黑河流域金塔段水文特征与降水量关系初探

利用甘肃省酒泉市金塔县气象站1973~2014年降水量数据以及鸳鸯池水库径流量资料,通过最小二乘法、Mann-Kendall法、小波分析法等统计方法,对降水量与径流量的关系进行了不同角度的分析研究。结果表明,(1)42年里金塔县年降水量呈现出缓慢上升的变化趋势,降水量趋势倾向率为3.65 mm/10年。春季、夏季、秋季、冬季平均降水量趋势倾向率为-0.02、-0.47、0.51、0.62 mm/10年。四季当中夏季降水量占到全年的比例为62%,该季节降水量的减少必定会影响全年降水量变化。鸳鸯池水库1984~2004年径流量处在偏少时期,2004年之后径流量处在相对较多的时期。通过对径流量的季节分析来看,夏季平均径流量为1.01×108 m~3,为四季中最大,占到全年径流量的32%。年降水量与年径流量之间的相关系数为0.352,四季当中夏季降水量与径流量以及秋季降水量与径流量的相关性均通过了0.01的显著性检验。(2)Mann-Kendall法,对鸳鸯池水库年平均径流量序列做突变检测分析发现,2009年是径流量由减少转为增加趋势的突变点,对鸳鸯池水库径流量序列进行Morlet小波变换特征分析,在15年左右的尺度以及32年左右的时间尺度,径流量变化周期显著,小波方差进一步确认32年是径流量序列变化的第一主导周期,表现出的能量最大,而15年是第二主导周期。(3)对年降水量与径流量建立关系模型,选择三次方程(Cubic)作为建模需要,通过降水量来反映出径流量的变化特征。     

小波分析在水文预报中的应用概述

阐述了小波分析在水文预报中的应用现状,讨论了小波消噪在水文序列中的中的重要性,并介绍了基于小波消噪的偏最小二乘回归模型,得出消噪后的水文序列的相依性会大大提高,能更好地为建立水文预报模型奠定基础。     

洞庭湖流域径流量对气候变化和人类活动的响应研究

为了定量化研究气候变化和人类活动对洞庭湖流域径流量变化的影响,采用累积距平分析和Mann-Kendall趋势检验对流域内4个水文站和16个气象站1985—2010年的水文及气象数据进行统计分析,并利用径流量变化定量分析方法,计算了气候变化和人类活动对径流的改变量及其贡献率。研究结果表明:降水量的下降和潜在蒸散发量的上升导致整个洞庭湖流域及湘江、资水、沅江、澧水4个子流域突变后相对于突变前径流量分别减少了28、15、130、112 mm和102 mm;洞庭湖流域径流量的减少主要受气候变化的影响,其贡献率为64%,人类活动虽然能增加径流,但是两者的叠加影响整体上仍使径流量减少。因此,洞庭湖流域的水文干旱是自然环境演化的结果,与全球气候变化的大格局息息相关。     

陕北安塞县水文要素变化特征分析

【目的】研究退耕还林前后近30年陕西省安塞县的降雨量、蒸发量、径流量和含沙量等水文因子的变化特征,并揭示其变化趋势,为退耕还林(草)工程生态效益的客观评价提供参考。【方法】根据安塞站近30年(1980-2008年)的水文实测数据,统计分析了降雨量、蒸发量、径流量、径流模数、径流深度和含沙量等水文要素年内和年际变化;比较分析了退耕还林前后水文要素的变化特征和变化趋势。【结果】安塞县降雨量、蒸发量和含沙量年内分配不均,主要呈现季节性特征。降雨量、径流量和含沙量的年际变化大,而蒸发量的年际变化较小。退耕还林前,降雨量呈下降趋势,蒸发量、干旱指数、径流量和含沙量均呈增加趋势;退耕还林后,降雨量和蒸发量均有不同程度的增加,而且随着退耕还林年限的增加,降雨量呈现出增加趋势,蒸发量、干旱指数却呈现出下降趋势,径流量和含沙量均大幅下降并呈现减少趋势;各水文因子之间存在极显著性差异,降雨量与蒸发量呈极显著负相关,径流量与含沙量呈极显著正相关。【结论】退耕还林(草)工程实施后,安塞县各水文因子发生了较大变化,呈现出整体持续向好的趋势,生态环境也有了明显改善,可见退耕还林(草)工程的生态效益是显著的。     

哈密地区河流水文特性分析

哈密地区地处新疆东部,是典型的内陆干旱区。哈密地区主要有4个国家级水文站,根据各站多年实测水文资料,分析了降水、水面蒸发、径流量、洪水、泥沙和水质等水文特性,以期为该地区的水资源利用提供参考。     

