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。     

黄河内蒙古段弯道河冰过程与卡冰机理研究

黄河内蒙古段弯道因其特殊的热力、动力和河道形态等因素的综合影响,在流凌期极易形成卡冰结坝的现象,造成冰凌灾害。在黄河内蒙古段2013年度冬季流凌至封河期间冰情观测的基础上,对三湖河口弯道处冰凌动力特性进行了数值模拟,揭示了弯道处在河道形态影响下的冰凌动力条件和封河特征,模拟了三湖河口弯道岸冰形成区域、形成过程和可能形成冰塞冰坝的位置。结果显示,受弯曲河道地形的影响,流凌在弯道内摆动轨迹复杂,流凌期首先在凸岸处会有大片岸冰生成,随之,在凸岸顶端下游束窄的断面处封河,此断面也成为可能最易形成冰坝的河道位置。     

新疆克里雅河径流量变化的气候响应

基于1957—2013年克里雅河源流区兰干水文站径流、气温、降水观测数据,运用小波分析、M-K突变等方法,以时间序列进行非线性、多尺度响应分析。结果表明:(1)克里雅河径流量和气温呈非线性显著上升,降水量和蒸发量略有上升。(2)在年际尺度上,源流区径流存在8 a周期,气温、降水存在12 a周期;在年代际尺度上,径流存在22 a周期,气温、降水、蒸发量存在28 a周期,同时蒸发量还存有22 a周期。(3)在年际尺度上,径流与降水成正相关,而与气温、蒸发量成负相关;在年代际尺度上,径流与气温相关性更高,受气温影响更显著。(4)在周期振荡上,气温与蒸发量具有一致性;在对气候变化响应上,径流对气温、降水、蒸发变化呈交错滞后响应,该模式对克里雅河径流有削丰补枯的调节作用。(5)与乌鲁木齐河相比,克里雅河径流较乌鲁木齐河在突变时间上存在近10 a滞后,20世纪90年代克里雅河流域气温的异常偏低是引起突变滞后的主要原因。     

基于小波分析的黄河上游水沙多时间尺度特征

采用小波分析方法及相关理论,以黄河上游唐乃亥站53 a(1957—2009年)径流与输沙序列为例,初步分析并定量描述随序列长度变化时水沙时间序列主周期值的变化规律和特征。由于受降水等多种因素的影响,同一序列的不同长度、同一序列不同时期的相同长度及不同序列相同长度的主周期都有所不同。在此基础上,进一步研究了53 a长度的水沙序列多尺度精细结构。结果表明,黄河上游径流与输沙序列具有多尺度振荡的特点,存在着年际尺度和年代际尺度的周期变化规律,年径流序列的主周期为23 a和8 a,春季径流序列的主周期依次为5 a、24 a、8 a和15 a,年输沙序列的主周期为8 a和18 a,春季输沙序列的主周期依次为8 a、18 a和4 a。     

石羊河流域水文气象要素变化的奇异谱分析

面对全球变暖的大趋势,气候变化对水文水资源系统的影响逐渐得到重视。为了研究石羊河流域水文气候的变化规律,采用奇异谱分析方法对流域产流区1959-2008年气温、降雨和径流的月序列的周期与趋势变化进行分析,结果表明:石羊河流域近50年来气温序列存在一年、半年以及109个月三种振荡周期,气温变化趋势不显著;降雨序列主要存在一年、半年、4月以及156月四种振荡周期,降雨量的变化有较明显的增加趋势;径流序列主要存在一年、半年、41月以及65月四种振荡周期,径流量变化整体处于波动减小的趋势中。该结果对石羊河流域气候变化与同期径流变化的趋势给出了明确的物理理解,为未来趋势的预测以及流域水资源管理决策的制定有一定的参考意义。     

