基于样本熵的渭河流域降水序列时空特征分析

变化环境下渭河流域降水时空复杂性发生改变。选取渭河流域21个气象站1960—2018年共59 a的实测日降水数据,采用滑动样本熵研究流域降水序列复杂性的静态和动态演变特征,并通过滑动移除样本熵结合贝叶斯变点分析进行突变性检验。结果表明：渭河流域降水序列复杂性具有空间差异性,各子区域降水复杂性和代际变化趋势较为一致,渭河上游、中游及泾河流域降水在1995年发生突变,下游在1991年发生突变,北洛河流域分别在1970、2000年发生突变。     

基于滑动Copula函数的金沟河流域径流-气温关系变异诊断

为探究变化环境下金沟河流域径流和气象因素的关系变异情况,根据八家户水文站1964—2016年的水文气象数据,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、Spearman相关分析和滑动Copula函数对流域内水文气象要素进行了分析。结果表明:金沟河流域的径流序列整体上呈微弱的减小趋势,降水和气温序列呈增加趋势,ESMD趋势项反映出金沟河流域的径流、降水和气温序列均呈非线性趋势变化;降水和气温序列的突变时间分别为1983年和1997年,径流序列的突变时间为2002年和2015年;滑动Copula函数不同窗口下的相关系数显示径流-气温关系变异时间为1997年,联合序列的最佳Copula函数由1964—1997年阶段的Gauss-Copula函数变异为1998—2016年阶段的Gumbel-Copula函数。气候变化和人类活动是造成金沟河流域径流-气温关系变异的主要原因。研究结果有助于了解金沟河流域内水文气象要素的变化特征及径流气象要素的关系变异时间,可为流域内的其他水文计算提供参考依据。     

内蒙古高原典型草原内陆河流域径流的时序演变特征

高原内陆河在我国半干旱地区社会经济发展的区域水资源开发利用过程中起到了重要的支撑作用,认识其演变特征及进行模拟对于流域的可持续发展具有重要的意义。以内蒙古高原典型草原内陆河流域——巴拉格尔河流域为研究对象,基于1959-2015年的水文、气象和社会经济等数据,采用双累积曲线法、累积距平法、改进的M-K趋势检验法和小波变换法对流域径流序列的变化特征进行了解析,并通过细化降水特征因素影响和以社会经济指标量化人类活动影响,运用统计相关检验法筛选径流时序演变模拟的主要输入要素,以改进的BP神经网络实现了水文年、季尺度下径流的时序演变模拟。结果表明:巴拉格尔河流域径流量在年、季尺度下呈现显著减少趋势;径流变化的突变年份为1998年,在这之前受到气候变化为主的影响,而在这之后为加入人类活动的双重影响;年、枯水季径流序列均存在6a和30a周期,而丰水季径流在分析序列内无明显周期变化;降水指标中的降水量、降水天数和降水次数,气候因素中的蒸发和相对湿度,以及人类活动的所有指标是与径流显著相关的影响因素;在无法实现分布式水文模拟时,改进的BP神经网络可以较好地模拟该流域径流的时序演变过程。     

佳芦河流域水沙演变及其驱动因素分析

在全球气候变暖的大背景下,人类活动对河川径流的影响持续加强,导致我国西北干旱半干旱区普遍发生径流减少甚至断流以及水沙关系变异等问题,为此,探究该地区流域水沙变化特征、趋势及内在原因显得尤为重要。采用滑动平均法和有序聚类分析法对佳芦河流域1957-2010年水沙变化特征进行分析,并用水文分析法定量分离出降水及人类活动对该流域水沙变化的影响。结果表明:佳芦河流域年径流及年输沙量均呈现减少趋势,且两者在1972年均发生突变,突变点后年平均径流仅为突变点前的21.56%,年输沙量减少更为显著,仅为6.45%。进一步分析发现,在1972年后,人类活动对年径流和年输沙量的减少的影响分别占81%和67.23%,并且各个时期影响率不同,但整体上呈逐步加强趋势。人类活动是导致佳芦河流域径流及输沙量减少的主导因素,在当前气候条件稳定的情况下这种缩减趋势仍将继续。     

