近50年博斯腾湖水位变化特征分析

以干旱区博斯腾湖为研究对象,依据博斯腾湖1956—2012年期间的水位监测数据,采用小波分析及MannKendall(M-K)趋势检验等统计学方法,揭示了近50a博斯腾湖水位变化趋势及规律。结果显示:博斯腾湖1956—2012年水位变化分为3个阶段下降(1956—1987年)—上升(1988—2002年)—下降(2003—2012年),其中1956—1987年水位下降了3.39m;1988—2002年上升了3.7m;2003—2012年再次下降了3.21m。水位总体上呈现出显著的下降趋势,且通过了α=0.05时的显著性检验。就其周期性变化规律而言,博斯腾湖水位存在18a的主周期,而38a的周期由于水位资料序列有限难以确定,需要更长的资料序列进行分析验证。     

基于小波分析的开都河径流变化周期研究

基于开都河1956—2010年径流量资料,采用小波分析法对开都河径流变化特征进行研究,讨论开都河年径流在不同时间尺度下的小波变换时频分布特征及其丰、枯交替变化的周期规律。研究结果表明,开都河年径流变化具有同步性,现正处于偏丰期;年内径流分配主要集中于6—8月,各站点最大月径流量均出现在7月。55 a来开都河流域大山口站年径流量呈现递增趋势,变化率为1.382 m³/s,、焉耆站年径流量呈现下降趋势,变化率为-0.113 m³/s。开都河大山口和焉耆两站20~30 a左右时间尺度的周期震荡最显著,其次,11~17 a左右时间尺度的周期震荡也较为显著;开都河流域径流量变化的主周期为27 a,次周期为16 a。     

伊塞克湖典型小流域径流变化差异性及其影响因素分析

基于伊塞克湖流域近70年来气温、降水和径流量资料,采用Mann—Kendall法、突变检验和小波分析进行研究流域气温、降水和径流量的变化特征及差异性,在此基础上,探讨区域气候变化对径流量的影响。结果表明：（1）1951—2012年伊塞克湖典型小流域气温呈上升的趋势;其中,乔尔蓬-阿塔站（湖盆中部）和克孜尔苏站（东部）气温分别在1975年和1989年后上升趋势增大,秋季增温幅度均对气温升高的贡献较大;2个水文站降水量变化相对复杂,整体呈增加趋势,秋季降水量增加幅度最大。（2）受气温升高和降水量的直接影响,研究区4个典型水文站年径流量变化趋势不一致,乔尔蓬-阿塔、琼—阿克苏和琼—克孜尔苏站径流量呈明显增加趋势,曲线值分别在1987年、1983年和1987年后开始表现为增加趋势;而卡拉科尔站径流量呈明显下降趋势,曲线值在1982年后开始表现为下降趋势。从年内不同季节的径流分配来看,乔尔蓬-阿塔站和琼—克孜尔苏站径流量增加趋势明显,夏季增加幅度最大;而卡拉科尔站夏季径流量减少趋势明显,下降幅度最大。（3）通过皮尔逊相关分析法和主成分分析法分析,在年际尺度上,各水文站径流量与气温、降水量之间呈较显著的相关性,气温的升高与降水量的多少影响径流量产量的多少。（4）从周期性变化分析来看,气温、降水和径流量的周期性变化均比较明显,波动变化基本一致,表明径流量对气温和降水的响应较突出。     

基于小波分析的朝阳市降水周期特征研究

为了研究朝阳市降水周期变化规律,采用Morlet小波函数,对朝阳市1953—2015年降水时间序列进行了小波分析。得到了不同时间尺度下降雨序列变化周期和突变点,并对降雨变化趋势进行了分析。研究结果表明:朝阳市年降水量存在3~9 a,10~22 a,23~40 a 3类尺度的变化周期,未来3 a将出现降雨量偏少过程。     

