近50年来淮河流域降水时空变化特征分析

以淮河流域及周边地区48个气象站点1961年-2010年共50年逐日降水过程为基础资料,以地理信息系统技术为数据处理平台,结合Mann-Kendall秩次相关检验、Morlet小波变换和集对分析法(SPA)等,分析淮河流域年降水量时间序列趋势性、周期性以及降水集中度、集中期、降水质心、旱涝发生频率、旱涝交替在空间上的分布特征。结果表明:①近50年来,年降水量整体呈略微减少趋势,南部地区降水增加,北部地区降水减少;②年际变化上存在27年的主周期,年内分配集中在夏季,且北部地区降水更为集中;③干旱易发区分布面积较广,洪涝易发区分布相对较集中,上游和中游部分地区为旱涝交替易发区。     

江浙沪地区55年夏季降水时空分布规律研究

为了研究江浙沪地区夏季不同等级降水的时空变化特征,利用94个气象站1958~2012年55 a的逐日降水数据,基于MATLAB软件和Arc GIS技术,建立了该地区6~8月多年的大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨发生平均次数空间分布图谱,分析了不同等级降水发生频率的月变化特征;利用小波分析方法揭示夏季不同等级降水的周期性变化规律。结果表明,该地区夏季不同等级降水具有明显的南北分异特征,不同等级的暴雨发生频率南北差异较大;从降水的发生周期来看,几种降水等级在5~20 a的时间尺度上周期振荡最为显著,5 a以下时间尺度上,夏季降水量少与量多循环交替;预计在2015~2020期间,该地区大雨、暴雨、特大暴雨发生次数增加,而大暴雨发生次数将减少。     

北京地区降水结构时空演变特征

利用北京地区42个雨量站1980—2012年的小时降水数据,采用降水发生率和降水贡献率两个指标,分析不同降水历时和不同降水等级的时空演变规律以及北京地区降水日变化特征。利用非参数的Mann-Kendall检验法探讨降水结构的变化趋势,结合地形特征和城市化发展情况,本文将研究区域经验性地划分为6个子区域,评估降水历时和降水等级的空间变化特征。研究结果表明:(1)北京地区各历时降水发生率随降水历时的增加而呈幂指数递减趋势,贡献率则先降低后增加;(2)北京地区各等级降水发生率也随着等级提高而减小,而贡献率则呈现增加趋势;(3)1~3 h超短历时降水发生率在1990年代开始下降,而其他历时降水发生率则呈增加趋势,6 h以内短历时降水贡献率存在增加趋势,特别是4~6 h历时的降水贡献率变化更为显著;(4)小雨发生率存在下降趋势,其他等级降水发生率则呈增加趋势,大雨及以下等级的降水贡献率先降后升,而暴雨和大暴雨的降水贡献率则先升后降;(5)降水历时和降水等级的空间分布受地形特征的影响,短历时降水和暴雨及其以上等级降水贡献率的峰值一般位于平原地区与山区的边缘地带及城市区域。     

长江流域分区面雨量特征分析

面雨量达到中雨以上级别的降雨对防汛至关重要。采用1960～2017年期间长江流域气象和水文站降雨量资料进行逐日分区面雨量计算,对面雨量达到中雨、大雨、暴雨、大暴雨量级的降雨进行分类和统计分析。通过分析不同雨量级别降雨发生的时间、空间分布特征和发生频次,探索长江流域各分区不同面雨量特点和规律。研究结果表明:(1)长江中下游东南部全年都出现暴雨,而雅砻江全年没有暴雨量级的降雨;(2)长江上游降水在时间上较中下游更为集中;(3)鄱阳湖水系中雨、大雨、暴雨频次最高;(4)嘉陵江、渠江、三峡区间、汉江上游秋汛期9月降雨具有高强度的特点,乌江、三峡区间10月降雨更多是绵绵秋雨;(5)长江上游面雨量最大值依次出现在三峡区间、涪江、渠江,中下游依次为滁河、陆水、青弋水阳江。研究成果可为长江流域水旱灾害防御、水库群联合调度及水资源综合利用等决策提供科学依据。     