重标方差和小波分析在径流分析中的应用

为了揭示径流变化的本质规律及其多尺度影响因素,利用渭河流域华县站1960—2004年共45 a的实测月径流序列,采用滑动重标方差计算了径流序列的标度指数,并对其进行了小波分解重构。结果表明:华县站实测径流序列标度指数演变呈明显的3个变化阶段,分别在1969年、1989年发生了突变,呈现6 a和10 a左右的周期特征,其周期变化与ENSO和太阳黑子活动有着一定的联系。     

雅砻江流域降水时空特征及径流响应分析

在气候变化和人类活动的双重影响下，全球极端气候频发，流域降水发生了深刻变化，因此有必要深入挖掘降水径流的内在特性及变化规律，增强人类在变化环境下对流域水文气象要素演变规律的认识。通过引入Mann-Kendall非参数检验法、R/S分析法、滑动t检验和Morlet小波变换，解析了雅砻江流域气象站点近50 a来降水的年际趋势、突变识别和周期特征，同时以相关系数衡量了径流对降水的响应程度。结果表明：流域降水Hurst指数均大于0.5,其中清水河、石渠和中甸站趋势性较为显著；同时受变化环境的持续影响，流域降水在时域和频域均存在多尺度显著性周期，降水在1.0～2.5 a的小周期和4～6 a的大周期间不断振荡；且得到了流域径流对降水的强响应气象站点，其中除中甸站外，其余站点的趋势性并不显著。研究成果可为非线性径流预报模型驱动因子筛选提供科学依据。     

黄淮海流域径流量变化及其对降水变化的响应

采用统计分析方法研究了黄淮海流域实测径流量的变化及其对降水变化的响应关系。结果表明:黄淮海流域气温呈现显著性升高趋势,平均线性变化趋势率为0.19℃/10 a;黄河中下游及海河流域降水为非显著性减少趋势,淮河和黄河源区降水量为略增加趋势。受气候变化和人类活动的影响,黄淮海流域10个重点水文站实测径流量均呈现不同程度的减少趋势,其中黄河中下游和海河流域实测年径流量减少趋势显著。降水是河川径流变化的主导因素,黄河中下游及海河流域不同阶段降水径流关系差异明显,淮河流域不同阶段的降水径流关系差异相对较小,人类活动通过改变降水径流之间的响应关系对河川径流产生重要影响。     

1956-2016年拉萨河径流量变化及影响因素分析

通过分析拉萨河径流量的演变规律和突变情况,开展降水和人类活动对径流量变化的成因分析,为拉萨河流域水资源管理与利用提供科学依据.基于1956-2016年的径流和降水数据,利用Mann-Kendall趋势分析、累积距平-滑动t检验法和降水-径流双累积曲线法,统计分析拉萨河径流序列的趋势性和突变性,计算降水与人类活动对拉萨河...     

降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响

定量评估降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响,有助于更合理地利用流域水资源。采用线性拟合、滑动平均和累积距平等方法分析了1969—2013年浏阳河流域径流和降水的演变规律及其相关关系,应用累积斜率变化率比较法定量估算了不同时期降水变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:浏阳河流域降水量表现为增加趋势,上升率为3 mm/(10 a);年径流量表现为下降趋势,下降率为2.7 (m³·s^-1)/(10 a);降水和径流在1988年和1999年均发生显著性突变,经历了“减少—增多—减少”的交替变换。与基准期1969—1988年相比,1989—1998年和1999—2013年这2个时期的降水量变化对径流量变化贡献率依次为56.8%,7.62%,而人类活动对径流量的贡献率依次为43.2%,92.38%,可见人类活动已成为影响浏阳河流域径流变化的主要因素。     

气候变化和人类活动对渭河流域径流量的影响

采用M-K趋势检验法、有序聚类变点分析法以及径流变化归因分离评判方法,分析渭河流域近50 a的气温、降水、径流的演变特征和径流量变化的影响因素。结果表明:流域气温升高趋势显著,通过95%的置信度水平检验,其中1994年是气温突变的节点;流域降水量呈缓慢减少的态势,变化节点发生在1969年;流域径流量减少趋势极显著,通过95%的置信度水平检验,突变节点发生在1969年,与降水突变节点一致。由VIC模型计算得出:流域径流量的变化主要由气候波动和人类活动改变流域下垫面共同作用引起的,其中气候变化的影响较大。     

