基于Copula函数的西安供水河流年径流丰枯遭遇分析

【目的】分析不同Copula函数参数估计法对函数类型选择及对河流年径流丰枯遭遇的影响,为西安水资源开发、供水调度管理提供理论依据。【方法】利用黑河黑峪口站、沣河秦渡镇站、灞河马渡王站3个水文站55年的年径流数据,基于Kendall系数估计法和极大似然估计法分别估计Copula函数的参数,选择拟合程度好的GH Copula函数,对比分析两种估计法推求的黑河、沣河、灞河的年径流丰枯遭遇频率。【结果】两种参数估计法均表明GH Copula函数是拟合程度最好的函数。极大似然估计法的拟合结果略优于Kendall系数估计法,但两者之间相关系数的绝对差≤0.02%。两种方法估计的河流间两两丰枯同步和丰枯异步的概率≤3%,沣河、黑河、灞河3条河流两两丰枯同步的概率远远大于丰枯异步的概率;丰枯同步的概率中,两条河流同平的概率几乎是同丰和同枯的概率和,同枯的概率略小于同丰的概率;在丰枯异步的概率中,2条河流一丰一枯的概率最小,其中灞河和沣河一丰一枯的概率只有0.048%~0.138%。【结论】在西安供水河流年径流丰枯遭遇分析时,极大似然估计法的拟合结果略优于Kendall系数估计法,但两种参数估计法都是可行的。     

基于Copula函数的河川径流丰枯遭遇分析

【目的】研究两变量联合概率的分布问题,探讨干支流的丰枯遭遇分析方法。【方法】采用Copula函数,构建了渭河干流及其支流千河年径流的联合概率分布模型,对干支流的丰枯遭遇进行分析,并绘制了干支流联合分布等值线图。【结果】宝鸡市渭河干流年径流量的边际分布服从皮尔逊Ⅲ型分布,而支流千河年径流量的边际分布服从对数正态分布,且干支流同时出现丰水年的概率大于同时出现平、枯水年的概率。【结论】用Copula法描述干支流的丰枯遭遇问题具有可行性。     

基于综合评价法的年径流丰枯分类合理性分析

【目的】针对年径流丰枯分类的合理性进行研究，为流域水文分析和水资源管理提供参考。【方法】以集对分析和频率分析分别作为综合评价方法和常规方法的代表，通过构建类内相似度和类间差异度2个评价指标，定量分析集对分析分类结果的合理性；从径流丰枯类别频率分布的角度，提出丰枯类别联合分布频率、特定频率和劣优频差等概念，探讨集对分析与频率分析分类结果的差异；最后以黄河上游典型水文站唐乃亥站为例，对其年径流丰枯分类问题进行实证研究。【结果】对黄河上游唐乃亥站而言，与频率分析相比，集对分析使年径流类内相似度和类间差异度分别提高1.3%和6.6%，也使平水年的频率增加10%；平水的劣优频差相比其他非平水类别的劣优频差减少3.3%~8.0%；从平水到特枯（特丰），丰枯类别特定频率与理论频率的相关系数从0.95减小到不足0.60。【结论】综合评价方法不仅可以提高同类年径流过程的相似性，而且还可以增大不同类年径流过程的差异性，分类结果更加合理。     

卫河流域河南段不同时期水环境风险评估

为了评估卫河流域河南段不同时期水环境风险,选取卫河流域4个监测断面和3种水体污染物[化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃-N)和总磷(TP)]的监测数据,通过建立边缘分布函数和优选Copula函数构建适宜的水体污染物三维联合风险分布模型,分析了不同时期卫河流域水体污染物的组合风险概率。结果表明：监测断面卫辉皇甫(非汛期和汛期)、浚县王湾(非汛期)和大名龙王庙(非汛期和汛期)的水体污染物间拟合优度最好的三维Copula函数为Gaussian Copula函数,监测断面浚县王湾(汛期)和汤阴五陵(非汛期和汛期)的水体污染物间拟合优度最好的三维Copula函数为t Copula函数;在非汛期和汛期大名龙王庙水体污染物均处于Ⅰ～Ⅲ类水质标准的联合概率最大,分别为26.30%和21.61%,卫辉皇甫水体污染物至少有一个指标处于劣Ⅴ类水质标准时的联合风险概率最大,分别为52.34%和56.53%;当仅NH₃-N处于劣Ⅴ类水质标准时,监测断面卫辉皇甫、浚县王湾、汤阴五陵和大名龙王庙非汛期水体污染物的联合风险概率分别为25.68%、22.94%、24.68%和...     

