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.     

三峡调蓄前后径流变化的多尺度分析

径流时间序列复杂多变,既存在着非周期成分(趋势、突变等)变化特征,又存在着多尺度的周期变化特征,水文径流的多尺度分析研究具有重要价值。主要利用极点对称模态分解(ESMD)方法,对宜昌水文站多年实测径流量进行模态分解及时频分析,得出不同的时间尺度下,该站径流的趋势、突变及周期变化,进而分析三峡水库调蓄前后的径流变化规律;同时分别利用传统径流分析方法中的Mann-Kendall(M-K)法、小波变换法及希尔伯特-黄变换法三种方法对ESMD法所得结论进行验证。研究结果表明:三峡调蓄前后,不同时间尺度下的径流均存在2003年6月左右的突变点,趋势项上均表现为不显著的递减变化趋势,这表明三峡工程的正式蓄水对径流量产生了较为明显的影响;年、月、日的周期则表现出了一致性,证实了径流研究具有不同尺度上的嵌套性,同时ESMD法在径流多尺度分析上具有较好的应用效果。     

开都河径流年内分配特征研究

以开都河大山口水文站1956—2006年逐月径流量数据为基本资料,采用Mann-Kendall法和小波分析法将径流划分为水文变化特征相似的6个时段,然后计算各个时段年内分配不均匀系数、集中度(期)、变化幅度和月(季)百分比等多个指标,分析开都河径流年内分配特征。结果表明,开都河来水年内变化较大,历年年内径流分配很不均匀;年内径流主要集中于6—8月份,特枯月为2—3月份;年内径流分配主要受气温变化和高山融雪的影响。     

基于神经网络的洮河枯期径流预报模型研究

根据洮河50年(1957～2006年)的径流量、降雨和上游径流量数据,建立了基于反馈神经网络的Elman洮河枯季径流预报模型。利用matlab7提供的神经网络工具箱进行建模训练。仿真结果表明所采用的Elman网络预报模型精度高,为人工神经网络运用到水文预测方面提供了依据。     

黄河源区降水径流变化特征及响应分析

利用1961-2014年黄河源区周边气象站站点降水数据和唐乃亥以上流域水文观测数据,采用Mann-Kendall法、Spearman秩次检验、有序聚类法及累积距平法对源区降水量径流量变化特征分析,再结合相关性分析、格兰杰因果检验和双累积曲线法对降水径流的响应关系进行讨论。结果表明:黄河源区的年际降水量表现为非显著减少趋势,年径流量表现为显著减少趋势,降水与径流最小年份均为2002年,且在0.05检验水平下,降水在研究时段内无明显突变点,径流在1987年发生突变;相关分析与格兰杰因果检验表明降水径流其响应关系较弱,在整个研究时段降水都不是引起径流变化的格兰杰原因,最后通过双累积曲线法确定出黄河源近54年来降水因素对径流减少的贡献率为6.1%,非降水因素对径流减小的贡献为93.9%。黄河源区降水对径流影响较小,可能由于人类活动、工业生产及其他气候因子影响等非降水因素对黄河源区径流产生了巨大的影响。     

考虑两流区影响的分布式水文模型及其应用

黄土塬区土层巨厚，土壤入渗过程包括优先流和基质流，但其两流区入渗过程不同于山区等区域。目前，分布式水文模型在黄土高原应用时未考虑优先流对降雨入渗过程的影响，造成模型在黄土高原应用时模拟失真，精度较低，大大限制了流域分布式水文模型的广泛适用性。基于传统降雨入渗模型（Green-Ampt模型），研究通过引入总土壤饱和含水量和土壤总饱和导水系数，改进分布式水文模型，构建黄土塬区两流区WEP分布式水文模型。选择黑河流域作为研究区域，分别利用改进前、后的WEP模型模拟研究区的降雨径流过程，对比验证WEP模型改进后的适用性。结果表明：与传统WEP模型相比，通过考虑两流区影响：对于月径流而言，流域断面逐月径流量相对误差绝对值均小于0.05%,Nash-Sutcliffe效率系数均大于0.69；而未改进模型的相对误差为0.06%～0.24%,Nash-Sutcliffe效率系数在0.66～0.70之间；改进后的模型率定期Nash-Sutcliffe效率系数由0.66升高至0.69，相对误差绝对值由0.24%降低到0.05%，在验证期内Nash-Sutcliffe效率系数由0.70提升到0.73，相对误...     

