钱塘江上游径流时序变化的多时间尺度分析

基于1961-2000年钱塘江闻家堰水文站还原后的天然年径流量资料,采用EMD方法对年径流时序进行了多时间尺度分析.结果表明:还原后的天然年径流量时序可以分解为2个具有不同周期的波动分量和1个趋势分量;钱塘江上游年径流时序分别具有准2～3a、准4～5a、准8a和准15 a的波动周期,说明钱塘江流域产汇流系统具有复杂的多时间尺度性;自20世纪60年代以来,钱塘江上游年径流量持续增大.     

气候变化和人类活动对黄河上游径流变化的差异性影响

气候变化和人类活动对径流的影响随地理区位、气候背景和时间尺度的不同而不同,如何量化其差异性影响具有重要的现实意义。以黄河兰州站以上流域为研究区,利用SWAT模型研究了气候变化和人类活动不同时空尺度下径流变化的差异性影响及其主导因素,探究了不同区段径流变化的主导驱动因素及其贡献率。结果表明5个水文站的评价指标R²和NSE都达到0.8以上;研究时段内,源区径流变化总体不显著,下游径流下降趋势较上游出现得早和明显;中段地区1986—2005年的径流变化受气候变化和人类活动共同影响,2005年后人类活动为径流减少的主导因素;下段地区1986—1995年的径流变化受气候变化和人类活动共同影响,之后逐渐加强的人类活动为径流变化的主要原因。工农业和城市群快速发展以及水电站陆续修建,导致了径流变化由基准期的气候控制向气候变化和人类活动共同控制再向人类活动主导的差异性驱动特征转变。     

黄河中游水沙变化关系不确定性的时间尺度特征研究

针对河川径流与泥沙变化所具有的复杂多时间尺度性和其间变化关系的复杂不确定性,为深入研究黄河中游水沙变化关系在不同时间尺度上的表现,以三门峡水文站为例,首先应用EMD方法对该站1919~1995年的年径流量和年输沙量时序分别进行多时间尺度分解,得到一系列相应的具有不同周期的波动分量,在此基础上,运用SPA方法对基于不同分解水平和时间尺度而得到的集对进行了分析。结果表明,黄河中游年径流量和年输沙量时序之间变化关系的不确定性具有显著的时间尺度特征,即二者之间的同、异、反特性在不同的时间尺度上具有明显的差异。     

黄河下游径流输沙多时间尺度特征及其耦合分析

基于黄河下游花园口、高村、艾山、利津四站1950~2005年实测年径流量、年输沙量,运用小波变换方法分析了径流量、输沙量多时间尺度特征及其耦合关系。研究表明:(1)黄河下游径流量存在10年、15年、21年的主要变化周期,其中21年为首要主周期,周期变化特性最为显著,周期长度为10年左右;(2)黄河下游输沙量存在7年、15年、20年的主要变化周期,其中20年为首要主周期;(3)水量、沙量的主要周期基本保持一致。根据主周期对应尺度下小波系数曲线变化情况可以得出黄河下游径流量、输沙量在2005年以后十几年呈下降趋势。     

岷江上游年径流变化的多时间尺度分析

水文时间序列通常包含了多层次时间尺度结构和局部化的特征.针对岷江上游紫坪铺水文站1937～2004年的径流实测资料,本文将小波分析理论应用于水文序列的多尺度分析中.研究结果表明,岷江上游的地表水资源具有多时间尺度的变化,具有6～7年、13年、16年左右的周期变化,利用小波变换可以准确分析它的变化阶段和序列特征.     

