南四湖流域水循环要素的时空变化特征

选取南四湖流域鱼城、孙庄等8个监测站点,利用其1952-2015年的实测水文数据,采用Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波变换等分析方法,分析了流域降水、径流、蒸发等水循环要素变化时空特征,研究结果表明:(1)流域降水量呈现增加趋势,径流量和蒸发量呈减少趋势;各水循环要素的年际变化周期都有多种时间尺度相互嵌套,降水量和蒸发量的主周期为25a,径流量的主周期为31a;水循环要素的年内分配不均匀,降水量集中在6月-8月,径流量的峰值较降水量滞后1个月,蒸发量的最大值出现在6月份;(2)空间分布不均匀,表现为降水由东南向西北方向递减趋势,径流深的空间分布格局吻合于降水;湖东区域水循环要素的变化大于湖西区域;(3)流域水循环要素的时空变化特征受到气候变化和人类活动的共同影响。     

曹江中上游流域水文要素的气候变化特征

受气候变化影响,流域水文循环特征变化显著。基于曹江流域降水径流水文循环要素,6个雨量站和1个水文站近50 a的实测水文数据资料,运用小波周期分析、Mann-Kendall检验等相关分析方法,分析曹江流域水文循环要素的稳定性、趋势性及周期性等气候变化特征。结果表明流域内降水的相对变率比较小,均在18%以下,降水相对比较稳定,但是流域内的降水有较强的分布不均匀性;流域内各站点的年降水量大多数站点呈增加趋势,但增加趋势均不显著;同时流域暴雨和特大暴雨日数增加;典型站点年降水量存在28 a的主周期;径流量存在21~29a的主周期。综合降水趋势和周期分析,曹江流域现在正处于降水量的偏少期,预测曹江流域将很快进入下一个降水偏多期阶段。     

蒙江流域近60 年水沙演变特征研究

基于1960-2020 年蒙江流域日降水资料、蒙江控制站太平站径流和输沙资料分析蒙江流域降水量、径流量和输沙量的演变特征及原因;运用线性趋势回归检验法分析其趋势成分;采用Mann-Whitney-Pettitt 突变点分析法对其进行突变分析;采用Morlet 小波分析法分析其周期成分。结果表明：除夏季降水量、径流量、输沙量和冬季降水量呈不明显的减少趋势外,其余序列呈不明显的增加趋势;年降水量、年径流量和年输沙量呈不明显的增加趋势,没有发生显著突变;年降水量序列存在4 年、7 年、20 年、45 年左右的周期;年径流量序列存在3 年、7 年、19 年、50 年左右的周期;年输沙量序列存在4 年、6 年、11 年、16 年、46 年左右的周期;人类活动是引起蒙江流域年输沙量减少的主导因素。     

基于小波变换的漳卫南运河流域降水和径流周期分析

周期分析是水文序列变化特征研究中的一项重要内容。根据漳卫南运河流域1956-2005年间的年降水量数据以及元村、淇门和临清3个站点的年径流量数据,对水文序列进行趋势分析,采用Morlet小波进行周期分析。研究结果表明:自1956年漳卫南运河流域的年降水量和年径流量均呈现下降趋势;不同时间尺度具有不同的降水和径流结构;年降水量变化的主周期为准6a、12a和准16a;元村、淇门和临清站年径流量具有两个相同的主周期,分别为准5a和准16a。     

鄱阳湖干旱多尺度特征及其与月均水位的相关性

以鄱阳湖13个气象站1957~2013年的逐月降水量、平均气温、各站点纬度和同期水位站逐月平均水位为实验数据,分别计算1、3、6、12、24、48个月尺度下标准降水指数(SPI)和标准降水蒸散指数(SPEI)时间序列,并利用Morlet小波分析理论,分析了该序列多时间尺度变化特征。基于Mann-Kendall检验,分析了鄱阳湖气象干旱趋势特征;利用Spearman秩相关系数,研究了不同时间尺度SPI和SPEI序列与月平均水位的相关关系。研究表明,鄱阳湖流域SPI和SPEI序列存在约68个月变化的主周期,两个主要特征时间尺度变化的强分布;气象干旱与湖水位的相关关系随时间尺度的增大而减弱。     

黄河流域天然径流量与气候因子的小波分析

利用黄河流域6个水资源区1961—2005年的年平均气温、年降水量、年水面蒸发量和年天然径流量数据和小波分析方法,研究了气候因子和天然径流量的多时间尺度波动周期及其相互关系。结果表明:黄河流域各气候因子的主要波动周期为3、7、18 a,年天然径流量的主要波动周期为3、6、18 a;年均气温与年天然径流量的波动周期呈负相关关系,小波互相关能量聚集尺度为6 a和18 a;年降水量与年天然径流量的波动周期呈正相关关系,小波互相关能量聚集尺度为3 a和6 a;年水面蒸发量与年天然径流量的波动周期呈负相关关系,小波互相关能量聚集尺度为3、12、20 a。由此可见,气候因子的波动周期对水资源量的变化具有重要影响。     