SWAT分布式模型在新兴江流域径流模拟中的应用研究

分布式水文模型是研究变化条件下流域水资源演变规律的有效工具。本文以新兴江流域为研究区域,整合流域下垫面信息与气象数据,基于GIS平台构建了SWAT分布式水文模型。选用腰古站1990-2003年历史月径流资料,对模型进行参数敏感性分析与率定,验证模型在流域的适用性,在此基础上,运用增量情景法,分析气候变化对流域径流产生的影响。结果表明:模型率定期与验证期的总径流相对误差均在±10%以内,Nash-Sutcliffe系数均在0.90以上,总体模拟效果十分理想;降水与气温的变化给流域径流带来不同程度的影响,径流量对降水变化的响应比气温更加敏感。通过径流模拟,SWAT模型可以为变化环境下新兴江流域的水资源规划与管理工作提供有效的参考依据。     

汉江流域水文序列变点分析

利用1961~2000年汉江流域15个测站的月径流量、月降水量和月平均气温资料,分析了水文序列的正态分布性和非正态序列的正态化,采用里和海哈林法等分析了流域径流、降水和气温的变异性。结果表明,在汛期时,汉江流域降水和径流的变点年份基本一致;枯水期时,变点年份不一致。主要原因是丹江口水库的调节作用,对汉江中下游径流量的影响枯水期远远大于汛期。而气温与径流的变点年份相差较大,表明汉江径流量变异的主要因素不是气温,主要受降水和水库调节的影响。     

气候因素对阿克苏河径流变化影响的定量评估

【目的】探究阿克苏河径流变化的归因。【方法】采用Mann-Kendall-Sneyers检验估计流域水文、气象数据的变化趋势和突变情况,并试图用3种改进的弹性系数法评估气候要素(尤其是温度)对阿克苏河径流变化的影响。【结果】径流和温度分别以11.73 m3/(s·10a)和0.26℃/10a的速率显著递增。降雨也呈显著上升趋势,增幅为14.31mm/10a的速率递增,而潜在蒸散发呈显著下降趋势(21.89mm/10a),径流的突变点为1993年。因此,采用1960—1993年的多年平均径流和气候因素作为衡量变化的基准值。1994—2010年,径流量相对1960—1993年增加了23.1%。敏感性分析表明,温度升高对径流变化的相对贡献率为46.7%,是径流量增加的最主要因素,而降水量和潜在蒸散发的作用分别占径流量变化的20.5%和24.9%;其他非气候要素(主要是人类活动)对径流变化的相对贡献率约为7.9%。【结论】气候变化是阿克苏河径流量变化的主要原因,其中温度的贡献率最大。     

挠力河流域径流变化特征与影响因素分析

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析,然后采用滑动移除近似熵法(MC-Ap En法)和Mann-Kendall突变检验法分别对径流进行突变检验,并对径流发生变化的原因进行了探讨。结果表明:挠力河流域上、中、下游径流量分布不均匀,且同一水文站径流年际变化较大,不利于挠力河流域水资源的开发利用;挠力河流域近50 a来径流量呈明显的减少趋势,其中宝清站、保安站、菜咀子站径流下降趋势明显;挠力河径流量在1966年发生突变,突变后径流呈明显的减少趋势,发生突变的主要原因是降雨量减少、农业开垦的扩张以及水利工程建设的日益增多;滑动移除近似熵法在进行径流突变分析的过程中,表现出精确度高、抗干扰能力强等特点,是一种适于径流序列突变检测的方法。     

基于HWSD的GSAC模型网格化产流参数估计与校正

针对基于网格的萨克拉门托模型(GSAC)产流参数难以估计的问题,提出利用世界和谐土壤数据库(HWSD)土壤属性数据估计和校正该模型产流参数的方法。首先,采用HWSD土粒百分含量和土壤质地分类数据估算流域各网格顶层(T层)与底层(S层)土壤的凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等土壤水分常数;再采用一个气候指数和HWSD的T层张力水容量、田间持水量及凋萎系数推求GSAC模型上层厚度,继而利用上层厚度将流域各网格的HWSD土壤水分常数转换为GSAC模型上、下层土壤水分常数;最后利用GSAC模型上层厚度与转换了的土壤水分常数估计流域各网格的产流参数;在估计产流参数的同时,采用12个系数对这些产流参数进行校正,所有的校正系数通过自由搜索(FS)算法率定GSAC模型确定。呼兰河流域的应用结果表明:基于HWSD土壤属性数据估计GSAC模型网格化产流参数的方法简便易行,利用校正产流参数驱动的GSAC模型在率定期与验证期的纳什效率系数(NSEC)分别为0.81和0.83,与不校正产流参数情况相比,校正产流参数的GSAC模型能够取得更高的模拟精度。     

