大汶河流域河川天然径流演变规律研究

大汶河流域河川天然径流量具有年内变化不均、年际变化幅度大的特点,为分析河川天然径流的演变规律,本文应用累积距平法、Mann-Kendall法、小波分析等多种方法对大汶河流域53年的河川天然径流的变化趋势、突变特征以及周期特性进行了研究。分析结果表明:流域河川天然径流量略呈下降趋势,且存在阶段性变化特征,并于60年代中期达到突变水平;对天然径流序列的小波分析表明,主要存在2个尺度的周期变化,现阶段处于5年尺度下的相对枯水期。     

基于小波变换的径流与降水时频变化及相关性分析——以五郎河为例

基于五郎河总管田水文站(1959-2014年)径流和丽江气象站(1959-2014年)降水资料,采用Morlet复值小波函数,分析年径流和年降水在不同时间尺度下的小波变换时-频变化及其丰-枯(多-少)交替变化的周期规律,并运用交叉小波变换,从多时间尺度的角度探讨径流和降水在时频域中的相关性。结果表明:五郎河年径流和丽江年降水量时间序列分别存在12 a、3 a和18 a、6 a、4 a的主周期变换规律,同时预测2014年后径流与降水均有减少的趋势,且分别在2014年后的8 a和10 a时期内,径流和降水量由枯转丰(少转多);年径流与年降水存在2~4 a的显著性的共振周期,且两者呈现出非常好的一致性,说明丽江站降水量可作为五郎河流域径流预测的控制因素。     

基于小波分析的黄河上游径流变化周期研究

为了研究黄河上游径流变化周期,在综合评述已用方法的前提下,引入了小波分析法;然后采用Morlet连续小波变换,对兰州和贵德2站84年(1920～2003年)年径流时间序列变化特征进行了多时间尺度分析,揭示出黄河上游年径流在不同时间尺度下的小波变换时频特征及其丰、枯交替变化的周期规律;进一步分析其径流变化规律,发现黄河上游年径流变化具有同步性,现正处于偏枯期;最后对分析结果进行小波系数过程线及方差图检验,得出黄河上游年径流具有32年的主周期变化规律,同时预测2007年后的17年(2008～2024年)时期内,将处于偏丰期。     

西江中游水沙序列的多时间尺度特征

小流域的水沙多时间尺度周期变化分析可为中长期水沙预测提供科学依据,为西江中游水沙序列的多尺度特征提供工程参考依据。选用红水河迁江站1957-2016年年径流和年输沙量数据资料,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析法和耦合关系模型,分析迁江站主要的水沙序列周期及其多时间尺度变化特征。结果表明:迁江站年水沙序列具有下降趋势,多尺度特征基本一致且存在主周期,人类活动、气候波动及水土保持措施等因素对水沙序列的变化有直接的影响。径流序列的第一主周期是25~30 a,第二主周期是13~24 a,第三主周期是3~12 a;输沙序列第一主周期是20~30 a,第二主周期是9~20 a,第三主周期是3~9 a。在5,16和28 a的时间尺度上,受生态环境及人类活动的影响,水沙序列产生较大紊乱,最终输沙序列相较于径流序列趋于稳定,其变化也滞后于径流序列。在耦合关系中,径流序列的R2为0.43,输沙序列的为0.71,输沙序列的显著性高于径流序列;且人类活动利用科学技术通过影响输沙系统,将原水沙系统的矛盾进行缓解乃至解决,使得西江中游水沙系统进入再生时期。     

汾河上游径流变化特征分析

在全球变暖的大背景下,研究河川径流的变化特征,以期深入了解流域水循环与水平衡以及流域的结构和功能。基于汾河上游静乐站1956-2008年的径流序列资料,运用累计距平法、小波分析法和滑动t检验等方法,分析了汾河上游年径流变化的趋势特征、周期特征和突变特征,揭示了流域径流的演变规律。得出以下结论:汾河上游年径流量总体呈减少的趋势,年代间表现出一定的丰枯波动性;年径流存在明显的周期性;15a尺度的周期变化在整个分析时段表现得非常稳定,具有全局性;52a来,汾河上游年径流发生了显著的变化,1983年和1998年年径流量表现出由多到少的突变,是均值和转折突变的组合。     

近期气候变化对东江流域水资源的影响研究

利用东江流域主要气象及水文站点1956-2000年气温、降雨及天然径流量时间序列,采用Mann-Kendall秩次相关法检验了流域各季节及年均气温、降雨等气候要素及天然径流量的变化趋势,分析了流域气候变化特征.并利用相关分析法分析了流域气温和降水与径流的相关性,对未来50年该流域径流量的变化趋势进行了预测.结果表明:流域年均气温总体呈显著增加趋势,而年均降雨量和径流总量变化趋势不显著;全流域降雨与径流为正相关,相关系数为0.928,气温与径流为负相关,相关系数为-0.017,说明降雨与径流的关系更为密切,其在流域径流量的变化中起着主要作用.此外,剧烈的人类活动也使得这些相关性更为复杂.     

