岩溶区流域年最大洪峰流量变化特征分析

基于广西岩溶区流域澄碧河水库1963-2014年最大洪峰流量序列,采用水文变异诊断系统中的多种检验方法对序列的趋势和突变进行综合分析,并运用Morlet小波分析法对其周期性进行研究。结果表明:岩溶区澄碧河水库年最大洪峰流量序列整体呈不显著下降趋势,年均下降速率为6.04 m~3/s;序列于1979年发生以跳跃形式为主的变异;1985年之前,序列的主周期为15 a,次周期为8和28 a,1985年之后无明显周期性规律。     

关河水库流域水文序列突变诊断与非一致性研究

在气候变化和人类活动影响下,近年来很多流域的水文序列发生了突变,呈现出了时间序列上的非一致性。同时,水文序列的自相关性影响其突变点的准确识别。为研究关河流域降雨以及径流序列的变化规律,根据流域内5个雨量站以及2个实测径流站点近50年的实测资料,利用Mann-Kendall秩次检验其趋势性,同时利用3种突变检验方法分别在无、有去趋势预置白(trend free pre-white,TFPW)前处理的条件下对序列突变点进行识别,并使用Morlet小波对序列进行周期性分析,从突变点诊断、周期性分析和驱动机制3方面剖析关河水库流域水文序列非一致性变化特点。研究结果表明:对系列的自相关性去除以后,TFPW对水文系列中初步识别出来的多个伪突变点有校正作用,有助于识别出真正的突变点,这一结论在随后的周期性分析Morlet小波方法中得到了验证。研究区降雨在1978年发生突变,径流在1979年发生突变,降水是引起两站径流产生突变的原因,且突变点前后径流序列的状态发生了根本性变化;相较于受单一气候影响的石栈道站,受气候因素以及人类活动双因素影响下的关河站其径流总量下降更为明显,径流变化周期不稳定且峰值有所减小。     

青海湟水流域气温与降水时空变化特征

为了分析青海湟水流域气温与降水的时空变化特征,选取流域13个气象站点1959―2006年逐日降水与气温资料,用Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法研究了气温与降水时空变化特征。结果表明,流域多年平均年降水量在年内分配极不均匀,降水量在春季和冬季有增加趋势,夏季和秋季有减少趋势;降水量以2.13 mm/10 a的速率减少。流域多年平均气温和月平均气温均呈升高趋势,年平均气温以0.348℃/10 a的速率升高。降水和气温空间分布极不均匀,流域西北和东南地区降水量较少,中部地区降水量较多;流域多年平均气温自西北地区到东南地区逐渐升高。年降水系列的突变点在2001年,第一主周期为3 a,第二、第三主周期分别为8 a和15 a;年平均气温系列无突变点,第一主周期为25 a,第二、第三、第四主周期分别为8 a、15 a和3 a。     

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。     

考虑水库影响的长江上游流域降水时空变化分析

研究全球气候变化和大型水库建设运行对长江流域内原有降水特征变化的影响。收集1961-2006年长江上游流域的降水资料加以整理,采用线性回归法、SPSS检验、M-K检验法等方法对长江上游流域降水的年际变化、突变分析、空间分布特征进行分析,并采用GIS软件绘制研究区降水量的空间等值线分布图。结果表明:金沙江流域和雅砻江流域平均降水呈不同幅度的上升趋势,岷江流域、嘉陵江流域、乌江流域及长江上游干流流域平均降水均呈不同幅度的下降趋势;流域降水突变时间分布比较分散;长江上游流域多年平均降水从西北至东南逐渐增加,以金沙江流域的伍道梁站及雅砻江流域的理塘站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐减少,以岷江流域的乐山站为中心,整个流域年均降水变化趋势向外逐渐增加。     