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。     

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。     

近58年马鞍山市降水量变化规律分析

利用马鞍山市及周边的四个气象站近58年的降水资料,采用Morlet小波分析方法研究了流域降水序列的多时间尺度。探讨马鞍山地区降水强弱时间周期、分析极端降水的分布特征。结果表明:(1)马鞍山7月、8月是暴雨频发时期,占全年暴雨次数的63%～68%,9月中旬后逐渐减少;(2)降水演变过程中有3 a～8 a、13 a～20 a及22 a～32 a的三个尺度周期变化,其中22 a～32 a尺度的周期变化最明显,地区降水存在着32 a、26 a和16 a,3个时间尺度,其中32年为流域年均降水变化第一主周期;(3)马鞍山春、秋季平均降水变化率为负,夏、冬季平均降水变化率为正,且降水量整体呈增长趋势。     

黄河源区水文气象要素时空变化特征分析

为充分了解黄河源区旱涝变化特征,基于黄河源区1961—2016年水文气象资料,采用Mann-Kendall法、Pettitt检验及Morlet小波分析法系统分析年降水量、年平均气温和年径流量序列的趋势、突变和周期性,并采用克里金插值和空间变差系数研究年降水量和年平均气温的空间变化特征。结果表明,年降水量上升趋势不明显,没有明显的突变性,在30 a左右周期显著;年平均气温上升趋势显著,在1997年前后存在较强的突变性,无明显周期;年径流量下降趋势明显,在1989年前后存在较强的突变性,在30 a左右周期显著;年降水和年平均气温的空间差异明显,年降水量的空间分布差异性在减小,年平均气温的空间分布的变化趋势不明显。2000年前,年平均气温空间分布差异比较大,2000年后空间分布比较均匀。研究成果有利于认识流域水资源演变规律,为水资源管理提供技术支撑。     

玉龙喀什河径流及气象因子演变规律及特征分析

选取玉龙喀什河同古孜洛克站实测径流及气象因子,采用Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ趋势性检验、小波分析等方法,系统分析了径流及其气象因子的演变规律及趋势性,利用霍尔特模型预测了未来５年径流量及气象因子变化趋势。结果表明:径流、降水及气温均呈现显著增加趋势,蒸发量表现为显著减少趋势;相关性分析得出气象因子中气温与径流相关性最大,其次是降水,蒸发与径流呈负相关;未来５年径流量、降水量和气温呈增加趋势,蒸发量呈减少趋势。玉龙喀什河１９８０年—２０１８年径流和降水在研究时间内变化趋势具有一致性,气温在未来将继续主导径流变化。     

基于VAR模型的新疆金沟河气象要素与径流关系分析

为探究气候变化下金沟河流域气象要素与径流之间的关系,根据新疆金沟河流域2006-2015年的月平均降水、积雪覆盖率、气温和径流资料,采用VAR模型方法分析了降水、积雪覆盖率、气温变化与径流变化之间的相互响应关系及响应程度。结果表明：降水、积雪覆盖率、气温与径流之间互相影响,但径流对降水、积雪覆盖率和气温的影响范围更大;径流对于降水、积雪覆盖率和气温的冲击响应方向不太一致,而降水、积雪覆盖率和气温对于径流冲击的响应均具有滞后性;通过方差分解可知,除径流自身冲击外,降水、积雪覆盖率和气温对径流变化的贡献程度依次为：气温 > 积雪覆盖率 > 降水,金沟河流域径流的主要影响因素为气温。研究结果可为流域内的各类水文计算提供参考依据。     

阿克苏河径流演变及其对气候变化的响应

气候变化深刻影响着径流变化过程,是造成我国西北干旱区水资源短缺和生态环境荒漠化等问题的重要原因。以阿克苏河流域上游水文站1961-2014年的月径流资料和气象网格数据为基础数据,通过线性回归法、Mann-Kendall非参数检验法和Pearson相关系数法,分析了阿克苏河流域径流演变规律并进一步探讨了径流对气候变化的响应。结果表明:近54年来,阿克苏河流域径流量呈现显著的上升趋势,且研究区内气候增暖增湿趋势明显;径流量和气候要素在时间上有良好的一致性,突变时间均发生在20世纪90年代,径流量的突变时间略滞后于气温和降水量;经相关统计检验分析,阿克苏河流域出山口径流量受到了气温和降水的双重影响,托什干河径流对气温更为敏感,而库玛拉克河则是降水对径流的影响占主导作用。     

基于小波分析的玛纳斯河流域径流量年内变化对气温的响应

基于1956-2015年玛纳斯河流域水文站与地面气象站观测数据,利用maan-kendall检验、小波分析揭示区域径流量变化与温度之间的关系.结果表明:近60 a来玛纳斯河流域径流量随气温升高而呈现增加趋势,倾向斜率为0.0524×108 m3/a,通过0.05信度检验,径流量相对于温度变化存在一定滞后性,二者在199...     

