黄河上游近60年水沙演变及影响因素分析

为揭示黄河上游水沙演变规律及其驱动因素,根据黄河上游3个代表水文站长时间序列资料,均值差异T法、双累积曲线分析法、小波分析法等方法对其多年水沙变化的特征进行了分析研究.结果表明,黄河上游三个代表站1960-2019年径流量和输沙量均呈现出下降趋势;黄河上游唐乃亥、兰州和头道拐站三站年径流量突变年份分别为1989年198...     

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。     

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。     

东江流域博罗站天然年径流量序列多时间尺度分析

采用Morlet小波函数,对东江流域博罗站1956-2005年天然年径流时间序列进行了小波分析,揭示了流域天然年径流变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下天然年径流序列变化的周斯,并根据主周期对未来序列变化进行了预测。研究结果表明,天然年径流序列呈现微弱的减少趋势,21 615万m3/(10 a),近50年天然年径流量减少了约108 075万m3;天然年径流量变化的特征时间尺度为2年、4年、8年、12年、19年,其中8年左右的周期振荡最强,为天然年径流量变化主周期;依据主周期的变化趋势,预测2006-2009年间天然年径流将偏多,大约在2010-2013年天然年径流将偏少。     

近60年来长江入海水沙演变规律及影响因素分析

根据长江下游大通水文站长时间序列资料,运用累积曲线法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析等统计方法,揭示了长江入海水沙的演变规律及其影响因素。结果表明:①年径流量呈微弱减少趋势,而年输沙量显著下降,通过95%置信度检验;②径流量在1955年发生突变,输沙量在1997年发生突变;③小波分析表明径流量和输沙量分别存在23a和24a的周期性变化规律;④1971-1996年累积减沙量为22.13亿t,1997-2015年累积减沙量为44.44亿t;⑤年输沙量显著减少受降水影响不明显,主要是水库拦沙、河道采砂和水土保持等人为因素所致。     

西、北、东江水资源特性分析

以西、北、东江控制性水文站1959-2010年共52年的实测水文资料为基础,运用Mann-Kendall法、集中程度等方法分析了西、北、东江的水资源特性。结果表明:(1)西、北、东江径流量有明显的丰枯变化,长系列呈下降趋势,西、北、东江径流量不同年代年平均径流量有明显的差异;(2)西江径流量在1968-1987年和1997-2003年具有上升趋势,其他时段具有下降趋势;北江径流量在1996-2008年具有上升趋势,在1963-1974年和1986-1994年具有下降趋势;东江径流量在1976-1988年具有上升趋势,在1959-1975年和1989-1996年具有下降趋势;变化趋势都没有通过95%的置信度检验,上升或下降趋势不显著。(3)西、北、东江径流量的年内变化在不同时间段存在差异性,20世纪60年代以来,西江、北江径流量年内分配不均匀性较东江径流量年内分配不均匀性大;东江径流量年内分配具有明显均匀化趋势,东江年最小流量占年平均径流量比值有较明显增加趋势,有利于水资源的开发利用。     

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。     

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。     

济南岩溶泉域地下水位与降水的趋势性与持续性

基于1959—2011年济南岩溶泉域地下水位动态及降水监测资料,采用Mann-Kendall趋势检验、突变检验、Hurst指数分析方法对地下水位及降水序列的趋势性、突变年份及持续性进行了分析,并对比分析了相关文献研究结果,讨论了Hurst指数应用中存在问题。结果表明:1人为影响下,济南泉域年值地下水位具有-0.694m/10a的显著下降趋势;降水具有23.941mm/10a的不显著上升趋势,而春季降水有9.430mm/10a的显著上升趋势。2地下水位突变年份为1967年,2004年以前水位持续下降,之后快速上升;降水在1961、1999年发生突变。3水位与降水均具有强的正持续性,但考虑人为因素,认为水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势。     

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。     

南明河流域径流量时间序列演变趋势分析

以贵阳水文站近45年年径流量时间序列为例,借助于Excel和MATLAB等软件,利用滑动平均法、累积距平法、Mann-Kendall趋势检验法及变差系数对南明河流域贵阳水文站径流量时间序列进行了计算分析。结果表明：1990~2000年贵阳站年径流量系列的具有显著的上升趋势;年径流量系列的变差系数较小,径流变化比较稳定,有利于水资源的开发利用。以期对喀斯特地区水资源规划及可持续利用具有参考意义。     

泗河流域径流特征与演变规律研究

采用线性回归、累计距平、滑动平均、Mann-Kendall方法和Morlet小波分析方法,对1956-2013年泗河流域年径流量的变化趋势、突变特征和周期性变化规律进行了相互论证研究。结果表明:泗河流域年径流量总体上呈现下降趋势,1967年为径流发生变化的突变点,其后泗河流域径流有明显的下降趋势,泗河流域年径流存在多种不同时间尺度的变化周期,其中12a左右的周期震荡最强。     

汾河上游土地利用变化对径流的影响分析研究

以汾河上游(兰村以上)为研究区,探究土地利用变化对汾河流域径流的影响。利用1956-2011年的水文气象资料,结合研究区3期遥感影像(1978、1998和2010年),分析了汾河上游多年径流变化趋势以及下垫面变化特征。结果表明,汾河上游径流量呈现下降趋势,1956-2011年兰村站的年平均径流量减少量为0.019亿m3,多年平均径流量没有发生突变。汾河上游土地利用类型变化明显,林草地面积呈增加趋势,农用地与水域面积呈减少趋势。以上研究结果表明,合理规划土地利用,对流域安全具有重要意义。     

