变化环境下汉江径流时空演变规律分析

径流序列是水利工程规划、设计和运行管理的基础资料,汉江作为长江的最大支流,是南水北调中线工程和陕西省引汉济渭工程的水源区,研究其径流演变规律对保障水资源安全、提高区域水资源承载力具有重要意义。基于汉江干流的洋县水文站、黄家港水文站和皇庄水文站的48 a实测日径流序列,采用多方法、多维度综合分析了汉江流域径流的时空演变趋势、变异年份、周期变化、年际变化和年内分配,结果表明径流一致性遭到破坏:①汉江干流的上、中、下游的年径流量分别以-3.12亿、-14.78亿、-5.93亿m~3/(10a)的趋势减少,且下降趋势具有强持续性,但下游的月径流量在1、2月明显增加;②汉江干流在1985、1990年均发生变异,变异后时段的年际变化特征值及年内分配特征指标变化均小幅度下降;③汉江干流的径流序列均存在40～48、11、4～7 a三类周期;④汉江干流的径流年际变差系数介于0.28～0.46之间,极值比介于2.72～7.73之间;⑤汉江干流的最大月平均径流量为7月或9月、最小月平均径流量为12月或2月,径流量的年内分配集中在7—10月、占年径流量50%以上。对该流域的水利工程规划、设计、运行管理及水资源配置方案均具有实际指导意义,同时可为其他流域的径流时空演变规律分析提供一种研究思路。     

水文站年径流量变异点分析探讨

利用贝叶斯变点分析法,对临沧市7个水文站的年径流量资料序列进行变点分析,推求变点位置的后验概率分布,以此来判断变点发生的最可能位置。结果发现,7个水文站的年径流量资料序列均存在显著变异点,变异点后的年径流量序列的均值比变异点前的均值下降幅度显著;通过对流域年径流量可能变异的成因分析,得出年径流量突变式的下降并非单一的因素所致,而是气候因素和人类活动综合作用的结果。     

黄河支流无定河水沙变化趋势及其驱动因素

20世纪50年代以来,无定河流域大规模的水土流失治理已显著改变了河道水沙规律.根据无定河控制水文站实测水沙资料,采用定量分析的方法,分析了无定河流域年降水量、及河道径流量和输沙量的变化趋势及其发生显著变化的临界年份.结果表明:无定河流域的径流量和输沙量都有显著的减少趋势;年降水量没有表现出明显的变化趋势.年径流量及输沙量发生显著的趋势性减小的临界年份分别为1979年和1971年.同时,利用历时曲线和双累积曲线两种方法,量化了无定河流域径流量与输沙量的减少量,明确了人类活动对无定河径流及输沙量的影响.     

气候变化和人类活动对东鱼河流域径流影响的探析

20世纪80年代以来,山东东鱼河流域径流出现显著减小趋势,本文运用Mann-Whitney-Pettitt突变点分析法和Mann-Kendall检验法对东鱼河流域降水量和径流量序列突变点进行分析,并通过弹性系数法和水文模拟法对气候变化和人类活动对东鱼河流域径流的影响过程及结果进行探讨。结果表明,人类活动是引起东鱼河流域径流量减小的主要原因。     

径流序列变异诊断的近似熵与样本熵法对比研究——以新疆叶尔羌河为例

识别并诊断径流序列的变异点,是进行径流序列重构与一致性再建立的关键环节,对于认识水文机理、应对径流变化具有重要价值。选取1957-2016年叶尔羌河出山口卡群水文站实测日径流量数据,采用传统MannKendall突变检验法识别突变点,采用样本熵和近似熵法诊断序列的变异点并进行方法对比。结果表明:采用传统的突变检验方法 Mann-Kendall法进行突变点识别时,出现了多个虚假变异点,无法准确断定突变年份;采用近似熵法对径流量序列进行变异点诊断,发现1959、1987和2004年3个变异点,采用样本熵法对径流量序列进行变异点诊断,发现1987和2004年两个变异点。通过两种方法的对比分析发现,在同一维度下,样本熵较近似熵能更好地反映径流量序列的波动情况,并且样本熵具有更好的灵敏度。卡群站以上为高山分布区,人为干扰较小,自然因素成为影响研究区径流变化的主要因素。     