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PW-MK及小波分析的辽阳降水特征研究

降水作为水资源的重要补给,其特征分析对水资源保护、防汛抗旱等具有重要意义。基于辽阳地区16处雨量站长系列降水资料,采用模比系数差积曲线、预置白Mann-Kendall检验、小波分析进行了降水时空分布、趋势检验、突变分析及周期规律识别。结果表明,最大年降水量是最小年降水量的2.3倍,7、8月降水量占全年50%,东部山区降水多西部平原降水少;黄腊坨站、辽阳站、汤河水库站PW-MK检验统计量U分别为-0.85、-1.19、-1.43,且在1960年附近有突变点;小波分析结果显示在3~4、10~11、25~35 a的3组时间尺度有明显的循环变化。在1951—2014年中,辽阳地区降水年内分配集中、变化较大,总体呈现"丰-枯-丰-枯"变化,有不同时间尺度连枯、连丰年份出现;降水总体呈现减少趋势,汤河水库站显著减少,1960年左右出现降水突变点;具有明显的约25~35 a、10~11 a主周期循环,3~4 a小尺度周期嵌套于主周期,3组不同时间尺度的周期振荡共同作用辽阳降水。     

南四湖流域1964-2008年汛期降水时空演变规律

以南四湖流域24个雨量站1964-2008年的降水量资料为基础,采用经验正交函数(EOF)分解和线性趋势估计分析了汛期降水的空间分布特征,并借助Spearman秩次相关法、小波分析和Mann-Kendall突变检验等方法,对流域汛期降水的多尺度时间演变规律进行了研究,初步预测了其未来变化特征,以期为南四湖流域的防洪决策调度提供参考。结果表明:南四湖流域不同地区的汛期降水具有较明显的空间分布特征,而时间演变趋势大致相同,整体呈线性递增的趋势,2008年以后汛期降水将处于偏丰状态。     

基于IHA-RVA法的湘江流域水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统结构、功能的主要驱动力。为了研究湘江流域水文情势变化,选用湘江流域控制性水文站点湘潭站(1959-2016年)逐日流量数据,运用Mann-Kendall法、累积距平法以及滑动T检验法开展流量特征分析,对水文情势突变前后的水文指标进行割裂分析,采用生态水文指标变化范围法(IHA-RVA)以及水文改变度法综合评价湘江流域水文情势改变程度。结果表明:湘江流域年均流量呈增长趋势,趋势不明显;水文情势的突变年份出现在1991年。通过对湘江流域水文突变前后的水文指标分析,湘江整体水文改变度为36%,仅达到中度改变。其中,年最小流量的出现时间受影响最大,达到了100%。     

江西省锦江流域降水变化特征研究

为研究江西省锦江流域的多年降水特征,以流域的9个雨量站1957-2013年逐日降水资料为基础,对锦江流域不同地区的降水序列分别采用线性趋势、5 a滑动平均、Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变检验法,累积距平,Morlet小波分析等分析方法进行研究。结果表明:①流域面上多年平均年降水量为1617.5 mm,空间分布为从上游到下游递减的特征,且每10 a以9.59 mm的趋势上升,其上升趋势主要受到中、下游的影响;20世纪90年代是锦江流域降水较多的年代,年降水量在统计年限内呈现出“偏少-偏多-偏少”的变化趋势。②季节降水量的空间分布与年降水量相同,各区域的降水量主要集中在春季,其次是夏季、冬季,秋季降水量最小;夏、秋、冬3个季节的降水量呈现上升趋势,春季降水呈现下降趋势,其中上游流域的春季、中游流域的春、夏两季的降水量的趋势变化均具有显著性,逐月降水量主要集中在4-6月,占年降水量的45.72%左右,6月降水量最大,而9-12月的降水量所占比例较小,各地区各月份所占降水百分比与流域面上相差不大。③在Pettitt检验中,各区域的春季、夏季、秋季的突变较为一致,分别为春季(1984年)、夏季(1991年)、秋季(1980年),其中中游流域的夏季突变还通过0.1显著性水平。年降水量及冬季降水量在不同区域的突变值较为分散;而从累积距平分析,年降水量其各区域较为明显的同一突变点为1991年,冬季降水为1986年。④锦江流域不同地区的年降水量主周期较为明显,均为31 a;次周期在13 a左右,但不明显。     

