鄱阳湖修河虬津水文站非一致性设计洪水研究

非一致性条件下设计洪水对水利工程的规划设计及防洪决策等具有重要意义。针对传统时变矩法求得每年一个非一致性设计洪水值难于直接应用到工程实际的不足,考虑影响径流的两项气象因素(降水量和气温),并结合重现期的期望超过次数概念,选取修河虬津水文站1956-2014年年最大1、3、7、15 d和1个月的洪水系列,结合大气环流模式输出的降水量、气温统计降尺度成果,推求非一致性条件下虬津水文站多时间尺度下的设计洪水流量值,并与传统的不考虑系列非一致性的设计结果进行对比。结果表明：虬津站各时间尺度洪水流量系列位置参数均存在显著的非一致性。一致性条件下设计洪水流量和以气象因子为协变量的非一致性设计洪水流量存在显著差异,RCP4.5和RCP8.5情景下,各时间尺度20和50 a重现期非一致性设计洪水流量值与一致性设计值相比分别减小了13.5%～32.6%(平均约26.4%)和15.3%～39.1%(平均约31.0%)。研究结果可为区域洪水灾害防治和洪水资源利用提供一定参考。     

基于极值同频率法的非一致性年径流过程设计方法--以跳跃变异为例

由于气候系统变化和高强度人类活动的影响,天然年径流序列失去了一致性。为了适应变化环境对工程水文分析计算的新要求,本文以跳跃变异为例提出了基于极值同频率法的非一致性年径流过程设计方法:首先,采用水文变异诊断系统对不同时间尺度径流序列进行年际和年内分配情势变异分析;其次,根据年际变异和年内分配情势变异的时间点,将径流序列分段;再次,基于径流年际变异诊断结果,采用变化环境下非一致性水文频率计算方法计算不同时间尺度径流量变异前后过去不同保证率下的设计值;最后,基于径流年内分配变异诊断结果,在径流年内分配变异前后利用极值同频率法进行年径流过程设计。以东江岭下站为例,进行了非一致性年径流过程设计,并与未考虑"非一致性"影响的年径流过程设计结果进行了比较,发现岭下站设计年径流过程受"非一致性"影响显著,该结果可为东江流域水利工程的规划设计提供参考和依据。     

蓄水影响下三峡库区小流域径流变化情势分析

水文变化是三峡工程带来的重要问题之一,关乎三峡库区水资源开发利用和生态可持续发展,现有研究多侧重蓄水对长江干流的径流影响,鲜有研究关注库区小流域径流变化问题。基于库区3个典型小流域(大宁河、澎溪河和磨刀溪)2003—2017年逐日水文资料,运用趋势分析、集中度和集中期等方法,从径流量和离散程度方面分析了径流多时间尺度变化特点,揭示了175 m蓄水前后(2003—2008、2009—2017年)的径流特征,探讨了径流变化情势的影响因素。结果表明：(1)大宁河和澎溪河流域年均径流量呈下降趋势,磨刀溪流域无明显变化,而月均径流量的变化差异较大,大宁河与澎溪河在汛期(7月)明显下降,磨刀溪在非汛期(2月)明显上升,径流极值主要表现为不显著下降;(2)各小流域的集中度和集中期分别呈不显著的下降和上升趋势;(3)蓄水后,各小流域径流集中期明显滞后于降水,径流年内分配趋于均匀,降水-径流相关性下降,月均径流相关系数下降了2%～6%,而年极值相关系数下降了3%～12%。研究成果可为三峡库区小流域水文水资源管理提供科学依据。     

基于变异范围法的水库兴利调度方案生态环境响应评价

以乌溪江流域湖南镇—黄坛口梯级水库兴利调度为例,采用变异范围法,分别从月平均流量、年极端流量、年极值流量发生时间、高低流量频率及延时、日流量改变值及逆转次数5组水文指标,研究以兴利为主要目标的水库调度方案对下游河道生态环境产生的主要影响。结果表明:变异范围法能够将水文数据转换为具有生态意义的水文指标系列,进而可以用来评价水体的生态环境变化;以兴利为主要目标的水库调度方案,会对下游河道径流产生显著影响。     

基于VIC模型的修河干流径流模拟研究

为了更好地对修河流域水资源进行科学合理的规划与评价,以修河干流虬津站断面以上控制流域为研究区域,构建修河干流流域大尺度分布式VIC模型(Variable Infiltration Capacity,VIC model),利用普林斯顿气象同化数据集驱动模型进行流域的径流模拟研究,以纳什效率系数NSE和相对误差Er两个评价...     