杂谷脑河径流趋势及周期变化特征的小波分析

该文基于四川岷江上游桑坪、杂谷脑两个水文站1962—2002年的月径流实测资料,采用小波理论分析杂谷脑河流域径流变化趋势及其周期特征. 选用db3小波函数对标准化径流序列进行多分辨分析,其低频重构序列显示该流域径流变化呈递减趋势,并且植被平均状况较差的区域相对植被平均状况较好的区域径流下降趋势明显,变化剧烈,证明了森林植被的水源涵养功能及调节能力,植被恢复与更新有助于改善流域的水文状况.另外,除森林对径流影响较大外,人类活动如灌溉、水电站等也是引起流域径流量递减的重要原因.选用复Morlet小波函数对标准月径流序列进行连续小波变换,根据小波方差图可以确定,杂谷脑站上游径流过程存在6 a左右的显著周期,桑坪站上游径流过程存在7～8 a的显著周期. 研究结果表明,小波变换是分析非平稳随机时间序列的有效工具,在水文水资源领域应用潜力很大.      

用水文特性分析流域治理效果

本文用缸窑口水文站降水量、径流量、输沙量等水文要素的变化,分析小凌河上游流域治理情况。     

岷江上游典型流域植被水文效应模拟

该文通过研究现有土地覆盖下水文分布的空间格局,及不同植被类型集水区内降雨与径流间的关系,来揭示森林生态系统与水文动态之间相互作用的机制,从而为岷江上游的生态环境评价和区域生态环境保护及恢复提供理论依据和科学指导.在前人研究的基础上,结合先进的地理信息系统和遥感技术,构建岷江流域植被水文模型.模型以水文子模块TOPMODEL为中心,由山地小气候模型MTCLIM和林冠截留模型为其提供水文学参数,研究中水文循环过程涉及植被截留、(实际)蒸散发、降雨入渗和土壤水分动态等.最后将模型应用于岷江上游典型支流——杂古脑流域,对其1995年7—9月的径流特征进行了模拟分析.结果显示,7—9月日径流量总体趋势表现为逐渐降低,径流量对降水响应敏感,基本反映了杂古脑流域雨季的径流变化特征.     

开都河流域汛期径流量演变研究

根据1982—2017年汛期(5—9月)大山口水电站水文资料及巴音布鲁克气象站降水、气温资料,运用数理统计、累积距平分析等方法研究了开都河径流量与降雨量的变化。结果表明,汛期开都河径流量与降水、气温呈明显正相关,且开都河径流量随时间呈现出增长趋势;汛期降水量是影响开都河径流量的最主要因子,但降水量对径流量的补给在相对减少,而气温的升高导致冰雪融水影响径流量增多;虽然随着时间人为活动呈逐渐增加状态,但2006—2017年期间对径流量的影响程度逐渐减少,说明开展修复与保护当地生态环境的措施,已取得了一定成效。     

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。     

艾比湖流域径流变化特征分析——以精河为例

利用精河水文站1964—2012年径流数据,采用变异系数、集中度、集中期和小波分析方法,对艾比湖流域精河的径流量在多时间尺度上进行分析。结果显示,精河径流年际变化较平稳,增长趋势不明显;精河流域径流主要集中在6～8月,季节上主要集中在夏季。径流集中期主要集中在6月下旬至7月中旬之间。应用小波分析发现精河年径流集中度变化具有明显的阶段性与周期性。径流集中度呈现15年、8年、4年、2年左右的显著周期性变化。     

乌江流域降雨和径流的周期变化

开展乌江流域降雨和径流实测序列的多尺度时频分析,对乌江流域水资源的合理利用以及解决该地区的季节性干旱具有一定的意义。本文采用小波变换方法对乌江流域年均降雨量和径流量变化的周期性进行分析,研究结果为:乌江流域1956—2000年降雨量和径流量均具有中等程度的变异,且径流量的增加速率大于降雨量;降雨和径流存在明显的年际和年代变化,且降雨量和径流量的变化周期具有同步性;降雨量的主周期依次为41年、25年、11年和5年,而25年尺度的周期具有全局性;径流量的变化周期大致为40年、25年、16年和6年,而25年尺度的周期具有全局性。     

晋江流域径流演变规律研究

根据晋江流域安溪和石砻水文站历年径流量序列和降水序列,应用了Mann—Kendall法、集中度和集中期Morlet小波等数学方法,对该流域径流的演变规律进行了分析,研究结果表明：径流年内分配极不均匀,全年径流主要集中在5、6、7、8、9月份,占全年径流量的60％以上,冬季径流量很小,占全年平均径流量的比例不足10％;从径流年内分配的集中性来看,安溪水文站的径流年内分配集中度20世纪60年代最大为49％,其余年代均较小;从变化趋势来看,晋江上游安溪站年均径流量较稳定,基本无变化,晋江下游的石砻站年均径流量趋势变化较上游强烈,具体表现为50年代未至70年代初表现出下降趋势,90年代至今表现为上升趋势。但晋江流域水文站的年均径流量在过去的53年中均没有明显的上升或是下降趋势。     

