渭河流域基流及降雨的多尺度特征和突变分析

基于渭河干流上林家村、魏家堡、咸阳、华县4个站点的1955年-2005年的基流资料及关中地区的降雨资料,采用Morlet函数作为小波函数,对序列结构进行详细剖析,探讨了基流序列的多时间尺度变化及突变特征。结果表明:渭河流域基流的演变过程存在明显的多时间尺度特征,具有19-21a的近似主周期,7a的次周期,周期变化复杂,大时间尺度包含着小时间尺度。且在主周期上基流比降水的周期滞后约2a;从不同时间尺度的小波变换过程推测,渭河流域在未来几年基流量和降雨量都将处于丰的趋势;小波分析的时频局部化特性可展现基流、降水时间序列的精细结构,不仅将随着时间序列变化的周期震荡显现出来,还可以确定其突变点的位置,为短期水文预报提供参考。     

西辽河流域近60年来气候变化趋势分析

采用Mann-Kendall法,以实测站点数据为基础,选取降水和气温两个主要气象要素指标,对西辽河流域1951~2006年来的气候变化趋势进行了分析。研究结果表明:1)近60年来,西辽河流域降水量总体呈减少趋势,但趋势不明显。变化序列可以划分为三个阶段:1951~1984年平均降水量呈减少趋势;1985~1995呈增加趋势;1996~今年降水呈减少趋势;三个阶段趋势都不显著。近60年来春季降水变化大,夏、秋、冬三季降水量呈减少趋势,冬季减少明显。2)西辽河流域气温在20世纪90年代以前变化不明显,上世纪90年代至今气温显著增高,目前仍在上升阶段,近60年来全年各月气温都呈显著增加趋势。     

基于小波变换的宁蒙河段凌情多尺度分析

应用小波变换的多分辨分析功能,对黄河宁蒙河段的流凌、封河、开河、气温和径流序列进行了多时间尺度分析。分析结果显示:宁夏和内蒙古河段流凌日期分别存在一个28年和22年的主周期变化;宁夏河段开河日期不存在明显的周期变化,内蒙古河段封河日期存在一个21~22年的主周期变化;宁夏和内蒙古河段开河日期分别存在一个27年的主周期变化和一个15年的弱周期变化;宁蒙河段冰期气温整体上呈上升趋势,不存在明显的周期变化;宁蒙河段冰期径流变化较为稳定,冰期平均径流序列存在一个22年左右的主周期变化。研究结果有助于全面认知宁蒙河段凌情变化特性,可为区域防凌减灾提供参考信息。     

黄河近80年径流长程相关性诊断分析及趋势预测

为研究黄河径流的长程相关规律,利用非趋势波动分析法对黄河近80年月径流序列进行了分析,初步得出以下结论:黄河近80年月径流存在内在的长程相关性;长程幂律相关的标度指数а≌0.39;尽管大于11.3a尺度区间的а与小于11.3a尺度区间的а有所不同,但可能由于所分析的径流序列长度受到限制,没有足够的理由判断11.3a是个交叉点;通过波动分析进行趋势预测,在未来十几年,黄河径流的变化可能会成下降趋势。     

新疆石河子地区降水量变化特征分析

根据石河子地区4个区域(石河子市,莫索湾垦区,下野地垦区,安集海垦区)1959-2006年的年均降水量资料,利用Mann-Kendall秩次相关检验和时间序列的线性趋势检验得到:石河子地区的年际降水量总体呈上升趋势,但该趋势在0.05水平上不显著;通过Morlet小波变换对石河子地区降水量进行了多时间尺度的周期性变化分析和趋势预测,结果表明:石河子市,安集海,下野地,莫索湾垦区分别在15a,16a,14a,16a的中心时间尺度上存在约4个主周期,6a,5a,6a,6a的时间尺度上存在约9个次周期;2006年后的一段时间内石河子地区降水量可能呈下降趋势,经过2a左右以后该区将进入降水量的偏少期,并将有5年左右的持续时间。     

