近50年来黄河入海水沙通量变化的多尺度分析

基于利津站近50年来的水沙通量资料，利用功率谱、交叉谱和小波分析对黄河入海水沙通量的多尺度变化特征进行了研究. 谱分析结果显示，黄河入海水沙通量呈现明显的年际和年代际变化特征. 径流量和输沙量在2.11， 2.53， 4.75和12.67a的时间尺度上具有显著的相关关系，年代际变化尺度上输沙量滞后于径流量1.76a左右. 通过小波分析发现：20世纪70年代之前黄河入海水沙通量强度大且年际与年代际变化特征明显，而其后各种时间尺度的变化呈减弱趋势；水沙通量多尺度振荡的直接原因是黄河上中游流域降水量的周期性变化，而根本原因是西太平洋副热带高压的年际（准两年）和年代际振荡，且流域降水量多尺度振荡的递减特征导致了黄河入海水沙通量多尺度变化幅度的减弱趋势. 黄河入海泥沙通量多尺度变化的强弱与三角洲淤进速率的快慢基本吻合.     

1955—2012年韩江入海径流量和输沙量多尺度变化特征

基于韩江流域 12个气象台站1955—2012年降水量、潮安站径流量和输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数秩次检验及小波分析方法研究韩江流域入海径流量和输沙量的多尺度变化特征. 结果表明:1955—2012年韩江入海径流输沙量总体没有出现明显变化,1982年以来径流量未发生显著变化,但输沙量呈现显著减少;流域径流量、输沙量存在明显的25~30、9~14、3~8 a时间尺度变化周期,其中25~30 a震荡周期最为明显,具有全域性. 流域入海输沙量和径流量周期规律基本一致,但输沙量周期略滞后径流量周期;在4 a时间尺度上正负相交替频繁,变化剧烈,突变点较多,而12 a与30 a时间尺度正负相交替正常,表明短时间尺度受人类活动影响较大. 近年来修建大量水电站,森林草地覆被率的提高,以及用水量的增加是韩江流域近几十年来径流量和输沙量变化的主要因素.     

1965-2011年河北塞罕坝地区降水量变化规律的小波分析

采用Morlet复小波函数对河北省塞罕坝地区1965-2011年降水变化规律进行了小波分析,揭示了塞罕坝地区降水变化的多时间尺度特征.结果表明,47年来该地区月降水量、年降水量与生长季降水量距平值变化主要表现在两种尺度上:一种是4年左右的年际尺度振荡,这是经过高频滤波后的年际变化中的低频部分;另一种是18年左右时间尺度的年代际振荡.由于塞罕坝地区生长季降水平均占年降水量的83.1％,通常二者的变化趋势相同,但也不完全一致.由典型尺度小波系数过程线图可预测,2012-2015年塞罕坝地区的降水量仍然偏多,但距平值会减少.     

基于小波变换的福州市降水量变化研究

利用福州市1951-1990四十年月降水量资料, 对其年降雨量距平进行小波变换, 采用Morlet变换小波函数, 分析了四十年降水量时间序列的多时间尺度特征和突变特征. 研究结果表明, 福州市降水量主要表现为年际尺度的周期变化, 25a的主周期的特征比较明显, 存在许多振荡中心, 为深入研究降水量的多时间尺度特征变化提供了很好的分析手段.     

黄河北干流水沙时空变化特征及协调性分析

为了解黄河北干流河段径流和输沙的时空变化规律及趋势,基于2002—2021年黄河北干流水沙数据,采用Mann-Kendall检验、突变点检验、小波分析、水沙关系协调性分析等方法,对黄河北干流河段的头道拐、龙门、潼关3个水文站2002—2021年的水沙时空变化特征进行了分析。结果表明:黄河北干流河段的输沙年内不均匀程度和集中度均大于径流,并且年内特征变化更加显著;各站径流集中期主要出现在9月,而输沙集中期主要在8月和9月;流域内水沙变化的显著突变年份多发生在2005年和2017年,可能与近年大型水利工程的调控影响相关;3个水文站水沙序列主要时间尺度对应的周期分别为13、10、9 a;黄河北干流的水沙不协调性在2008年之前主要表现为水少沙多,而在2008年之后则表现为水多沙少,其中头道拐的来沙系数始终小于0.009,一直处于水多沙少的状态。总体上,研究期内黄河北干流河段径流量在不断上升,而输沙量明显减少,且随着时间的推移水多沙少的趋势愈发显著。     

近50年开封市降水变化特征的小波分析

利用Morlet小波分析了1961—2010年开封市年降水量距平的小波变化特征,揭示开封市降水量变化的多时间尺度结构.结果表明:开封市年降水量存在多时间尺度的周期变化特征,有6个特征明显的时间尺度,分别是1~2 a、3~4 a、5 a、7 a、9~12 a和15~18 a.其中5 a、7 a、9~12 a和15~18 a的时间尺度在整个时域内都很明显,年际尺度的主周期为7 a,年代际尺度主周期为10 a;开封市降水变化还表现出突变的特点;近50年来,开封市年降水量气候倾向率为6 mm/10 a,年降水量呈增多趋势,未来2~3年内年降水量将处于一个偏多期.     