四川盆地降水量变化特征分析

基于四川盆地内8个雨量站1954—2010年的月降水资料,运用降水集度、线性回归分析、滑动平均法、距平百分率、Kendall秩次相关法、小波分析、Mann-Kendall检验法以及滑动t检验法,对四川盆地降水量年内分配情况、年和四季降水量变化趋势、周期及突变性进行了分析。结果表明,四川盆地降水量年内分配呈季节性变化;年及四季降水量均呈减少趋势,其中,年和秋季降水量减少趋势在95%置信区间内显著;年、秋季和冬季降水量变化周期较短,均小于10 a;春季和冬季降水量不存在明显的突变点,年和秋季降水量突变开始的时间分别为1985年和1997年,夏季存在2次突变,突变点分别为1979年和1997年。     

青海湟水流域降水过程的持续性特征与干旱发生趋势

以湟水流域6个气象站点1959-2016年逐月降水量资料为基础,采用距平分析法、Mann-Kendall检验对流域内降水变化特征进行分析,结合重标极差法分析流域未来降水的变化趋势,并用游程理论和马尔柯夫链分析了流域内干旱特征和未来干旱趋势。结果表明:研究区降水年际变化较为明显,过去58 a间全年及4个季节降水量呈增加趋势,其中冬季增加趋势最为显著;多年平均降水量在空间分布不均匀,流域中部地区降水量最大,下游地区降水量最小,Cv空间分布特征与多年平均降水量相似。通过Hurst指数可知,在1 a时间尺度上,流域年降水量表现为较强的持续性特征,在5 a和10 a时间尺度上呈现极强的持续性特征,未来不同时间段内年降水量与4季降水量可能有所增加。从统计结果来看,流域发生连枯水的概率大于连丰水,说明更易发生连枯水现象。根据加权马尔柯夫预测结果可知,2017年湟水流域为平水年。     

气候变化对和田河径流的影响研究

以和田河为研究对象,根据和田河流域1953-2014年径流数据,以及和田气象站的降水(0.1 mm)、气温、湿度(1%)同时段的数据,采用Mann-kendall突变检验、功率谱分析方法及模比系数差积法分析了和田河流域的气候和径流特征,同时采用标准化方法分析气候因子以及利用逐步回归分析法计算出每个气候因子对径流的影响系数,结果表明:和田河流域降水变化不显著,流域温度变化显著性高。降水变化的周期是5 a、突变年份是2001年,温度变化的周期是13 a、突变年份是1997年。和田河径流有波动上升的趋势,倾向率为0.3123,标准化之后变差系数是0.28,说明径流年际变化比较大且不稳定。计算气候因子对径流的相关性,得出温度对径流的相关系数最大,为0.437,建立回归方程,得出当和田河流域温度偏多或偏少2%时,和田河年径流量会偏多3.2%或偏少0.8%。气候变化对流域径流的影响主要是气温引起的。     

近70年首都水源涵养区水热条件及地表径流演变特征研究——以清水河和白河流域为例

永定河流域的清水河和潮白河流域的白河，是张家口建成首都地区水源涵养功能区的关键流域。利用清水河流域（1951-2020年）和白河流域（1970-2020年）的多年水文资料，运用有序聚类分析、小波分析等数理统计方法分别对清水河流域和白河流域的径流量、气候要素（降水和气温）进行趋势分析和突变分析，并基于Pearson相关分析和贡献率分析的方法讨论了降水量、气温和蒸散量对径流量变化的影响。结果表明：(1)清水河流域和白河流域的降水量呈现不显著上升趋势，1960-2020年间平均上升速率分别为0.964 mm/10a和3.316 mm/10a，分别在1965年和2016年发生突变；(2)清水河流域和白河流域的气温均呈现显著上升的趋势，清水河流域平均气温上升速率是0.246℃/10a，白河流域平均气温上升速率为0.207℃/10a，气温都在1988年发生突变；(3)近70年清水河流域和白河流域的径流量呈显著减少趋势，都达到了99%的显著性检验水平，并在1979年和1974年发生突变；(4)径流量的主导因素是降水量，降水量对径流量年内变化的影响主要发生在降水相对充沛的5-8月份。     

