海流兔河近50年来基流变化特征分析

基流是枯水期河流的主要补给来源,对干旱半干旱区的河流尤其重要.在沙漠半沙漠区,河流基流还对维持脆弱的生态系统中发挥重要作用.对河流基流变化分析,可为流域水资源保护以及合理的利用和开发提供依据.本文基于半干旱风沙滩地区海流兔河1957年到2007年的实测流量资料,采用递归数字滤波法对该站的流量过程进行了基流分割,研究了海流兔河年基流量和基流指数(BFI)的年内、年际变化特征;用M-K非参数检验法分析了基流量和BFI的变化趋势.结果表明,海流兔流域基流占径流比重较大,年均径流、基流都呈减少趋势,径流年内分配均匀、基流则表现为先减少后增加,BFI年际、年内变化都较均匀,没有明显的增加或减少趋势;情势变化指数法(RSI)检测出基流在1966、1986年存在突变点,径流在1968、1989、2001年发生突变.     

五种基流分割方法在长江螺山站的应用对比研究

基流是枯水期河川径流的主要来源,稳定可靠的基流分割方法对基流研究具有重要作用。基于螺山站1965-2012年逐日流量资料,采用基流指数法、HYSEP法(固定步长法、滑动步长法、局部最小值法)和数字滤波法3类(5种)基流分割方法进行基流分割。研究结果表明:5种方法所得年基流指数相差不大,但年内基流过程差别显著。BFI法和局部最小值法计算结果较为合理,对不同年份BFI值年际变化有较好的辨识度,是长江中游干流区较为适宜的基流分割手段。     

东江流域基流变化特征及影响因素

基于东江流域控制性水文站博罗站1954—2010年实测日径流数据,采用数字滤波法和平滑最小值法进行基流分割,从不同的时间尺度上探讨博罗站基流的变化特征,从降水和人类活动两方面分析基流影响因素。结果表明:数字滤波法更适用于研究区;东江博罗站基流量的年内分布先增大后减小,基流指数先减小后波动增大;东江博罗站年均基流量和基流指数总体呈增大的趋势,多年平均基流量为414.04 m~3/s,多年平均基流指数为0.56。枯水年和偏枯水年的平均基流指数均为0.55,平水年为0.57,偏丰水年和丰水年分别为0.57和0.55;降水对东江流域基流量有年际影响;年内不同月份的突变规律说明大型水库是东江流域基流变化的关键性因素,水库的水量调度使基流量在枯水期呈显著增长趋势。     

基于数字滤波法的长江上游流域基流时空分布特征

基流是枯水期河川径流的重要补给来源。精确刻画长江上游流域基流的时空分布特征，对水资源合理的开发和利用有着重要的意义。将数字滤波法和SWAT模型相结合，开展了长江上游流域基流在时间特征上的研究，并利用克里金插值方法实现了长江上游流域基流空间分布的刻画。结果表明：1990—2000年长江上游流域多年年均基流量和多年年均基流模数的范围分别为：5～9 500 m³/s和0.36～28.00 L/(km²·s);年径流量、年基流量与年降水量均呈现出明显的正相关关系，而年基流指数与年降水量呈现出明显的负相关；基流指数(BFI)在年际变化上较为稳定，表明基流是河流的重要补给来源。基流指数在年内变化存在枯水期>丰水期的关系，基流量在年内变化规律为夏季>秋季>冬季>春季、丰水期>枯水期；此外，长江上游流域基流量随着产汇流面积的增加而逐渐增加。     

长江螺山站50年来基流演变趋势分析

基流是枯水期河川径流量的主要补给来源,合理确定基流过程及其演变趋势在水资源、水环境和水安全的管理中都有着重要的意义。本文选用HYSEP法对长江螺山站1965-2011年的逐日流量过程进行了基流分割,得到了螺山站基流过程,选用M-K趋势检验法分析了总径流量、基流量及基流指数(BFI)值的年际变化。结果表明:螺山站多年平均BFI为0.83;近50年来,年均径流和基流都呈现显著下降趋势;年均降水量和基流指数分别表现出下降和上升趋势,但趋势并不显著;径流年内分配不均,且主要集中在4-9月,基流表现为1-7月份增加,8-12月份减少;BFI年内则呈1-4月下降,10-12月上升的变化趋势;人类活动和上游洞庭湖的调蓄作用可能是影响螺山站基流过程的主要原因。     

北洛河上游基流分割适宜性方法及基流特征

退耕还林工程实施以来北洛河上游植被恢复效果显著,为探究该区域基流分割的适宜性方法及植被变化对基流量的影响,采用基流分割中的HYSEP法、数学滤波法、基流指数法3类方法(9种计算表达式)对吴旗水文站1971—2014年的实测径流数据进行了基流分割估算,同时采用Mann-Kendall法和Pettitt法对基流量变化特征进行了分析。结果表明:数字滤波中的F_1法较适宜于北洛河上游地区基流分割;北洛河上游1971—2014年基流指数呈显著增大趋势,突变年为2002年;退耕还林的水土保持效益对涵养水源有很大作用。     