青藏高原冬季热源多尺度变化及影响因素分析

利用日本气象厅提供的JRA-55再分析资料,对1980-2017年青藏高原冬季热源的时空特征进行了分析.小波分析结果表明,青藏高原的冬季热源在年际尺度上存在阶段性周期变化,其中在4～8 a尺度上的周期振荡较为明显;在年代际尺度上热源具有持续的周期变化特征,在10～16 a尺度上周期振荡最为剧烈,具有12 a左右的主周期.利用集合经验模态分解和小波相干谱探讨了冬季厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)和北大西洋涛动(NAO)与青藏高原热源变化之间在多时间尺度上的关系.冬季ENSO和NAO与青藏高原热源之间最显著的联系主要发生在年代际尺度上, ENSO与热源存在连续显著的滞后相关,而NAO与热源存在长时间的显著正相关.在年际尺度上, ENSO和NAO与青藏高原热源之间存在不同的阶段性相关关系.     

洞庭湖水沙阶段性演变特征及驱动因素分析

【目的】通过分析洞庭湖三口年断流天数及同流量水位变化情况,研究其与径流量及输沙量之间的相互关系;结合水利工程建设情况,探究人类活动对洞庭湖水沙变化的影响。【方法】基于洞庭湖出入湖主要控制站1961—2017年实测水沙数据,采用Mann-Kendall检验法及Pettitt突变检验法分时段分析洞庭湖出入湖水沙演变特征。【结果】1）三口年均径流量持续减少,三口年径流量及汛期径流量在1985年左右发生显著突变。三口五站同流量水位抬高明显,三口输沙量随分流量的减少而减少,藕池口的输沙量下降幅度最大,三口总入湖输沙量在1990年发生显著突变;2）四水径流量未发生明显变化,但年输沙量和汛期输沙量均在1985年以后呈显著减少趋势;3）洞庭湖出入湖总径流量呈减少趋势,出入湖年输沙量呈显著减少趋势,出湖年输沙量的减少速度相对较慢,尤其是在2008年以后,出湖输沙量比入湖的多。【结论】下荆江裁弯、葛洲坝枢纽、三峡工程以及四水控制性工程的建设是造成洞庭湖水沙过程发生变化的主要原因。其中,三峡水库的运行使得三口分沙及太平口、藕池口非汛期分流量减少幅度达90.0%以上。四水水沙变化受湖南省大中型水库建设的影响较...     

源自青藏高原的大河流域近期入海物质通量变化及其影响分析

亚洲多条大河源自青藏高原地区,各流域水资源的变化一方面反映了青藏高原的变化,另一方面与流域国家间的水资源利用关系密切.基于1995年和2015年两期土地利用现状遥感监测数据和源自青藏高原的6条主要河流水沙及氮、磷、硅等营养盐通量数据,尝试分析不同流域河流入海物质通量变化及影响因素.结果表明:1995—2015年,印度河和布拉马普特拉河径流显著减少,长江入海径流阶段性下降,恒河增加而黄河和湄公河径流总体变化不大.长江、黄河和印度河输沙量显著减少(p 0.05).营养盐通量方面,黄河、湄公河溶解无机氮呈上升趋势而长江略有下降.氮磷通量主要受径流量的影响,硅酸盐通量主要受输沙影响,与输沙变化一致.坝库兴建、土地利用类型变化和农药化肥使用减少了泥沙输送且改变了营养盐输送.社会经济发展阶段更高的流域,氮磷总量增加,输沙减少.研究河流入海物质通量,掌握各流域本底数据,为实现流域水资源调控及建设流域命运共同体提供基础.     