基于星地融合数据的黔桂喀斯特山地降水时空分布

山区是河川径流主产区,系统掌握山区降水的时空分可为水循环系统的精准解析和水资源开发利用策略的科学拟定提供重要的基础支撑。针对山区观测数据匮乏的情况,使用地理加权回归法和多元线性回归法,建立了黔桂喀斯特山地TRMM卫星降水产品的降尺度校正模型,分析了降尺度校正结果的精度及其在不同高程区间的效果,总结了山地降水的时空分布规律。研究结果表明:(1)地理加权回归法的校正精度优于多元线性回归,在α=0.01的显著性水平下,地理加权回归法在高海拔地区的表现更好;(2)研究区多年平均降水量呈现南高北低、东高西低的特征,年内分配不均,夏季(6月-8月)降水量为741mm,占全年的52%;(3)地形变化和研究区降水的空间分布有密切联系,低海拔区域高程对降水的影响较大,高海拔区域坡度对降水的影响较大。     

近50年陕南地区降水时空变化特征

应用滑动平均、累积距平、线性倾向估计、曼-肯德尔等方法研究陕南地区53 a降水量及降水日数的趋势和特征。结果表明:陕南地区降水年际变化大,年内分布不均匀,整体呈减少趋势;该区域南部及东南部降水呈现增加趋势,其余地区降水呈现减少趋势,特别是西部地区降水减少明显;陕南地区近年的降水量减少主要以春季和秋季的显著减少为主;总降水日数、小雨日数、中雨均呈现减少趋势,大雨日数和暴雨日数变化不明显;大雨以上日数与年均降水量存显著正相关,是影响年均降水量的重要因素。21世纪以来,夏季降水量和大雨以上日数呈增加趋势,应引起相关部门重视。     

近30年来云南省不同等级降水时空变化特征分析

利用1987—2016年云南省29个气象站点逐日降水资料,将云南省划分为6个流域,运用线性趋势和小波分析法,分析了云南省不同流域不同等级降水日数和强度的时空变化特征。结果表明:(1)云南省微量降水、小雨、中雨和大雨降水日数和强度整体呈减小趋势,暴雨呈增加趋势,其中微量降水日数和强度、小雨降水日数呈极显著减小趋势;(2)各等级降水强度平均贡献率呈现出中雨大雨小雨暴雨微量降水;(3)各等级降水强度普遍存在22 a和29 a的长周期变化特征;(4)微量降水日数和强度呈现出东北多西南少的分布特征,小雨、中雨、大雨和暴雨降水日数和强度呈现出西南多东北少的分布特征,微量降水日数和强度减少幅度呈现出由东南向西北递增的趋势,小雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在中西部,减小幅度较小区域主要集中在长江流域中部和澜沧江流域南部,中雨降水日数和强度减小幅度呈现出由中部向东北和西南递减的趋势,大雨降水日数和强度减小幅度较大区域主要集中在西北和东南部,减小幅度较小的区域主要集中在中南部,暴雨降水日数和强度上升幅度较大区域均集中在西南和东部。研究结果可为区域农业生产和农业用水提供基础性参考。     

1960－2014年淮河上中游流域年降水和主汛期降水的时空分布特征

基于淮河上中游流域19个站点1960-2014年的月降水数据,采用气候倾向率、Mann-Kendall趋势分析、变差系数、年内不均匀系数、小波分析、Kriging空间插值等方法,对年降水和主汛期降水的统计特征、趋势和周期性等时间特征及空间分布特征进行研究。结果表明:流域主汛期降水占到年降水的50%以上,地域分布上以东南部和西南部雨量较多。年降水和主汛期降水在年际上分别呈现21~32a、8~19a、3~7a和24~32a、8~21a、3~7a三个时间尺度的丰枯演变特征,同一时间尺度的丰枯变化基本相同。主汛期降水年际Cv普遍大于年降水,但空间分布不一致;年降水Cv较大值分布于流域西部和北部,较小值分布于流域东部和东南部;主汛期降水年际Cv较大值分布于流域西部,较小值分布于流域东北部及蚌埠一带;北部降水的年内分配不均性略大于南部。年降水和主汛期降水的变化趋势均不显著,没有通过95%的置信度检验,但主汛期降水略呈增加趋势而年降水呈微弱下降趋势;年降水在流域北、西和西南部表现为减少趋势,尤以西、西南部较为明显,而流域中、南和东南部主要表现为增加趋势;主汛期降水则从北向南以条带状表现为增加趋势。     