空间聚类下贵州省近60年水热周期变化规律

为了进一步明晰贵州省全域长序列水热变化规律，服务贵州省生态文明示范区建设和水资源开发利用，本研究利用贵州省31个国家标准站1961-2019年降雨、气温与蒸发实测数据，分析了贵州省近60 a水热条件分布状况。研究对贵州省全域按水热分布特征进行空间聚类，将贵州省按水热条件划分为三类区域，应用Mann-Kendall检验趋势分析法、Pettitt突变检验法分析了降雨、气温、干燥度的趋势变化，并对突变点进行检验，进一步借助小波分析法对贵州省降雨、气温、干燥度变化是否存在周期性规律进行验证，最终综合判断贵州省全省以及三类区域各自的水热分布特征与周期性规律。结果表明：(1)近60 a，贵州省气温存在显著的趋势突变、降雨没有明显趋势。两者均呈周期性变化规律，且三个区域差异显著；(2)降雨存在显著的3个周期规律复合，主周期长度分别为22 a、18 a，其中中温高水和高温中水区还存在18 a周期，而气温仅有两个不显著的周期性规律，周期长度为18 a与15 a，降雨和气温的周期性规律分别在1975年和1985年左右开始减弱，在近十年内有所增强；(3)贵州省干燥度存在略微下降趋势，突变不显著；(4)低温低...     

近50年来淮河蚌埠以上流域降水时空变化特征分析

利用1956-2010年淮河蚌埠以上流域内112个雨量站的逐日降水资料,采用Mann-Kendall趋势分析和小波分析方法分析了蚌埠以上流域三级水资源分区近50 a降水的时空分布特征。结果表明:(1)蚌埠以上多年平均降雨存在北部低,南部高的空间分布不均匀性,4个分区中除王蚌区间南岸降雨有递增趋势外其他均为递减趋势,整个蚌埠以上降雨有递增趋势。(2)从时间上看,MK检验显示王家坝以上北岸降雨有显著递减趋势,王蚌区间南岸降雨有较显著递增趋势,Mann-Kendall趋势检验UF曲线显示王蚌区间南岸变化趋势在整个研究时间段不显著,2003年突变降雨对统计结果影响较大。(3)蚌埠以上研究区域及分区降雨有不同的周期,但有共同的6 a左右的振荡周期。整个研究区域降雨变化特征受分区影响。     

1961—2015 年山东省降水量时空变化特征分析

选用山东省18个站点1961―2015年的年降水量，利用线性趋势估计、滑动平均法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法、Spearman秩次相关检验法对年降水序列进行了趋势性分析。结果表明，总体上山东省年降水量呈现减少的趋势，但是不同方法得到的趋势分析结果差别较大，造成这种差别的原因可能为选取站点太少且代表性差。从检验结果来看，只有定陶县通过了Kendall 的95%置信度检验，说明山东省年降水量趋势变化并不显著。应用R/S分析方法进行持续性分析，发现山东省年降水序列未来的变化趋势与现有趋势相反，未来山东省年降水量会呈现增加趋势。     

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。     

舞水河流域降水变化特征及趋势分析

基于舞水河流域内部及周边三个气象站1958-2013年的逐日降水资料,采用非参数检验法(Mann-Kendall)对流域的年降水量、月降水量、最大连续降水量及不同量级降水天数进了趋势检验,并采用Sen氏斜率方法计算了各降水要素的气候倾向率。研究结果表明近56年来,舞水河流域的年降水量呈现不显著的下降趋势;月降水量在1、3、6月份呈现上升趋势,在4、5、8、10、11、12月份呈现下降趋势,2、7、9月份几乎无趋势性;连续1~7d和10d最大降水量呈现增大趋势,但只有铜仁站1日最大降水量显著增大;发生降水的天数呈现显著下降趋势,主要是由于发生小雨天数的显著下降。     

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m~3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。