西安市可利用降水量特征分析及预测

根据西安市降雨数据,计算和分析了可利用降雨量特征,并采用线性分析方法、Mann-Kendall法和有序聚类法对西安市1951—2014年可利用降水量进行了趋势和突变分析,建立了西安市可利用降水量加权马尔科夫链预测模型。结果表明,西安市可利用降水量年际变化明显,呈多年丰枯交替变化,但整体为减小趋势,可利用降水量年内主要随季节变化;突变分析表明西安市可利用降水量在1957年、1966年、1974年和1983年发生突变;经过实际值与预测值的对比验证,表明采用滑动平均加权马尔科夫链模型对西安市可利用降水量预测误差较小,并对西安市2015年和2016年可利用降水量进行了预测,预测值分别为100.04 mm和123.43 mm。     

西安市可利用降水量特征分析及预测

根据西安市降雨数据，计算和分析了可利用降雨量特征，并采用线性分析方法、Mann-Kendall法和有序聚类法对西安市1951—2014年可利用降水量进行了趋势和突变分析，建立了西安市可利用降水量加权马尔科夫链预测模型。结果表明，西安市可利用降水量年际变化明显，呈多年丰枯交替变化，但整体为减小趋势，可利用降水量年内主要随季节变化；突变分析表明西安市可利用降水量在1957年、1966年、1974年和1983年发生突变；经过实际值与预测值的对比验证，表明采用滑动平均加权马尔科夫链模型对西安市可利用降水量预测误差较小，并对西安市2015年和2016年可利用降水量进行了预测，预测值分别为100.04 mm和123.43 mm。     

沈阳市降水变化特征初步分析

根据沈阳市1959-2006年的降水资料,进行统计计算和频率分析,探讨了该地区降水时空分布特征及其枯丰变化趋势,总结了沈阳市多年平均降水的变化规律.结果表明:沈阳市多年平均降水量为606.6 mm,其变差系数为0.2,且多年平均降水具有缓慢下降的趋势;降水量年际、年内变化较大,且分配不均匀,汛期降水量(6-9月)大约占全年降水量的60%～9O%,最大一日降水多发生在7、8月份;沈阳市多年平均降水量在空间上分布不均匀,南部地区大于北部地区,具有由南向北逐步减少的趋势.     

吉林省径流量时空变化特征及成因分析

根据吉林省地形地貌特征,分别以东部、中部、西部代表性雨量站和径流测站1956-2000年平均降水量和径流量资料为基础,对吉林省多年平均天然径流量以及典型年径流量的年内分配状况进行计算.同时,选用MannKendall非参数秩次相关检验法分析径流量年际变化趋势,并通过绘制径流深等值线和变差系数Cv等值线对径流量空间变化进行分析.最后以降水量、气候、地形地貌、水系河网为主要因子,通过相关系数、双累计曲线方法,对径流量时空变化的成因进行探讨.研究结果表明:吉林省径流量年内分配主要集中在6-9月;径流量年际变化规律并不一致,与随处位置有关,多年平均径流量的Mann-Kendall非参数秩次相关检验系数为-0.07,径流量呈减少趋势;吉林省径流量呈分带性,东部山区径流量较大且变化较小,西部平原区径流量较小且变化较大.降水量与径流量相关性较大,延边、吉林、白城降水量与径流量双累积曲线存在突变点,突变点时间分别为1975、1978、1984年;除降水量的影响,气候、地形地貌和水系河网对径流量时空变化的影响也较明显.     

固原市西吉县近67 a降水特征变化分析

为探讨西吉县近67 a降水变化特征,以1952-2018年降水数据为基础,采用Mann-Kendall分析,线性回归方程,滑动t检验,累积距平曲线,小波变化等多种方法对降水变化趋势、突变性和周期性进行分析。结果表明:西吉县年平均降水量为408.2 mm,年际变化与年内变化均有较大波动,旱涝灾害并存;除冬季外其他各时段降水量均有缓慢的下降趋势;在此时间序列中发生多次突变,其中1968年的突变较为显著;降水量有3个变化周期,分别是42 a的第1主周期,8 a的第2主周期和21 a的次周期。西吉县的降水量基本保持稳定,但仍须注意防范水旱灾害。     