长江上中下游河道水沙特征和水沙关系

利用1950-2010年间宜昌、汉口和大通站的有关资料,对比分析长江流域上中下游河段的径流量和输沙量特性及其在时间上和空间上的变化规律.1950—2010年宜昌站多年平均径流量为4.32×10~(11)m~3,汉口站为7.07×10~(11)m~3,大通站为8.96×10~(11)m~3,上游来水量与中下游来水量各占一半左右.年际间年径流量存在波动变化,但未出现明显的趋势性增减变化.而三峡水库建成后径流量存在年内削峰补枯现象;1950—2010年宜昌站多年平均输沙量为4.34×10~8t,汉口站为3.59×10~8t,大通站为3.90×10~8t,泥沙主要来源于上游流域.而年际间年输沙量从20世纪80年代开始出现下降,尤其2003年三峡水库建成后输沙量出现锐减,宜昌站年平均输沙量降为0.54×10~8t,汉口站为1.17×10~8t,大通站为1.52×10~8t,汛期输沙量减少更明显,而且不同粒径组的悬沙输沙量出现不一致的下降,这与中下游河床和岸滩沉积物再浮悬泥沙及湖泊补给的泥沙组成有关.对悬沙不同粒径组的输沙量与径流量之间建立散点关系图,表明D≥0.1 mm泥沙粒径组的线性关系较好,而全沙粒径组尤其是细颗粒组相关性较差,符合河流动力学的相关理论.本研究成果对认识近年来人类活动干扰下的长江流域水沙变化有着重要的现实意义.     

鄱阳湖流域年降水量周期、趋势及响应特征分析

采用Morlet小波分析法和Mann-Kendall非参数统计法,分析1953—2010年鄱阳湖流域16个气象站年降水量序列的周期、趋势及突变特征,对比分析年降水量与年径流量的周期、趋势及突变特征,揭示年降水量与年径流量的响应关系。研究表明鄱阳湖流域年降水量序列存在3个主周期,分别为22a、7a、4a;1953—2010年鄱阳湖流域年降水量整体呈不显著的增长趋势,并在1992年发生显著性突变,置信度达95%;鄱阳湖流域年径流量的周期变化和趋势突变与年降水量在尺度范围、时间点位、空间分布以及显著程度均比较一致,显示鄱阳湖流域年降水量与年径流量之间在周期、趋势和突变方面存在显著的响应关系。     

湫水河流域水沙变化现状及成因分析

根据湫水河流域林家坪水文站47年降水、径流、泥沙资料，利用水文法建立的模拟降雨径流模型和降雨产沙模型，在此基础上根据降雨资料建立了模拟天然径流量和模拟天然输沙量序列，对因降水变化和人类活动对河川径流及输沙量的影响进行了定量分析，并根据流域内主要的人类活动类型分析了水沙变化的原因。     

黄河中游日和年输沙率-流量关系空间变化及影响因素

黄河中游是黄河流域的主要产沙区,准确表达不同时间尺度的水沙输移规律是预测未来流域产沙的关键之一。该文旨在研究黄河中游不同地貌类型区日和年时间尺度输沙率与流量之间的关系及影响因素。结果表明:黄河中游72个水文站点日尺度和其中58个水文站点年尺度的输沙率与流量之间呈显著的幂函数关系;黄土区日和年尺度幂函数关系中系数和指数偏大,土石山区较小;年尺度的系数大于日尺度,年尺度的指数总体小于日尺度;相关性分析及逐步多元回归分析结果显示,各类型区水沙关系的控制因子有所差异。砒砂岩和风沙区在年尺度下指数的控制因子为流量历时和气温,系数的控制因子为流量峰度;黄土区日和年尺度系数的主控因子为控制面积,指数受流量历时和地形的显著影响;土石山区日和年尺度系数受植被覆盖的显著影响;黄河中游植被覆盖对日和年尺度系数的影响存在阈值。     

黄河下游平滩流量驱动与响应模型

为研究冲积河流平滩流量的变化规律,以黄河下游1950—2007年实测水沙及平滩流量数据为基础,根据量纲和谐原理,建立了反映冲积性河流河床演变规律的驱动与响应模型。对驱动与响应模型中水沙驱动力进行了小波分解;通过小波方差求极值的方法,确定了水沙驱动力的主要时间尺度;并利用主要时间尺度下对应的周期函数代替了驱动与响应模型中的水沙驱动力。进而通过积分运算得出平滩流量驱动与响应模型的解析解。结果表明:黄河下游水沙驱动力具有4—5a和19—20a主要时间尺度;应用到黄河下游5个主要测站具有较好的计算结果。     

从北峪河水沙变化看流域水土保持综合治理成效

北峪河流域为白龙江的重点产沙区,通过对北峪河干流控制马街水文站,自1976年建站到2011年的实测降水、径流、泥沙资料进行了分析,发现在不同年代年降水量保持基本稳定的情况下,北峪河年径流量和年输沙量呈较为明显的逐年减少的趋势,且与短历时暴雨和降水强度关系不大。这一水沙变化现象说明,经过几十年的水土保持综合治理,北峪河流域的水土流失得到了明显的控制,生态环境得到明显改善,水土保持综合治理成效显著。     