乌裕尔河流域依安县水文站径流演变特征分析

乌裕尔河流域是依安县境内重要的地表水来源,分析依安县境内乌裕尔河流域水资源的演变趋势尤为重要。基于依安县水文站1953-2020年天然径流量资料,采用差积曲线法、年径流过程线图法以及年内变化分析法进行分析。结果显示,年径流量主要集中在4-10月份,占年平均径流量的91.95%,其中8月份径流量最大,达到76.75 m~3/s,所占百分比为32.27%;径流年际变化共有3个丰水段、3个枯水段、2个丰枯交替段。     

叶尔羌河径流演变规律与变异特征

科学认识气候变化与人类活动影响下,以径流为主要指征的水循环过程及其变化,是合理利用水资源的前提,对于认识水文机理,应对径流变化具有重要价值。选取干旱区内陆河流叶尔羌河卡群断面1957-2015年长系列实测月径流系列、1962-2015年长系列实测月气温与降水系列,采用年内分配完全调节系数Cr、年内分配不均匀系数Cn、相对变化幅度Cm、集中度Cd、集中期D、年际径流均值、最大流量及出现时间、最小流量及出现时间、年际极值比等多指标,运用Mann-Kendall法、累积距平法、R/S法、排列熵法等多方法,揭示叶尔羌河径流演变规律与变异特征,并进行归因分析。结果表明:近60年来,叶尔羌河流域径流量年内分配趋均匀化、年际变化呈显著增多趋势且为正持续性,其中1957-1961年和1993-2015年为显著径流增加时段;Mann-Kendall法与排列熵法均证实了1997年为该径流序列的突变点也为变异点;气温,特别是夏季7-8月平均气温(相关系数为0.81)为叶尔羌河径流量变化的主要影响因素。     

无定河输沙量长期变化趋势与变异点分析

采用Mann-Kendall非参数秩次相关检验法,对无定河白家川水文站的降水量、径流量和输沙量变化趋势进行了分析,利用降水量—径流量、降水量—输沙量和径流量—输沙量双累计曲线对径流量和输沙量的突变点进行了分析。结果表明:白家川水文站的输沙量时间序列分别在1966年、1972年和1979年发生了突变,赵石窑站的输沙量时间序列分别在1966年、1979年发生了突变;无定河流域下一时段的输沙量时间序列与过去50 a的变化趋势相同,具有继续下降的趋势;人类活动是造成无定河入黄水量和沙量减小的直接原因。     

桑园河流域降雨时空分布与径流趋势变化研究

近年来,桑园河流域由于受自然与人为因素的影响,径流量年际变化较大,严重影响流域内水资源的合理开发与利用。对桑园河流域降雨量序列进行时空分布特性分析,采用滑动平均法和Spearman秩次相关检验法对降雨和径流序列变化趋势进行分析,采用Mann-Kendall秩次相关非参数趋势检验法对降雨和径流序列突变点进行分析,采用小波分析法对降雨和径流序列周期性进行分析。结果表明:桑园河流域降雨量由西向东递减,南、北降雨量相差不大;流域西部和东部降雨量受地形影响较为显著;降雨季节性差异显著,主要集中在汛期(5~10月),占全年降雨量的91.4%~93.8%;桑园河流域年降雨量下降趋势不明显,年径流深及径流系数有略微增加的趋势,在2002年,2008年径流深及径流系数上升显著;桑园河流域年降雨量在1986年,2012年出现变异点,年径流深在1987年,2013年出现变异点;桑园河流域年降雨量存在5,20 a和33 a的周期尺度;年径流深存在5,19 a和27 a的周期尺度。     

