多时段泛克立格模型在降水量数据插补中的应用

多时段泛克立格模型是研究水文随机函数最优估计和空间预报的比较优越的方法。针对水文数据在时间上缺乏而空间上富足的特点,为了较好地解决小流域或局部区域内少站点情况下水文变量的最优估计问题,本文用多时段泛克立格模型对滦河内蒙古段闪电河流域各测站年降水量缺测资料进行了插补并在流域内进行了空间插值预报,结果表明插值预报精度较高,所得结论比较可信。     

农田大尺度表层土壤电导率的序贯高斯模拟

以内蒙古河套灌区部分农田为例,将克立格插值法和序贯高斯条件模拟法分别应用于农田大尺度下表层土壤电导率的空间分布估值和模拟,并将1次实现和多次实现取平均的条件模拟结果与克立格插值结果和实测数据进行了对比分析。结果表明:克立格法具有明显的平滑效应,它改变了电导率数据的空间结构,而条件模拟则能够在尊重实测数据情况下,再现变量的空间变化特点,而且模拟次数在2~3次时可以更好的与原始数据符合。在进行变量的空间分布研究时,可用克立格法来估计,用条件模拟来重现波动性,两者结合才能充分发挥各自的优势,为生产实践提供全面的科学根据。     

空间信息统计方法在研究城市地表水质中的应用

介绍了空间信息统计分析原理及计算方法;运用空间信息统计的原理,以变差函数为工具,以苏南某城市为例,对城市地表水中氨氮（NH4＋-N）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD）三种水质指标的含量进行了分析,得到两个不同方向上的实验变差函数及理论变差函数模型,分析了水质的变化特征;并运用克立格法,对上述3种水质指标含量的空间分布进行了计算机模拟,直观显示了其变化的空间分布特征,为水环境治理提供理论与决策依据。     

稻田地表径流氮素流失量数值模拟及淋失规律

【目的】研究稻田氮素径流流失和淋失规律。【方法】在连续淹水条件下开展稻田野外试验,对氮素径流流失过程进行了数值模拟,同时分析了施肥前后土壤剖面氮素质量浓度分布。【结果】施肥当天径流试验中总氮、氨态氮和硝态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和氨态氮用指数函数拟合。氮素径流流失过程前期,累积流失量与累积径流量的关系曲线可用抛物线函数拟合,径流后期用抛物线函数拟合效果略好于对数函数。在连续淹水下稻田中硝态氮量很低,主要以氨态氮形式流失。上层土壤(0~30 cm)氮素量大于下层,且上层的氮素量随时间的变化幅度高于下层。【结论】稻田氮素径流流失过程可通过初等函数拟合进行定量描述,提高根系对上层土壤氮素利用率有利于减小氮素淋失,且氮素量呈现高离散程度的上层土壤区是淋失过程定量描述的重点和难点。     

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。     

不同灌水定额条件下土壤水分空间变化特征研究

通过时域反射仪,对不同灌水定额下土壤含水率的变化进行了试验研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。因灌水量不同,土壤水分曲线从"3"型到"7"型再到"2"型曲线,规律性地揭示了灌水量对不同深度土壤水分变化曲线的渐变影响。同时研究了土壤水分运移的时间效应和垂直分布特征,通过图表规律的汇总将0~180 cm土层按其土壤水分运移规律进行划分。土壤湿度的垂直变化可分为4层:活跃层(0~30 cm);贮水层(30~60 cm);缓变层(60~100 cm);均稳层(100~180 cm)。利用克立格法对各试验小区在N-S方向上进行了空间插值分析。采用多项式拟合与峰值拟合探讨这2种拟合方程在土壤含水率垂直分布上的应用。     