小波分析在单自由度动力分析中的应用

将小波分析引入单自由度动力分析计算中。利用小波在时频域分析的特点，对动力荷载进行小波分解，滤去动力荷载的高频成分，以减少动力分析过程中的数据计算量，算例计算结果表明，按照动力体系特性利用小波分析去除动力荷载高频及其代表的荷载，误差在可接受的范围之内，不会影响动力体系的动力反应。     

河北燕山山区径流变化规律研究

运用河北燕山迎风区与背风区主要代表水文站1956—2005年的实测径流资料,采用Mann-Kendall统计检验方法和小波分析法来分析研究燕山山区径流的突变性及其周期性变化的趋势。结果表明:近50年来,燕山山区的迎风区与背风区年径流量均出现逐渐减少的趋势;其中背风区突变主要发生在1972、1985年,迎风区则主要在1977年发生一次较大的突变;且背风区与迎风区年径流序列均主要存在25~32,5~8年的变化周期。利用降雨和径流的双累积曲线,定量分析降雨变化和人类活动对径流的影响贡献率,得出在变化期内,人类活动和降雨对径流变化的影响贡献率分别为67.86%和32.14%,说明人类的活动是1978—2005年径流减少的主要影响因素。     

江西省石城县降雨径流对森林质量的响应

  目的  分析江西省石城县域降雨径流和森林质量年代变化特征及规律,研究降雨-径流-森林之间的关系,为定量监测和科学评价南方红壤丘陵区水土流失与生态环境状况提供依据。  方法  根据石城县域1989?2018年的天然降雨、径流序列数据以及不同年代遥感影像图,采用小波分析、遥感监督解译及森林质量等级判定等方法。  结果  ①石城县域降雨径流随着年际变化表现出缓慢下降趋势,但下降趋势不显著;②森林质量指数随着解析年份的增加整体呈上升?下降?上升趋势;③森林质量提升具有显著滞洪作用;④建立石城县域小波模型,径流深与降雨量呈正相关,与森林质量指数呈负相关。  结论  森林质量的提升会加强森林涵养水源能力和森林滞洪作用。图4表5参27     

小波分析在农业气象灾害周期分析中的应用

利用小波变换时域局部性的特点,对南宁市1951—2006年的春季低温、寒露风、霜冻期、安全生育期的发生时间及天数的时间序列资料及1955-2006年历年最低气温的发生时间的时间序列资料进行了小波分析。研究了南宁市在不同时间尺度上的气象变化状况,指出以上气象变化的阶段性、周期性和突变性等特征,揭示了长期的气象资源信息变化规律。     

新疆天山北部气候变化及其对径流的影响

[目的]研究新疆天山北部气候变化及其对径流的影响。[方法]利用新疆天山北部16个气象站和肯斯瓦特近51年的气象、水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势及突变检验、小波分析、R/S分析及周期性叠加趋势模型,对新疆天山北部气候变化及玛纳斯河的时间序列进行了分析,探讨了近51年来新疆天山北部气候及径流变化的趋势、突变、周期、未来变化趋势及气候变化对源、干流年径流的影响量。[结果]新疆天山北部气温、降水量皆呈显著性增加趋势,且其Hurst指数均大于0.5,表明未来的一段时间内仍将保持这种走势;从年代际来看,1957～1959年气温偏低,降水量偏多,为低温多雨期,60和70年代为低温少雨期8,0年代气温接近多年平均值,降水量偏少,进入90年代以后为高温多雨期,并在2000～2007年尤为显著;气温、降水量分别在19951、996年发生了1.1℃和30.2mm的显著性增多突变;气温在112、2年处周期性显著,降水量存在5、81、42、2年的主周期。玛纳斯河流域年径流量与气候因子均存在周期性与趋势性,且呈周期性波动上升趋势;该流域年径流量和气候因子存在显著的相关关系,气温与年径流量的关系比降水量更密切。[结论]该研究为新疆天山北部的水资源合理配置、生态保护和农业生产提供科学指导。     

求解任意多边形区域二维偏微分方程的小波精细积分法

张量积小波数值法方法具有自适应性和较高的精度,但只适合求解定义在矩形区域的偏微分方程。将小波精细积分法与虚拟区域法相结合,构造了一种求解定义在任意多边形区域的二维偏微分方程的新小波数值方法。小波函数的紧支撑性降低了虚拟区域法的计算工作量。该方法可为求解定义在不规则区域上的工程动力学模型提供参考。