黑河上游径流演变规律及其变化原因分析

【目的】分析黑河流域径流演变规律及其变化原因,为区域水资源优化配置提供依据。【方法】本文采用MK检验法、Morlet小波函数法、基于水热条件变化原理的累积量斜率变化率比较法等方法,分析黑河上游出山口莺落峡河川径流演变的多时间尺度复杂结构;以径流突变年份为转折点分割序列,量化气候因子和人类活动对径流变化的影响程度。【结果】年径流突变点为2005年,突变后呈显著增加趋势;径流变化的第一主周期为24 a,最近丰水期为2009～2018年;流域内气候变化对径流变化的贡献率为70.2%,人类活动贡献率为29.8%。【结论】2019年后莺落峡径流丰枯情况可能发生转变,气候变化是径流增加的主导因素,研究结论可为流域径流演变规律及水资源优化配置提供理论支撑。     

基于混合分布非一致性年径流序列频率参数的计算

【目的】在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性年径流序列的频率参数计算问题,为陕北及关中地区的水资源利用与管理提供依据。【方法】假设非一致性年径流序列变异点前后的序列分别服从2个对数正态分布或2个P-Ⅲ分布,全序列服从由这2个分布组成的混合分布,采用水文变异点综合诊断方法,确定非一致性年径流序列的变异点,最后采用模拟退火算法对混合分布序列进行频率参数估计。【结果】将基于混合分布非一致性年径流序列频率计算的方法应用于陕北及关中地区的实测平均流量序列,理论频率与经验分布拟合较好。【结论】混合分布模型是进行非一致性年径流序列频率计算的一种有效途径。     

渭河关中段年径流过程变异点的诊断

【目的】利用滑动秩和检验法研究渭河流域径流过程的变异点位置及数目。【方法】针对水文过程变异的复杂性,采用初步判断、详细诊断和综合分析判定3个步骤,以详细诊断为核心,在分析比较目前各种变异点诊断方法的基础上,运用滑动秩和检验法,对渭河流域关中段干流及主要支流林家村、魏家堡、咸阳、华县、景村和状头6个控制性水文站50年(1956~2005年)的径流序列进行详细诊断,再结合成因分析法进行综合判定,分析了各站径流过程比较显著的变异点数目与位置。【结果】经过三步分析诊断可知,渭河干流林家村、魏家堡、咸阳、华县4站均存在2个变异点,分别为1971和1994年,径流系列可以分为3段,即1956~1970,1971~1993和1994~2005年;景村和状头2个支流站均存在1个变异点,且均发生在1994年,径流系列可以分为2段,即1956~1993和1994~2005年。【结论】利用滑动秩和检验法诊断径流系列的变异点,方法简单可行、适应性强,而且检验结果的可靠度高,因而具有一定的推广价值,利用该方法对渭河流域6水文站的诊断结果符合实际情况。     

基于LM-BP神经网络的天然年径流一致性修正研究

【目的】人类活动改变流域下垫面条件而导致河川径流发生变化,为保证径流系列的一致性,需进行天然径流系列一致性修正。【方法】基于武山水文站 1956～2016 年天然径流量,采用 R/S 分析、曼-肯德尔、斯波曼秩次相关等方法分析天然年径流变化趋势和突变点,并应用 LM-BP 神经网络预测模型对突变点前的序列值进行一致性修正,建立输入变量为多个影响因子的天然年径流预测模型。【结果】与传统降水径流法相比,通过一致性修正方法分析得出武山水文站 1956～2016 年天然年径流量值为 4. 422 亿 m³,结果基本合理。【结论】采用 LM-BP 神经网络一致性修正的方法,修正后的径流系列更具代表性、可靠性,可为水资源管理、防汛抗旱提供科学依据。     

渭河流域气候变化与人类活动对径流影响的定量分析

【目的】定量分析渭河流域人类活动和气候变化对径流的影响,为该流域水资源可持续利用与管理提供理论依据。【方法】采用累积距平法和Mann-Kendall法诊断渭河流域径流序列变异位置,以径流变异之前时间段为基准期,变异点之后时间段为计算期,采用累积量斜率变化率比较法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响。【结果】渭河流域径流序列分别在1971、1991年发生变异,1972-1991年气候变化对径流减少的贡献率为14.60%,其中降水、蒸发所占比例分别为24.55%和-9.96%,人类活动的贡献率为85.40%;1992-2005年,气候变化对径流减少的贡献率为30.37%(降水占25.00%,蒸发占5.37%),人类活动对径流减少的贡献率为69.63%。【结论】人类活动对渭河流域径流的减少有决定性影响,平均贡献率接近80%。     

