,并用于年径流序列预测．通过黄河上游贵德站年径流序列资料验证,该方法比GM（1,1）有更高的精度,满足规范要求,计算方法可行．结果可为黄河上游防洪抗旱、区域水资源管理、水利水电工程规划提供科学的依据．     

基于灰色马尔可夫链的径流序列模式挖掘

河川径流受气候、地貌、土壤、植被等自然条件以及人类活动的耦合作用,其演变过程既表现出灰色禀性,同时也有强烈的随机性.探讨了径流序列模式挖掘的灰色系统方法,提出了综合考虑径流序列趋势变化与随机变化的灰色马尔可夫预测方法,并用于年径流序列预测.通过黄河上游贵德站年径流序列资料验证,该方法比GM(1,1)有更高的精度,满足规范要求,计算方法可行.结果可为黄河上游防洪抗旱、区域水资源管理、水利水电工程规划提供科学的依据.     

变化环境下近60年来中国北方江河实测径流量及其年内分配变化特征

中国北方水资源短缺,河川径流量的变化直接影响着区域水资源管理及经济社会的稳定发展。采用Mann-Kendall趋势检验法,分析了1955—2018年中国北方主要江河6个重点水文站实测径流量的演变趋势。结果表明:①中国北方主要江河实测年径流量都呈现出下降趋势,其中,海河流域的年径流量锐减最为显著。②黄河上、下游径流量变化差异明显,上游唐乃亥站实测径流量为非显著性减少,中下游花园口站实测径流量显著减少。③唐乃亥站和哈尔滨站在1980—1999年的实测径流量较基准期(1956—1979年)的有所增加,而其余各站的均有所减少;但在2000年之后,所有6个水文站实测径流量均较基准期的偏少,其中,海河径流量偏少超过80%。④环境变化使得北方主要河流降水-径流关系发生变化,同样降水条件下,21世纪以来的河川径流量明显偏少,人类活动是中国北方主要江河径流量变化的重要原因。     

黄土高原变绿对黄河中游延河流域径流演变的影响估算

近年来,黄土高原变绿对黄河中游,特别是黄土高原的径流演变扰动显著且影响强烈,估算其影响对保障区域水安全与黄河流域高质量发展意义重大。基于1959～2016年黄河中游延河干流延安水文站控制流域(以下简称“延河流域”)径流量及同期面降水量,识别了径流演变的变异年份,分析了径流与降水和土地利用/覆被变化间的响应关系,定量估算了黄土高原变绿对延河流域径流非一致性变化的影响。结果表明:延河流域在1970、1996年发生了径流变异,总体呈现衰减趋势; 若以1970年之前径流过程为参照基准,则可得统计期内降水变化导致径流减少2.8×10⁸ m³,贡献率为18.1%; 1971～1995年,延河流域径流主要受以水利工程建设为主导的人类活动影响,驱动径流减少4.75×10⁸ m³,贡献率为30.6%,之后径流变化由新增人类活动和植被恢复为主导的黄土高原变绿联合驱动,贡献率分别为3.7%和47.6%。综上所述,黄土高原变绿正在成为驱动延河流域径流减少的主要因素,潜在威胁着黄土高原未来的水资源安全与社会发展。     

中国西北诸河水化学特征调查与研究

河流水化学的变化可以从一定程度上反映出人类活动对水环境的影响,掌握河流水化学特征及其分布规律有助于合理利用和保护宝贵的水资源.根据近5 a来对西北诸河的水化学监测资料,统计出了主要河流水化学状况;分析了河川径流矿化度、总硬度和水化学类型的地区分布,并与20世纪80年代第一次西北诸河水资源调查评价的结果进行了比较.对比结果表明:大多数测站的矿化度和总硬度均有一定程度的增大,水化学类型个别站点有所改变,显示水质变差.     