大通河流域上游径流变化特征与突变分析

【目的】分析大通河流域上游径流变化特征,明晰其演变规律,为大通河流域水资源规划与管理提供科学依据。【方法】利用累积距平、滑动平均、R/S法、Cramer法和小波分析法等方法,对大通河上游流域径流的年内年际变化特征、趋势、突变状况及周期进行分析,并针对径流变化的成因进行了探讨。【结果】大通河上游流域径流量存在以下特点:(1)径流量年内分配不均,81.6%~87.2%的径流量主要集中在汛期;年际变化波动频繁,1956-2010年经历了"丰-枯-丰-枯"4个循环交替;(2)近半个世纪以来,大通河流域上游径流呈减少趋势,尕日得和尕大滩站径流年均递减系数分别为0.010 2和0.006亿m3/年,两站Hurst指数分别为0.70和0.58,表明径流减少趋势具有正持续性;(3)大通河上游径流在1989年出现突变,原因是1989年汛期发生大面积集中降水,因此突变不具有持续性;(4)大通河上游流域年径流量在6,18及30年左右时间尺度上周期振荡明显;(5)气候变化是大通河上游流域径流减少的主要原因,而人类活动(主要是外调水工程)直接导致了上游径流的减少。【结论】受人类活动和气候变化影响,大通河流域上游径流量已经发生明显变化,在大通河流域水资源开发利用和管理中应引起重视。     

基于SWAT模型与Copula修正的融雪径流模拟

应用分布式SWAT模型,研究黑龙江省三江平原挠力河流域融雪径流模拟及变化特征。结合遥感技术获取研究区土地利用数据、DEM数据及土壤数据,建立SWAT模型地理信息数据库。基于流域内水文站及气象站2004～2014年融雪期内(3～5月)日气象和日径流观测数据,采用分布式SWAT模型模拟流域融雪径流。为提高径流模拟精度,利用二维Copula函数揭示模拟值与其误差间相关性,描述径流模拟结果及其误差联合概率分布,修正模拟径流值。结果表明,率定期及验证期纳什效率系数(NSE)均大于0.7,构建SWAT模型适合于研究区融雪径流模拟,而经Copula函数修正后纳什效率系数(NSE)提高至0.8以上,对修正径流值作滑动平均法平滑数据处理后,精度提高。     

基于希尔伯特-黄变换与小波变换的无定河径流变化周期对比分析

【目的】对基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)与小波变换的径流周期分析方法进行比较,为选择适合研究流域的径流变化周期判定方法提供参考。【方法】采用HHT与小波变换,对无定河流域干流上的代表水文站白家川站1956-2009年天然径流资料进行分析,探讨2种方法在分析无定河流域年径流变化周期上的差异性。【结果】无定河天然径流演化模式由4个本征模态函数和1个零均值趋势项组成,通过分析各个固有模态函数(Intrinsic Mode Function)分量,由希尔伯特谱及经验分解图可以看出,不同尺度径流波动对径流演变的作用为,随尺度增大,径流平均周期由短变长,由年际变化转为代际变化。无定河流域天然径流演化存在3,7,12和21～22年的近似周期。通过小波系数实虚部及模、模方等值线图,判定其径流丰枯变化及主要周期中心为7,25,40和53年。【结论】基于HHT与小波变换的径流周期分析方法的计算结果基本吻合,但小波分析只能分析出近似周期,而HHT分析还可发现年内变化和年际变化在周期变化中占主导作用,表明HHT方法更为优越。     