基于小波分析的西安降水时间序列的变化特征

应用墨西哥帽小波函数进行小波变换,对西安市45a（1961-2005年）来的降水量数据进行分析,计算小波方差,从而研究西安市降水变化的时间及其周期变化特征。通过对西安市的降水时间序列的小波分析,揭示其在不同层次上的降水结构和异常变化规律以及突变特征,预测了西安市四季降水量以及年降水量的变化趋势。特别是通过小波分析的预测结果在2009和2010年出现的关中地区大面积的春旱以及2005年以后出现的秋涝中得到验证,这对认识西安市降水特征以及对西安地区的农业生产和渭河防迅工作具有重要的参考价值和指导意义。45a来,除西安市春季降水量呈显著下降趋势外（P〈0.05）,其它季节和年降水量的线性变化趋势均不显著。但季节降水量和年降水量都存在多时间尺度特征,不同的时间尺度表现为不同的循环交替,大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。总体上表现为由小尺度的震荡剧烈、没有明显规律到大尺度出现明显规律后继续增强或先升后降。     

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0～1 047.4 mm,大体上由东南向西北递减; 山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%; 山东省年降水量存在3～9 a的年际变化周期,以及15～32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。     

延河流域径流和输沙周期变化特征的小波分析

 用延河流域甘谷驿站1953—2000年实测月径流深和输沙模数数据和1957—2000年月均面降雨数据,采用小波多尺度方法,分析延河流域主要水文要素的周期及其变化特征。结果表明:延河流域降雨、径流和输沙存在着显著的周期,且其大小非常接近,为3.0、6.5、13.0和23.0a。降雨、径流和输沙主周期分别是3.0、23.0和23.0 a。延河流域20世纪70年代后降雨量年际分配趋于均匀。3a对应的小尺度上,70—80年代初3个水文序列对应曲线出现紊乱现象,与该时期大规模水利水土保持措施的修建有关。80年代后,由于水利水土保持措施减水减沙效益的削弱,3条曲线重新趋于一致。13a对应的中尺度和23a对应的大尺度上,均出现径流和输沙曲线不同步,或者滞后于降雨曲线现象。降水是径流和输沙周期性变化的主要外动力因子,人类活动导致的流域下垫面变化则是不可忽视的另一重要原因。     

基于R/S和Morlet小波分析的北洛河上游径流变化特征

为了深入探究北洛河上游长时间序列年径流量变化规律及周期特征,加强对流域水资源规划管理和可持续开发利用,基于北洛河上游吴旗水文站1971—2014年实测径流量数据,采用M-K(Mann-Kendall)趋势检验法和R/S法(rescaled range analysis)分析了全年及汛期径流量的变化趋势和持续性; 并采用Morlet小波变换对径流时间序列进行了多尺度周期特征分析。结果表明:(1)从径流量年内分配来看,1971—2014年,北洛河上游径流年内集中分布在6—9月,月最大径流量一般出现在8月,分配曲线呈“双峰型”。随着时间推移,径流量年内分配不均匀性逐渐减弱;(2)汛期径流量占年径流量的比例降低,全年和汛期的径流量变化均呈显著减少趋势(p<0.05),且未来变化趋势与过去一致的可能性很大,即减少趋势具有一定的持续性(全年和汛期径流量序列Hurst值分别为0.53,0.69);(3)北洛河上游径流量呈现出多尺度性、主周期性和同步性变化的特点。汛期和全年径流量具有相似且显著的变化周期,主要受到3,11,19 a左右3个主周期的影响。总之,北洛河上游径流量呈显著减少趋势且变化周期比较明显。     

基于水位历时曲线的城镇化对区域水文过程影响分析——以太湖流域河网水位变化为例

以太湖流域为例,采用水位历时曲线(LDC)的方法,探讨以城镇化为代表的下垫面变化条件下区域河网水位的变化规律.从各年代LDC曲线分析结果来看,20世纪80,90年代是其坡度较高的年代.进一步将研究时间段分为50-70年代和1980-2006年,并选择其中平水年进行分析.结果表明,各站点1980-2006年的LDC曲线坡度均大于50-70年代,且后者的LDC曲线均位于前者上部.同时,2个时段的水位变化量在高水位端更显著,而在低水位端变化量最小.研究区降水量与代表站点水位的趋势分析表明,平均水位的显著上升与降水变化趋势不一致.分析认为,上述结果主要是由于城镇化的影响,即下垫面条件变化造成水位历时曲线坡度增加,水位变化对降水的响应速度加快,且高水位的上升更显著.     