1971-2018年汉江流域陕西段降水时空特征分析

基于1971-2018年汉江流域陕西段 27个气象站点的逐日降水数据,选择了年降水量、降水强度、最大日降水量、年降水日数、中雨日数和大雨日数6个降水指数分析其降水时空特征,分析方法包括线性估计法、小波分析法、滑动均值法、IDW 空间插值法及Mann-Kendall检验法。结果表明：在研究时段内,汉江流域陕西段降水强度有缓慢增加趋势,其余5个降水指数均呈缓慢减小趋势,且6个降水指数的变化趋势均不显著;研究区域仅年降水日数无突变点,且在1995年后呈现显著减小趋势,其余降水指数均有突变点;年降水量有7 a的副周期和27 a左右的主周期,主周期有3个循环交替,且丰、枯交替突变点在1983和2000年。汛期降水量与年降水量周期基本一致,而非汛期有4和16 a两个副周期和1个28 a的主周期;年降水量空间分布呈现由北到南逐渐增大的趋势,除了年降水日数的高值中心在宁强县外,其余5个降水指数的高值中心均在镇巴县,而低值中心除了降水强度在太白县外其余的均在商县。在研究时段内各年代际降水指数的比较中,1971-2018年的年降水量、降水强度和年降水日数均仅次于最大值,预计未来极端降水事件可能更加频繁,严重的情况下会影响水生态、水环境、水安全等的健康发展。     

Temporal and Spatial Variation in Regional Climate and its Impact on Runoff in Xinjiang, China

Based on the meteorological and surface runoff data from Xinjiang for the past 50 years, this study examined the temporal-spatial variation characteristics of the air temperature, precipitation and runoff in Xinjiang using nonparametric tests and wavelet analysis. The results indicate that the air temperature declined slightly in Kuche (KC). There were slight increasing trends in Bayinbluk (BYBLK), Alar (ALR) and Yutian (YT). The rest of the meteorological stations all had significant increasing trends. The precipitation showed significant increasing trends in the Altai Mountains, Alashankou (ALSK) and Jinghe (JH) in northern Xinjiang and a slight decreasing trend in Tuoli (TL). The other stations showed slight increasing trends. The annual rate of change of precipitation was greater in the northern mountain area than in the southern plains area. In the Tianshan Mountains, the decreasing trend of precipitation at BYBLK was not statistically significant, while the precipitation in the other stations increased to the high-precipitation areas from two low-precipitation centers, Zhaosu (ZS) and BYBLK. In the Tarim Basin of southern Xinjiang, the increasing trend and increasing rate of precipitation were more significant on the northern margin than they were on the southern margin. With regard to the surface runoff, significant uptrends appeared in Kenswat (KSWT), Dashankou (DSK), Shiliguilank (SLGLK), Xiehela (XHL) and Yzmeilek (YZMLK). Kaqun (KQ) and Wuluwat (WLWT) had slight increases, and Tongguzlek (TGZLK) showed a slight downtrend. The variations in air temperature and precipitation in Xinjiang had significant periods of 4–9 years and 3–10 years, respectively. The periods for the annual runoff were 5–9 years.     

气候变化对汉江上游径流特征影响预估

为了预测水文站逐月径流,对该流域水资源变化进行评估,运用小波神经网络建立汉江上游流域气象因子与径流过程模拟预测模型,并依据未来气候变化增量情景,对石泉水文站以上流域径流变化响应过程进行不同时间尺度分析。由已知汉江上游流域的月降水量和月平均温度,经小波神经网络自动“学习”训练获得石泉水文站精度较高的逐月径流数据。模拟计算结果表明:在不同未来气候变化设定情景下,该区域径流变化过程较为明显,年平均径流量最大变化范围为-34.7% ~ 21.4%。在降雨量不变、气温升高的情况下,年平均径流的响应变化范围为-5.1% ~ -13.3%。温度升高引起冬季径流增加较为明显,春季及秋季径流则存在减小趋势,秋季明显减少,而降雨量变化对夏季径流的影响最显著。     

台兰河流域水文气象要素变化特征分析

根据台兰水文站1957-2010年降水、气温、径流资料,应用多种数理统计法对各水文气象要素的变化趋势进行分析。研究表明：降水量年际变幅增大,但多年平均值基本稳定,总体呈上升趋势;气温以1980年为分界,以前呈显著降低趋势以后有着显著上升趋势,总体气温呈明显的上升趋势;径流表现出较明显的增多趋势,初步判断得出在春季气温是影响径流变化的主导因素,而在夏秋冬季降水与气温共同影响着径流组成。     

额尔齐斯河流域气候变化特征分析

选取新疆额尔齐斯河流域富蕴、阿勒泰、哈巴河气象站1962—2013年实测逐月降水与气温资料,采用复Morlet小波分析法、R/S分析法及相关水文统计方法对流域气温变化特征及变化趋势进行了分析。结果表明:额尔齐斯河流域内3个气象站年降水量、年平均气温均呈现出上升趋势,同时流域年降水量呈现出多个时间尺度的相对丰枯交替特征,富蕴、阿勒泰、哈巴河气象站主震荡周期分别为22 a,18 a,22 a;赫斯特指数表明未来额尔齐斯河流域内年平均气温总体上继续保持上升趋势,且其未来年份年平均气温上升趋势的变化程度为:富蕴>哈巴河>阿勒泰。