近60a饶河流域径流变化特征研究

基于饶河流域1952-2014年3个水文站的逐日径流系列,采用年际变差系数Cv、年际极值比、距平百分率、Mann-Kendall趋势检验等多种分析方法,分析了饶河流域径流年内、年际丰枯变化特征和变化趋势。结果表明,饶河流域干支流天然径流年内分配和年际变化较为相似,径流年内分配极不均匀,而年际变化极不稳定;饶河流域出现枯水年的几率比丰水年的几率大,丰、枯水期交替变化周期约为20 a; 1952-2000年,各站径流总体上均小幅度递增,但21世纪以来各站径流则呈现减小的趋势。     

1950~2005年北京市降水特征初步分析

通过对北京市16个雨量站1950~2005年降水资料的统计计算和频率分析,探讨了北京市降水的时空分布特征及其变化趋势,结果表明:北京市多年平均年降水量为585.8 mm,多年平均降水量变差系数为0.248;降水量年际年内变化极不均匀,汛期(6~9月)的降水量占年降水量的80%左右;平原区多年平均年降水量大于山区,降水分布呈西北低、东南高的特征;预计可能在2008年之后年降水将进入一个相对较丰的时期。     

地下水位预测模型对比分析研究

为更好地研究地下水位预测模型,选用灰色GM(1,1)、叠加的马尔科夫链和BP神经网络3种模型,选取2007-2010年长春市的地下水位资料进行地下水位预测研究,对比分析了3种模型的预测结果以及其适用情况。结果表明,3种预测方法的平均绝对误差均小于10%,在一定程度上表明3种模型均具备一定可信度,其中叠加的马尔科夫链模型的误差相对较大,另外两种则相差不大。灰色GM(1,1)模型适用于把握数据的大体变化趋势;叠加马尔科夫链模型适用于对相对稳定的数据的预测;BP神经网络模型需要基于相对较多的数据进行有弹回地校正模拟,且预测的结果相对拟合程度更好,预测结果更理想。     

长岭县干旱趋势预测研究

通过对长岭县干旱特征研究,长岭县干旱特征以气象干旱为主,其他类型干旱都是由于降水量较少引起。在此基础上,利用长岭县1956-2005年降水量观测资料、气温、土壤含水量资料,采用数理统计法,利用SPSS软件对降水量进行统计分析;并且采用灰色模型方法,建立以降水量为主要因子的灰色模型,求出干旱预测公式,对长岭县干旱趋势进行预测并作两种方法对比分析,得出长岭县在2011、2017、2025、2033年和2042年出现干旱的可能性较大;最后分析长岭县干旱成因,并针对长岭县干旱状况提出建议以及措施。     

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.     

基于改进FCM算法的加权马尔可夫链的年降水预测

应用改进的FCM(Fuzzy C-Means,模糊C均值聚类)算法对承德市1951—2015年的年降水序列进行模糊聚类,获得10个聚类中心和隶属度矩阵。根据最大隶属原则确定每年的降水状态,采用规范化的各阶自相关系数为权重,建立了加权马尔可夫链模型。以隶属度向量作为预测时的初始状态向量,通过该模型逐年预测了承德市2004—2015年的降水状态,结果与实际情况一致。引入模糊集中的级别特征值公式,并对该公式做出修正。基于马尔可夫链的预测结果,应用修正后的级别特征值公式预测了2004—2015年的降水量,所有预测结果的相对误差都在7%以内,初步表明基于模糊聚类和加权马尔可夫链的降水预测模型是合理可行的。     

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。     

加权马尔可夫链在铜川地区降水量预测中的应用

为了全面分析铜川地区降水的时间分布特征,为该区域水资源预测提供依据,基于铜川市1960—2013年年降水量资料,采用样本均值-均方差分组方法,确定了其分级标准及状态,并根据马尔可夫理论,运用统计学原理,验证了该降水序列具有马尔可夫性,建立了适用于该地区的加权马尔可夫链对降水量的预测模型,并根据已有资料验证了预测结果的真实有效性;再结合模糊集理论的级别特征值,对降水量做了具体预测。结果表明,采用1~5阶时间步长预测时,相对误差较小,更符合要求;2014、2015年均为正常年,2014年的降水量为585.82 mm,2015年的降水量为649.21 mm;正常年和偏枯年出现的概率较大,枯水年出现的可能性最小。     

基于小波分析的双城市降水量变化分析及预测

分析不同取样周期下生成的小波图像,对图中显示的与降水周期有关的信息加以分析,并预测未来几年降水量的丰枯情况。先用已有数据进行验证性试验,结果周期为8年时准确性达到75%,周期为3年时准确性达到100%。根据双城市1952-2006年降水数据,利用小波模型分析降水周期变化规律,并对未来7年的降水情况进行预测,整体降水量偏低,只有2009、2012和2013年高于491mm。     