内蒙古河套灌区解放闸灌域土壤水盐空间变异性研究

以河套灌区解放闸灌域的节水改造项目区作为研究对象,从统计特征值、半方差函数和克立格法绘制的分布图几个方面对比分析了节水改造前后的土壤水分和盐分的空间变异性。结果表明:2007年与2008年土壤水分和盐分可分别用球状模型和指数模型进行拟合,空间自相关距离表明二者具有中等强度的空间自相关性,且2008年土壤水分和盐分的相关性都大于2007年,2008年较2007年土壤水盐的空间变化趋于连续。对克里格插值结果分析可知:土壤水分和盐分在空间上的分布都具有明显的逐渐变化趋势,表现为相近值的局部聚集;而且2008年的土壤水分和盐分分布与2007年相比在较大的范围内颜色变化幅度小且较连续。通过对灌区节水改造前后大尺度采样分析,了解区域土壤水盐分布状况和空间变异情况,为灌区今后的节水灌溉、盐碱地分区治理、区域化水资源管理提供一定得理论依据。     

可视化编程技术在发动机外特性曲线绘制中的应用

通过对汽车发动机外特性的理论分析,在处理汽车发动机外特性曲线时,建立了一种适合处理发动机外特性曲线的三次样条函数拟合的数学模型,在C Builder可视化开发平台上,编制了汽车发动机外特性曲线绘制程序.利用三次样条函数插值法对实验数据进行拟合,实现了发动机外特性曲线绘制的自动化.     

BP和RBF神经网络在水轮机非线性特性拟合中的应用比较

利用神经网络对水轮机综合特性曲线进行数据处理和延伸,不必建立具体的函数关系表达式,就可对已知的离散数据进行拟合。并且还可以结合边界约束条件对未知区域内的数据进行预测,从而提高了水轮机综合特性曲线数据处理的工作效率和数据精度。分别介绍了用BP神经网络和RBF神经网络对水轮机综合特性曲线数据处理和延伸的方法。并采用一机组的样本数据进行训练,比较2种方法的训练结果得出结论。     

近60a饶河流域径流变化特征研究

基于饶河流域1952-2014年3个水文站的逐日径流系列,采用年际变差系数Cv、年际极值比、距平百分率、Mann-Kendall趋势检验等多种分析方法,分析了饶河流域径流年内、年际丰枯变化特征和变化趋势。结果表明,饶河流域干支流天然径流年内分配和年际变化较为相似,径流年内分配极不均匀,而年际变化极不稳定;饶河流域出现枯水年的几率比丰水年的几率大,丰、枯水期交替变化周期约为20 a; 1952-2000年,各站径流总体上均小幅度递增,但21世纪以来各站径流则呈现减小的趋势。     

Effect of variations in soil properties and precipitation on microcatchment water balance

The objective of the study was to investigate the effect of combined variabilities of rain and soil parameters as stochastic inputs for a runoff model on a microcatchment area of 250 m². This area was assumed to be a water harvesting element for a single almond tree and simulated a microcatchment water harvesting project in the Negev Desert of Israel. The average annual precipitation is about 120 mm. This can be described in terms of the number of storms per year, intensity and duration. In a 20-year simulation, the number of storms per year varied from 1 to 22. Annual rainfall ranged from 15 and 310 mm, and was strongly dependent upon the number of storms. The runoff from twenty microcatchment elements was calculated and used to predict the yield of water and almonds. Results indicated that the runoff probability density is strongly skewed toward the low values and is log-normally distributed for the time-space combinations. Twenty-five percent of the time a plot failed to yield the annual runoff required to produce a commercial almond yield. The average yield of almonds was reduced below the optimal relationship. However, results from the simulation indicate that planting the trees in clusters rather than a single tree per microcatchment element may be a way to address this problem.     

Rainfall retention probabilities computed for different cropping-tillage systems

Rainfall and runoff event data from several different cropping and tillage systems on three field-sized watersheds in the Southern Piedmont of the U.S.A. are used to estimate empirical probability distributions of the USDA Soil Conservation Service runoff curve number. Long-term rainfall records from a nearby gauge are also employed to obtain probabilities for rainfall event occurrence and depth. These probability distributions of runoff curve number and rainfall occurrence and depth are incorporated in a recursive computer procedure to compute estimated probability distributions of annual rainfall retention for the different cropping-tillage systems. Comparison of these estimated rainfall retention probability distributions shows a reduction in the risk for low rainfall retention with the installation of conservation tillage systems.     