不同基流分割方法在渭河流域的应用对比分析

基于渭河中游流域咸阳水文站典型年日流量资料,分别选取枯水年(2001年)、丰水年(2003年)、平水年(2007年)径流量过程进行基流分割。采用BFI法、直线分割法、平滑最小值法、数字滤波法4类(7种)分割方式进行基流分割。结果表明,直线分割法获得的基流量最大,BFI分割法和平滑最小值法基流量值靠近,数字滤波法中F2和F3法是渭河流域最为稳定可靠的基流分割法。     

皇甫川流域降水基流特征及其响应关系

采用不同方法对黄河中游典型黄土丘陵沟壑区皇甫川流域1954—2012年的日流量进行基流分割,可知Eckhardt数字滤波法及其与改进最小滑动法结合使用所得基流值较为合理。多种方法分析表明,流域年内降水分配不均匀,主要集中于夏季,冬季少雨,且夏、秋季呈显著变化趋势;多降水年、普通降水年及少降水年的雨量空间分布均不一样,年际面降水量无明显突变点,表现为波动变化;流域基流呈显著下降趋势,1999年为突变点,2010年11月—2011年12月间基流出现断流。通过分别比对基流—气温和基流—降水数据的变化过程、变化趋势,结合基流—降水双累积曲线,发现基流与气温间相关关系较弱,降水是影响基流变化的次要因素,在全球气候变化背景下,人类活动的增强是促使基流变化的主要因素,人类活动和降水变化的共同作用导致皇甫川流域基流整体呈下降趋势。     

淮河中上游流域基流时空变化特征及闸坝调控影响

基流作为河川径流的重要组成部分,对维系河流生态系统稳定起着关键作用。以淮河中上游流域为例,采用Chapman-Maxwell、Lyne-Hollick和Boughton-Chapman三种数字滤波法对淮河干流和支流沙颍河不同闸坝调控的7个站点2001-2015年日径流序列进行基流分割;采用Mann-Kendall趋势分析检测基流量在年际、汛期和非汛期多种时间尺度下的变化,对比分析闸坝调控的影响特征。结果表明:(1)Chapman-Maxwell数字滤波法对基流过程分割更合理,沙颍河水系站点的基流系数在0.23～0.46之间,淮河干流站点系数在0.36～0.50之间,沙颍河水系站点基流系数均小于淮河干流站点;(2)沙颍河和淮河干流的站点基流量均呈现出减少的趋势,其中沙颍河的基流量减幅明显高于淮河干流;沙颍河槐店、阜阳闸和淮河干流王家坝的年平均基流量,以及沙颍河白龟山、槐店和阜阳闸的汛期基流量减少趋势显著;(3)闸坝拦蓄导致下游的径流和基流量均呈现减少的趋势,沙颖河站点影响较严重,特别是在汛期8月减少趋势具有统计显著性;淮河干流站点受闸坝调控较弱,减少并不显著。研究可为认识淮河中上游流域的水循环特征及其转化关系提供技术支撑,也可为流域地下水资源可持续利用、人类活动影响评估等提供依据。     

不同基流分割方法在澄碧河的适用性探讨

根据澄碧河流域平塘站1963-2017年日径流资料,采用最小滑动法、时间步长法和数字滤波法3类方法进行基流分割研究。结果表明:(1)基流总量方面,数字滤波法对基流分割的结果优于最小滑动法和时间步长法,其中,Boughton-Chapman滤波法分割的效果最好,Nash-Sutcliffe效率系数为0.930,平均相对误差为2.406%;(2)统计特征方面,3类方法对不同水平年均有一定辨识能力,且年代际变化基本一致,呈波动趋势,时间步长法偏差程度最小,最小滑动法和数字滤波法偏差程度大,整体比较平稳;(3)基流过程线方面,3类方法在汛期的表现差异较大,非汛期比较接近,数字滤波法分割出的结果较平滑缓慢,而最小滑动法和时间步长法分割出的结果拐点较多,数字滤波法中的Boughton-Chapman滤波法比较符合基流迟滞特征。综上,Boughton-Chapman滤波法在澄碧河基流分割中较为适宜。     

基于博弈论可变集模型的节水型社会建设评价

节水型社会建设评价的研究是制定相关节水政策与措施的基础。在节水型社会建设评价的过程中,既存在清晰信息,也存在模糊信息。根据这一特点,结合陈守煜教授的可变集理论,运用博弈论组合主观与客观权重,提出了一种基于博弈论可变集的节水型社会建设评价模型。利用该模型对洛阳市节水型社会建设情况进行评价,并与模糊综合评价法、模糊物元法、TOPSIS法和VIKOR法的结果相对比。结果表明:洛阳市节水型社会建设呈现一种发展向上的趋势,节水情况越来越好,可变集模型与其他评价方法相比具有更高的准确性与合理性。     