径流丰枯时间序列的分形特征及R/S分析

在分形概念基础上介绍分形在水文时间序列中的应用.利用多年径流的丰枯时间序列的分形特征,根据岷江上游多年径流丰枯变化的实测资料, 运用R/S分析的原理和方法计算了H指数,建立了R(i)/S(i)与i的关系式, 对多年径流的丰枯变化长期趋势进行预测分析,并给出预测未来短期枯水/丰水年出现年份的方法,实证结果表明该方法具有实际意义.     

尼雅河河流洪水与枯水分析

随着社会经济的高速发展,水资源状况倍受关注。尤其是内陆干旱区河流水量丰、枯变化大,河道来水随季节不同相差非常悬殊,反映了农业用水与河道来水在时间的矛盾十分突出。针对尼雅河流域状况及河流洪水与枯水特点,分析区域河流来水量丰枯的变化规律,以利于水资源的合理调配。     

径流序列分类识别理论模型的建立与应用

模糊划分理论具有严谨的理论和物理基础,考虑了水文现象发生的必然性与随机性以及在划分、识别中的模糊性,是一种无模式可参考的分类理论。文章应用模糊划分理论模型进行了年径流序列的模糊划分,根据划分结果,利用LVQ进行了年径流过程的枯、平、丰识别,建立了年径流序列的分类识别模型,并用黄河上游61年径流水文资料进行了验证。结果表明,建立的年径流系列分类识别理论模型是可行的。     

渭河流域气象干旱向农业干旱的传播研究

为探究渭河流域不同子流域和土地利用类型的气象、农业干旱传播规律,基于研究区1980—2014年的气象数据,使用标准化降水指数和标准化土壤湿度指数分别表征气象干旱和农业干旱,采用皮尔逊相关系数和de Martonne干燥度指数,评估气象和农业干旱的传播时间和响应关系,并通过游程理论提取气象干旱与农业干旱历时、烈度,同时利用 Copula 函数度量气象干旱到农业干旱的传播阈值和农业干旱风险特征。结果表明:1)渭河干流和泾河流域气象干旱向农业干旱的传播时间为3个月,北洛河流域的干旱传播时间为2个月;2)水热条件变化对干旱传播有一定影响,这种影响沿干燥度梯度呈分段变化;3)不同子流域和土地利用类型的抗旱性不同,其中各子流域的草地及泾河、北洛河流域的林地干旱传播阈值较小,易发农业干旱;4)各分区气象干旱传播到农业干旱后历时延长、烈度增大,泾河、北洛河流域耕地的扩大作用最强。本研究可为评估不同干旱类型之间的响应关系,构建流域干旱预警系统提供新思路。     

基于GWLF模型的于桥水库流域氮磷负荷估算及来源变化解析

外源氮磷污染物输入是于桥水库富营养化加剧的主要原因之一。为了研究“水十条”实施以来于桥水库流域氮磷污染负荷的变化,采用GWLF模型模拟各个子流域产流量,再乘以子流域出口断面总氮（TN）、总磷（TP）监测浓度,进而估算整个流域氮磷污染负荷,并对2016—2017年氮磷污染的来源和变化情况进行分析。结果显示：2016—2017年于桥水库流域年均TN负荷2 574.6 t,TP负荷94.6 t。引滦调水、入境河流、库周产流和大气降水对TN的贡献占比分别为27.9%、46.8%、17.3%和8.0%,对TP贡献占比分别为66.3%、17.3%、13.6%和2.8%。与2016年相比,2017年流域TN负荷增加35.6%,主要是由于引滦调水TN浓度大幅上升（增幅239%）、沙河等流域产流量增加（增幅11.4%）导致;2017年流域TP负荷减少74.0%,主要是由于引滦调水和沙河等河流TP浓度均明显下降（降幅分别为87.8%和71.0%）导致。因此,建议于桥水库流域环境管理部门加强总氮面源污染防控,同时选择大黑汀水库氮磷浓度较低的时期调水,以减少氮磷污染负荷。     