近50 a黄河上游气候变化趋势和干湿界线波动分析

利用黄河上游地区13个气象站点1959-2008年的气候资料,研究了黄河上游地区多个气候要素的变化,以30 a为时间尺度研究气候变化趋势的可行性。结果表明：区域东南部站点呈干暖化趋势,其他站点以湿暖化为主,变湿的趋势不显著,而变暖的趋势普遍且显著;东南部向着干旱化的方向发展,其他区域不显著;年平均气温和最低气温在1959-1988年、1969-1998年和1979-2008年3个时段呈持续增加趋势,最高气温仅在近30 a呈整体增加趋势;在最低气温和最高气温的共同作用下,1979-2008年年均气温的增幅最大;低海拔站点日照时数持续、显著减少,而高海拔的玛多、达日两站则呈显著增加趋势;相对湿度恰好相反,低海拔站点多呈增加趋势,高海拔站点多呈减少趋势。区域风速总体呈下降趋势,尤其是低海拔地区和后两个时段。采用30 a为时间尺度分析气候变化具有一定的可行性。     

黄河中游砒砂岩地区皇甫川流域气候变化特征分析

采用 1 961～ 2 0 0 0年连续 40年的逐月气象数据 ,分析黄河中游典型砒砂岩地区-皇甫川流域气候及其变化特征。分析结果表明 :皇甫川流域大陆性气候特点明显 ,降雨主要集中在每年的 6月～ 9月 ,这四个月的降雨量占全年的 76.7% ,形成河川径流的汛期。皇甫川流域年降雨量和汛期降雨量具有明显的减少趋势而且降雨量年际之间的波动很大 ;年均气温具有明显上升趋势 ,近 40年来年均气温升高了 0 .4℃ ;年平均风速总的变化趋势是逐渐降低的。另外 ,皇甫川流域湿度指数总体变化具有降低趋势 ,而温暖指数则是大幅度增高。可见 ,皇甫川流域气候变化具有明显地干和热的趋势。     

黄河上游天然径流变化特性分析

利用黄河上游唐乃亥水文站1956~2012年57年的径流时间序列资料,采用统计分析法、趋势分析法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析法分析了黄河上游径流年内分布特征、径流年际变化趋势、突变特征及其周期性。结果表明:黄河上游多年平均径流量为627.9m~3/s,径流在年际间表现出较大的差异性,极值比K达到3.1;径流在年内分布不均匀,其中7~9月三个月的径流占全年径流量的46.75%;年径流量总体呈下降趋势,下降率为2.65m~3/s/年;黄河上游年径流量在1992年发生突变,突变前后年平均径流量分别为666.05m~3/s和545.75m~3/s,相差120.3m~3/s;黄河上游径流变化存在着多层次的时间尺度结构,径流演变的第一和第二主周期分别为12年和22年,它们控制了流域径流的演变过程。     

黄河宁-蒙河段流量变化及周期研究

采用小波分析法,对黄河宁夏-内蒙古河段青铜峡站和头道拐站46 a(1961-2006年)的流量资料进行多时间尺度分析。结果表明：不同频域尺度下2站流量随时间的变化具有同步性。通过进一步分析小波方差图,确定了黄河宁-蒙河段年均流量具有18 a和31 a的主周期变化规律。对其结果进行小波系数过程线的检验,得到2站流量丰枯变化趋势,并预测今后一段时间内宁-蒙河段流量将处于偏枯期。流量变化的主要因素除了降水量减小和用水量增加外,水库的运行也起到关键作用。此成果可为黄河上游的水资源保护和预测及宁-蒙河段水沙防治工作提供参考依据。     

皇甫川流域水沙变化及驱动因素分析

皇甫川流域地处黄河中游典型的多沙粗沙区,该区域的水沙变化对黄河下游水沙情势的改变具有重要指示意义。利用双累积曲线确定1954-2010年皇甫川流域水沙变化的典型时段,对其趋势进行分析,并基于20世纪50年代以来水利水保措施的实施来剖析流域水沙变化的驱动因素。结果表明：皇甫川流域水沙的演变过程可划分为4个典型时段,即1954-1978年、1979-1987年、1988-2002年、2003-2010年。1954-1978年,流域治理度低,受人类活动影响较小,为水沙的自然变化时段;1979-2010年水利水保措施的减水减沙效应不断增大,双累积曲线法计算的减水减沙效应分别为41.8%和49.7%,径流/输沙系数还原法计算的减水减沙效应分别为44.7%和48.3%。     