中国西北诸河水化学特征调查与研究

河流水化学的变化可以从一定程度上反映出人类活动对水环境的影响,掌握河流水化学特征及其分布规律有助于合理利用和保护宝贵的水资源．根据近5a来对西北诸河的水化学监测资料,统计出了主要河流水化学状况;分析了河川径流矿化度、总硬度和水化学类型的地区分布,并与20世纪80年代第一次西北诸河水资源调查评价的结果进行了比较．对比结果表明：大多数测站的矿化度和总硬度均有一定程度的增大,水化学类型个别站点有所改变,显示水质变差．     

青藏高原东部地区水文气候变化趋势分析

青藏高原是众多河流的发源地,为了解该地区水文气候变化的情况,对其东部地区雅鲁藏布江(奴下站)、怒江(嘉玉桥站)、澜沧江(昌都站)、通天河(直门达站)、雅砻江(泸宁站)、黄河(唐乃亥站)共6个流域自20世纪80年代以来的年气温、年降雨和年径流的变化趋势进行研究,分析了年径流对气候变化的响应。结果表明:6个流域的年气温和年降雨基本呈较明显的上升趋势;年径流受气温和降雨的共同影响,奴下站、嘉玉桥站和泸宁站呈一定的上升趋势,昌都站、直门达站和唐乃亥站呈一定的下降趋势。区域内径流多年平均变化率与冰雪面积比例大致呈正相关关系:年径流呈现上升趋势的流域,冰雪面积比例较大,受降雨增加和融雪增加的影响偏大;年径流呈下降趋势的流域,冰雪面积比例较小,受气温上升导致蒸散发增大使径流减少的影响偏大。这些研究结果将对青藏高原地区防洪抗旱、水资源的合理配置和开发、区域水资源可持续利用等具有重要的作用和意义。     

ENSO事件与渭河径流变异的响应关系

为研究ENSO事件对径流变异的影响,以渭河干流华县水文站和支流北洛河状头水文站的还原年径流流量之和作为渭河流域出口流量,采用其1956—2010年径流系列,分析了ENSO事件与渭河流域径流变异的响应关系.结果表明:渭河流域径流量的丰枯变化和变异与ENSO事件都有明显的对应关系,El Nio事件发生年径流偏枯概率较大,La Nia事件发生年径流偏丰概率较大.采用曼-肯德尔(Mann-Kendall)非参数统计检验方法,对渭河流域径流序列进行了变异诊断,得到变异点为1991—1992年;径流变异年份也是El Nio事件发生强烈年;采用Pearson、Kendall、Spearman法对变异点前ENSO事件的不同强度发生年月径流序列与变异年份月径流序列相关性进行检验,表明径流变异年份1991—1992年与El Nio事件年1987年,与La Nia事件年1970年、1956年和1988年在0.01水平(双侧)上显著相关,有明显的响应关系.     

人类活动对洞庭湖区荆南三河径流变化的定量影响

20世纪50年代以来,为治理长江水患,洞庭湖区和长江荆江河段发生了大规模、高频次的人类活动,导致荆南三河（松滋河、虎渡河和藕池河）径流序列发生显著变化,严重影响了洞庭湖区的江湖水量交换与水安全情势。为了量化荆南三河径流序列的变异特征,引入STARS法和ICSS法分别用于识别径流序列的均值与方差变化,确定其变异位置与变异水平;同时,通过梳理同期发生的重大人类活动,从物理机制层面探索荆南三河径流变异的驱动成因。结果表明:荆南三河新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站径流序列均发生了均值跳跃变异(变异幅度24%~78%),径流量严重减少,康家岗站还发生了振幅缩减的方差变异(变异幅度74%);径流变异的主要原因是1969~1971年的荆南三河河道裁弯和2001~2006年的三峡水库蓄水;河道裁弯主要影响荆南三河的沙道观站、弥陀寺站、康家岗站、管家铺站,减少流入洞庭湖水量约614×10⁸ m³,三峡水库蓄水影响新江口站、沙道观站、弥陀寺站,减少流入洞庭湖水量约174×10⁸ m³;从受双重影响的沙道观站和弥陀寺站来看,河道裁弯和三峡水库蓄水所引起的径流变异幅度基本相当,但在绝对量值上,河道裁弯引起的影响更大。     