螳螂川水文资料样本系列一致性分析

随着经济社会的发展,人类活动影响日趋加剧,使流域下垫面条件发生较大变化,影响了水文要素的一致性,为了确定其影响是否已改变系列的一致性,必须进行多方面分析。以螳螂川干流海口(大烟囱)—蔡家村站区间1953~2006年径流系列一致性分析为例,采用多种方法对水文系列的一致性进行定性、定量分析,结果表明:海口—蔡家村站区向年径流量虽然受到人类活动影响,但该区间径流系列仍然具有一致性。     

黄河干流水文指标的变异

应用水文变异方法对黄河干流唐乃亥、兰州、头道拐、潼关、花园口和利津6个关键断面水文指标的变异程度进行了分析,结果表明:近年来黄河干流水文指标有很大的变异,主要原因是水库运行和干流引水。6个断面水文指标的变异程度大体可分为3个层次,兰州和利津断面属第一层次,发生明显改变,头道拐、潼关、花园口为第二层次,改变比较明显,唐乃亥断面为第三层次,变异程度相对较低;兰州和花园口断面系水库泄流控制站,改变指标主要集中在水库削峰补枯引发的极值和丰枯流量的变化上,头道拐、潼关、利津受灌区和沿黄城市引水的影响较大,表现为很强的与农业用水规律相关的指标改变分布     

考虑水文非一致性变异的河道基本生态流量

考虑水文非一致性变异提出河道内基本生态流量阈值的计算方法与模型,并将其应用于湟水干流上游西宁断面进行例证。采用Mann-Kendal检验和滑动t检验进行水文非一致性变异综合诊断,经还原修正以水文变异前天然流量过程为基准,分别利用广义极值分布流量众值法、历时曲线法、改进年内同频率展布法计算河道内生态流量过程,取其外包线作为河道内基本生态流量阈值。结果表明,西宁站年径流量时间序列突变点是2000年,经还原修正,利用天然径流资料计算得到西宁站枯水期、平水期、丰水期的基本生态流量阈值下限均值分别是11.0、17.6和27.5 m3/s,阈值上限均值分别是17.0、35.6和56.0 m3/s。与已有结果对比,生态流量阈值计算方法具有一定的合理性,更加贴近具有季节性的湟水干流水文生态系统。     

基于差异信息理论的渭河年径流变异点诊断

20世纪70年代以来渭河干流水量呈减少趋势,为进一步认识渭河径流变化规律,采用基于灰色系统差异信息测度理论的逐时段滑动分割比较序列法对渭河4个干流站的年径流系列进行了诊断分析,结果表明:渭河干流4站1956～2005年径流序列均存在1971年和1994年2个变异点.     

基于多尺度熵的人类活动对长江径流影响研究

为研究人类活动对长江径流系统复杂性的影响,利用多尺度熵理论对长江干流典型水文站的日平均流量序列进行了分析。选取寸滩、宜昌和大通站1950～2005年56 a的序列资料,依据长江中上游水利工程的建设情况,将序列资料划分为1950～1977年和1978～2005年两个序列,进行径流熵值对比,并摘录出各序列汛期和非汛期的日平均流量组成新的序列进行熵值计算。结果表明,水土保持和水利工程等人类活动已经在15 d尺度上影响了长江非汛期的流量过程,在10 d的时间尺度上影响了长江中游的基流过程;长江径流系统在单独汛期和非汛期时的复杂性有所降低。     