基于小波分析的年最大径流预测方

径流序列可以看成是各种不同成分线性叠加构成的时间序列。利用小波变换良好的局部化时频分析能力，将年最大径流序列进行分解，使其趋势项、周期项和随机项得以分离。各子序列分别代表不同的时间尺度，反映了各种物理因素对径流过程的影响。然后根据各子序列的特性分别建立幂函数、周期函数或ARMA模型并进行预测。最后将各子序列的预测值合成，得到年最大径流序列的预测值。对宜昌站1991年至2002年最大径流量的预测结果表明，该方法是切实可行的。并指出小波包变换在分析中、高频信息方面优于小波变换，有助于进一步提高预测的精度。     

基于小波方差分析的BP神经网络年径流预测

开展径流量的预测研究,将为水资源的优化配置提供科学的理论基础。以卡拉贝利水文站50年实测径流资料为例,利用Matlab软件对数据进行小波方差分析,分析不同时间尺度下的趋势性和周期性,为径流预测输入因子提供依据;再结合BP神经网络实现不同周期下的年径流的预测,结果表明,与未经小波方差分析的神经网络预测模型相比,精度高。     

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。     

基于EMD的北洛河天然年径流量变

针对小波变换的不足之处,运用EMD方法对北洛河下游控制站状头水文站1956～2000年的还原后的天然年径流量时序进行多时间尺度分析,发现北洛河的天然年径流量变化存在准2～4年、准4年、准8～10年、准22年的波动周期,并分析了各分量的趋势变化。结果表明,EMD作为一种全新的多分辨率信号处理方法,可以更精确地提取年径流量时序中不同波动周期的分量,在水文水资源变量的分析及预测中具有广阔的应用前景。     

年径流时间序列的混沌分析

在介绍重构相空间技术的主要定量指标(关联维数D2和柯尔莫奇诺夫(Kolmogorov)熵)的基础上，针对长江上游绵阳地区和岷江上游紫坪铺水文站的年径流时间序列，探讨了不同嵌入维m下其关联维数的变化规律。得到绵阳地区年径流时间序列的饱和关联维D2=4.11，最低嵌入维m=8，Kolmogorov熵k= 0.303；紫坪铺年径流时间序列的饱和关联维D2=2.58，最低嵌入维m=5，Kolmogorov熵k= 0.302；并且得到两个年径流序列的最大预测年限为4a，为年径流预测提供了较为科学的依据。     

基于EMD的黄河下游利津站年水沙量变化的多时间尺度特征

运用经验模态分解方法对黄河下游利津站1952~2009年的年水沙量的时间序列资料分别进行多时间尺度的分析,得到各自具有不同周期的波动分量以及趋势分量。研究结果表明：利津站年水沙量的变化过程具有复杂的多时间尺度特性,是各种波动成分共同作用的结果;年水量和年沙量变化过程均存在三个波动周期,且趋势项呈递减降低的态势,而各分量的波动周期大致相近;两者相同尺度下的分量之间具有显著的相关性,而不同尺度下的分量之间基本无相关性,揭示了水沙变化过程内在多时间尺度振荡结构和特征。     

叶尔羌河年径流量动态变化趋势分析

建立了叶尔羌河卡群站年径流量（１９５４～１９９７ 年）的时间序列模型,该模型可用于年径流量预测。根据分析结果,卡群站年径流量具有不显著的递增趋势和明显的周期变化,同时具有一定的随机性     

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。     

龙羊峡水库对下游水沙条件变化的影响分析

为了研究龙羊峡水库对下游水沙条件变化的影响,以水库下游贵德水文站年径流量和年输沙量作为研究数据,采用互补集合经验模态分解方法对建库前后径流和泥沙进行多时间尺度分析,结合多时间尺度熵和纳什效率系数分析建库前后径流和泥沙各分解序列的复杂波动特征及各分量对原始序列的贡献程度。结果表明:水库运行对下游水沙变化均有显著影响,且对泥沙的影响大于径流,同时不同时间尺度下的水沙相关关系均发生改变;水库运行会加剧水沙系统的复杂性,但随着多时间尺度波动周期的增大,水沙各分解序列复杂性降低,可预测性升高;径流和泥沙的信息量集中在中高频分量上,综合考虑建库前后水沙波动周期的变化,建议黄河上游水沙监测和研究周期分别为4~7 a和3~4 a。     

涪江流域径流量变化及对武引灌区引水的影响

研究运用涪江武都引水枢纽段1984-2010年的年径流量和月径流量资料分析流域径流量变化规律,并结合2005-2010年武引灌区实际引水情况分析流域径流量变化对灌区引水的影响。根据研究,涪江武都引水枢纽段具有年径流量线性下降、年代际平均径流量下降、年径流量丰枯波动等特征,而未来灌区需水总量将大幅增加,将对灌区引水总量产生影响;涪江发生枯水的月份与灌区灌溉用水时间的吻合,加剧了灌区供用水的矛盾,将对灌区引水时间产生影响。因此,应采取积极的措施应对径流量的变化,使武都引水工程更好地为灌区工农业生产服务。     

辽河流域径流序列特性分析

以辽河干流、浑河、太子河3个子流域为研究区域,依据地域代表性选取辽河干流石佛寺水文站、浑河沈阳水文站、太子河辽阳水文站为分析测站,依据各测站1956-2000年月径流资料,分析辽河流域径流年内、年际变化规律.结果表明:辽河流域径流年内分配极不均匀,月径流变化幅度比较大,其中辽河干流最大月径流可占年总径流的60%以上;径流年际变化趋势不显著,约存在10a、12a、19a、21a的周期.     

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。