基于EOF分析的江苏省沿江7市梅雨量变化特征

使用江苏省沿江7市(南京、苏州、无锡、常州、镇江、扬州、南通)梅雨期具有典型代表性的梅雨量序列,1954—2013年共60 a资料,通过EOF分解法计算出特征向量分布、时间系数序列,并根据特征向量方差贡献,确定出梅雨季东旱西涝或东涝西旱的基本空间分布型,同时结合分解出的时间系数,分析出江苏省沿江地区梅雨季降水量的长期趋势及年代际变化具有明显的区域特征.20世纪80年代末以前地区梅雨季降水量表现为东涝西旱,而20世纪90年代以后则表现为东旱西涝.进入20世纪80年代以来,南京、无锡、常州、镇江的梅雨季节降水量异常明显,其余各地区整体上变化不明显.同时,辅助以Morlet小波分析方法,通过小波能量密度研究了第1主分量时间系数的年际及年代际振荡随时间的演变及其方差贡献率.结果表明,江苏省沿江地区的梅雨量存在一个显著3~4 a的年际振荡周期和13~14 a的年代际振荡周期,1975到1980年,3~4 a振荡对年际振荡贡献较大,而13~14 a尺度振荡对年代际振荡的方差贡献则主要集中在20世纪70年代以后.     

#br# 近50年雷州半岛北部降水变化及其与ENSO活动的关系

根据湛江市1961-2008年的日降水量、气温、相对湿度、蒸发量等气象资料,通过Mann-Kendall趋势分析、小波分析以及相关性检验等方法,分析了近50年来雷州半岛北部地区水热变化特征、趋势性和周期性等,并探讨了其与ENSO活动的可能关系．结果表明,(1)1961-2008年雷州半岛北部地区气候趋向暖干,总体呈偏干气候态．自20世纪90年代中后期以来,气候干旱化趋势愈加显著,尤其在2002年左右出现突变性转折．(2)近50年来该地区气候水热组合季节特征主要表现为暖湿凉干组合,然而在年际与年代际时间尺度上,水热状况则表现出暖湿凉干、暖干凉湿等多种不同组合特征,且在年际与年代际时间尺度上的水热组合状况也并不完全一致．（3）采用连续小波周期分析发现该地区的气候干湿变化存在显著的2～3年短周期变化,可能与同一时期ENSO活动具有一定关系．     

长江输沙与河口的冲淤变化关系

以长江宜昌站、汉口站和大通站的径流量、输沙量等水沙特征值以及在崇明东滩上的实测数据为资料来源,探讨了多年来长江口的来水来沙态势,并运用泥沙通量估算方法,推算出近年崇明东滩的年淤涨速度,通过对比发现：近年来长江的径流量未见减少,输沙量却有减少的趋势;潮滩向海淤涨明显减慢．作者对两者之间存在的关系及其原因作了初步探讨,认为潮滩淤涨减慢在很大程度上是由于长江的输沙量减少所致;淤涨减慢的幅度超过了来沙量减少的程度,其重要原因是上游来沙减少的主要是易于沉积的中粗颗粒部分．     

西安市近50年来气候变化多时间尺度分析

利用Ｍｏｒｌｅｔ小波变换法分析了西安市近５０年月平均气温距平和月降水量距平变化的多层次时间尺度结构，发现西安市气候变化除１年的自然周期变化和２０～４０年尺度范围的周期变化信号在全时间域中都强外，其它时间尺度的周期变化在时间域中分布很不均匀，具有很强的局部化特征。西安市月平均气温距平变化主要表现为随机振荡，无特征尺度，而月降水量距平变化则有显著的４～５月的时间尺度。西安市气候变化受地理条件的影响较大，与ＥＮＳＯ的关系不象我国沿海地区那么紧密。对于大时间尺度来说，西安市气候呈暖干和冷湿结构排列，而对于小时间尺度而言则呈现为复杂的冷暖和干湿结构     

南水北调中线陕西水源区水沙变化特征分析

目的确定南水北调中线陕西水源区的水土流失状况,为水土流失的治理提供理论依据。方法统计分析武侯镇、安康、白河以及麻街、丹凤、荆紫关1985—2006年的水沙资料。结果汉江的主要输沙区为安康—白河区段,年均输沙量为705万t,而丹江的主要输沙区为丹凤—荆紫关,年均输沙量为157万t。汉、丹江的汛期输沙量主要集中在7-9月。结论输沙量沿程增大,且随径流量的变化而变化;输沙量较径流量的年内分配集中,年际呈现不规则的周期变化。