汉江上游径流变化趋势及特征分析

南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,作为调水工程水源区,研究汉江上游的径流变化趋势及特征具有重要意义。采用累积距平法和Mann-Kendall趋势分析法分析典型测站的长系列年径流量变化趋势,采用滑动t检验和有序聚类法分析年径流量突变情况。以汉江上游典型水文站武侯站、洋县站、汉中站和石泉站为例。结果表明:20世纪50年代以来,汉江上游径流量总体呈减少趋势,尤其在20世纪90年代以后减少趋势显著。各站年径流量的变化趋势相似,年代平均径流量存在高低交替的现象。突变分析表明4个水文站径流的突变年份均为1990年。汉江上游径流量减少主要受降水量的减少、社会经济用水的增加及水资源开发利用等方面的影响。     

于桥水库流域水源供给服务的空间分布格局

空间定量评估流域生态系统水源供给服务功能对水源区可持续发展及生态补偿机制的建立具有重要意义。基于研究区土地利用数据、气象数据和土壤数据,应用In VEST模型评估了于桥水库流域生态系统的水源供给量,并定量分析了流域水源供给能力的空间分布格局特征。结果表明:当Zhang系数为3.2时,流域的年径流深为161 mm,流域内年总产水量为3.14亿m~3。从空间分布格局来看,流域水源供给量存在显著的空间异质性;南部和中东部平原区单位面积水源供给量较高,水库南岸水源供给能力高于北岸;遵化市和蓟县对水源供给总量的贡献率达到85%;流域内不同景观类型的水源供给能力由大到小的排序为:耕地林地人工表面裸地灌草地,耕地、林地和人造表面对水源供给总量的贡献率达到82%。流域南部和中东部平原区是水源供给功能保护的重点区域,但同时也是防控城镇面源污染的关键地区。     

城市地面产流的试验研究

采用室内模拟降雨试验，对各种城市地面，如土地面，草地，混凝土地面及其多种组合的产流特性作了系统试验，分析了降雨强度与历时，土壤湿度与密实度，地面覆盖，不透水面积比例与位置等因素对径流系数和产流过程的影响，为城市水文规律的研究和模拟计算了提供了可靠依据。     

基于小波变换的开都河径流量多时间尺度分析

以开都河大山口站1956—2006年的年径流量资料为例,利用Morlet小波变换对其水文序列的多时间尺度演变特性进行了分析,并预测了开都河2006年以后的年径流量变化趋势。结果表明:开都河存在6 a、10 a、15 a和38 a等4个主周期,其中38 a和10 a分别为第一和第二主周期;2006年后的未来几年内开都河将处于偏枯期。     

黄河中游水沙变化关系不确定性的时间尺度特征研究

针对河川径流与泥沙变化所具有的复杂多时间尺度性和其间变化关系的复杂不确定性,为深入研究黄河中游水沙变化关系在不同时间尺度上的表现,以三门峡水文站为例,首先应用EMD方法对该站1919~1995年的年径流量和年输沙量时序分别进行多时间尺度分解,得到一系列相应的具有不同周期的波动分量,在此基础上,运用SPA方法对基于不同分解水平和时间尺度而得到的集对进行了分析。结果表明,黄河中游年径流量和年输沙量时序之间变化关系的不确定性具有显著的时间尺度特征,即二者之间的同、异、反特性在不同的时间尺度上具有明显的差异。     

气候变化和人类活动对黄河流域内蒙古段典型支流径流变化的贡献

以黄河流域内蒙古段典型支流旗下营、准格尔站点控制流域为基础,采用累积量斜率变化率比较法,定量分析了径流变化、气候变化和人类活动对径流变化量的贡献。结果表明,径流量多年来呈减少趋势,随降水的增加而增加,随平均气温的升高而减少。径流量2000 s最小,相对1990 s减少了45.67%~58.26%。径流突变点为1981年。1981~2010年与1957~1980年相比,旗下营、准格尔两个水文站点控制流域气候变化对径流减少的贡献率分别为12.80%和23.46%,人类活动对径流减少的贡献率分别为87.20%和76.54%。     

汉江上游径流演变趋势及影响因素分析

为了研究汉江上游径流演变趋势并对影响因素进行分析,根据1950～2007年汉江上游安康水文站的实测径流资料,对汉江上游径流在年际、年代、汛期（5～10月）的演变进行了分析。用径流量的累积曲线对径流变化趋势及突变进行了研究,并使用非参数Mann-Kendall法(M-K法)来检验径流的趋势变化。趋势分析表明,20世纪90年代以前,汉江上游径流呈现增加的趋势,但到了1990年后径流量锐减,进入21世纪后径流量也在减少,但减少趋势有所缓解。重点分析了1990年后汉江上游径流量锐减的主要原因,结果表明,径流减少主要原因为降水量的减少、气温的增高、下垫面的变化、社会经济耗水的增加和水资源开发利用等方面。     

基于LBA-PP模型的年径流丰枯分类

针对年径流丰枯特性同时取决于径流本身大小和年内时程分配的特点,利用一种基于Lévy飞行策略改进的蝙蝠算法(Lévy Bat Algorithm,LBA)搜索投影寻踪模型(Projection Pursuit,PP)最佳投影方向a,提出LBA-PP年径流丰枯分类模型,并构建粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法-PP模型,与LBA-PP年径流丰枯分类模型对比,以云南省西洋站为例进行实例研究。结果表明LBA算法寻优能力优于PSO算法,具有较高的收敛精度、较好的稳健性能和全局寻优能力。利用LBA算法寻优PP模型最佳投影方向a,不但提高了PP模型的分类精度,而且为PP模型最佳投影方向的选取提供了新的途径和方法。LBA-PP模型同时考虑了年径流大小及年内时程分配信息,其分类结果较常规方法更科学、客观。     

基于暴雨洪水管理模型的下凹绿地和透水路面模拟研究

以南京某小区为研究区域,采用暴雨洪水管理模型,模拟研究区域进行下凹绿地和透水路面改造后对区域内地面径流情况的影响。模拟结果表明,下凹绿地和透水路面均可有效消减地面总径流量和峰值流量,减小径流系数,同时改善研究区域的地下水环境。通过进一步改变下凹绿地和透水路面在模型中的规模后可知:下凹绿地面积占小区总面积的比例不应低于30%;透水路面面积占总面积的比例不应低于20%。     

长江上游径流对气象要素变化的敏感性分析

选取长江上游8个主要水文站(直门达、石鼓、屏山、高场、北碚、寸滩、武隆、宜昌)控制流域作为子流域,利用其1979—2015年径流及气象数据,采用机器学习方法计算径流对降水与气温变化的敏感性,并与多元线性回归法和Budyko框架法进行对比,分析降水与气温变化对径流变化的贡献。结果表明：1979—2015年8个子流域径流与降水变化趋势整体不显著(p=0.01),气温呈显著上升趋势(p<0.01);径流对降水、气温的敏感性系数均值范围分别为0.37～0.76 mm/mm、-4.77～-33.53 mm/℃;径流对降水、气温的敏感性系数随着干旱指数的增大而减小;在干旱指数大的子流域降水变化对径流变化的影响更大,在干旱指数小的子流域气温变化对径流变化的影响更大。