辽宁省第二牛河水文情势变化分析

辽宁省建平县水资源极端贫乏,人均水资源量不足400 m3,供需矛盾突出。以建平县境内第二牤牛河流域唯一的水文站叶柏寿水文站为例,通过对第二牤牛河的降水量、径流量、蒸发量、含沙量、水资源情况及水质变化规律进行分析,为建平县开展第二牤牛河水资源开发利用工程优化配置方案调整论证工作提供科学依据和指导性方案。     

玛纳斯河流域地表径流过程时空分异特征研究

新疆内陆河流域干旱缺水。在全球气候变化影响下,流域水资源不确定性增加。以玛纳斯河流域为研究典型,依据流域内塔西河、玛纳斯河、金沟河以及八音沟河出山口水文站1957-2012年径流量资料,统计分析了56年来玛纳斯河流域各河流年径流量的多年变化规律以及空间变异特征。研究结果表明,玛纳斯河流域内各河流年径流过程大致存在4~5个时间尺度的周期性规律,其中8~10 a和16~20 a左右的周期性变化起作用主导。通过泊松相关分析,基本可以认定,流域4条河流年径流过程存在着正相关性,也即存在着同步变化规律。     

下垫面变化条件下径流量修订方法的探讨

自2005年以来,小河流域由于水土保持措施的实施改变了流域下垫面状况。根据黄家河水文站实测降雨径流资料,对降雨和径流进行趋势与变异分析,识别出径流量变异点,然后根据降雨径流相关法对径流进行修订。结果表明,1981-2004年系列径流量按减小45%进行修订。     

黄河流域重要断面设计年径流量计算研究

以黄河流域3个重要水文站(兰州站、花园口站和利津站)的历史年径流量序列为研究对象,首先对各时间序列进行变异诊断,在诊断结论的基础上再进行设计年径流量计算。分析表明：1919—2018年的兰州站和花园口站年径流量序列均存在较为明显的跳跃性变异,且最大可能变异位置分别为1932年和1990年;1952—2018年的利津站年径流量序列既存在趋势性变异又存在跳跃性变异,整体上年径流量序列呈现出较为显著的下降趋势,且序列的最大可能变异位置为1985年。针对3个水文站年径流量序列的不同特性,分别采用基于跳跃诊断的二次修正法、混合分布法和分解合成法等非一致性水文频率分析方法,计算得到各水文站不同重现期的设计年径流量。     

螺河流域径流变化趋势及成因分析

采用蕉坑水文站1956-2010年的水文资料,应用Mann-Kendall检验方法,对螺河流域的径流时序变化特征进行了研究,结果表明:螺河流域径流年内分配不均,年际变化大,年径流量系列总体呈缓慢上升趋势,其中在1956-1980年为缓慢下降趋势,突变点发生在1980年,其后径流量呈现上升趋势;分阶段来看,汛期径流量缓慢上升趋势,而非汛期径流量呈现显著上升趋势。     

金井河流域年径流演变规律研究

金井河是湘江支流捞刀河的支流。文章以金井河流域螺岭桥站1965-2006年径流资料序列为基础,应用Mann—Kendall检验方法分析表明金井河流域的年径流量在统计意义上无变化趋势。进一步用Mann-Kendall法和滑动T检验法识别金井河流域年径流突变特性,得出金井河流域年径流量序列在1990年发生突变。     

淮河流域径流时空变化特征分析

基于淮河流域主要干支流26个水文站点1956-2008年的实测径流资料,针对不同时间尺度,采用Mann-Kendall、Sequential Mann-Kendall和Distribution-free CUSUM等多种非参数检验方法对径流年际变化的趋势性和突变性进行分析。结果表明:流域径流年际变化趋势存在一定空间差异,除上游区表现出不显著的上升趋势外,大部分地区呈现出下降趋势,其中淮河水系中游以北地区与沂沭泗水系表现出显著的下降趋势;淮河水系径流量在春季(尤其4-5月份)表现出最大范围的下降趋势,在夏季(尤其7-8月份)呈现出以上升趋势为主的变化趋势,径流量年内分布不均匀化将进一步加大,可能加剧地区水资源供需矛盾和旱涝灾害;沂沭泗水系径流量在夏季表现出最大范围的下降趋势,7月份径流量的趋势值中值最小,达到了95%的显著水平;受到强烈的人类活动影响,流域年径流突变年份存在一定的时空差异,总体主要发生在20世纪70、80年代。     

