近50年来黑河出山径流对气候变化的响应

以黑河上游祁连山区祁连和野牛沟气象站逐月气象数据为基础,采用相关分析、多元回归模型、方差分析和时间幂函数的趋势分析等方法,研究了近50 a来影响黑河出山径流的主要气象因素。气象因子与径流的相关分析表明,冬季和夏季降水量、夏季和秋季月平均最低气温这4个气象因子与出山径流的相关系数最高,可以通过这4个气象因子建立多元回归模型模拟黑河出山年径流的变化。其中夏季降水对年径流的贡献最大,夏季和秋季月平均最低气温对年径流的贡献较小,年径流量变化主要受控于夏季降水量的强弱。时间幂函数的趋势分析结果进一步证实,黑河出山径流与夏季降水在年代际尺度变化的过程中具有很好的一致性。     

应用前后期径流相关法预报枯季径流量

汛期过后,降雨量相对较少,则径流河道补给量亦较小。与径流相关诸如农业灌溉、城市供水等行业的运营,将因枯季径流的减少而受到影响。预测枯季径流的未来变化,管好用好枯季水量,事关国计民生。枯季径流常用预报方法主要有应用枯季径流退水规律的退水曲线法、应用前期径流量的前后期径流量相关法等。以辽宁省朝阳市白石大型水库为例,研究其枯季径流预测问题。依前后期径流量相关法预测模型以地下水的退水规律为基础,操作简单,预报精度高。枯季径流具有缓变性,可根据要求进行旬、月、季预报,这对管理用水、调水,指导生产实践具有重要意义。     

月径流影响因子的识别

径流影响因子的合理识别是径流预报的关键和基础,能够为深入探索径流演变规律提供科学依据。以1954-2007年陕西省石头河流域逐月降水资料和石头河水库坝址逐月径流资料为基础,通过成因分析对月径流的可能影响因子进行了初步筛选,其次分别采用相关概率法、单相关系数法和Spearman相关系数法对可能影响因子与月径流之间的关系进行了分析,选取通过显著性检验的因子交集作为各月径流的主要影响因子。结果表明:石头河流域1月和11月的月径流主要影响因子是前一月径流,3月和12月的月径流主要影响因子是前两个月的月径流,2月、4月、7月、8月和10月的月径流主要影响因子是当月降水和前一月径流,5月、6月和9月的月径流主要影响因子是当月降水。     

BP-GA神经网络模型在径流预报中的应用

为阐明实施中长期径流预报时预报因子与预报对象间非线性相关关系,通过平均影响值(MIV)筛选预报因子,辨识出对区域年径流量影响较大的年平均气压、年平均湿度以及年降水量3项重要影响因子,探索构建以其为自变量并由GA优化后的BP网络径流预报模型。应用实例表明,基于平均影响值算法的BP-GA径流预报模型预测精度较高且稳定性较强。     

新疆玛纳斯河年径流预报研究

在进行灰色拓扑理论探讨的基础上,选取新疆玛纳斯河年径流作为预报对象。建立GM（1,1）灰色拓扑模型群,通过结论分析,表明该模型在年径流预报中为一种较为理想的方法。     

新安江流域降水、径流演变特征分析

为了掌握新安江流域降水、径流的演变特征,采用Mann-Kendall检验法、Morlet小波分析法对新安江流域近57年的降水、径流数据的月、年际变化,年序列的突变和周期特征进行了统计和分析。结果表明:春夏季的4—7月是新安江流域降雨和径流最为集中的时段,新安江流域年降雨、径流的年际变化均呈明显增多的趋势,新安江流域年径流、降雨的突变异常时间基本吻合,两组序列的第1主周期均为17 a,第2,3周期分别是7 a,3 a,目前正处于不同周期中的丰水年中。两组序列高度相关,且具有极其吻合的同步变化特征。可见新安江流域属于雨水补给型河流,降雨是影响该流域径流最主要的因子。新安江流域可利用径流和降雨两组序列建立了线性回归模型,其拟合和预报效果较好,在流域长期径流量预报业务中有一定的应用价值。     

基于电导式传感器径流流速测量系统的试验研究

在土壤侵蚀和水土流失研究中,坡面径流流速是径流计算、土壤侵蚀预报中不可缺少的水动力参数,目前尚无广泛应用的径流流速测量仪,研究快速的径流流速测量具有重要意义。该文基于互相关理论,建立了基于虚拟仪器Lab VIEW的径流流速的测量系统,并采用自制的电导式传感器,研究了两传感器间距对测量系统的影响,测量了5个泥沙含量水平下的径流流速。结果表明：测量系统适用的泥沙含量范围为0～250 kg/m³,测量误差为4.5%;若以染料示踪法测量的流速作为标准值进行修正,修正后的测量误差为3.81%。     