黄河宁蒙河段河道演变过程及影响因素研究

根据下河沿、青铜峡、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口和头道拐6个水文站不同时期水沙资料的分析,宁蒙河道的冲淤演变过程大致可分为三个阶段。1960年以前河床处于微淤状态。1961年至1986年,宁蒙河道呈冲刷状态。1986年以后宁蒙河道呈淤积状态。水力因素、水库调控和风沙入河等因素影响了河道的冲淤演变。黄河自1986年以来出现枯水系列,汛期来水少,挟沙能力降低,河道淤积严重。1987-2006年黄河上游主要控制站年平均径流量、输沙量均比多年均值分别减小8.7-25.5%和13-53.1%。水库调蓄造成宁蒙河道汛期水量、沙量占年水量、沙量的比例减小。宁蒙河段是黄河流域风成沙直接入黄的主要河段。风沙入黄使河道泥沙粗化,由于粒径大于0.1mm颗粒很少形成悬浮物质,影响了泥沙的输移和淤积状态。在维持河道健康的前提下,对宁蒙河段的治理应该坚持因地制宜,生物措施、工程措施相结合的综合治理原则。     

黑河中游张掖地区近48a气候变化及径流的响应

将现代气候统计诊断与预测技术和地理信息系统(GIS)的地学统计方法中的Kriging插值结合,分析了位于黑河中游张掖地区6个气象站的近48a的气温和降水的时空变化,并且空间显示了各季节的气温和降水变化。结果表明:张掖地区6站的年均气温在3.97-8.04℃之间,变暖最快的是山丹站气温倾向率为0.47℃/10a,变暖最缓慢的是高台站气温倾向率为0.19℃/10a。年均气温最低出现在1956年,为2.5℃,最高值出现在1998年,为9.06℃;降水地域分布不均衡,地区降水差值可达200mm以上。夏季张掖地区的降水变化范围为67.11-193.30mm,冬季降水是4.69-10.48mm,表明降水季节分配不均,且冬、夏降水变化幅度大;张掖地区气温在1991年开始发生突变,气温增加趋势明显。西支流地区和整个张掖地区气温突变时间一致,东支流气温突变是在1993年和整个张掖地区相比推迟了2年。整个张掖地区包括西支流和东支流在降水的时间的变化上没有发生突变。张掖地区年水变化周期现象明显,第一主周期为15年第二主周期为7年,但年均气温变化周期现象不明显;平原地区气温不是影响径流最根本的决定因素,但对河流径流的影响是正向的。降水和径流虽然在时间上拟合,径流总体的变化趋势在减少,但径流的降幅比降水要大。     

开都河源区径流变化的气候响应

气候变化下的山区径流时空变异特征是干旱区水文水资源研究的热点之一。本研究选择天山南坡开都河流域源区为典型研究区,基于1958-2017年大山口水文站和巴音布鲁克水文站径流数据,及巴音布鲁克气象观测数据,采用TFPW-MK趋势检验、小波分析与小波相干等方法分析径流序列的趋势、突变和周期特征及其对气候变化的响应。结果表明:近60 a来,开都河源区径流、降水、气温呈显著增加趋势,并且径流量、降水量与最高气温的增率在加快,而平均气温与最低气温的增率减缓;径流量、降水与平均气温的突变年份集中在20世纪90年代,并且均存在28 a的周期;夏季径流量增加主要受夏季升温的影响,而早春径流量增加主要与冬季降水增加、早春升温有关;在年尺度上,降水是影响开都河径流变化的主要因素,气温主要以积温形式影响着径流的变化;在月尺度上,积温与降水均与径流呈显著正相关关系,且源区上游径流较下游径流对气温变化更为敏感。     

近三十年黄河上游冲积河段的河道平面形态变化分析

黄河上游冲积河段的加速淤积已经严重威胁到当地人民的生产生活。为黄河上游冲积河段减淤措施的制定、消除洪灾隐患,文中基于遥感影像和水文资料,结合地质地貌资料,将冲积河段划分为四段,并根据河道的平面特征,将它们归入不同的河型。对比了1978、1990、2002和2010年四期近三十年宁蒙河段河道的平面变化,发现河道总体上表现出萎缩趋势,但在不同河型上变化过程表现不同,具有一定的复杂性。交错复合型和近顺直型河道主流线长度变化较小,游荡型先减小后增大,弯曲型逐渐增大;从河道平均宽度来看,近顺直型和弯曲型河段都是先加宽后束窄,而游荡型的变化却与前两者相反,呈现出先变窄后加宽,仅交错复合型河段逐渐变窄;四个河段河心洲数量变化呈现出两种情形:略微增加和先增加后减少。这些变化与近几十年上游水库的拦水拦沙是息息相关的。     