图们江干流区间流域径流变化特征

以图们江干流区间为研究对象，应用Mann-Kendall非参数检验法分析干流区间4个水文站点径流年际与年内变化趋势。在此基础上，采用R/S分析方法分析年径流、季节径流和月径流变化趋势在未来的可持续性，利用Mann-Kendall突变检验方法分析各水文站点年径流、季节径流和月径流发生突变的年份。结果表明：图们江干流区间各水文站径流年际和年内变化趋势均与干流径流变化趋势一致，呈下降趋势，非汛期径流下降的贡献主要来自春季和冬季径流的下降；Hurst指数表明，上游径流变化趋势的持续性最强，下游的持续性相对较弱；1985年是图们江干流区间年径流发生突变的年份，且降水量也发生了变化，可以推测降水量可能是径流不断减少的重要因素。     

近50年来喀什噶尔河流域气温、降水及径流的变化趋势

应用喀什噶尔河流域内7个气象站、3个水文站的观测资料,分析了全流域、平原区和帕米尔高原的气温、降水以及出山口控制站年径流量的变化特征.结果显示:①从20世纪90年代开始,喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年以及冬、秋季明显增暖,近5年春季迅速增温.从90年代起,全流域与高原区的年降水量明显增加,近5年平原区也明显增加;自90年代起全流域的春季、夏季降水明显增加,而近5年秋、冬季增湿迅速;近5年平原区的秋、春季以及冬季降水增加明显,高原区却以夏、秋季增湿最明显.②喀什噶尔河全流域以及平原区和帕米尔高原的年气温与降水量都呈显著的线性增加趋势.平原区的秋、冬季气温显著上升,冬季最明显,夏季呈不显著的下降趋势;平原区的四季降水呈不显著的上升趋势.帕米尔高原的夏、秋、冬季气温呈显著的上升趋势,秋季最明显;帕米尔高原的四季降水呈上升趋势,只有夏季的增湿趋势较显著.③喀什噶尔河年径流量(3站合计)近47年来呈显著的线性上升趋势,以3.0%·(10 a)-1的速率增加.流域内3条河流情况有所不同,克孜河径流量的线性增加趋势最明显,而盖孜河呈不显著的下降趋势.     

和田河中下游生态环境特征及公路工程保护

和田河中下游具典型的人陆沙漠性气候特征。近40a来．该地区年降水量虽略有增长．年均沙尘暴和浮尘天数微弱下降,但河水年径流量总体呈减少趋势．和田河携带的人量泥沙成为绿色走廊的沙源。该区十壤质地粗、肥力低、盐碱化强;植被组成简单、结构单一,从河床向两侧具有一定的分带性。在风蚀、水蚀及流沙人侵较强烈的地段,植被多出现败相。所以,和田河中下游生态环境脆弱．公路建设是一种高强度的人类活动,为减少其对和田河中下游生态环境的影响,提出一些针对性保护措施?     

黄河下游凌汛变化趋势与气候变化关系分析——以济南天桥河段为例

凌汛是黄河下游严重的自然灾害之一,黄河下游天桥河段属于典型的弯曲窄河段,极易发生凌情。本文选择了天桥河段为研究对象,根据天桥河段1996-2005年凌情的实测资料,并结合济南市和郑州市气温、降水等气象要素,应用数理统计的方法,初步探讨了气候变化背景下的黄河下游凌汛的变化趋势。研究表明:在全球变暖的大背景下,济南市近10年的气候呈现冷湿趋势,而济南的上一站郑州却呈现暖湿的特点。气候的变化使得黄河下游凌汛呈现出新的特点和变化趋势,即从凌汛期持续时间、封冻历时及封河长度等综合指标来看,近10年凌情比较严重的年份大致呈现凌情轻重交替出现的特点;天桥河段与黄河下游历年凌情比较,总体上凌情变化趋向于缓和。     

