基于HHT和R/S分析的黄河上游年径流序列演变模式分析

为揭示年径流在不同时间尺度下的变化规律及径流序列的演变模式,采用希尔伯特-黄变换（HHT）法分析黄河上游的天然年径流序列,就可分解得到不同尺度下的固有模态函数;再结合重标度极差（R/S）法分析了各阶固有模态函数及天然径流量,得到赫斯特指数（Hurst）和分维数,进而探索了河川径流时间序列的演变趋势、分形特征等。结果发现,黄河上游1930～1986年的天然年径流量具有自相似性和持续的长程相关性,且Hurst指数与周期具有正相关关系。     

基于主成分分析法的玛纳斯河水文情势分析

为实施流域生态综合治理,基于玛纳斯河逐日径流、降雨及气温资料,采用M-K检验法、指标变化范围法(IHA-RVA法)及主成分分析法综合定量评价水文情势改变程度。结果表明,水文、气温、降雨量突变点分别为1996、1986、2005年;玛纳斯河整体水文改变度为62.36%,属于中度改变,其中12个指标发生高度改变;主成分分析法筛选得出的7个重要指标,经计算水文改变度为57.33%,属于中度改变,与IHA指标体系的水文改变度仅相差5.03%。分析表明,流域内气候及降雨的变化是导致河流水文情势变化的重要原因。     

探求径流序列中的混沌特征

以葛洲坝、隔河岩、朝阳寺、龙洞电站的径流时间序列为例详细说明了求取时间序列中的混沌特征数的方法,并证明这些电站的径流序列中也含有混沌特征,这不但使我们加深对径流过程的认识,同时也对下一步的建模研究有一定的指导意义     

东江流域近50年来径流极值变化特征

流域径流极值事件由于突发性且破坏性强而得到广泛关注。依据东江流域主要水文站1959～2008年历年逐月径流资料及水文控制站博罗站历年逐日径流资料,采用Mann Kendall、R/S分析等方法,对流域近50年来径流及其极值变化特征和原因进行了分析。结果表明,近50年来,东江流域径流增长不显著;博罗站流量极大值指标对应汛期流量减少不显著,而极小值指标对应非汛期流量显著增长;主要水文站月均流量与博罗站极值流量Hurst指数均大于0.5,表明各流量指标未来与过去具有相同变化趋势,变化环境下东江流域径流极值朝着有利于流域水资源开发利用的方向变化。     

基于Holt-Winters方法的年径流序列周期识别

针对小波分析法在年径流序列周期识别方面存在的不足,以长江支流乌江水系武隆站为例,利用Holt-Winters模型固有结构模拟水文时间序列,根据拟合精度来判断年径流序列周期出现的可能性,以达到周期识别的目的,并与小波分析法识别的序列周期进行比较。结果表明,Holt-Winters模型很好地捕捉到了小波分析法中的所有周期成分,且模型结果很好地验证了所提假设,可确定原序列存在5.6年的主要周期项。     

汉江上游石泉和安康水文站径流规律分析

从周期性、趋势性及持续性揭示了汉江上游石泉和安康水文站的径流规律.采用谱分析法对径流序列进行周期性分析得出了周期变化规律,应用Kendall秩次相关检验分析径流序列的演变趋势性获取了两站径流序列递减趋势,用R/S分析法计算了H指数两站径流序列均具持续性状态.分析结果将为汉江上游水资源开发利用提供科学依据.     

安哥拉宽扎河径流演变特性分析

为合理开发、高效利用安哥拉宽扎河水力资源,需深入分析其河川径流的演变特性。基于堪班贝站天然径流资料,采用Mann-Kendall秩次相关检验法、滑动t检验法等统计学方法,分析了径流的变化趋势和突变特性。结果表明,年径流量和汛期径流量均有减少趋势,但变化趋势不显著;非汛期径流量有显著的减少趋势,若未来维持该趋势,将加剧径流的年内丰枯差异,对水资源综合利用产生不利影响;年径流量和汛期径流量在1970、2001年发生突变,非汛期径流量在1971、2004年发生突变,突变点前后序列的变化趋势均发生改变。     