气象因素对锡林河融雪径流影响的通径分析

以锡林河流域为研究对象,针对锡林浩特、阿巴嘎旗、林西和克什克腾旗4个国家气象站,1960-2010年的逐日气象数据和锡林浩特水文站1960-2010年的实测径流数据,利用相关分析、偏相关分析和通径分析等方法,在年时间尺度和季时间尺度上研究降水、气温、最高气温、最低气温、日照时数、潜在蒸散发和有效积温等气象因素与径流的相关性、偏相关性,并通过通径分析,确定其对径流影响的直接作用和间接作用.结果表明:在年时间尺度上,日照时数、年均气温、最低气温和最高气温与径流量的相关性不显著,其对径流的直接影响和通过其他因素对径流的间接影响也较小,不是影响径流变化的主要气象驱动因素;降水、蒸发和有效积温与径流的相关性较高,这3种因素对径流的直接影响也较大,是影响流域径流的主要气象因素.在季时间尺度上,对锡林河流域径流变化影响较大的前3种因素依然是降水、蒸发和有效积温;但不同季节、不同气象因子对流域径流影响的贡献不同,春季起主要控制作用的是有效积温,夏季和秋季起主要控制作用的是降水.     

稻纵卷叶螟发生的气象条件等级预报

通过对桂林地区近5a水稻稻纵卷叶螟发生资料与气象资料进行对比分析,选择影响桂林地区稻纵卷叶螟发生的气象因子(温度、降水、风向、风速、湿度),考虑前期气象条件和虫源数,采用回归分析方法,建立水稻稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级预报模型。模型中的预报对象为气象条件综合等级,分长期和短期预报,将各预报对象和预报因子划分为5级,用当地气象台发布的月、季度及一周天气预报结论,综合分析前期虫源数是否有利,对未来月、季和1~7d逐日影响稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级进行预报。预报业务系统实用性强,逐日预报准确率达到了70%以上,在生产实践中发挥了积极的作用。     

基于径流模拟的分布式水文模型参数的空间响应研究

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一个集成遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和数字高程模型（DEM）技术的基于水文过程的、具有较强物理机制的先进的分布式流域水文物理模型。为了进一步研究流域尺度内水文过程的时空变化规律,深入了解流域水文时空过程与气象、地-气界面条件及流域地貌特征间的关系,选取汉江上游马道流域,运用AVSWAT2000版模型进行1981-985年间的年、月径流模拟,以月径流模拟的N-S模型效率系数为主要指标,率定出月模拟效果最佳时（N-S模型效率系数达0.9427）的各参数值。在此基础上从马道出水站点沿主河道往上游再选取6个控制点,用前面率定好的参数来模拟各个控制点处的出口流量,并研究径流模拟的空间响应,提出归一化径流面积比指数。分析指出当蒸发量小于月平均降水量时,马道流域不同面积研究区的归一化径流面积比指数趋于稳定值,当蒸发量接近或者大于月平均降水量的时候,随着研究区面积由大到小的变化,归一化径流面积比指数波动加剧,研究区面积越小,归一化径流面积比指数值的偏移量越大。     

黑河上游天涝池流域生长季降雨和气温对河川径流的影响

西北干旱区的水资源短缺问题日益突出,但黑河上游高寒山区河川径流相关的精确水文资料稀缺,开展观测和研究其变化规律尤为必要。选择黑河上游天涝池流域为研究区,通过逐日观测2016年、2017年、2019年生长季河川径流量、降雨量和气温数据,采用相关分析和多元线性回归方法,分析了降雨和气温要素对河川径流的影响。结果表明:生长季内月均径流量明显滞后月均降雨量和月均温,三者均呈现出单峰变化趋势; 河川径流对降雨的平均滞后时间约为7.5 d。生长季内月均降雨量、月均温与月均径流量的Pearson相关系数分别为0.69,0.87(p<0.01),拟合多元线性回归模型的R²为0.772。研究显示该流域内降雨和气温较好地解释河川径流量的变化,结果可为黑河上游山区的河川径流响应过程提供参考依据。     