Determination of spatial water requirements at county and regional levels using crop models and GIS: An example for the State of Parana,Brazil

Due to the competitive use of available water resources, it has become important to define appropriate strategies for planning and management of irrigated farmland. To achieve effective planning, accurate information is needed for crop water use requirements, irrigation withdrawals, runoff and nitrate leaching as a function of crop, soil type and weather conditions at a regional level. Interfacing crop models with a geographic information system (GIS) extends the capabilities of the crop models to a regional level. The objective of this study was to determine the irrigation requirements, annual runoff and annual nitrate leaching for the most important crops of the Tibagi river basin in the State of Parana, Brazil. The computer tool selected for this study was the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) version 3.5 (98.0) and its associated crop modeling and spatial application system AEGIS/WIN. It was assumed that farms within the same county use similar management practices. To achieve representative estimates of irrigation requirements, the weather data from stations located within each county or the nearest weather station were used. A weighting factor based on the proportion of soil type and crop acreage was applied to determine total annual irrigation withdrawals, annual runoff and nitrate leaching for each county in the river basin. The model predicted outputs, including yield, irrigation requirements, runoff and nitrate leached for different soil types in each county, were analyzed, using spatial analysis methods. This allowed for the display of thematic maps for irrigation requirements, annual runoff and nitrate leaching, and to relate this information with irrigation management and planning. The maximum annual irrigation withdrawal, runoff and nitrate leaching were 22,969 m³ per year, 31,152 m³ per year and 1488 t N per year in the Tibagi river basin. This study showed that crop simulation models linked to GIS can be an effective planning tool to help determine irrigation requirements for river basins and large watersheds.     

时空协克立格模型在估计缺测年径流数据中的应用

利用年径流时空上的统计特性,用时空协克立格法对缺测径流数据进行了估计。该法的有效性决定于对反应有孔穴效应年径流的变差函数的合理拟合。根据年径流系列变差函数非单调递增、具有周期波动特性,用指数函数型一维孔穴效应模型,拟合实测年径流系列的变差函数,确定出协同克立格法最优估计的参数,并估计了缺测年径流数据,取得令人满意的插值结果。     

基于信息扩散近似推理的年径流量预测模型

通过分析年径流时间序列的特性,利用信息扩散近似推理描述年径流量间的复杂非线性关系,建立起基于信息扩散近似推理的年径流预测模型.信息扩散近似推理将样本点转换成模糊集,部分弥补了由于数据的不完备性所造成的信息空白,并可以将矛盾模式转换成兼容模式.通过与传统预测方法相比较,发现该模型能够很好地光滑样本数据以及能够较好地发掘知识,有较高的预测精度和推广应用价值.     

粗糙集理论在年径流预测中的应用

年径流预测对合理开发和优化利用水资源、更好地制定区域社会经济规划具有十分重要的指导意义。应用粗糙集理论研究了历史数据不确定性影响下的年径流预测问题。在结合具体实例的基础上,应用粗糙集理论给出了从预测建模、有效数据筛选到决策规则生成、最终得出预测结果的完整的预测过程。算例分析表明,应用粗糙集理论解决数据不确定性影响下的年径流预测是可行的。     

潮河流域气候变化对径流量的影响分析

根据潮河流域戴营水文站1956-2000年历年逐月气温、降水和径流量资料,统计分析了近45年流域气候变化的基本特点,并以径流量作为自回归因子,降水和气温作为多元回归因子,建立了径流量预测的混合回归模型,分析了径流量对气候变化响应的敏感性。     

Estimation of irrigation return flow from paddy fields considering the soil moisture

The objective of this study was to estimate irrigation return flow in irrigated paddy fields considering the soil moisture. The proposed model was applied to examine its feasibility with regard to the growing period of rice. Simulation results showed a good agreement between the observed and simulated values: root mean square error (RMSE) of 6.05-7.27 mm day⁻¹, coefficient of determination (R²) of 0.72-0.73, and coefficient of efficiency (E) of 0.54-0.55. The estimated average annual irrigation return flow during the period from 1998 to 2001 was 306.2 mm, which was approximately 25.7% of the annual irrigation amounts. Of this annual irrigation return flow, 14.1% was attributable to quick and 11.6% to delayed return flow. These results indicate that considerable amounts of irrigation water in the paddy fields were returned to streams and canals by surface runoff and groundwater discharge. The modeling assessment method proposed in this study can be used to manage agriculture water and estimate irrigation return flow under different hydrological and water management conditions.