黄河上游径流泥沙特性及变化趋势分析

利用1952～1968年、1978-2002年实测水文资料，从河流学和河床演变学出发，考虑防洪、防凌和水资源的开发利用，分析了黄河上游干流主要站近期洪水、径流、输沙特性、时空分布规律和变化特点，揭示了黄河上游径流泥沙年际年内及地域空间上的变化规律，探讨了流域综合治理对水沙特性的影响，建议注重设防“小流量、高水位”的大洪水。     

渭河上游径流变化特征及归因研究

分析渭河上游降水量、径流量的变化趋势和径流量的突变点,定量计算气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,揭示渭河上游径流变化原因,为渭河流域水资源管理及开发利用提供依据。基于1961-2015年降水和径流数据,采用线性回归、Mann-Kendall检验和双累积曲线等方法分析渭河上游降水和径流演变规律。结果表明:渭河上游降水及径流的年际变化趋势均呈下降趋势,径流突变点为1970、1987、1990和1993年,根据突变点确定渭河上游径流基准期为1961-1969年;通过双累积曲线法的定量分析结果表明:人类活动是渭河上游径流减少的主要影响因素。总体上,近年来人类活动对径流的影响呈现增加趋势,2010-2015年间人类活动对径流影响的贡献率高达98. 32%。气候变化对径流变化有一定影响,尤其是,1990-1999年间气候变化对径流量影响占到22.52%。统计资料表明:在这段时间内,渭河流域发生多次极端干旱事件,导致渭河上游降水量骤减,使得气候变化对渭河上游径流变化的贡献增加。     

Elman模型在黄河上游年径流预测中的应用

Elman递归神经网络具有上下层,它将隐含层前一时刻的输出反馈到当前时刻的输入,这种反馈连接使Elman网络能够检测随时间变化的序列信息;径流是一种受时问变化影响比较大的信息。因此,采用Elman神经网络理论进行径流预测比较符合径流随时间变化的特点。利用黄河青铜峡水文站数百年的天然年径流时间序列,采用Elman递归神经网络对黄河青铜峡的天然年径流进行预测分析,结果表明,该模型应用在黄河上游的长期预测中是合理、可行的。     

黄河上游径流统计特征及演变规律分析

以黄河上游唐乃亥水文站1956—2011年径流量资料为基础,分析了年内、年际径流量的变化特征,采用线性倾向估计法和极大熵谱分析法对径流量序列的趋势性和周期性进行了识别。结果表明:1黄河上游径流量年内分配差异明显,径流量主要集中在7—10月,7—10月径流量占全年径流总量的60%;2研究时段内丰水/特丰年份占整个序列长度的48.21%,年径流量极值比为3.08,径流量呈微弱减小趋势,有利于黄河上游水资源的综合开发利用;3黄河上游径流量存在28、8、5 a的显著周期。     

永定河上游人类活动对降雨径流关系的影响

通过水资源开发利用及水土保持综合治理，永宁河上游流域下垫面条件不断改变，从而影响了产汇流条件和官厅水库入库径流；利用新资源延长官厅水库径流系列，建立流域降雨径流关系，定性分析人类活动对官厅水库年降雨径流关系的影响，为流域水资源开发利用和综合治理研究提供依据。     

黄河上游径流丰枯空间分布特征及其影响因素

针对目前青藏高原背景下的区域径流丰枯空间分布特征与其影响因素之间的联系仍不清楚,以及单站点或多站点平均的丰枯指标难以反映区域径流空间分布特征的问题,采用不同时间尺度的标准径流指数,结合经验正交函数、奇异值分解等方法分析了黄河上游1969—2012年径流丰枯的空间分布特征及其与青藏高原降水、气温和积雪3种气象因子的关系。结果表明:黄河上游径流丰枯情况具有区域一致的主要空间分布模态(主要受气象因子的影响)和东北—西南反位相分布的次要空间分布模态(主要受人类活动的影响);夏、秋季比冬、春季更可能出现多年径流量偏丰或偏枯的情形;青藏高原降水、气温和积雪是影响黄河上游径流丰枯空间分布的主要气象因子,降水对径流丰枯变化起主控作用,积雪和气温的季节性影响较明显;青藏高原东北部、东部、北部是影响径流丰枯变化的关键区。     