基于R/S类分析法的风速时间序列Hurst指数分析

针对风速时间序列具有确定性与随机性相结合的非线性特征,研究了R/S类分析法对不同FGN时间序列的计算精度以及不同实测风速时间序列的Hurst指数。结果表明:对于长FGN时间序列,理想Hurst指数较低时CRS分析法的结果最接近理想值,理想Hurst指数较高时Lo分析法得到的结果最精确;对于短FGN时间序列,理想Hurst指数较低时CRS分析法较精确,理想Hurst指数较高时V/S分析法的结果较精确;风速时间序列具有1/f波动的特点,且呈长期相关性;长风速时间序列具有长期相关性和强短期相关性;短风速时间序列具有强长期相关性,与长风速时间序列具有强短期相关性相吻合。     

流域年径流时间序列的奇异谱分析

将奇异谱分析(SSA)法应用于新疆维吾尔自治区伊犁河雅马渡站年径流预报,分析了流域多年径漉时间序列奇异谱,提取年径漉序列的时间主成分量,重构了原序列中的周期震荡成分,获得了径流时间序列规律,并采用时间序列分析中的AR(p)自回归模型预测了流域年径流序列.实例结果表明,SSA法具有较好的实用性,为深入研究流城径漉规律提供了依据.     

基于Morlet小波理论的煤炭开采区河道径流演变特征分析

窟野河位于陕北煤炭开采地区,研究其径流变化特征对当地生态环境保护具有重要意义。基于窟野河1958～2017年实测径流资料,分析了其年内径流分配特征,并运用R/S法、有序聚类法、Morlet小波理论等方法分别研究了近60年径流变化的趋势性、突变性和周期性。结果表明,窟野河径流年内分配正由极不均匀转向较均匀,目前径流量呈显著下降趋势且Hurst指数大于0.5,表明未来一段时间仍将持续下降;研究期内河道径流序列的突变时间分别为1979、1996年,可将其划分为三个阶段;且径流序列存在4、15、28年三个波动周期,短周期嵌套在长周期的丰枯交替转化过程中,大约经历了6个15年和3个28年波动周期的丰枯变化。     

北江下游三水站径流年内分配特征变化研究

采用水文变异诊断系统对三水站1959～2000年月径流序列进行变异分析,根据诊断的变异点将径流划分为水文特征相似的三个时段,用不均匀系数、集中度、集中期及变化幅度等指标对径流年内分配特征变化进行描述.结果表明,洪水对河床冲刷下切和大规模的人工采沙造成了三水站年内分配特征发生变化.     

潼关水文站1919~2015年水沙演化特征研究

分析潼关水文站的水沙演化特征对分析黄河水沙变化有重要意义,采用三门峡水库入库潼关水文站1919~2015年共97年水沙数据,借助Manna-Kendall趋势检验法、R/S分析法、经验模态分解法及Pearson相关分析法,探讨该水文站在较长时间尺度下的水沙关系演化特征。结果表明,潼关水文站径流量与输沙量具有显著下降趋势,且在未来一段时间内这种变化趋势将持续;在不同时间尺度上径流量与输沙量主要具有明显的年际及年代际周期性变化,IMF1分量对径流、泥沙序列有重要影响。研究成果可为黄河水沙变化分析提供参考。     

漳河年径流量的变化趋势研究

采用Mann-Kendall法对浊漳河侯壁站、清漳河匡门口站1956~2007年的年径流系列进行趋势和突变检验,揭示了两站年径流量呈明显衰减的趋势,并分析了导致径流量衰减的原因,考虑气候变化和人类活动对径流情势的影响,预测了丰、平、枯水年的径流量,为漳河水资源的公平合理分配提供依据。     

海河流域天然径流年际变化规律分析

以海河流域为例,基于各区域1956～2000年的天然径流资料,分析了15个三级区径流的年际变化不均匀性、年际变化幅度及年际变化突变性。结果表明,海河流域由南向北径流年际变化不均匀性和变化幅度先增后减、平原区大于山区、南部大于北部,15个三级区天然径流量的突变年份与气候突变具有较好的相关性,人类活动是影响径流突变的重要因素之一。     