人类活动对桃林口水库径流系列的影响

由于人类活动对下垫面的影响不断加剧,进入20世纪70年代后期以来,桃林口水库入库年径流量呈现明显的衰减态势.根据降水、径流系列一致性分析,现状条件下,桃林口水库入库径流系列减少了5.3%～41.5%,其中丰水年份平均减少了18.6%、平水年份平均减少了26.6%、枯水年份平均减少了35.1%.     

黄河中游水沙变化特征分析

黄河具有水少、沙多、水沙关系不协调的特点,其治理的主要难题在于处理径流量和输沙量的关系.近60年来,黄河中游水沙关系加剧恶化.因此,揭示黄河中游水沙变化特征及其影响因素是水沙研究的首要任务.采用滑动平均法、Manner-Kendall检验法对比分析黄河中游4个主要水文站(龙门、花园口、华县、白家川)在1950—2010年的水沙变化趋势.结果表明:黄河中游水沙量呈显著减少趋势,尤其是20世纪70年代以后;气候变化、降雨、水利工程、水土保持措施等是水沙变化的主要驱动因素,人类活动正成为影响水沙变化的最根本因素.     

基于情景分析法的流域径流特性研究

流域径流的变化受控于自然变化和人类活动两组向量.以渭河流域陕西片为例,采用基于分布式水文模型的流域径流变化规律情景分析方法,选取降雨和土地利用作为径流的主要影响因子,进行情景设定,借助分布式水文模型进行模拟计算,有效揭示渭河流域陕西片的径流变化特性.结果表明:年降雨总量对年径流总量影响显著,月径流量的峰值大小及出现时间呈现较大随机性;由于流域片降雨量较少而蒸发量较大,土地利用情景对径流的影响不显著.     

荥经河流域径流变化过程分析

为了研究荥经河流域径流演变规律,定量分析影响因素,根据荥经站1965—2010年径流数据及相关气象资料,利用小波分析法、双累积曲线法,综合分析了荥经河流域径流变化过程及影响因素,应用多元线性回归法建立了径流回归模型,并对1965—2010年的径流进行了模拟。结果显示,荥经河流域径流量有减少的趋势,特别是近20年来,枯水年出现的概率增大;1975—1990年、2001—2010年,降雨是影响径流变化的最主要因素,而在1991—2000年人类活动对径流的影响较大;所建立的径流回归模型拟合性较好,有较强的实用性。     

人类活动对鸭绿江下游水沙变化的影响

基于鸭绿江荒沟站1958~2008年的实测径流量和输沙量数据,采用Mann-Kendall法对水沙变化的趋势进行检验,利用双累积曲线法对水沙变化进行阶段性划分,在此基础上研究人类活动对水沙变化的影响。研究结果表明:鸭绿江下游荒沟站的实测年径流量和输沙量变化均呈显著的下降趋势,且年径流量下降的趋势强于年输沙量下降的趋势;以1963年和1994年为转折点,将径流-输沙曲线分为3个时段:1958~1963年、1964~1994年、1995~2008年;自然因素是影响径流量减少的主因,人类活动影响较弱,平均为10%左右,但各时段影响不同;人类活动对年输沙量的阶段性影响增减不一,但总体是减沙为主,平均年减沙量约为0.81×106t。     

淮河干流泥沙输移特性浅析

根据淮河干流王家坝水文站以下主要控制站河流泥沙的实测资料,分析输沙量的年内分配和年际变化、径流量和输沙量的关系,为研究淮河干流的水土流失和泥沙输移规律、合理开发利用其水土资源提供科学依据。