黑河径流时空演变规律分析

以黑河的祁连站、莺落峡站和正义峡站为代表站,选取1945～2000年的月平均径流资料,采用Mann-Kendall趋势检验法和谱分析方法对黑河径流的趋势变化和周期变化进行分析,结果表明:近半个世纪以来,黑河流域的径流呈现出明显的减少趋势,并显示出2～3年和9年的周期变化规律.     

祁连山区气候变化对黑河出山径流的影响

以黑河上游流域为研究区,依据祁连山区4个气象站的逐月实测气象资料及莺落峡水文站逐月径流资料,采用Penman-Monteith方法计算了潜在蒸散发量,采用线性回归以及Mann-Kendall趋势检验等方法研究了降水、潜在蒸散发、气温及径流的年、季变化趋势,运用弹性系数法分析了降水、气温和潜在蒸散发变化对黑河出山径流的影响。结果表明:(1)黑河流域气候水文要素的总体年际变化为年降水量和气温均呈显著升高趋势,潜在蒸散发量呈不显著增加趋势,出山口莺落峡水文站径流量呈显著增大趋势;(2)祁连山区降水量、气温和潜在蒸散发量是影响黑河流域出山径流量的主要气象因子,径流与降水在年和季节尺度上都存在显著相关关系,其中祁连山区秋季降水量与莺落峡站径流量的相关性最为显著,春季气温与径流量呈正相关,气温升高促进了冰雪消融,进而增大径流量,潜在蒸散发量特别是夏季蒸散发量增大对降水量增大造成的年径流增大起到了一定的削弱作用;(3)祁连山区降水量增加1%将使莺落峡站径流量增加约0.74%,祁连山区气温升高1%将使莺落峡站径流量增大约0.16%,祁连山区潜在蒸散发量增加1%将导致莺落峡站径流量减少约1.75%。     

黑河中游地区水资源分析

利用系列资料系统分析了近60 a来黑河流域中游地区水资源变化特征,结果表明,自20世纪50年代以来,出山口地表水径流量的年际变化相对比较稳定,径流丰枯呈现周期性交替变化,多次出现连续丰水段或连续枯水段,丰水年与枯水年发生的概率相当,由于冰雪径流的调节作用,使径流的年际变化明显减小。莺落峡在不同年代的径流量年内分配情况基本上比较稳定,没有大的变化,但是正义峡的径流年内分配情况却有明显的不同,主要是受中游灌溉的影响。     

黑河流域径流变化规律及趋势预测

根据黑河1956—2012年各水文站径流量数据,应用Mann-Kendall非参数检验法对黑河流域径流变化规律进行了分析,并利用BP神经网络对未来黑河径流演变趋势进行了预测。结果表明:1黑河干流及主要支流汛期来水量占年径流量的比例较大,为63.18%~94.56%,出山口径流量未来总的趋势为增加;2Mann-Kendall趋势检验结果表明莺落峡、祁连、新地及嘉峪关站未来径流预测趋势与实测序列趋势较为一致,而札马什克站未来径流预测趋势和实测序列趋势相反,但该站M-K值的绝对值逐渐变小并趋于0,可以推测未来该站径流量趋势将由减少转为增加,这与BP神经网络预测的结果一致。     

黑河莺落峡站径流变化趋势分析

对黑河出山口莺落峡站来径流的变化趋势进行了分析,结果表明:黑河流域径流整体上呈丰枯交替的周期性变化,出现了多个丰水段和枯水段,丰水年和枯水年出现的几率大致相等;未来黑河流域径流仍将周期性丰枯交替变化,莺落峡站多年平均径流量仍将在15.8亿m3附近波动。     

R/S-GM(1,1)组合模型在径流预测中的应用

基于R/S分析法能提供有效的非线性科学预测,河川径流具有灰色禀性,为了提高河流径流预报精度,提出了R/S分析与灰色理论相结合的河川径流预测方法。该方法可以克服径流灰色预测存在的数据波动较大时预测精度降低的缺陷。将该方法应用到黑河莺落峡站和正义峡站的年径流量、汛期和非汛期径流量6个序列进行径流预测验证。结果表明:两站年径流量和汛期径流量序列的预测精度都在90%左右,非汛期径流量序列在80%以上,各径流序列预测结果与Mann-Kendall趋势检验一致,预测结果可靠,为河流径流量的科学预测提供了一种新方法。     