人类活动和气候变化对北洛河径流变化的影响

【目的】研究气候变化和人类活动对北洛河径流变化的贡献,分析径流变化的主要驱动因子,为北洛河流域水资源的合理利用提供决策依据。【方法】以北洛河流域1956-2011年共56年的降水量以及实测、还原径流深序列为研究对象,采用Mann-Kendall法、径流系数法、降水-径流双累积曲线法进行变异点诊断,量化分析气候变化、下垫面变化和其他人类活动对径流变异的贡献率。【结果】北洛河流域1956-2011年降水量变化不明显,但还原径流深呈现出不显著增加趋势,变异点出现在1964和2001年。以变异点为分界点,将第一阶段(1956-1963年)作为下垫面Ⅰ,第二阶段(1964-2000年)作为下垫面Ⅱ建立降水-径流关系式,模拟在下垫面Ⅰ和下垫面Ⅱ情景下第三阶段(2001-2011年)的径流序列,模拟结果显示,建立的降水-径流关系式能够很好地反映不同下垫面径流的变化情况。下垫面Ⅱ与下垫面Ⅰ情况下模拟径流的变化量为-7.00mm,表明径流下垫面Ⅱ情况下的产流比下垫面Ⅰ大。定量分析下垫面变化、其他人类活动和气候变化对径流变异的贡献,发现气候变化的贡献率为40%;人类活动为主要影响因素,总贡献率为60%,其中下垫面变化的影响占19%,其他人类活动的影响占41%。【结论】人类活动是北洛河流域径流变异的关键驱动因子,下垫面变化的影响也不可忽视。     

基于混沌神经网络的径流预测模型

【目的】揭示径流时间序列变化规律并进行预测,为水库调度提供指导。【方法】针对径流时间序列的非线性特点,利用重构相空间的嵌入维数确定神经网络的结构,建立了基于混沌相空间重构的径流量预测BP网络模型,并利用该模型对位于陕西省汉江上游的石泉水文站的径流时间序列进行了预测。【结果】实例计算结果表明,石泉水文站月平均流量的时间序列具有混沌性,最大嵌入维数为12,依此构建的BP神经网络收敛速度快、预测精度较好。【结论】利用重构相空间中的最佳嵌入维数,可合理确定BP神经网络的输入层节点数。     

陕北榆林地区河川径流变异类型的识别方法

【目的】探索陕北榆林地区河川径流变异类型的识别方法,为进一步了解黄土高原河川径流变化组成及其演变规律与发展机制提供参考。【方法】以陕西榆林22个水文测站的实测年径流序列为研究对象,将经验模态分解(EMD)法与二阶导数法、STARS法、迭代累积平方和(ICSS)法相结合,通过EMD分离径流序列中波动性成分(高频分量)与趋势性成分(低频分量),应用二阶导数法、STARS法和ICSS法对径流序列中趋势变异、均值变异和方差变异进行检验,有效识别不同水文站径流序列的复合变异特征与类型。【结果】陕北榆林地区22个水文站点径流序列总体呈现衰减趋势,年径流衰减速率空间差异较大(-0.06%～-54.73%),对榆林地区的区域用水安全造成了严重的威胁。年径流序列区域变异类型复杂多变,覆盖了未变异,趋势变异,均值变异,方差变异,趋势与均值两重变异,趋势与方差两重变异,均值与方差两重变异,趋势、均值、方差三重变异8种类型。其中,先升后降型和先降后升型的趋势变异主要集中在1960和2000年前后,向下跳跃均值变异主要发生于1970年左右,方差变异则多发于20世纪六七十年代。【结论】陕北榆林地区不同流域的径流时间序列变异程度有差异,且类型复杂多变,趋势变异、均值变异、方差变异基本呈现均势,且复合变异态势显著。在气候变化、下垫面条件变化以及直接人类活动的综合影响下,榆林地区的河川径流变化正在日趋复杂化。     

基于小波神经与随机分析的径流预测

【目的】分析水文不确定性因素对径流预测的影响,提高中长期水文预报方法模拟预测结果的精度。【方法】将小波分析(WA)、人工神经网络(ANN)和随机分析联合使用建立径流预测模型,即在小波分析(WA)揭示流量时频特性的基础上,将径流原序列分为高频部分和低频部分,然后利用人工神经网络(ANN)对低频部分进行模拟预测,利用随机分析对高频部分进行分析,最后将各部分结果叠加作为最终预测结果。将所建立的径流预测模型用于渠江二级支流后河的径流预测,并与传统BP人工神经网络方法的预测结果进行对比。【结果】根据《水文情报预报规范》,以预测值的相对误差小于10%为标准,传统BP人工神经网络预测结果合格率为46.67%,而基于小波神经与随机分析的径流预测模型在正常水文年模拟预测结果的合格率为73.33%。【结论】基于小波与随机分析的径流模型预测精度好、合格率高,能得到更好的复杂水文条件下的径流预测值。     