额尔齐斯河中游鄂木斯克站径流变化特征研究

根据额尔齐斯河中游鄂木斯克水文站77年的逐月实测径流资料,采用径流年际变化、年内各月占年径流百分比、年内不均匀系数、年内分配完全调节系数、集中度及变化幅度等指标,分析了额尔齐斯河中游径流年际变化特征和年内分配规律。结果表明,受上游水利工程的影响,额尔齐斯河中游鄂木斯克站年径流量呈显著下降趋势;径流年内分配不均匀性减小,集中度降低,集中期的长期变化有所提前;非汛期径流量占年径流总量的比例增加,汛期径流量占年径流总量的比例减少,径流量年内分配渐趋均匀。     

长江大通站径流量变化特征分析

综合采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及径流年内分配量化研究方法分析了长江大通站1946～2009年径流的变化趋势、突变、周期和年内分配特征.结果发现大通站年均、洪、枯季流量无明显变化趋势,但月均流量有明显变化趋势;年均流量无显著突变,但洪、枯季、月均流量均存在显著突变;流量序列存在10年以上的年代周期与10年以内的年际周期;径流年内分配在20世纪60、70、90年代相对集中,在21世纪初则相对均匀,年内径流主要集中于7、8月,年内变幅在20 世纪60年代较大,在21纪初较小.分析了大通站径流变化原因,以期为流域水资源的合理开发利用提供科学依据.     

呼兰河流域河川径流年内分配变化特征分析

掌握河川径流年内分配变化特征对优化区域水资源利用具有重要意义。基于呼兰河流域兰西站1952~2014年逐月径流资料,分析了流域径流年内各季、各月分配情况,运用不均匀系数Cu、集中度Cd、绝对变化幅度ΔR和相对变化幅度Cm等指标分析了流域径流年内分配特征,并采用累积滤波器法、Mann-Kendall法和R/S分析法分析了径流及其特征指标的历史、未来变化趋势。结果表明,呼兰河流域各季年代、年际径流量相差较大,各季径流量均呈减少变化;径流年内分布呈"单峰型",主要集中在4~10月,该时段平均径流量占到全年的94%以上;未来一段时间内,年、各季、1、5、6、8~12月径流量将表现为减少变化,其余时段呈增加变化;Cu、Cd、ΔR和Cm分别以-0.007/10a、0.004/10a、-0.511×108 m3/10a、-42.727/10a的趋向率变化,现在和未来的年内各月径流差异逐渐减小,径流年内分配趋于集中。流域内农业迅猛发展,尤其是灌溉用水的急剧增加,在一定程度上改变了流域河川径流年内分配特征。研究成果可为呼兰河流域水资源规划管理提供参考。     

基于标准径流指数法的汾河上游水文干旱等级划分研究

以汾河上游为例,选取标准径流指数(SRI)为研究指标,分析上静游、汾河水库和兰村三座水文站1956~2000年实测年径流丰枯变化情况,基于SRI划分无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱五个等级并获得了等级间的界限值,进而对汾河上游水文干旱等级进行了划分。结果表明,基于SRI的等级划分能够很好地反映汾河上游径流量的正偏性,在不同时间尺度下具有明显的一致性;中旱、重旱在汾河上游发生的概率较大,未来抗旱措施应主要集中在重旱区。     

红河流域径流演变分异及其特征

红河流域径流演变分异研究对于揭示流域径流的形成、演变规律及跨境水管理具有重要意义。选取红河流域9个代表站点,利用累积距平法、滑动t检验和Mann-Kendall-Sneyers法研究了红河流域的径流演变分异。结果表明,径流演变空间差异显著,各控制断面波动不一致;流域各站点(除大东勇站)均出现径流突变,但突变时间不一致,且越往下游,突变时间越晚;此外,各站点丰枯转化时段不一致。