大汶河流域河川天然径流演变规律研究

大汶河流域河川天然径流量具有年内变化不均、年际变化幅度大的特点,为分析河川天然径流的演变规律,本文应用累积距平法、Mann-Kendall法、小波分析等多种方法对大汶河流域53年的河川天然径流的变化趋势、突变特征以及周期特性进行了研究。分析结果表明:流域河川天然径流量略呈下降趋势,且存在阶段性变化特征,并于60年代中期达到突变水平;对天然径流序列的小波分析表明,主要存在2个尺度的周期变化,现阶段处于5年尺度下的相对枯水期。     

淮北平原水文气象要素长期变化趋势和突变特征分析

采用淮北平原五道沟水文水资源实验站长系列水文气象观测资料,分析了气温、降雨、日照和风速4个要素的长期变化趋势,并用Yamamoto法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年时间序列的水文气象要素突变现象。结果表明,半个世纪以来五道沟实验站平均气温上升速率为0.14℃/10a,年最低气温上升速率为0.54℃/10a,年最高气温下降速率为0.33℃/10a,年降水量以1.3 mm/a的速率增加,年日照时数整体呈下降趋势,平均风速下降速率为0.32/10a。用Yamamoto法检测突变结果表明年平均气温和年降雨量均未发生突变,年日照时数和年平均风速分别在1997年、1985年发生突变;用Mann-Kendall法检测检验得出本地区年平均气温、年降雨量和年日照时数分别在2003—2004年间、2002年、1998年前后发生突变。     

基于小波分析的年最大径流预测方

径流序列可以看成是各种不同成分线性叠加构成的时间序列。利用小波变换良好的局部化时频分析能力，将年最大径流序列进行分解，使其趋势项、周期项和随机项得以分离。各子序列分别代表不同的时间尺度，反映了各种物理因素对径流过程的影响。然后根据各子序列的特性分别建立幂函数、周期函数或ARMA模型并进行预测。最后将各子序列的预测值合成，得到年最大径流序列的预测值。对宜昌站1991年至2002年最大径流量的预测结果表明，该方法是切实可行的。并指出小波包变换在分析中、高频信息方面优于小波变换，有助于进一步提高预测的精度。     

涪江流域径流量变化及对武引灌区引水的影响

研究运用涪江武都引水枢纽段1984-2010年的年径流量和月径流量资料分析流域径流量变化规律,并结合2005-2010年武引灌区实际引水情况分析流域径流量变化对灌区引水的影响。根据研究,涪江武都引水枢纽段具有年径流量线性下降、年代际平均径流量下降、年径流量丰枯波动等特征,而未来灌区需水总量将大幅增加,将对灌区引水总量产生影响;涪江发生枯水的月份与灌区灌溉用水时间的吻合,加剧了灌区供用水的矛盾,将对灌区引水时间产生影响。因此,应采取积极的措施应对径流量的变化,使武都引水工程更好地为灌区工农业生产服务。     

ENSO循环对汾河上游径流变化的影响

剖析气候对径流变化的影响,在区域水资源合理开发利用及科学管理等方面具有重要意义。基于汾河上游上静游站、汾河水库站、寨上站及兰村站1956-2000年径流数据及多变量ENSO指数(MEI),采用交叉小波分析方法,探究ENSO循环对汾河上游流域径流变化的影响。结果表明:MEI指数呈上升趋势,径流枯水期持续时间也随之增长,且MEI指数较大年份,径流量较少,反之径流量较大,径流序列的丰枯变化对ENSO循环有一定的响应关系;4个水文站径流量与MEI指数在20世纪70年代之前,有相同的1～4 a周期,且相关关系显著,同时在11～12 a尺度上具有较好的相关性,即ENSO循环对径流量影响较大;在20世纪70年代之后,虽然在1～3 a尺度上仍有一定的相关关系,但没有相同的显著周期,即ENSO循环对径流量影响相对减小,径流变化由气候驱动转变为气候与人类活动共同驱动模式。     

三江平原近60年降水量时空变异特征分析

采用趋势分析法、Mann-Kendall突变分析法、小波分析法和时态GIS对三江平原1952—2012年间的61 a降水量的时空变异特征进行分析。结果表明:时间上,5个主要行政区的降水量序列在时间整体上变化趋势不明显,而在时间序列内部存在不同突变趋势,存在以28、22、15、6 a 4个时段为主周期的波动状态;整个三江平原降水量序列在时间整体上变化趋势也不明显,但在时间序列内部表现出突变趋势,即1955年开始呈下降趋势,至1979年开始呈上升趋势,到1997年又呈下降趋势,存在与各行政分区主周期相同的波动状态。空间上,三江平原降水量空间分布变化趋势表现出明显的差异性,即1952—1954年从北到南呈现中间多两端少的变化趋势,而1955—1978年从北到南呈现两端多中间少的变化趋势,1979—2012年也呈现北多南少、东多西少的变化趋势。5个主要行政区及三江平原1952—1954年和1997—2012年两个时段内的多年平均降水量均少于1955—1996年间的多年平均降水量。     

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%。