基于小波分解的日径流支持向量机回归预测模型

【目的】将小波变换与支持向量机结合,构建小波支持向量机回归模型(WSVR),并用其对日径流进行预测,为水库调度提供参考依据。【方法】利用径流时间序列中包含的大量信息,通过小波变换将径流时间序列分解成不同分辨率水平的子序列和近似序列,通过相关性分析选取有效子序列与近似序列相加得到的新序列作为支持向量机回归模型的输入,建立小波支持向量机回归耦合模型,以泾河流域张家山站的日径流为研究对象,利用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、确定性系数(DC)、相关系数(R)及相对误差(RE)作为评价指标对模型预测精度进行评价。【结果】利用所建立的小波日径流支持向量机模型对张家山站日径流的预测结果显示,该模型在检验阶段的RMSE、MAE、DC、R及RE分别为26.05m3/s,8.26m3/s,0.826,0.910,-13.3%,与仅使用支持向量机回归模型(SVR)相比,耦合模型预测精度明显提高,且非汛期预测效果优于汛期。【结论】建立了小波支持向量机回归耦合模型,该模型可有效模拟和预测日径流,为日径流预测提供了新的途径。     

晋西黄土残塬沟壑区水土保持林坡面径流规律研究

该文以坡面径流泥沙观测场为基本观测手段，对晋西黄土残塬沟壑区不同地类的坡面进行了为期３年的现场观测．结果表明：在黄土地区降雨量与径流量的关系不明显，径流的发生决定于雨强和土壤性质；现有的人工林和天然灌木林具有良好的拦蓄径流、固持土壤的防护功能．     

新疆河流径流模拟

新疆的水文气象资料的数量和范围都较小,在对其径流模拟中,首先要解决∶⒈径流的形成机制如何？⒉如何模拟融雪径流？⒊模型输入的时空分布估计。通过大量的资料分析与流域实地调查,笔者认为,新疆山区具有湿润半湿润地区的产流特征和干旱半干旱地区的气候特征。使用温度指标的融雪模型能较好地适应现时的水文气象观测条件。需要搜集与径流形成有关的各种直接或间接的资料,包括人们的感性认识,分析它们的内在联系与关系,以解决水文气象资料缺乏的困难,从而使径流模拟工作能够进行。在本文中,给出了面积分别为１９０５８ｋｍ２和１６３０ｋｍ２的两个流域模拟实例。     

熊岳河流域水文特征概述

根据熊岳河流域水文站、雨量站的历年实测资料,简要地分析了熊岳河流域的径流、降雨之间的变化特征。     

人工植被坡面产流问题研究进展

随着山坡水文学的发展，人工植被坡面产流问题的研究在水文学领域中具有十分重要的意义，且受到越来越广泛的重视．分析了人工植被坡面径流的研究现状，并简要论述了坡面产流研究的若干成果及未来展望。     

城市不透水区降雨径流量及径流水质变化规律研究

研究城市降雨径流量及径流水质对城市水文学理论扩充及城市雨水资源集蓄利用具有重要意义.通过对2010～2011年保定市区6～8月份降雨产流过程中屋面、路面等类型下垫面的降雨径流量及径流水质的同步监测,初步分析了城市降雨径流量及径流水质的变化规律.研究结果表明:不同屋面及路面降雨径流量与降雨量均呈现相关性显著的线性关系;城...     

恋思水库年径流系列分析

通过分析蔡家庄水文站年径流差积曲线、径流降雨双累积曲线和蔡家庄流域范围内的人类活动,认为蔡家庄流域范围内人类活动对下垫面的影响不明显。通过两种方法利用蔡家庄年径流系列计算得出恋思水库的年径流系列,并对两种结果进行了分析,认为恋思水库流域多年平均径流量为836万m3比较合理。     

森林对河川径流影响研究综述

本文回顾了国内外森林对河川径流影响的研究，重点综述了６０年代以后森林对年径流、洪水径流、融雪径流、枯水径流的影响。     

人工杉木林间伐对水土流失影响的研究

该文以江西省大岗山的人工杉木林为研究对象,分析间伐对水土流失的影响。结果表明:①间伐后,林下植被发展迅速,覆盖度增加,径流系数较未间伐的林地小,未间伐林地的径流系数是间伐林地的4.67倍;②随着时间的发展,同一样地的降雨产流量与1次降雨量、30 min降雨强度、60 min降雨强度的相关关系降低,间伐样地的上述相关关系比未间伐样地的更弱;③间伐样地的径流含沙率明显低于未间伐样地。④适度间伐虽然降低了林分的郁闭度,削弱了林冠的截留率,但是林下植被的迅速发展,使得林分整体的蓄水和保土效益明显增加。      

黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究

【目的】研究黄土高原地区小流域次降雨径流侵蚀产沙规律,建立适宜于该地区的侵蚀产沙预报模型。【方法】根据岔巴沟流域32年实测的水沙资料,采用径流侵蚀功率、地貌分形信息维数的计算模型及多元非线性回归方法,分析了黄土高原地区岔巴沟流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。【结果】岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙模数Ms与径流侵蚀功率E、地貌形态分形信息维数Di有很好的相关性,模型具有较高的精度和一定的适用性。【结论】基于流域径流侵蚀功率与地貌形态分形信息维数的岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙预报模型,能够近似反映不同尺度流域次降雨径流侵蚀产沙特性及水沙传递的关系,为建立具有广泛适用性和较高预报精度的黄土高原流域次降雨径流侵蚀产沙预报模型提供了理论依据。