水文序列跳跃变异点的滑动相关系数识别方法

跳跃变异点识别与检验是处理非一致性水文序列的首要工作。针对目前方法未能直观反映序列跳跃变异实质的缺陷,本文通过推求原始序列与跳跃成分序列的相关系数表达式,构建其与跳跃变异前后均值差异程度的关系,在此基础上提出水文序列跳跃变异点的滑动相关系数识别与检验方法。统计实验结果显示:所提方法易于操作且容易求解,在受到序列长度、变异点位置、均值变化系数、Cv变化系数与Cs变化系数等多种因素影响时,其变异点识别效率与常用的Pettitt检验法、B-F检验法基本相同,但性能更加稳定。将所提方法应用于澜沧江下游允景洪水文站不同时间尺度的径流序列进行跳跃变异点识别与检验,并结合物理成因分析进行验证,结果显示了该水文站径流过程受其上游水利工程施工与运行影响很大,云南省境内澜沧江干流梯级水电站的调蓄作用(特别是年内的"削丰补枯"作用)十分明显,导致不同时间尺度上的径流过程多在2004年前后呈现出显著的跳跃变异。     

渭河生态水文特征变化研究

随着河流开发利用程度的提高,河流的水文情势发生了很大的变化,生态系统受到威胁,保护和修复河流生态成为关注的焦点。本文在收集渭河林家村站、咸阳站和华县站长系列的实测日径流序列的基础上,采用滑动平均法和Mann-kendall检验法判断并检验年径流序列的变化趋势,采用有序聚类分析法、Pettitt法、秩和检验法和Mann-whitney检验法4种方法综合诊断并确定年径流序列的变异点。以跳跃显著的年份为界,将水文序列划分为变化前后两个水文变动序列,基于水文变异指标(IHA指标),应用变动范围法(RVA法),计算渭河中下游生态水文目标,研究生态水文特征的变异度。结果表明:渭河林家村站、咸阳站和华县站年平均流量均有显著下降趋势,最可能变异点分别为1990、1990和1993年,生态水文指标的整体改变度分别为70.61%,74.25%,73.05%,均为高度改变。研究结果可为渭河流域综合规划和生态治理提供科学合理的依据。     

金沙江流域极端强降水分布拟合

极端降水的统计分布研究是当前国内外极端水文事件研究的前沿方向之一。根据金沙江流域45个气象站的长系列日降水资料,采用年极大值抽样方法建立了不同统计时段(最大1 d、最大3 d、最大7 d等)的降水极值系列,通过比选11种常见的概率分布函数确定了金沙江流域极端强降水的最优分布。对基于站点与面暴雨的2套极端强降水序列的频率分析表明,韦克比分布是拟合金沙江流域极端强降水发生概率的最优分布形式。     

金沙江流域径流特征及变化趋势分析

采用金沙江干流上、中、下游各主要水文站多年径流系列资料,分析计算了各站径流的极值比、变差系数、径流年内分配不均匀系数、集中度和集中期等反映径流年际年内变化情况的特征值。同时应用Mann-Kendall法分析检验了金沙江流域的径流长期变化趋势。研究成果表明,金沙江流域径流量的年际变化不大,上游较中下游的变化稍大,径流年内分配十分不均,上游较之中下游更不均匀;自20世纪50年代以来,在置信水平值为0.05时,金沙江干流各主要水文站的年径流系列检验值均没有突破临界值,这表明年径流系列没有显著的上升或下降趋势。     

淮河中游水文要素变化趋势分析

本文采用趋势分析、Mmann-Kendall检验的方法分项分析淮河干流水文站水文要素的变化规律。成果表明,降水年际变化情势基本稳定;蒸发（代表站）年际变化呈减少趋势;干流王家坝站降水径流关系相对稳定,鲁台子、蚌埠站降水径流关系呈现下降趋势,1991年后按照多年平均降水计,鲁台子、蚌埠以上流域分别减少20、27亿m^3,减少幅度接近多年平均径流的9．6％、10．5％。泥沙系列整体呈减少趋势,其中蚌埠站呈显著性减少。     