长江上游干流近期水沙变化规律分析

通过对长江上游干流几个主要控制水文站点近50多年水文资料的搜集、整理,分析了长江上游水沙变化的过程、变化特点和变化趋势。分析表明,近50多年来长江上游干流河道来水量没有明显的趋势性变化,而输沙量有减少的趋势;受三峡水库蓄水拦沙和库区上游来沙减少两个主要因素的影响,2003年以来长江中下游来沙量明显减少。长江上游水沙年内分配的特点是年内径流量和输沙量均集中于汛期5~10月,且输沙量更为集中;多年来上述年内分配规律并未发生大的变化。近50多年,长江上游干流河段年径流量时间序列以12 a为主周期发生丰、枯变化;长江上游来水来沙总体呈正相关性。趋势分析表明,目前,长江上游来水相对偏枯,之后几年又将进入一个丰水期;随着长江上游水土保持"长治"工程的逐步建设和多座水库蓄水拦沙作用的显现,长江上游总来沙量在水库平衡期内仍将处于一个较低的水平。     

金沙江中上游流域未来径流模拟研究

为了探究金沙江中上游流域未来径流变化趋势,为流域防洪规划提供依据,基于SWAT水文模型,选用CMIP5数据集建立未来时段的全球气候模式,从时间和空间尺度解析研究区2022—2050年径流变化趋势。结果表明：流域2022—2050年降水量和平均气温均高于基准期,并且呈现上升趋势,其中流域南部降水量增幅较大,流域北部气温增幅较大。在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5 3种气候情景下,2022—2050年年径流量均呈现增大趋势,变化率分别为5.79×10⁸、5.53×10⁸、2.99×10⁸ m³/a。相较于基准期,未来春季和秋季径流量呈现减少趋势,夏季和冬季径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅达到了10%。流域产流量呈现从西北到东南依次增加的特点,相较于基准期,流域南部产流量均呈现增加趋势。未来径流量呈现增加趋势,冬季径流量增幅较大,可能会发生冬汛等极端水文事件,流域南部受洪水威胁的可能性进一步增大。     

黄河上游河道一维河道水温模型和经验公式法对比

为对比不同方法在黄河上游水温模拟中的适用性,分别用一维河道水温模型和经验公式法(四次多项式、三次多项式和幂函数)对兰州以上的黄河上游干支流共8个主要水文站日平均水温和月平均水温进行模拟,并采用平均绝对误差、均方根误差和纳什系数对模拟的精度进行检验。结果表明:四次多项式在黄河干流(除黄河沿站)日平均水温模拟中精度最高,幂函数在支流湟水的日平均水温模拟中精度最高;四次多项式适合黄河干流水文站的月平均水温模拟,幂函数更适合于支流湟水的月平均水温模拟;经验公式法在黄河干流日平均水温模拟中精度高于一维河道水温模型,更适合黄河上游干流段的日平均水温模拟。     

Human impacts on runoff regime of middle and lower Yellow River

In this study, the 54-year (1950 to 2003) monthly runoff series from February, April,August, and November, as well as the annual runoff series, measured at both Huayuankou and Lijin hydrological stations were chosen as representative data, and the continuous wavelet transform (CWT) was applied to analyze the impacts of human activities on the runoff regime of the middle and lower Yellow River. A point of change in 1970 was first determined, and the observed series before 1970 were considered natural runoff while those after 1970 were restored according to linear trends. Then, the CWT was applied to both the observed and restored runoff series to reveal their variations at multi-temporal scales, including the five temporal ranges of 1-4,6-8, 9-12, 16-22, and 22-30 years, and the trend at the temporal scale of 54 years. These analysis results are compared and discussed in detail. In conclusion, because of the impacts of human activities, there have been significant changes in the runoff regime in the middle and lower Yellow River since 1970. The decaying tendency of annual runoff has become more pronounced, and the inner-annual distribution of runoff has changed, but human activities have had little impact on the periodic characteristics of runoff.     