开都河径流年内分配特征研究

以开都河大山口水文站1956—2006年逐月径流量数据为基本资料,采用Mann-Kendall法和小波分析法将径流划分为水文变化特征相似的6个时段,然后计算各个时段年内分配不均匀系数、集中度(期)、变化幅度和月(季)百分比等多个指标,分析开都河径流年内分配特征。结果表明,开都河来水年内变化较大,历年年内径流分配很不均匀;年内径流主要集中于6—8月份,特枯月为2—3月份;年内径流分配主要受气温变化和高山融雪的影响。     

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。     

西江流域干支流水沙时空分布变化分析

采用南宁、贵港、大湟江口、梧州和高要站近60年的实测径流量和输沙量系列,从沿程变化、年际变化和年内变化三个方面分析了西江流域干支流水沙时空分布变化。结果表明:西江流域水沙主要来源于西江干流,各站年径流量、年输沙量基本随里程增加而增大;年径流量、年输沙量整体呈下降趋势,且干流浔江、西江河段下降趋势程度大于支流郁江河段,各站年径流量年代间基本呈“枯-丰-枯-丰-枯”变化,大湟江口、梧州和高要站年输沙量年代间呈“低-高-低-高-低”变化;西江流域干支流径流、输沙年内分配十分不均,大型水库建设均降低了径流、泥沙年内分配的不均匀性,使得汛期径流、泥沙占比均减低。     

年径流时间序列的混沌分析

在介绍重构相空间技术的主要定量指标(关联维数D2和柯尔莫奇诺夫(Kolmogorov)熵)的基础上，针对长江上游绵阳地区和岷江上游紫坪铺水文站的年径流时间序列，探讨了不同嵌入维m下其关联维数的变化规律。得到绵阳地区年径流时间序列的饱和关联维D2=4.11，最低嵌入维m=8，Kolmogorov熵k= 0.303；紫坪铺年径流时间序列的饱和关联维D2=2.58，最低嵌入维m=5，Kolmogorov熵k= 0.302；并且得到两个年径流序列的最大预测年限为4a，为年径流预测提供了较为科学的依据。     

叶尔羌河年径流量动态变化趋势分析

建立了叶尔羌河卡群站年径流量（１９５４～１９９７ 年）的时间序列模型,该模型可用于年径流量预测。根据分析结果,卡群站年径流量具有不显著的递增趋势和明显的周期变化,同时具有一定的随机性     

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。     

辽河流域径流序列特性分析

以辽河干流、浑河、太子河3个子流域为研究区域,依据地域代表性选取辽河干流石佛寺水文站、浑河沈阳水文站、太子河辽阳水文站为分析测站,依据各测站1956-2000年月径流资料,分析辽河流域径流年内、年际变化规律.结果表明:辽河流域径流年内分配极不均匀,月径流变化幅度比较大,其中辽河干流最大月径流可占年总径流的60%以上;径流年际变化趋势不显著,约存在10a、12a、19a、21a的周期.     

基于EMD的黄河下游利津站年水沙量变化的多时间尺度特征

运用经验模态分解方法对黄河下游利津站1952~2009年的年水沙量的时间序列资料分别进行多时间尺度的分析,得到各自具有不同周期的波动分量以及趋势分量。研究结果表明：利津站年水沙量的变化过程具有复杂的多时间尺度特性,是各种波动成分共同作用的结果;年水量和年沙量变化过程均存在三个波动周期,且趋势项呈递减降低的态势,而各分量的波动周期大致相近;两者相同尺度下的分量之间具有显著的相关性,而不同尺度下的分量之间基本无相关性,揭示了水沙变化过程内在多时间尺度振荡结构和特征。