基于SPSS软件的黑河正义峡下泄水量预报分析

基于1951—2000年黑河莺落峡、正义峡断面径流量观测数据和中游地区气象观测资料,采用SPSS多元线性逐步回归分析模型分析了影响正义峡断面下泄水量的莺落峡断面年径流量、黑河中游年平均气温等因素,并对2001—2011年正义峡断面自然状态下的下泄水量进行了模拟预报。结果表明:黑河调水及中游工农业生产的快速发展对正义峡断面自然状态下下泄水量的影响显著,2001—2011年预报的多年平均值较1951—2000年预报的多年平均值偏小0.792亿m3,从而影响了黑河分水方案的正常实施,建议对现行的黑河分水方案进行修订和完善。     

梯级水电站对黑河出山口径流及洪水过程的影响

基于莺落峡水文站的月年径流量、年最大洪峰流量、洪水过程及黑河上游流域降水等资料,运用双累积曲线法、Mann-Kendall趋势检验法(简称MK检验法)、基尼系数法等方法,分析梯级水电站对黑河出山口莺落峡水文站径流及洪水过程的影响。结果表明：黑河上游梯级水电站的建设运行对年径流量变化影响不大,对径流年内分配及洪水过程有一定影响;电站联合调度运行后,坝前库区蓄放水改变了天然径流过程,对径流年内分配产生显著影响,年内分配均匀度在2001年发生转折,2017—2020年呈显著增加趋势;人为升降闸门高度,致使水位直上、直下,洪水过程拉长,峰值变大,呈陡涨直落形态,涨落率和变化频次增加。研究成果可为加强流域水电站科学调度、水生态文明建设及水能水资源可持续开发利用提供理论依据。     

基于SPSS软件的黑河正义峡下泄水量预报分析

基于1951—2000年黑河莺落峡、正义峡断面径流量观测数据和中游地区气象观测资料,采用SPSS多元线性逐步回归分析模型分析了影响正义峡断面下泄水量的莺落峡断面年径流量、黑河中游年平均气温等因素,并对2001—2011年正义峡断面自然状态下的下泄水量进行了模拟预报。结果表明:黑河调水及中游工农业生产的快速发展对正义峡断面自然状态下下泄水量的影响显著,2001—2011年预报的多年平均值较1951—2000年预报的多年平均值偏小0.792亿m3,从而影响了黑河分水方案的正常实施,建议对现行的黑河分水方案进行修订和完善。     

黑河干流中游地区耗水量变化的历史分析

黑河流域水资源极其匮乏，加之地区上的配置不均衡和中游地区水土资源的过度开发，导致黑河下游出现了严重的生态环境问题，已影响到我国北方广大地区生态环境质量，受到国家的高度重视和全社会的广泛关注。黑河水资源开发利用主要集中在中游地区，该区是全国重要的商品粮、蔬菜和经济作物生产基地之一，耗水量占流域耗水量的85％以上，是黑河的主要耗水区和径流利用区。利用黑河上游控制站莺落峡站和中游控制站正义峡站水文资料，分析了黑河中游耗水量的变化，结果表明：20世纪80年代以前黑河中游耗水量在4．4亿m^3左右，比较稳定；进入20世纪80年代以后，耗水量明显增加，80年代耗水量比70年代以前增加了1．97亿－2.49亿m^3;90年代耗水量又比80年代增加了1.64亿m^3左右；80年代以来流域耗水量呈明显增加的趋势，这是以人类活动影响为主的结果。     

黑河径流的沿程分布格局变化研究

基于内陆河流域河川径流在河流坐标上的演变规律,采用径流的溯源性与零水资源尺度两个概念,分析黑河径流的沿程分布变化。结果表明：从1956-1970年、1971-1985年和1986-2000年3个时段河川径流均值看,地表水资源存在着出山口以后的各断面河川径流的溯源变化;存在着水资源整体集中度从下游向上游缩进的趋势;莺落峡与正义峡区间的径流延时分布概率在40 m^3/s以上显著不同。     

黑河正义峡断面下泄水量偏差分析

根据黑河干流水量分配方案,建立了不同时期正义峡断面分配水量与莺落峡断面同期来水量的关系,对2004—2009调度年不同时期正义峡断面下泄水量偏差进行了分析。结果表明:关键调度期(尤其是7—8月)正义峡断面下泄水量不足且偏差呈逐年扩大趋势同,这是近几年黑河水量调度面临的突出问题。由于现状情况下9月以后增加下泄量的空间有限,因此在继续做好该时期集中下泄措施外,应增大7—8月洪水期的下泄量,以有效应对正义峡断面下泄水量偏小的严峻形势。     