小麦籽粒灌浆特性分析

用Richards方程对新春8号等6个春小麦品种籽粒灌浆过程进行了拟合。结果表明,新春6号、新春9号和Geleng为典型的强、弱势粒异步灌浆型品种;新春8号、宁春30号和新陇麦15为典型的强、弱势粒同步灌浆型品种。异步灌浆型品种强、弱势粒起始势之间差异较大,强势粒进入灌浆盛期较弱势粒早;同步灌浆型品种强、弱势粒起始势之间差异不大。灌浆过程的前期、中期和后期3个阶段对总灌浆物质的贡献分别约占26％,45％, 29％,但所需的时间在强、弱势粒和品种间有较大差异。     

基于KDE的渭河流域镇驻地及居民点空间分布格局研究

根据2011年IM影响图提取渭河流域地区的居民点、DEM、水系、道路等空间信息数据,利用核密度估计分析法研究了渭河流域居民点及镇驻地的空间分布格局及其影响因素.结果表明：第一,渭河流域研究区内镇驻地大多分布于居民点集中的区域,居民点整体分布较为分散,在北部、西南部和东南部地区较为集中,符合典型的高山峡谷地带大散居、小聚居的农村居民点分布特征;第二,渭河流域研究区内居民点的空间分布模式与我国农村居民点分布的普遍特征类似,主要有3种：在高程低、坡度缓的区域主要表现为片状分布,道路两侧及河谷地区主要表现为带状分布,海拔较高地区主要表现为分散分布;第三,地形制约、城镇带动、交通影响、水系吸引、政策引导等因素对其居民点的空间分布格局均有着重要的影响,居民点在高程低、坡度缓、城镇周边以及道路两侧居民点较为集中.研究结果可为居民点整合规划提供参考.     

莱芜市低能见度分析与预报

利用1971～2000年地面常规气象观测资料,分析了莱芜市低能见度的气候变化特征,并利用SPSS分析软件建立了能见度预报回归方程。结果表明,莱芜市低能见度有较明显的年际、月和日变化,20世纪70年代低能见度出现次数变化平稳且较少,均低于常年平均11.0 d;80年代开始低能见度出现次数进入变化活跃期,出现次数总体上呈增多趋势;12月低能见度出现次数最多,5月最少;一天中08：00出现次数最多,14：00最少。统计出能见度与各气象要素和空气质量要素之间的关系,并建立了3个时刻的能见度预报方程,经检验预报效果良好,对能见度预报有指导作用。     

静脉河道负荷削减工程及其效果分析

在分析太湖流域入湖河流水环境现状的基础上,通过负荷削减工程的实施,使河网水质达到功能区要求,削减入湖河流的污染物排放总量,从而降低太湖污染负荷。以武进港流域的建华河、跃进河、红旗河等8条河为研究对象,开展了静脉河道负荷削减技术研究,对8个负荷削减工程的运行效果进行比较,研究出适用于流域河网地区的负荷削减技术,包括垂向移动式生态床技术、生物接触氧化技术、生态浮岛技术等。负荷削减效果表明,该技术可有效去除静脉河道低中度污染水中的N、P等污染物质,并具有良好的生态景观效果。通过进一步优化,可形成适合于太湖流域河网地区水环境质量改善和生态修复的关键技术。太湖流域的污染负荷主要来自入湖河流,开展入湖河流水环境综合治理对太湖流域水环境和湖体富营养化改善具有重要的意义。     

河流健康综合评价在小城镇河道治理中的应用

基于江阴市2012~2013年4条应用不同综合治理措施的小城镇河道的监测数据,建立具有河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化参数、河流生物5个一级指标16个二级指标的河道健康评价指标体系,对河道治理后的恢复效果进行评估。结果表明,4条河道的健康状况级别在差~一般~亚健康之间,冬季低温、枯水期差于夏季高温、丰水期。按照健康指数恶化序列,依次为沿山河、团结河、华士河和花家浜。河流形态、河岸带状况、水生生物是河流健康主要的制约因子。     