新疆玛纳斯河径流演变过程及驱动力分析

文中结合玛纳斯河肯斯瓦特(1956-2007a)、红山嘴站(1956-2004a)径流及流域内年均蒸发量、气温数据,利用Mann-Kendall非参数检验,小波分析和灰色系统理论,对其变化趋势、突变和周期进行分析。结果表明:肯斯瓦特和红山嘴径流量皆显著增加,突变分别发生在1996a和1997a;玛纳斯河径流变化与气温、蒸发量最为敏感,气温呈显著递增趋势且突变点在1989a,而蒸发量显著下降,但突变不明显;气温、蒸发量的主周期为11、22、4、7a和15、22a,而径流量为15、20和22a;红山嘴(1997-2004a)8a平均实测径流量比天然径流量增加了4.768×108m3,气候因子对红山嘴径流影响量为12.117×108m3,人类活动影响量为7.349×108m3,表明气候因子是驱动玛纳斯河红山嘴水文站以上径流量演变的主导因素。     

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。     

1961-2010年白龙江上游水文气象要素变化规律分析

以1961-2010年白龙江流域月均温、月降水和上游武都水文站月径流资料为基础,采用Mann-Kendall法、R/S分析法和Morlet小波分析法,研究了白龙江上游水文气象要素的变化特征,并采用多元线性回归分析法探讨了气候变化和人类活动对径流变化的影响.结果表明:近50年来白龙江上游气温显著上升,降水微弱减少,径流显著减少.在未来一段时段内气温仍将持续上升,降水微弱增加,径流持续减少.气温、降水、径流具有多时间尺度特性,年均温、年降水和年径流有6-7年、12-13年、20年准周期.1961-1990年径流变化主要受气候变化影响,人类活动影响较小.1991-2010年径流变化受气候变化和人类活动的综合影响,两者作用相当.     

气候变化对台兰河年平均径流量的影响

以台兰河为研究对象,选用台兰水文站1957-2011年平均流量序列,采用SPSS统计软件对其55 a序列进行趋势分析。结果显示：台兰河径流与降水量的年内分配极不均匀,径流主要集中在夏秋两季,降水量集中在春夏两季,径流与降水量集中期主要分布在7月。识别和提取台兰河年平均流量时间序列的趋势函数QS(t),获得了相应的趋势回归模型;台兰河年平均流量序列存在1957-1981年、1981-1999年、1999-2011年3个时段呈递减→递增→递减变化态势;降水、气温变化是影响台兰河不同时段年平均流量变化的主要因素,年平均径流量变化趋势与气温、降水变化趋势一致。     

阿克苏河径流量时间变化特征及成因分析

运用多种统计方法,对1957-2003年塔里木河最大的源流--阿克苏河年径流量序列进行分析,发现阿克苏河年径流量序列呈明显的上升趋势,大致以4 a左右的周期均匀变化.年径流量作为气温上升的滞后反应,20世纪90年代以来快速增加.通过普查相关和引用积雪卫星遥感资料分析,前期山区降水和气温的年际变化是造成河水径流量稳定变化的主要原因,由气温变化导致的山区积雪融水是阿克苏河径流的重要补给来源.夏季的气温、降水的突然变化是引起径流量突然增大甚至引起洪水的主要原因.     