白龙江流域近40a气候变化及径流的响应

采用M-K突变检测法和小波分析法对白龙江流域近40a来气候变化特征进行分析。结果表明:白龙江流域气温变化20世纪80年代之前趋势不明显,80年代至90年代之间波动明显,呈下降趋势,90年代中后期气温年际变化呈显著上升趋势;降水量年际变化90年代中期之前上下波动趋势不显著,90年代中期以后呈下降趋势,流域气候趋于暖干化。上游气温年际变化存在7a、27a和4a尺度的周期变化,中下游武都和文县均以17a为主要周期;上游降水变化以7a和4a为第1、第3主周期,中下游的武都、文县则以25a、9a和4a为第1、第2和第3主周期。并且据相关分析得出降水量与径流量呈正相关关系,而气温与径流量呈负相关关系。     

1959-2017年安徽省夏季降水的时空变化及其影响因素研究

【目的】探究安徽省区域水热动态变化趋势,对区域水旱灾害发生的夏季降水时空分布变化特点、分配特征及变化规律进行分析。【方法】利用1959―2017年安徽省16个气象站逐月降水资料,采用气候倾向率法、滑动平均法、Mann-Kendall突变检验法并基于克里金插值法,对安徽省1959-2017年夏季降水的时空分布特征及影响因素进行分析。【结果】研究区年均夏季降水540.1 mm,占年均降水总量45.9%,夏季降水量变幅为275.7~1 137.0 mm;1959-2017研究区年均降水量和夏季降水量总体上都呈增加趋势,其中夏季降水量变化率为23.01 mm/10 a,略高于年均降水变化速率(21.31mm/10a);夏季降水作为年降水极值的重要构成,在1975年存在显著突变点,20世纪70年代末到20世纪90年代中期突变情况复杂多变,存在多个突变年份,突变年份与厄尔尼诺年具有较强关系。安徽省夏季降水与年降水在空间分布上都呈现出南多北少的同步趋势;年降水量呈现237.0~753.2 mm的降水梯度,夏季降水出现426.4~1 045 mm的降水梯度。【结论】安徽省夏季降水变化特点表现为集中性和突变性共存的特点,降水呈现增多趋势是全球气候变暖背景下复杂的水热响应关系以及以厄尔尼诺现象为代表的异常气候事件共同作用的结果;安徽省区域气候过渡性和复杂下垫面地形条件造成了区域降水显著分异。     

气候变化对多年冻土区径流组成的影响分析——以长江源区为例

以多年冻土为主要下垫面的寒区流域水资源对气候变化敏感,以长江源区为例,根据数字滤波法对直门达水文站1966-2015年月径流的基流分析结果,明确了长江源区径流及其不同成分的变化规律;进一步利用格兰杰因果检验和累积斜率法分别定性和定量地分析了降水和温度对径流组成的影响。结果表明:近50年来,长江源区总径流呈现增加趋势,2004年发生突变后年平均径流量增长36.49亿m~3,基流和地表径流各贡献了50%;近50年持续地增温是引起径流变化的格兰杰原因,更有助于对河道径流成分变化的预测分析;对比径流突变前后,增温不仅改变降水形式,影响了地表产流,同时也改变了下渗后土壤水的冻融过程,对基流和地表径流改变的贡献率分别为90%和76%、高于降水变化68%和57%的贡献率。气候变化背景下,持续的增温对降水产流和下渗过程的影响,是多年冻土区流域径流成分变化的主要原因。     

基于加权马尔柯夫链的汛期降水丰枯预测

依据榆林市秃尾河1976-2000年汛期降水资料,应用均值标准差法建立降水丰枯的分级标准,将汛期降水量分为枯、偏枯、平、偏丰、丰等5个水平年。然后针对降水量为相依随机变量的特点,采用以规范化的各阶自相关系数为权重,运用加权马尔柯夫链模型来预测和分析未来年份汛期降水量的丰枯状况,结果显示该方法是有效可行的。最后运用遍历定理进行各种滞时的马尔柯夫链特征分析,对降水序列做出了定量的描述,预测未来秃尾河流域汛期降水量出现丰水年的几率最大,为39.8%。通过对汛期降水状态的预测,可以更好的为流域防洪抗汛和水库的合理调度提供有效信息。     

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。