基于SD模型的博斯腾湖水量平衡系统分析与仿真研究

在气候变化和人类活动的共同作用下,近几十年来内陆湖泊水量失衡,生态环境处于恶化趋势。系统地揭示影响内陆湖泊水量平衡要素之间的复杂错综关系及其作用机理是目前亟待解决的科学问题之一。研究运用系统科学理论和模拟技术,利用1983—2013年的气象、水文和社会经济资料,建立我国最大的内陆淡水湖——博斯腾湖水量平衡的系统动力学模型,进行水量平衡分析、敏感度分析和情景分析。结果表明:（1）博斯腾湖水位的波动是气候变化和人类活动耦合作用的结果。其中,近十年来湖水位的下降主要是受人类社会经济活动影响的缘故,特别是孔雀河流域社会经济发展需水量猛增引起的;（2）湖水位最敏感的自然要素:入湖地表水量 > 蒸发量 > 出湖水量,湖水位最敏感的人文要素:灌溉定额 > 灌溉面积 > 工业产值 > 人口;（3）未来30 a的情景分析暗示:为了维持博斯腾湖水位优化生态环境,实现其周围区域社会经济的可持续发展,通过严格控制农业灌溉面积,普及节水技术,调整产业结构,有效利用水资源,调整社会经济用水与生态用水比例。     

白洋淀地区近16年芦苇湿地面积变化与水位的关系

在野外实地调查的基础上，运用RS和GIS技术通过对1987年、1991年、1996年，2000年和2003年5期Land-sat TM／ETM遥感影像的解译和叠加分析，揭示了白洋淀地区16年芦苇湿地面积的变化规律，并分析水位与芦苇湿地面积关系。研究结果表明，16年间，就整个白洋淀而言，苇地变化经历了“落－起－落”的过程，水域与耕地是苇地变化的两个主要方向，苇地与水域的转变主要发生在地势较低的北部与东部地区，苇地与耕地的转变主要发生在西北与西南的地势较高地区。回归分析表明，在16年地表水位变化范围内，前2年的平均地表水位与当年苇地面积呈显著多项式关系y=－0.1573x^2＋215.90x－57989，决定系数为0.97；根据关系式，当地表水位低于6.9m时，苇地面积随水位的升高而增加，当水位高于6.9m时，苇地面积随水位的升高而降低。这一关系式对于利用水位来调控苇地面积，协调芦苇与其他生产生活用水的关系，促进白洋淀芦苇湿地的可持续发展与水资源的合理利用都具有重要意义。     

扬程变幅较大的供水泵站的优化设计

该文提出了在供水泵站净扬程变幅较大条件下多年平均装置效率的计算方法。以泵站调速装置为核心，年费用最小为目标函数，借助于计算机，给出了供水泵站优化设计的计算成果。     

基于三峡库区库水位和降雨统计分析的八字门滑坡稳定性评价

[目的]分析三峡库区水位及降雨对八字门滑坡的影响,为八字门滑坡的稳定性作出评价。[方法]利用滑坡的监测资料对八字门滑坡的变形进行定性分析,然后在对库区水位及降雨定量分析的基础上确定20种工况,利用Geo-Studio计算八字门滑坡的稳定性。[结果]八字门滑坡10个GPS监测点累积位移监测曲线均为阶梯形状并随着时间呈增长趋势,形态变化具有同步性。20种工况下八字门滑坡稳定系数大于1,当库水工况不变降雨工况变化时,最小稳定系数变化较小。当降雨工况不变库水工况变化时,最小稳定系数变化较大。最小稳定系数在库水位稳定在175水位、库水位稳定在145水位、2014年库水位波动、平均库水位、2013年库水位波动5种工况下依次减小。[结论]八字门滑坡整体处于稳定状态。降雨和库区水位对八字门滑坡稳定性存在影响,库区水位对八字门滑坡稳定性的影响较大,库区水位变化幅度越大,八字门滑坡稳定性就越差。     

基于模糊综合法和灰色关联法的百花湖水质评价

[目的]为有效防止水质的不可逆污染和破坏,以喀斯特高原区域的百花湖为研究对象,揭示其历年水质及其变化情况,为相关的水资源管理部门科学开发、利用及保护该水源地提供依据。[方法]利用百花湖2013—2016年的8项水体实测理化参数参与分析,为使水质评价结果更为客观,采用模糊综合评价法、灰色关联分析法对百花湖水质进行综合评价。[结果]百花湖整体为Ⅰ类水质,但Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅴ类隶属值都较大。[结论]百花湖水质有变差的趋势,其生态环境防治对策势在必行。     