西江流域控制站洪峰洪量极值特征变化分析

西江流域洪灾频发,分析其洪水峰量的演变规律,可为西江流域防洪提供决策依据。研究基于西江梧州站1950—2015年日均径流及年最大洪峰资料,采用R/S分析法、M-K检验法对洪峰洪量极值进行年内分布特征分析,在此基础上,采用Mann-Kendall检验法、Yamamoto检验法、启发式分割算法和Morlet小波分别对洪峰洪量极值的年际趋势性、突发性、周期性三个方面进行详细分析。结果表明:在年内分布特征方面,洪水的洪峰洪量极值主要分布在6、7月份;年际变化方面,年最大洪峰、最大1 d洪量、最大3 d洪量均呈上升趋势,最大7 d、最大15 d、最大30 d洪量则呈下降趋势,各洪水指标变化趋势不显著,但未来具有较强的持续性(Hurst指数均在0.71～0.79),年最大洪峰、最大1d洪量、最大3d洪量在1992年、2010年均发生突变现象,最大7 d、最大15 d、最大30 d洪量则仅在2010年发生突变;年际洪峰洪量极值大致均存在21 a、14 a、6 a三种不同时间尺度的主周期,通过对各时间尺度的小波实部过程线分析,洪峰洪量极值在各自周期内短期不会出现大的波动。     

长江干流枯水期极端流量变化特征研究

为探究长江干流枯水期极端流量的变化特征,采用最小1、3、7、30、90 d流量指标表征枯水期水文情势,两相线性回归检验法和非参数检验Mann-Kendall法分别检测枯水期极端流量序列的突变和趋势。结果表明宜昌站主要受三峡水库影响,各历时极端流量序列所检测出的显著突变年份均为2002年,突变后流量序列呈显著上升趋势;大通站距离三峡水库较远,受沿程支流汇入及河道调蓄等影响,各历时极端流量序列均未检测出显著突变年份,流量序列整体呈显著上升趋势,可为长江枯水期水资源调配提供一定的参考依据。     

考虑径流年际变异的洮河河道生态径流研究

人类活动尤其是大规模的水利工程建设,极大地影响了河道径流的一致性,因此考虑径流年际变异的河道生态径流研究具有重要意义。以洮河流域为例,采用Mann-Kendall突变检验法和滑动t检验法对洮河中游岷县站、下游李家村站1950—2016年逐月实测径流做突变检验,借助逐月次最小值法、逐月频率计算法计算了两站河道最小、适宜生态径流,分析了水文变异前后生态径流满足情况以及流域发展带来的可能影响。结果表明:岷县站和李家村站年径流存在显著水文变异,突变点分别出现在1989、1991年;逐月次最小值法得到的最小生态径流和逐月频率计算法得到的适宜生态径流均可保证河流生境处于"好"及以上的流量范围内;水文变异后,河流最小、适宜生态径流满足情况均变差,尤其是在鱼类产卵育幼期(4—8月);现状河流来水存在显著减少变化,未来人类活动强度和影响范围将进一步加大,应立足流域角度,统筹考虑河流生态用水与经济社会用水。研究成果可为流域未来更好地开展水资源开发与利用工作提供一定的参考。     

基于小波消噪的年径流预测SPA模型

集对分析(SPA)的年径流预测就是基于SPA原理从同、异、反3个方面刻画预测模型的误差分布情况,利用联系度描述水文预测模型的预测精度,从而建立预测模型。水文序列的多时间尺度和高度的非线性特性,使得建立的水文预测模型精度往往不高。应用小波消噪的特点,利用汾河水库坝下站1959—1983年的资料建立小波消噪的SPA模型,对1984—1989年的丰枯状态进行预测,将水文预测中的单一预测和综合预测结果分别与实测系列进行对比。结果表明,综合预测模型优于单一预测模型。     

黑龙江干流中上游段水文特性

介绍了黑龙江干流区中上游基本性况,根据区域内主要控制站的多年水文资料,从降水、径流、洪水、泥沙、冰情、水质等方面,阐述了黑龙江干流中上游流域内水文特性.