基于SWAT模型的阿克苏河流域径流模拟

阿克苏河流域地处中国西北干旱区域,受高寒气候影响,其冰川和积雪融化补给对流域径流量变化、区域水资源合理优化及生态环境的保护影响重大。结合阿克苏河流域融雪径流的产流、汇流的独特之处,应用SWAT分布式水文模型对其月均径流进行了模拟研究。收集阿克苏河流域7个气象站点1980—2013年的逐日观测数据和阿拉尔水文站2000—2013年月均实测径流数据,基于DEM数据、土地利用数据、土壤数据,建立适合阿克苏河流域的融雪径流模型并进行月均径流的模拟。结果表明:SWAT模型在阿克苏河流域具有良好的适用性,校准期和验证期相对误差R_E均在8%以内,决定性系数R²和Nash-Sutcliffe效率系数NS均高于0.82,达到了模型的评价标准,为高海拔干旱区建立分布式水文模型提供了参考。     

基于TFPW-MK法的闽江流域径流趋势研究

为了寻找适合闽江流域径流趋势的分析方法,并在此基础上探究其径流特征,基于闽江流域4个控制水文站近61a（1950--2010年）的月径流资料,采用TFPw—MK法分析不同时间尺度下径流演变趋势,并与MK、PW—MK结果进行比较分析。结果表明：1）由于序列普遍存在自相关,TFPw—MK法比较适合闽江流域径流趋势检测,且序列自相关系数是影响检测结果的关键因素。2）闽江流域近61a径流演变主要趋势为年径流呈不显著下降趋势,汛期和春季径流以下降趋势为主,非汛期、夏秋冬季径流均呈上升趋势,其中冬季趋势显著,月最大和月最小径流分别呈下降和上升趋势,且多数站点趋势显著,同时序列长度对趋势分析结果有重要影响。     

动态调整粒子群-霍尔特模型在径流预测中的应用

为了提高水库和河流中长期径流预测精度,针对粒子群算法存在的缺陷,提出了动态调整粒子群算法（DAPSO）。借助霍尔特-温特斯线性季节性模型的预测功能,应用DAPSO算法求解和优化霍尔特-温特斯线性季节性模型组合参数,形成动态调整粒子群-霍尔特-温特斯线性季节性模型组合算法,对石泉水库进行中长期径流预测。仿真计算表明,动态调整粒子群-霍尔特-温特斯线性季节性模型算法收敛速度快于霍尔特-温特斯线性季节性模型算法、粒子群-霍尔特-温特斯线性季节性模型算法。该组合算法克服了按梯度试算法搜索质量差和精度不高的缺点,输出稳定性好,预报精度显著提高,置信度为95%时的预测相对误差小于6%。该算法可应用于水库和河川中长期径流预测。     

近50年半干旱典型草原区域不同时间尺度上的降水、径流研究

以内蒙古锡林河流域典型草原区域为研究区,采用1963—2015年气温、相对湿度、降水量、风速、日照时数、蒸发量、径流日数据,应用统计分析、趋势检验和Spearman相关分析等方法对研究区区域7项水文气象要素的平均最高值、平均值、平均最低值突变前后变化及突变后停滞特征进行了分析,结果表明;（1）内蒙古锡林河流域典型草原区域的降水量最大月（7月）与径流量最大月（4月）不同,降水天数明显小于径流天数,且降水量远大于径流深,多年丰水季降水总量近似于枯水季的3倍,而多年枯水季径流总量是丰水季的2倍;（2）径流量多年来呈现显著减少的趋势,而降水的整体变化趋势不太明显,存在1998—2011年处于由丰变枯阶段,2011年后有由枯转丰的迹象;（3）年、丰水季、枯水季径流发生突变年份均为2004,同一时期发生突变,年、枯水季径流天数发生突变年份为2007年、2004年,丰水季在此期间未发生突变;（4）该区年径流天数枯水季所占比例居多,径流量年、丰、枯水季突变年限一致,造成突变的驱动因数接近,枯水季径流天数相对于年径流天数突变年份较早,枯水季对引起突变的驱动因数更为敏感;（5）影响该区降水大小的主要气象因素依次为日照时数 > 相对湿度 > 平均风速 > 平均气温 > 降水量=蒸发,影响该区径流大小的主要气象因素依次为蒸发 > 相对湿度 > 平均风速 > 平均气温=降水量 > 日照时数。     