近50年黑河流域降水变化特征分析

黑河流域是我国西北地区第二大内陆流域,中游地区,地势平缓,水源充足,并建有多座水库,是西部粮食和蔬菜生产基地之一。在气候变化的背景下,该流域的降水格局发生了一定程度的变化。现以黑河流域及周边地区15个气象站点1961年-2010年的逐日降水资料和国家1∶25万的DEM资料为基础,分析了黑河流域平原地区和山丘地区的降水变化特征。结果表明:(1)平原地区降水较少而山区降水相对较多,整体呈降水增加趋势且山区所占比例较大;(2)山区和平原地区的降水质心均向西南偏移,且山区偏移明显;(3)全流域上分布较广的0～100mm降水带在萎缩,相反分布稀少300mm以上降水带在增加。     

新疆降水资源变化特征分析

新疆降水资源空间差异较大且种植结构迥异,细致分析降水资源的变化规律和分布特征,可为新疆地区合理利用降水资源、调节种植结构、适应气候变化提供科学参考。本文利用新疆41个气象站点1961—2010年逐日降水资料,以1981年为时间节点,将过去50年分为1961—1980年和1981—2010年两个时段,系统分析了研究区小雨、中雨、大雨及暴雨各等级降水量和降水日数在全年降水量和降水日数中的比例,以及降水在一年四季中的分配特征。所得结论可为明确研究区降水资源变化及种植结构和作物布局调整提供参考。     

一种空间误差模型在混凝土拱坝变形预测中的应用

混凝土拱坝作为一种高次超静定结构,具有较强的自适应性和整体性,但传统混凝土拱坝变形统计模型主要考察单个测点的变形序列,不能体现不同测点之间的相互作用。基于传统混凝土拱坝变形统计模型,用空间计量方法挖掘了拱坝不同测点同一时刻误差项空间面板数据的空间关联特性;进一步采用空间面板自回归模型拟合变形序列误差项面板数据,建立了混凝土拱坝变形预测空间误差模型。小湾拱坝坝体34个监测点水平向变形监测序列分析结果表明:误差面板数据之间存在很强的正空间关联性质,空间误差模型的预测效果优于传统统计模型,具有一定应用前景。     

中国水资源空间均衡评价与空间关联性分析

为科学认知中国水资源空间均衡现状和空间分布特征,在对水资源空间均衡内涵进行解析的基础上,构建了水资源空间均衡评价指标体系,以中国333个地级行政区和4个直辖市为研究对象,对全国各地区水资源空间均衡状态进行了评价和空间关联性分析。结果表明:各省级行政区空间均衡状态存在空间差异大的特点,全国31个省级行政区(不包括港澳台)有17个处于空间不均衡状态,主要分布于东三省、华北平原、河西走廊、华南部分地区和新疆南部;各研究单元空间均衡状态存在一定的聚集性,主要表现为高值聚集和低值聚集两种形态,也散布有小范围的低高聚集、高低聚集形态。     

江西省土壤抗侵蚀性空间变异表述方法研究

依据江西省第二次土壤普查资料,以侵蚀 - 生产力评价模型（ EPIC ）中的 K 值作为土壤抗侵蚀性的衡量指标,通过 ArcGIS9.2 和 GS+9.0 软件,分析比较了反距离权重插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法。对江西省土壤抗侵蚀性空间插值的精度。结果表明：研究区域土壤抗侵蚀性的变化范围为 0.149 2 ～ 0.415 7 ,均值为 0.283 9 ,变异系数为 18.06% ,存在中等程度的空间变异性,块金系数为 11.09% ,具有强烈的空间相关性;综合考虑各种插值方法的交叉验证结果和插值效果,认为普通克里格插值法最佳;研究区域土壤抗侵蚀性的空间分布有从东、南、西向中部、北部和东北部不断减小的趋势,且与各土壤亚类抗侵蚀性均值的空间分布规律趋于一致。     

我国水利绿色发展空间异质性及主控因子

通过构建水利绿色发展指数测算模型, 对 2017 年我国 31 省( 自治区、直辖市) 水利绿色发展水平进行了评价, 并引入空间自相关和空间热点探测分析法对我国水利绿色发展水平的空间相关性和异质性进行分析, 从准则层和指标层识别水利绿色发展空间分异的主控因子。结果表明: 我国水利绿色发展水平整体呈现东部高于西部 的态势, 优良等级的省份主要位于我国华北和华东地区; 我国水利绿色发展水平在空间上呈现较强的异质性, 热点区包括北京和天津两市, 冷点区包括新疆、西藏、青海、甘肃和黑龙江等 5 省( 自治区) ; 水利绿色发展水平空间差异主要受水土流失治理率、水利信息化水平、生态用水比例、生产用水综合经济效率和大专以上管理人员比重等指标影响较大。     