长寿湖水中磷形态的季节性变化特征

为进一步了解湖泊表层水中磷形态的季节变化特征,在2009年7月（丰水期）和11月（平水期）、2010年3月（枯水期）连续监测长寿湖水中不同形态磷的含量,分析磷形态含量与水质参数之间的相关关系。结果表明,各个水期长寿湖水中的总磷（TP）都以溶解态磷（DTP）为主要存在形式,DTP在丰水期与平水期以可溶性正磷酸盐（DP）为主要存在形式,在枯水期以溶解性有机磷（DOP）为主要存在形式。总体来说,长寿湖水中TP和DTP含量呈现枯水期〉丰水期〉平水期;DP含量呈现丰水期〉平水期〉枯水期的季节变化特征。相关关系分析发现,磷形态含量与湖水的溶解氧（DO）和电导的相关性明显,与pH和高锰酸盐指数无明显的相关关系。     

基于Morlet小波的呼伦湖流域降水多时间尺度分析

利用Morlet小波分析方法对呼伦湖流域,海拉尔市、满洲里市、克鲁伦河水文站与乌尔逊河水文站的1961—2014年降水序列进行小波特征分析,根据降水序列多时间尺度分析结果,揭示呼伦湖流域多年降水变化特征。结果表明:（1）研究区年降水量的周期变化特征主要为,海拉尔市年平均降水存在6 a,11 a与27 a的主周期;满洲里市存在10 a,16 a与27 a的主周期;克鲁伦河存在7 a,13 a与28 a的主周期;乌尔逊河存在5 a,13 a,20 a与29 a的主周期。（2）通过对各序列枯水期的计算,预测海拉尔市与满洲里市将于2017年进入枯水期,克鲁伦河与乌尔逊河将于2019年进入枯水期;（3）预测显示呼伦湖流域在2018—2026年,呼伦湖流域降水减少,进入枯水期;在2027—2035年,呼伦湖流域的降水量充沛,进入丰水期。     

基于模糊矩阵的衡水湖水环境质量评价及分析

运用模糊综合评价法评价了衡水湖三个主要监测站点(洼内、小库和冀县)在2000—2007年水环境质量的变化过程。研究结果表明2001—2005年衡水湖整体水环境质量没有得到明显的改善,2006年后,衡水湖洼内和冀县监测站点水环境质量有了改善,基本满足Ⅲ类用水标准。三个监测站点的主要贡献污染物也有所差异。2006年洼内监测站点水环境主要贡献污染物为氨氮,贡献率为0.621。其余年份均为高锰酸盐指数,2000—2005年及2007年贡献率为0.5左右。小库监测站点水环境的主要贡献污染物2003年,2004年,2005年,2007年均为总磷。2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮且2000年和2006年贡献率分别达到0.58,0.838。冀县监测站点水环境主要贡献污染物2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮,但2001年,2002年贡献率不到0.4,相较于2000年和2006年较低。2003年为总磷,贡献率为0.38。2004,2005,2007为高锰酸盐指数,贡献率分别为0.61,0.50,0.38。并在水环境质量分析的基础上剖析了衡水湖水环境污染的原因,给出衡水湖今后保护和管理的建议。     

三峡工程运行以来洞庭湖水沙过程变异及其影响分析

为了探讨三峡工程运行后洞庭湖区水沙条件变化及其对江湖关系、水情响应、冲淤变化等的影响,以水沙过程变异为主线,利用最新水沙观测资料,采用水文描述法、变差系数法、双累积曲线法、数学计量等方法分析了洞庭湖区水沙变异特征和江湖水沙交互关系,结果表明:（1）从年际和代际尺度上看,长江上游降水量减少和三峡工程建设等人类活动是影响洞庭湖水沙变异的主要因素;（2）洞庭湖流域外界环境的变化导致了三口分流分沙的锐减,并呈现三口口门趋于淤积的状态,藕池河和虎渡河逐渐走向衰亡;（3）从洞庭湖泥沙沉积量过程线来看,2003—2011年洞庭湖的累计泥沙淤积量仅为3 411万t,比多年平均值减少93.5%。