河套灌区五原绿洲50a气候年变化特征与预测研究

利用1956-2005年河套灌区五原绿洲气温和降水时间序列分析表明,研究区气温呈显著增暖趋势,而降水量波动中略有下降。对50 a来气温和降水的Morlet小波及其功率谱分析结果表明,研究区气候具有多尺度振荡的特点,年平均气温存在4.88 a、7.14 a、11.1 a和21 a左右的周期变化,而年平均降水具有显著的4.89 a和21 a左右的周期变化。气温和降水具有同步的时间序列,但其优势周期尺度不同。年平均气温和年平均降水分别存在11.1 a和4.89 a显著周期(P<0.01)。通过GM(1,1)模型模拟预测表明,未来10年气温仍然呈持续升高趋势,且增幅较大。     

黄河包头段冻融期水体中PAHs的生态风险评价

选取黄河包头干流段为研究区域,于2012—2014年流凌期、封河期及融冰期采集水体样品,检测该河段水体中美国环保局优先控制的16种多环芳烃的残留含量,并利用实际监测数据对黄河包头段水体冻融过程中可能产生的潜在生态风险进行初步评价。结果表明：水体中共检测出11种PAHs,Σ11PAHs的总量为6.58~222.37ng·L-1,平均含量为61.48 ng·L-1,且冰封期含量最高,开河期含量最低。部分断面苯并[a]芘含量超出我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定限值。不同时期均以四环为主,其中荧蒽为最主要的污染物。水体中危害相对较高的为蒽、荧蒽及苯并[a]芘,其中蒽暴露浓度超过影响5.00%的水生生物的概率为83.92%。水体中Σ6PAH联合毒性均高出生态风险最大的蒽单独作用的毒性,甚至大于单体ΣPAH重叠面积之和,表现出显著的联合毒性效应。     

人类活动对黑河水文过程的影响分析

本文以黑河流域年降水序列为参照,利用小波分析方法对黑河年径流序列的周期性变化进行分析,利用Spearman秩次分析法对比检验了黑河年径流序列的趋势性,利用有序聚类分析法推估了人类活动对黑河年径流序列的显著干扰年份。结果表明:黑河流域年降水序列和河流年径流序列存在着多时间尺度周期;距平累积分析表明,1965年以前黑河山口以上年径流序列的趋势性较显著,1971以后对河流入渭年径流序列的趋势性较显著;黑河入渭年径流序列显著突变年份在1979年。     

树轮记录的吕梁山北段1923年以来3—4月平均最高气温变化

基于吕梁山北段管涔山地区华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）样芯资料，建立树轮宽度标准年表（STD），利用Pearson相关分析方法得出3—4月平均最高气温是研究区树木径向生长的主控气候因子（R=0.509,P<0.05）。借助一阶线性回归方程模拟构建近百年来管涔山地区3—4月平均最高气温的变化过程，同时应用逐一剔除法对重建方程进行交叉检验，验证回归方程的稳定性和可靠性。对重建气温序列温度变化分析可知，管涔山地区过去近百年有两个暖期和三个冷期分布，暖期为1932—1945年和1957—1970年；冷期为1946—1956年，1971—1983年和1993—2010年。基于Morlet小波分析对重建气温序列周期分析可知，存在3～5 a、10～13 a、22～33 a、40～45 a的周期分布特征，厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO）现象和太阳黑子活动是其周期变化驱动因子。大尺度空间相关分析可知，重建气温序列对俄罗斯中东部、日本北部、中国中东部等大范围地区的温度变化具有很好的空间代表性。研究结果进一步...     

叶尔羌河近48年来径流演变规律研究

叶尔羌河是塔里木盆地西部最大的河流。文中以叶尔羌河流域的卡群站1957-2004年径流量的年序列资料为基础,通过累积距平探讨了径流的多年变化趋势,运用Mann-Kendall突变检验法分析了径流的突变特征,采用小波分析方法,进一步识别了叶尔羌河径流的周期演变特征。结果表明:1)叶尔羌河多年径流量呈现出略微增加的趋势,并有一定的阶段性;2)叶尔羌河径流量在统计上无明显的突变出现;3)叶尔羌河多年净流量存在4类尺度周期变化规律,2年左右、4-6年、11-13年、17-19年;主周期为2年、5年、13年和18年,其中5年的周期最为显著。