基于气候年型的河南省冬小麦产量预测

气候变化是影响小麦产量的重要因素,因此科学划分气候年型,对于准确预测小麦产量至关重要。利用河南省15个气象站点（市、县）1984—2018年的温度数据划分暖温年、平温年、冷温年,依据降雨数据划分湿年、平水年、干年,组合成9种气候年型并分析其规律;结合小麦产量数据划分出丰产年、平产年、低产年,分析气候年型和产量年型的关系。然后结合地形土壤、气象等因素把河南划分为豫北麦区、豫中东部麦区、豫西麦区、豫南麦区和南阳盆地5个麦区。在此基础上,利用HP滤波法分离出气象产量和趋势产量,以气象因子驱动并利用BP神经网络构建模型预测气象产量,利用一元线性回归模型建模得到趋势产量,把两者产量叠加得出实际产量,从而实现小麦产量的预测。结果表明：河南省积温年型以暖温年、正常年型为主,降雨年型分布比较均匀,气候年型中以正常年和干年为主,暖湿年小麦高产频率最高,为76.9%,冷湿年小麦低产频率最高,为67.9%;积温是影响小麦产量波动的主要因素,暖年年型下小麦更容易丰产,冷年时小麦低产概率较高;利用气象产量和趋势产量分别建模叠加得出的小麦产量和实际产量相比,豫北、豫中东、豫西、豫南和南阳盆地五大麦区各模型的平均相对误差分别为0.31%、0.36%、0.58%、0.48%、0.38%,说明利用HP滤波和BP神经网络技术预测小麦产量是可行的。     

潮河上游土地利用/覆被变化对年径流影响模拟

该文以北京潮河密云水库上游流域为研究对象,分析了1961—2000年期间降雨、径流以及土地利用和覆被变化情况,利用一个集总式的水文模型(IHACRES模型)模拟土地利用和覆被变化对年径流的影响。结果表明,40年来,潮河上游流域降雨--径流的演变过程可划分为3个阶段:1961—1978年(第一阶段)、1979—1993年(第二阶段)、1994—2000年(第三阶段)。相对第1阶段而言,第2和第3阶段流域降雨的产流能力总体上呈减少趋势。20世纪80年代末以来,流域内土地利用和覆被变化比较明显,主要变化趋势是林地面积持续增加,耕地、草地及未利用土地向林地的转换构成了土地覆被变化的主导过程,成为影响流域年径流的主要因子。第2阶段,耕地和林地的面积分别增长了7.47%和7.78%,流域内水库和塘坝等水利设施的修建及大规模利用也发生在这一阶段;第3阶段,土地利用和覆被变化主要表现为林地面积的大幅度增加(11.81%)。利用IHACRES模型模拟了第2和第3阶段的"基准年径流",通过对比实测年径流和基准年径流的差异,得出了土地利用和覆被变化减少了流域年径流的结论。其中第2阶段土地利用和覆被变化的影响程度为27.76%,第3阶段为26.15%。     

三峡库区长江干流和支流富营养化研究

长江上游重庆段人口密集,由于历史的原因,环境方面基础设施落后,大量未经处理的工业废水、城市生活污水、船舶污染物和大面积的农田地表径流汇入长江及次级河流。特别是三峡大坝建成蓄水之后,主河道和支流水体流动明显变缓,加之长距离回水,部分次级河流自2003年起明显富营养化,并有逐渐加重的趋势。本文综合了2002～2009年对长江三峡水库入库河流营养状态的研究,得出了次级河流水体综合营养状态的评价,并结合三峡库区现有污水和垃圾处理设施处理能力与实际排放量的分析,对于库区支流富营养化趋势进行预测。最后,通过总结国内外已提出的许多行之有效的富营养化防治措施,对三峡库区的富营养化防治提出一些建议。