汉江上游洪水特性复杂度分析

以汉江上游的两个代表站——石泉和安康水文站的年径流量及年最大洪峰流量时间序列为例,对径流特性和暴雨洪水特性进行了分析,结果表明:洪水年际变化极不稳定,流量变化幅度很大,年最大洪峰流量变化呈下降趋势;径流年内分配丰枯明显,径流年际分配不均匀,径流量总体呈下降趋势。现采用近似熵(ApEn)及算法复杂度C0作为复杂性测度,对石泉、安康水文站的年径流量和年最大洪峰流量序列进行了复杂性分析,分析得到年径流量的复杂性比年最大洪峰流量的复杂性大,即年径流序列的随机(复杂)程度越大。这一有益的结论表明年最大洪峰流量的可预测性大于年径流量,进一步研究年最大洪峰流量的预测方法对水库防洪具有重要的意义,并为汉江上游的防洪与发电调度起借鉴作用。     

澄碧河流域径流年内分配变化规律分析

基于澄碧河流域坝首和平塘水文站1963-2014年逐日实测径流资料,计算其径流年内分配的不均匀系数、完全调节系数和集中度等八个特征指标,分析了近52a来该流域径流年内分配的均匀度,在此基础上,采用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验法和R/S分析法研究了澄碧河流域径流年内分配特征指数的变化趋势。结果表明:近52a来澄碧河流域径流年内分配不均匀性较强,变化幅度较大;径流年内分配的的洛伦兹不对称系数呈现增加趋势,其余特征指标均呈现减少趋势;年内集中期主要在7月,流域径流年内分布不均匀的主要原因是个别月份径流量较大;八个特征指数的Hurst值均大于0.5,故可预测澄碧河流域径流年内分配的特征指数序列呈现正持续性,与过去整体变化趋势保持一致;随着时间推移,澄碧河流域径流年内分配不均匀性越来越低,逐渐由不均匀向相对均匀转变。     

1980-2018年曹娥江中上游径流变化特征及归因分析

水资源对人类社会发展至关重要,掌握河川径流变化规律是实现水资源可持续利用的基础。当前关于径流变化的研究涉及径流年际变化规律、径流年内分配特征、径流变化的归因分析3个方面。利用1980-2018年嵊州站、黄泽站和花山站3个水文站的月径流数据,结合多种研究方法对曹娥江中上游的径流量变化进行了研究。结果表明：曹娥江中上游年平均径流量呈减小趋势,其中黄泽站变动最大,其次为花山站,嵊州站年平均径流量变动最小;春季各站平均径流量均呈显著减小趋势,冬季黄泽站平均径流量呈显著增大趋势;嵊州站和花山站年平均径流量在2003年发生突变,黄泽站没有明显突变点;不同时期径流量年内分配过程线均呈“三峰”形态,峰值分别出现在3-4月、6月和8-9月,峰值表现为“低－高－低”的特征;对于嵊州站和花山站,人类活动为研究期径流量减少的主要原因,而降雨因素是造成黄泽站径流量减少的主要原因。     

渭河流域径流变化规律分析

本文以渭河流域为研究对象,对流域的径流变化规律进行了研究,通过对渭河流域径流序列的年内分配、年际变化、代际变化等的研究表明:渭河流域径流量主要集中在7―10月;林家村站径流量年际变化幅度最大;受流域的调节作用,径流年际变化幅度自上游到下游逐渐减小;渭河流域60年代平均径流量普遍高于其他年代。采用时间序列分析和统计分析的方法,对渭河流域径流的趋势性进行研究,结果表明:渭河流域径流量在1956~2010年间呈现显著减小的趋势。