基于数字滤波法的怒江流域基流时空分异

为明晰怒江流域基流时空分异特征,利用数字滤波法进行怒江干流和南汀河支流的基流研究。结果表明:1怒江干流3站基流指数IBF在0.71~0.74之间,南汀河支流2站的多年平均IBF在0.68左右,南汀河支流IBF明显低于怒江干流,干支流基流量和IBF自上游向下游递增;2各站基流量与径流量变化过程基本一致,两者相关系数均在0.9以上;3怒江干支流各站多年平均基流量和径流量年内分配均呈"尖廋"的单峰形,而多年平均基流指数年内分配均呈"V"字形,但两者变化过程不完全相反;4怒江干流代表站道街坝站和南汀河支流代表站姑老河站IBF均为丰水年平水年枯水年,这与基流相对于径流更为稳定有关。     

数字滤波在灌区小流域径流分割中的应用初探

研究灌区径流分割,对于认识灌区产流过程及其特点,提高水资源的利用率和实施科学的灌区水管理具有重要的意义。以湖北省漳河灌区内的水库小流域为研究对象,基于小流域2004~2006年的产流资料,运用数字滤波技术进行灌区小流域径流的水源划分。该技术方法提供3个通道滤波,结合实际情况计算得到基流分割参数,并分析了不同计算时段的基流指数等参数的差别及其原因。研究结果表明,针对灌区小流域径流分割,数字滤波技术具有客观、操作简便而快速、采用的参数较少,以及精度高等优点,对认识灌区产流机理具有重要意义。     

一种计算多属性生态流量的改进FDC法

为解决生态流量标准的空间移植性、逐月和年际变异性和分级性4个属性问题,提出了一种基于FDC的改进方法。该方法基于月均流量系列的特定保证率将所有年份逐月进行丰、平、枯水年分组,基于总历时法和逐年组、逐月份的日均流量系列构建FDC,取50%,90%历时点流量作为生态流量的最优上限值和最小值,最小到最优上限之间的各级生态流量根据改进的Tennant等差数量分级思想确定。以汉江为例,将计算结果与Tennant法、改进Tennant法、7Q10法、90%保证率最枯月流量法、近10 a最枯月平均流量法、逐月最小生态径流法、最小月平均法、Q₉₀法、改进Q₉₀法、Q_97,10法和生态监测成果进行了对比分析。结果表明,改进FDC法的生态流量标准优于传统水文学法且十分合理,其空间移植性、时间变异性和栖息地条件的分级性都得到了充分体现,同时也避免了极端流量事件和年内分配不均的影响。     

基于径流还原的桑干河生态基流及其盈缺分析研究

考虑到流域内水循环及降雨径流关系,通过对径流还原后,采用生态基流计算方法,确定桑干河生态基流量,进行桑干河生态基流分析。针对桑干河罗庄-固定桥、固定桥-册田水库逐年计算时,采取逐项还原法,逐项还原断面以上未实测到的水量,加上断面实测径流,还原为断面天然径流量。采用Tennant法计算桑干河生态基流量,并与最小月平均流量法的计算结果进行对比。Tennant法生态基流量多年平均计算值介于25%和50%频率年的计算结果,符合实际情况。通过对桑干河灌区引水与河道实测径流变化对比,发现其引水对河道生态基流起到了制约作用,需要采取措施来解决生态基流的缺水问题。     

大通河流域生态流量确定及预警方案研究

生态流量是维护河流生态健康和功能的重要基础和保障。以大通河流域青石嘴站、天堂站、连城站、享堂站的长序列径流资料作为基础数据,采用基流比例法、Tennant法、最枯月平均流量多年平均值法、90%保证率法和7Q10法计算大通河流域生态流量,同时研究流域生态流量预警方案和预警流量控制指标。结果表明：基流比例法计算结果更具全面性和合理性,可以反映各年际各时段的流域生态流量;大通河流域生态流量的流量范围为多年平均流量的11%~35%,相应的青石嘴站、天堂站、连城站和享堂站的生态流量分别为5.57~17.73 m³/s、8.68~27.61 m³/s、9.08~28.88 m³/s和9.39~29.89 m³/s,经过保障度分析,各水文站全年生态流量保障度达到90%;依据确定的生态流量,将生态预警划分为蓝色预警、橙色预警、红色预警3个等级,并制定预警方案,该方案可以提高流量监测的可靠性和准确性,优化水库调度,维护生态环境健康。     

DFA在径流波动分析中的应用

运用距平、累积离差、非趋势波动DFA法,对长江上游寸滩水文站近50年来河流径流量的年内变化和年际变化时间序列进行了分析,根据DFA指数的变化特性,分析了不同时间尺度下流量序列变化的突变点和幂律关系.结果表明,近50年来寸滩站河流径流量汛期、非汛期的径流量呈下降的趋势,变化具有多层次的时间尺度结构,年径流量和汛期、非汛期流量均存在3～8年左右时间尺度的周期变化,经水量变化趋势分析,2006～2013年汛期年径流量会有不同比率下降,2006～2009年非汛期的径流量会有不同比率增加.