河南省主要河川径流变化归因

为相对全面客观地分析气候变化和人类活动对河南省主要河川径流变化的影响,基于河南省内卫河、伊洛河、洪汝河和唐河流域1961—2022年径流和降水资料,以及国家气候中心根据Penman-Monteith公式计算的年潜在蒸散发资料,比较4个蒸发对比站年潜在蒸散发和蒸发皿年蒸发值,运用Mann-Kendall突变检验法和累积双曲线法分析4个研究流域控制水文站年径流序列的变化趋势和突变年份,以及4个流域年降水和潜在蒸散发的变化趋势。采用基于Budyko假设的弹性系数法对径流变化开展归因分析。结果表明：4个蒸发对比站年潜在蒸散发与蒸发皿年蒸发变化趋势基本一致,4个水文站年径流深及4个流域年降水和年潜在蒸散发均呈下降趋势。4个水文站年径流深分别在1977年、1985年、2008年和2010年发生了突变。气候变化对径流减少的贡献率在卫河和伊洛河流域为7%以下,在洪汝河和唐河流域约为12%～18%,降水减少不显著和潜在蒸散发呈下降趋势是贡献率小的原因,可见人类活动是影响4个流域径流变化的主要驱动因素。     

祁连山区三大内陆河近50年来出山径流特征分析

利用祁连山区三大内陆河的出山径流控制站——杂木寺、莺落峡和昌马堡水文站1956-2006年的实测月年径流数据系列,应用数值分析、Mann-Kendall非参数检验、Hurst指数分析等多种方法,分析了祁连山区出山径流近51年的年际变化特征。结果表明:三大水系的径流年际变化中,都存在突变时刻,但具体年份不同;径流总趋势为石羊河在减少,特别是20世纪90年代的降幅很大,黑河和疏勒河为增加的趋势,疏勒河在1997年发生了由小变大的显著突变;指数分析表明黑河的持续性最强,石羊河最弱。     

龙川江流域主要气象要素及径流变化趋势分析

采用Mann-Kendall非参数检验法对金沙江一级支流龙川江流域1970年-2009年逐月气温、降水及1961年-2008年径流资料进行趋势检验,并运用R/S方法分析流域的年平均气温、降水、径流时间序列的持续性,估算各项指标的Hurst指数,以定量估计未来气候及径流的变化趋势。结果表明:(1)过去几十年来,流域内降水呈上升趋势但不显著,未来降水将持续增加且元谋站降水的增长趋势持续性较强;(2)几十年来,流域气温呈显著上升趋势,未来气温将会持续过去的上升趋势;(3)几十年来,流域径流呈减少趋势,但不显著,未来继续呈下降趋势,但持续性不强。     

1961年－2013年渭河流域降水与径流变化特征

采用滑动平均、累积距平、线性倾向估计法分析陕西渭河流域1961年-2013年降水变化特征;采用滑动t检验、有序聚类、双累积曲线分析法分析径流突变性。结果显示:渭河流域降水量整体呈减少趋势,平均年降水日数为86d;降水季节分配不均,集中在夏、秋两季;春、秋两季降水量呈现明显减小趋势;大雨日数与年平均降水量显著正相关,年平均降水量越大,年平均大雨日数出现频次的越高;流域西部和北部暴雨强度呈现增大趋势,东部和南部暴雨强度呈现微弱减小趋势。渭河华县站径流的突变点出现在20世纪70年代初和90年代初,降水量的变化与径流变化的趋势基本吻合。     

基于HBV的黑河流域径流对气候变化的响应

黑河流域是我国西北干旱区内陆河研究的代表性流域,研究未来气候变化对黑河流域山区径流的定量影响,对干旱区水资源规划设计、开发利用和保护管理具有重要意义。采用HBV-light模型,首先根据实测径流数据验证了该模型在黑河流域上游的适用性,然后拟定25种气候变化情景模式,模拟气温与降水变化对径流的定量影响。结果表明:(1)当气温保持不变时,降水增加会造成年径流增加;而当降水维持不变时,气温升高将导致年径流减少。(2)关于径流年内分布,气温变化与6~9月份的径流呈负相关关系,而与4月份的径流呈显著正相关关系;降水变化与径流呈明显的正相关关系;年径流与年内分配均表现为对于降水变化的敏感性高于气温变化。(3)未来气候变化有助于缓解黑河流域水资源短缺的现状。