1957—2015年叶尔羌河流域气候变化特征及其径流响应

根据流域内气象、水文站点的长期观测数据,利用线性趋势、相关系数、累积距平、Mann-kendall(M-K)突变检验等方法分析不同区域的干、湿季气候变化特征,并假定不同的气候情景组合,分析径流对气候变化的响应程度。结果表明:(1)1957-2015年4个单元气温和降水量呈增加趋势;除上游外,相对湿度、平均风速和大风日数呈减小趋势,流域径流量呈增加趋势。(2)气温在1996年发生突变;降水量未出现明显突变点;相对湿度在2005年左右发生突变;除下游外,平均风速在1983年发生突变;径流量于1993年发生突变,突变后径流量增加了9.08×10^8m^3。(3)相关性分析显示,流域径流量与湿季平均气温、平均最低(最高)气温呈极显著正相关,与湿季平均风速、大风日数和相对湿度呈负相关,除上游径流与干季降水量呈正相关外,其他区域与降水量呈负相关。(4)敏感性分析表明,当降水量不变,气温升高1℃,径流量增加9.06%;当气温不变,降水量增加10%,径流量减小1.67%,这主要与径流组成有关。流域77.4%的径流量来自雪冰融水补给,当降水量增加时,气温降低,减少了冰川积雪的融化,因而流域径流与气温呈正相关,与降水量呈负相关,且对气温变化更敏感。     

黄河源头气候变化对生态环境的影响

利用黄河源头玛多、玛沁两个气象站1961～2010年50年逐月平均气温和降水量资料,采用Mann-Kendall等检验方法分析年和四季的气候特征及气候变化趋势,并对气候突变进行了检验。结果表明:近50年来黄河源头表现出气温升高、降水量呈微弱增加、地表蒸发量增大的变化趋势,并且在90年代后期变化趋势更加明显,这种气候变化趋势加速了黄河源头草地退化和沙化。     

塔里木河不同河段胡杨径向生长及径流的影响差异

利用塔里木河上、中、下游采集的胡杨年轮数据和1957-2010年的径流资料,分析塔里木河干流地区胡杨径向生长量与径流量的对应关系。结果表明：① 塔里木河上、中游4个断面的胡杨径向生长量存在显著变化,在20世纪80-90年代出现峰值,总体呈下降趋势。下游2个断面胡杨径向生长量在2000年前年际变化较小,2000年后,受生态输水影响胡杨径向生长量变化幅度较大,英苏和依干不及麻断面分别在2003年和2006年出现峰值。② 塔里木河肖夹克、新渠满、沙子河口、阿其克、英苏和依干不及麻断面的胡杨径向生长量突变分别发生在1996、1999、1991、2000、1998年和1960年或1968年或1978年。③ 塔里木河上、中游胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量正相关性最高,下游胡杨径向生长量与当年1-2月的径流量负相关性最高。     

胶东半岛大沽河流域径流变化特征

大沽河是胶东半岛最大的河流,被称为青岛市的“母亲河”,近年来受气候变化与人类活动的共同影响,河川径流量急剧减少,河道断流形势严峻。基于1964-2008年大沽河3个水文站点（南村、产芝水库和尹府水库）的径流资料以及青岛气象站点的气象资料,初步探讨了大沽河流域径流的年际年内特征、变化趋势及其原因。结果表明：大沽河年径流存在明显的年代际特征,45 a间有一定下降趋势,特别是20世纪80年代以来,南村站河道常出现全年断流现象;3个水文站均于60年代初发生了突变,而且尹府水库站的年径流还存在显著的准4 a的变化周期;南村站径流的季节特征及变化趋势均比较显著,年径流量的89.8%集中在汛期,汛期径流量及各月径流（除8-9月）在45 a间均呈显著下降趋势,非汛期径流变化趋势虽不明显,但其径流量自80年代以来大多年份为0;相对而言,产芝水库和尹府水库站径流的季节差异及趋势相对较小;由基准期（1964-1980年）到变化期（1981-2008年）,降水变化与人类活动分别导致年径流量减少的比例为52.38%和47.62%,说明两者对径流的减少作用均比较显著,而且在全球气候变化的背景下,人类活动进一步加剧了径流的减少,并促使大沽河演变为季节性河流。