碧流河水库流域降水和径流特征变化及成因分析

为全面分析碧流河水库流域降水和径流变化特征,根据流域内1958-2011年的日降水及径流资料,运用基尼系数法、R/S分析法和小波分析法分别分析了降水和径流的年内变化特征、年际变化趋势和周期性特征。结果表明:流域内降水和径流年内分配极度不均匀,年内分配过程呈单峰型,月降水峰值在20世纪80年代后有峰值后移的特点;多年降水量和径流量均有减少趋势,径流量的减少趋势更显著,说明除降水减少外,还受其它因素的影响,如各种人类活动等;降水径流序列都呈现丰-枯交替变化周期,变化主周期均为12～16a,可能与太阳黑子周期活动有关;20世纪80年代后的径流周期较降水震荡性减弱,说明径流周期变化还受除降水外的其它因素的影响。     

汾河水库控制流域径流突变及其驱动因素

针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960-2013年54年的径流资料,采用MannKendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:(1)汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;(2)流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;(3)人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。     

汾河水库控制流域径流突变及其驱动因素分析

针对目前汾河入黄径流锐减的问题,基于汾河水库控制流域1960-2013年54年的径流资料,采用MannKendall法和滑动T法相结合对径流时间序列进行突变检验,探究了流域径流阶段性变化规律,并建立双累积曲线模型定量计算了驱动因素降水和人类活动对径流减少的影响量。结果表明:(1)汾河水库控制流域内静乐站和上静游站径流均呈现减少趋势;(2)流域内静乐站径流序列突变年份为1979年,上静游站为1982年;(3)人类活动是该流域径流减少的主要因素,占径流减少总影响量的84.48%,静乐站和上静游站的降水对径流影响率分别为15.62%和14.95%,人类活动的影响率分别为84.38%和85.05%。     

旬河流域年径流的突变分析

为研究在气候变化与人类活动双重影响下旬河年径流的突变特性,采用滑动平均法和滑动t检验分别分析旬河年径流的趋势和突变点,再结合旬河流域已有的降水变化规律分析径流突变的驱动因素。结果认为:旬河流域1956~2011年径流量存在"平缓下降—剧烈下降—急剧上升"的变化趋势;下降突变点发生在1975年,上升突变点发生在2002年,均通过显著性检验。进一步结合流域已有降水量规律得出结论:旬河流域降水量的变化是其年径流的趋势变化与突变点产生的主因。     

窟野河流域径流演变及其驱动因素分析

以黄土高原典型流域窟野河流域为对象,采用有序聚类方法,诊断了近60 a来实测径流演变的阶段性特征,在此基础上,分析了不同阶段实测径流与气候要素之间的响应关系,初步揭示了径流演变的驱动机制。结果表明：近60 a来窟野河流域实测径流量以1980年和1998年为分割点总体呈现阶段性减少趋势,其中,1999年以来减少尤其明显。不同阶段的年降水、径流关系有一定差异,相比而言,汛期（6-10月份）的月降水量与径流量具有相对较好的相关关系;非汛期（11-5月份）的月降水径流关系点群散乱,在月平均气温低于5℃时,月径流量与月平均气温具有较好的正相关性。窟野河流域汛期产流受高强度降水支配,人类活动对河川径流演变的影响有增大趋势。     

降水和人类活动对乌江上游径流变化的影响分析

径流量变化与气候和人类活动密切相关,其相互作用使得流域水循环发生变化,对气候变化和人类活动进行定量分析,可为流域调控水资源效率、协调农业发展等提供参考。以乌江上游为例,基于鸭池河水文站和流域内及周边共12个气象站,根据1960-2013年长时间序列实测径流与气象资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法判断流域降水量和径流量的突变时间,用Morlet小波法对径流量进行周期变化分析,重点分析乌江上游流域降水与人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:1960-2013年间,径流量与降水量无显著增加趋势;径流量和降水量在此期间存在1986和2002年两个突变点,且突变特征和阶段特征同步;径流量与降水量的共振周期为18～19 a及19～20 a,流域径流量对降水量变化具有一定滞后作用,滞后时间为1～2 a;以1960-1986年为基准期,1987-2002年降水和人类活动对径流的贡献率分别为50.93%和49.70%,2003-2013年降水和人类活动对径流的贡献率分别为49.30%和50.70%。降水对径流变化的影响程度在降低,而人类活动对径流变化的作用在增大,因此,未来流域水资源管理应重视良性人类活动的构建与调控。     