降雨信息空间插值研究评述与展望

降雨空间分布对于区域水文模拟、水资源规划与管理、旱涝灾害评估以及生态环境治理等均具有基础性的科学研究意义,是水文水资源学科中的热点研究课题之一。本文主要从方法论的角度评述了微观层面的降雨信息空间插值研究进展,首先探讨了确定性方法与空间统计学方法各自的优势与局限性,最后着重论述了利用信息熵的理论与方法研究降雨信息插值的科学基础,以及对其可行性、合理性和技术特征予以了展望。     

北京市水资源利用相对效率的时空差异分析

以北京市为例,采用改进的数据包络分析方法（DEA）计算了2001-2009年北京市18区(县)的水资源利用的相对效率,利用探索性空间数据分析方法（ESDA）和局部空间自相关性分析方法,研究了北京市18区（县）的水资源利用相对效率的空间分布格局。结果表明：北京市各区、县水资源利用相对效率有所提高;空间分布呈随机性;没有显著的空间分布特征,即趋同或异质现象。与北京市经济发展的空间分布格局对比得出,北京市各区（县）的用水效率与其经济发展水平存在着一定的相关性。     

土壤可蚀性因子空间变异表述系统研究及应用

为推动我国土壤侵蚀预测预报技术的发展,利用ArcGIS Engine二次开发的优势,构建了基于ArcGIS平台的土壤可蚀性因子空间变异表述系统。该系统具有快速、简洁加载空间数据并对空间数据进行空间插值分析、精度验证以及要素空间变异表述等特点。可对土壤因子进行高效查询和分析研究,提高土壤侵蚀研究的科学性、准确性,使防止水土流失工作的规划、管理和决策更加科学化、数字化,具有较大的应用潜力。     

多专题多比例尺水系河网管理模型研究

随着水利行业GIS系统的快速发展和对性能要求的不断提高,迫切需要解决多比例尺水系河网信息统一访问、关系维护等问题。本文提出多专题多比例尺地图管理模型,通过对地图信息依据不同比例尺和专题进行目录层次和专题层次的划分,实现水系河网信息的全国分布式统一管理和共享系统。文中给出了该模型下的水系河网表示和专题中对象间关系,分析了为形成一套基于空间数据库和空间化分析方法的分布式水系河网信息共享系统所需进行的下一步工作。该模型下的全国水系河网管理系统具有较好的可扩展性,支持有效获取不同比例尺的地图,较少信息冗余和保证信息最大可能。     

广州市降水量空间插值方法研究

采用广州市境内及周边的55个雨量站点的2015年年累计降水量数据,选取9种空间插值方法对广州市年降水量进行了空间插值,将插值估算结果与检验点作对比分析,并对广州市2015年降水量的时空分布特征进行分析。综合分析得出:广州市降水量的空间插值方法误差顺序为KSNNRBFLPIKrigingSplineIDWGPIDK;KS雨量等值面光滑,没有出现"牛眼"和边界突变,计算方便快捷,估算结果准确,在广州市雨量空间插值中获得很好的效果。分布特征表现为:广州市降水量空间分布由北向南呈现明显递减的分布规律,高值区在流溪河流域,在2 500 mm以上,低值区在南沙区,在1 500 mm以下。其他区域基本在2 000~2 300 mm。     

京津冀地区水资源空间均衡评价及调控措施

为科学诊断京津冀地区水资源空间均衡状态、切实提高京津冀协同发展水安全保障水平,通过河道内外、地表地下水资源供需分析,计算各评价单元的综合缺水量和综合缺水率,以水资源空间均衡度为评价指标对京津冀地区水资源空间均衡进行了评价。评价结果表明,现状情景下京津冀地区整体处于不均衡状态,沧州、衡水等6个评价单元处于严重不均衡状态;未来情景下随着调水和节水力度加大,水资源空间不均衡状态得以改善。基于评价结果从供、需两端提出了确定开发上限、强化节约用水、退减不合理用水、保障生态环境用水、多渠道增加供给和健全法制体制机制等水资源空间均衡调控措施。