黄土高原昕水河流域径流变化及其对环境要素的响应

以黄土高原昕水河流域为对象,采用有序聚类等数理统计方法,诊断了近60 a来实测径流的变化及其阶段性特征,在此基础上,分析了不同阶段实测径流与气候要素之间的响应关系,初步揭示了径流演变的驱动机制。结果表明:近60 a来昕水河流域实测径流量以1965年和1979年为分割点总体呈现阶段性减少趋势,其中,21世纪以来减少尤其明显。不同阶段的年降水、径流关系有一定差异,相比而言,汛期（6—10月份）的月降水量与径流量具有相对较好的相关关系,非汛期（11—5月份）的月降水径流关系点群散乱。积雪及融雪对河川径流量的影响存在±5℃阈值,当气温介于该阈值区间,气温变化对河川径流影响较大。昕水河流域汛期产流受高强度降水支配,非汛期径流量以地下径流和融雪径流为主。人类活动对河川径流的影响有增大趋势。     

川北紫色土深丘区径流及土壤侵蚀研究

研究川北紫色土深丘区径流及土壤侵蚀规律可为土壤侵蚀模型提供参数和依据,对试验区长期定位观测获取的11 a的降雨、径流及泥沙数据,年内及年际的分布特征进行分析,并对径流和泥沙进行曲线回归分析。结果表明:试验区径流及土壤流失主要集中在6—8月;相关性分析显示径流与降雨达到了显著水平,土壤流失与径流达到显著或极显著水平,与降雨量未达到显著水平。径流对降雨变化的响应程度更为剧烈,并表现出一定的滞后性。土壤流失量对径流的变化响应则较为复杂,但其总体变化趋势一致。回归分析表明径流月/年回归模型分别以指数/幂函数模型为最佳,且月回归模型优于年回归模型;泥沙月/年回归模型均以幂函数模型最佳,年回归模型估算较月回归模型准确。     

基于EEMD-SVM模型的北洛河上游径流预测

[目的]提高北洛河上游径流预报精度,为流域管理及水资源合理配置提供依据。[方法]以1971—2014年北洛河上游吴旗水文站实测径流资料为基础,采用EEMD-SVM耦合模型对吴旗站月径流序列进行了模拟预测,并与EEMD-ARIMA和EEMD-NAR两种耦合模型的预测结果进行对比。[结果]EEMD-SVM模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)最低,决定系数(R²)和纳什系数(NSE)最高。其中,相比于EEMD-ARIMA和EEMD-NAR模型,EEMD-SVM模型的决定系数(R²)分别提高了186.63%,49.49%。[结论]EEMD-SVM模型具有更高的预测精度和更强的非线性拟合能力,可以成功地应用于北洛河上游的月径流预报。同时,研究表明EEMD-NAR模型的预测性能高于EEMD-ARIMA性能。     

土地利用变化对盘古河流域径流的影响

[目的]分析大兴安岭地区盘古河流域土地利用变化情况,研究流域径流对不同土地利用情景的响应,为合理规划土地利用提供依据。[方法]利用盘古河流域1987,2000和2011年3期土地利用数据和1988—2012年的水文气象资料,结合SWAT(soil and water assessment tool)模型,分析盘古河流域土地利用变化的径流响应。[结果]1987—2011年盘古河流域主要土地利用变化为裸地向林地、草地转化,林地面积增加,裸地面积减少;汛期径流量占年总径流量的比例随着林地的增加而减少;林地的增加使得多年平均年径流量、汛期径流量和最大月经流量均呈减少趋势。[结论]SWAT模型能够较好地模拟盘古河流域的月流量过程;流域径流随着林地面积的增加而减少。     

考虑径流来水不确定性的灌溉用水量预测

有关径流预测和灌溉用水量的研究对优化配置和合理利用水资源、制订区域社会经济规划具有重要意义。该文应用灰色-时间序列分析法对蔡旗断面年径流量进行预测,然后以该径流预测结果为基础,进行基于不确定性的红崖山灌区2011－2020年最大效益及主要作物灌溉水量的预测。结果表明,径流预测结果与实测值比较吻合,合格率为67.6%,蔡旗径流受人类活动影响较大。此外,有效的节水改造措施在干旱缺水地区是十分必要的,它可大大提高水分利用效率,保证一定的经济效益。就红崖山灌区而言,棉花比起春小麦、籽瓜和白兰瓜,是单位水经济效益最大的作物,其次是白兰瓜,所以在可用水量短缺时,应保证棉花和白兰瓜的灌溉用水,以减小因缺水灌溉而带来的经济损失。