密云水库流域降水径流非平稳特征识别及归因

为更准确揭示和认识变化环境下密云水库流域水文过程的非平稳特征,选取该流域1960—2019年降水和径流资料,采用多种时间序列分析方法综合诊断其趋势、突变点和周期等非平稳特征并进行成因分析。结果显示：该流域降水变化主要表现出较明显的随机特性,径流相比降水的下降趋势更显著,且在1979年发生了向下跳跃的强变异;相比气候变异影响,人类活动是密云水库流域径流减少的主导因素;1980—1998年流域水土保持措施与水利工程兴建对径流变化的贡献率为-111.40%,抵消了气候变异11.4%的增水效应;1999—2019年,塘坝建造和用地类型转变对径流变化的贡献率为-66.60%,同时叠加气候变异-33.40%的减水效应,导致近20年来该流域径流呈现显著减少的态势。研究结果可为密云水库安全运行、洪水调度以及流域水资源管理决策提供科学支撑。     

泾河流域水文气象演变及其变化归因

【目的】定量评价流域水文变化特征并开展其归因识别研究是应对气候变化实现水资源合理开发利用的基础。【方法】以泾河流域为研究区,采用滑动t检验、小波分析等方法分析流域1951—2018年水文气象要素演变特征,并基于Budyko假设和双累积曲线定量评价气候变化和人类活动对年、季尺度下流域水文变化的贡献率。【结果】结果表明：流域降水和径流均集中在夏季和秋季,潜在蒸散发集中在春季和夏季,泥沙主要集中在夏季;径流、泥沙呈显著减少趋势,并分别在1996年、1997年发生突变;径流(泥沙)主要存在三个主周期,第一、第二和第三主周期分别为41 a、58 a和15 a(56 a、26 a和16 a)特征时间尺度;在春季和冬季流域径流变化对下垫面参数最为敏感,在年、夏季和秋季流域径流变化对降水最为敏感;人类活动对年径流、泥沙的贡献率分别为93.05%、96.48%,夏季径流、泥沙变化对年径流、泥沙变化的贡献率分别为50.60%、82.87%。【结论】近70 a,泾河流域水文变化均呈显著减小的趋势,人类活动是导致年径流、泥沙减少的主要原因,而夏季径流、泥沙变化主导了年径流、泥沙的变化。研究结果可为变化环境下干...     

大清河汛期径流变化趋势及其成因分析

径流是水循环的基本环节,其变化关系到水资源的开发利用和洪涝灾害的发生。以辽宁省辽东湾东部沿渤海诸河水系的大清河为对象,分析1959—2013年汛期降水和径流变化规律及两者之间的关系演变,并初步定量分离径流变化的驱动因素。结果表明:大清河流域汛期降水和径流以1959—1975、1976—1984、1985—1996、1997—2009、2010—2013年等5个阶段构成丰—枯—丰—枯—丰的变化过程,总体上,径流深和径流系数减少比降水量减少趋势更为显著;与1959—1975年相比,之后各时期径流减少量为同期降水减少量的3~4倍,且1976年降水~径流关系出现转折,降水量小于600 mm时,同样降水量下径流深较小,降水量较大时径流深差别不大,枯水阶段降水~径流相关性较差;1976—1984、1997—2009年2个枯水期降水和人类活动对径流减少的贡献比例约为7∶3,丰水期1985—1996年该比例约为4∶6。     

降水变化及人类活动对金钱河流域径流的影响

以秦岭南麓的金钱河流域为典型研究区,利用Mann-Kendall非参数统计检验方法、回归分析法、双累积曲线法等数理统计方法,分析金钱河流域径流和降水的年际变化特征,建立了降水年内变化参数的流域降水与径流关系模型;并基于水文模型的方法定量评估降水变化及人类活动对金钱河流域径流变化的影响。结果表明:金钱河流域的降水、径流变化呈现一致性;径流系数呈下降趋势;金钱河流域降水和径流突变点发生在1988-1989年左右;通过降水-径流关系模型计算,由人类活动引起径流减少的比率为51.67%,较高于降水变化的比率48.33%,是导致径流变化的主要原因。