汉江上游径流非一致性演变特征及频率分析

受全球气候变化及大规模人类活动的影响,导致流域径流产生变化,水文序列发生变异。基于汉江上游武侯镇、洋县、安康3个水文站点逐日径流数据,采用Mann-Kendall及Lee-Heghinan法进行非一致性检验,并将变异的水文序列进行基于趋势分析的非一致性水文序列修正计算,根据Pearson-Ⅲ频率分布曲线确定修正前后不同保证率设计值,以期为水利工程规划设计与管理提供参考。结果表明:3站年径流呈递减趋势,递减率自上游向下游递增,均有变异发生,且下游变异时间略滞后于上游,区间汇水是控制下游水量及突变的主要因素;武侯镇年最大日径流微弱增加,洋县与安康递减;经一致性修正,对应近期气候与下垫面条件下100年一遇洪水设计值较历史值变化显著。     

黄河上中游水调工作30年

黄河上中游水量调度委员会办公室成立３０年了，３０年来，水调办在安排水量调度方案、发电高度、灌溉期的调度、缓解下游用水矛盾、防凌调度、水库蓄水、水库排沙等方面，做了大量卓有成效的工作、比较出色地完成了水库在发电、灌溉、工业及城市用水等方面的综合利用任务，各方面对水调办的工作非常满意，多次受到上级单位和国家防总的表彰奖励。     

汉江上游径流变化趋势及特征分析

南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,作为调水工程水源区,研究汉江上游的径流变化趋势及特征具有重要意义。采用累积距平法和Mann-Kendall趋势分析法分析典型测站的长系列年径流量变化趋势,采用滑动t检验和有序聚类法分析年径流量突变情况。以汉江上游典型水文站武侯站、洋县站、汉中站和石泉站为例。结果表明:20世纪50年代以来,汉江上游径流量总体呈减少趋势,尤其在20世纪90年代以后减少趋势显著。各站年径流量的变化趋势相似,年代平均径流量存在高低交替的现象。突变分析表明4个水文站径流的突变年份均为1990年。汉江上游径流量减少主要受降水量的减少、社会经济用水的增加及水资源开发利用等方面的影响。     

黄河上游降水变化分析

黄河上游是黄河流域重要的水源涵养区,径流占流域多年平均(1956—2000年)总径流的62%,降水变化不仅是水源的主要影响因素,也关系到涵养能力的变化。本文利用黄河上游43个气象站1960—2021年逐日降水系列数据,基于小波分析划分周期,采用Mann-Kendall检验法、距平法、频率曲线法等对上游区降水变化进行分析,结果表明：(1)黄河上游降水可划分出1963—1981年、1981—1999年、1999—2018年三个明显的周期;(2)1960—2021年年降水量以4.9 mm/10a的趋势增加,三个周期时段内年降水量的倾向率分别为-0.9 mm/10a,-1.0 mm/10a,46mm/10a;(3)1960—2021年年降水量距平百分率在-15%～15%的正常年份占比74%,距平百分率在-30%～-15%的轻旱年份和15%～30%的轻涝年份分别占比15%和8%;距平百分率在30%～40%的中涝年份占3%,旱涝年份基本发生在1963—1981年、1999—2018年两个周期;(4)三个周期时段日降水量具有差异的主要是频率小于10%的降水,且随海拔变化有差异,表现为1999—2018年玛沁站25～45.4 mm/d降水量比以往增强,1999—2018年临夏站20～50 mm/d降水量比以往增强,1963—1981年乌审召站50～65 mm/d降水量比以往增强。     

长江上游径流对气象要素变化的敏感性分析

选取长江上游8个主要水文站(直门达、石鼓、屏山、高场、北碚、寸滩、武隆、宜昌)控制流域作为子流域,利用其1979—2015年径流及气象数据,采用机器学习方法计算径流对降水与气温变化的敏感性,并与多元线性回归法和Budyko框架法进行对比,分析降水与气温变化对径流变化的贡献。结果表明：1979—2015年8个子流域径流与降水变化趋势整体不显著(p=0.01),气温呈显著上升趋势(p<0.01);径流对降水、气温的敏感性系数均值范围分别为0.37～0.76 mm/mm、-4.77～-33.53 mm/℃;径流对降水、气温的敏感性系数随着干旱指数的增大而减小;在干旱指数大的子流域降水变化对径流变化的影响更大,在干旱指数小的子流域气温变化对径流变化的影响更大。