黑河中游景观格局变化特征及其与水文过程相互关系分析 ——以张掖地区为例

本研究以黑河中游的张掖地区为对象,基于1986、2000、2005、2007、2011年5期张掖地区土地利用数据进行了景观格局分析.采用莺落峡、正义峡水文站1957—2011年径流量数据以及张掖气象站1986—2011年降水数据对水文过程变化进行分析.在此基础上对水文过程与景观格局相关性进行分析,从而得出张掖地区景观格局对水文过程变化的响应特征.研究结果表明:张掖地区人工景观的破碎度减小,聚合度提高,林地占地面积大幅度下降;上游莺落峡来水量呈增大趋势,下游正义峡出水量呈减小趋势,表明张掖地区用水量呈增大趋势;通过对水文要素与景观格局指数的相关分析,发现降水量对自然景观影响较大,而研究区取用水量对自然景观格局的影响较小.     

淮河上中游年径流变化特性分析

基于淮河干流上游、中游4个水文站1951-2010年径流资料,采用累积距平、mann-kendall非参数检验法对淮河径流年际变化的趋势性及突变型进行研究;采用小波分析法对淮河径流变化特征进行研究,讨论淮河流域不同时间尺度下的丰、枯交替变化周期规律.研究结果表明:淮河流域径流量年纪丰枯变化剧烈,年径流序列在1956年均出现突变,1956-1961年、1975-1979年、1991-1995年处于下降趋势,2001-2008年处于上升趋势;在第1主周期27年尺度上,年径流量共经历了3个丰、枯水期变换,平均变换周期为17年左右.     

长江大通水文站径流量的时间系列分析

为了研究长江入海径流量的变化规律,用小波分析方法和Hilbert-Huang变换分别对长江大通水文站1950-2004年的逐月平均径流量时间序列进行了分析,得到了长江入海径流量的长时间的演变特征和突变特征.结果显示,其月径流量具有10年以上、8年、4年、1~2年左右以及1年以下的周期性变化.这些周期震荡主导着长江入海径流量的变化,对长江入海径流量的变化规律的分析及短时预测具有十分重要的实际意义.     

基于小波方法的黄河源头径流量的周期变化规律

利用小波变换、小波系数方差等方法分析了黄河沿水文站1955-1999年径流量周期性,同时利用显著周期振幅的不稳定性,通过计算径流量与气象要素小波系数的相关系数,判定了径流量的趋势性及显著周期性的气象成因,确定了3次断流的根本原因.计算结果表明源区径流量存在一个振动幅度最显著的强趋势项和3～4年、7～8年两个显著周期.强趋势项决定了源区径流量的总体变化规律.20世纪50年代以来,强趋势项呈现低值-高值-低值的变化特征,决定了径流量枯-丰-枯的总体变化规律,也是90年代以来源区径流量持续减少的根本原因.同时预测1999年以后的一段时间内源区仍为枯水期,2020年将进入丰水期.源区历史上3次断流的根本原因是径流量的强趋势项与两个显著周期的共同作用的结果.计算结果还表明径流量的强趋势项为气温的强趋势项所致,即气温的变化趋势决定了径流量的总体变化规律.而径流量的3～4年和7～8年周期为降水的同周期所致.     

南洞地下河最枯径流的周期变化及趋势分析

通过运用基于小波分析和重标极差分析的研究方法,对南洞地下河总出口24a最枯径流的周期变化和趋势进行分析与讨论。研究结果表明,4a、10a和15a3个周期的波动控制着南洞地下河最枯径流在1990-2013年时间域内的变化特征,其中10a的周期震荡最强,为流域年最枯径流变化的第一主周期;15a、4a尺度为最枯径流变化的第二、第三周期。在4a、10a和15a3个时间尺度下的赫斯特指数分别为0.315 60、0.573 28、0.740 43,说明未来4a尺度下最枯径流的变化趋势与过去相反,而未来10a和15a等较长尺度下的趋势变化与过去的变化相似。研究结果为南洞地下河最枯水期水资源的开发与调配提供了参考。     

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.     

乌江水系典型小流域年径流序列变化规律及周期特征分析

小流域河川径流序列的变化规律及周期特征分析,对小流域水利工程建设、水资源开发利用等具有重要的现实意义。基于乌江吊水岩冲沟1961—2014年天然径流序列,通过基尼系数、累积距平法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法等方法分析研究了年径流序列的年内分配、趋势特征、突变特征及周期特征。结果表明:吊水岩冲沟年径流年内分配大部分相对合理,部分径流年内分配差距较大;吊水岩冲沟年径流量呈不显著减少变化;年径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1992—1998年;年径流量存在明显周期特性,第一主周期为23 a,次周期为17、6 a。研究成果可为小流域水资源开发利用提供依据。     

白龙江武都以上流域径流变化趋势研究

研究流域水资源径流变化趋势对区域水资源规划与管理具有重要意义。本文基于白龙江舟曲水文站和武都水文站年径流量资料系列,采用累计距平、小波分析和M～K检验等方法,对白龙江干流武都以上流域的径流年内年际变化、趋势、周期及突变特征进行分析研究。结果表明:1957-2016年期间,白龙江舟曲水文站和武都水文站年径流量变化呈现相似递减趋势,武都站下降趋势大于舟曲站下降趋势。舟曲站径流量3、8、16及24a左右的振荡周期,武都站径流量存在3、5、8及24a左右的振荡周期。白龙江上游径流发生两次突变分别发生在1962年和1988年。舟曲水文站1967-1968年年径流量显著上升,2006-2013显著下降,武都水文站1968年间显著上升,2000-2016显著下降。     

近60年玛纳斯河径流变化规律的分析

玛纳斯河是该流域绿洲生存的命脉,流域上游山区形成的径流是供给中下游平原及绿洲区的重要水源。本文根据玛纳斯河流域上游肯斯瓦特水文站1955-2010年系列径流资料,利用Mann—Kendall非参数统计检验和小波分析方法对近60年玛河径流年内、年际变化特征进行分析。结果表明：玛纳斯河径流年内分配极不均匀,主要集中在6-8月,在季节分配上,夏季径流量最丰,其次是秋季,冬季径流最小;径流年际变化大,径流变化具有明显的周期性及阶段性,丰枯时期显著,并存在32年、10年左右的主周期;近60年玛纳斯河径流量总体呈增加趋势,而且在1995年发生突变,即从1995年玛纳斯河开始趋于丰水趋势。     

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.     

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。     

黑河流域浮游动物及其地理分布特征研究

1 自然概况及调查方法 黑河流域是甘肃与内蒙西部最大的内陆河流域,发源于南部祁连山山区,与青海大通河分界,向北流入甘肃境内.黑河从莺落峡进入河西走廊,于张掖市城西北10 km附近,纳山丹河、洪水河,流向西北,经临泽、高台汇梨园河、摆浪河穿越正义峡(北山)进入阿拉善平原.     

河流之间径流变化关系不确定性的多时间尺度SPA研究

针对小波变换的不足之处,以及河川径流变化所具有的复杂多时间尺度性和不确定性,为深入研究河流之间年径流量变化的关系,以汾河河津水文站和沁河武陟水文站为例,首先运用:EMD方法对二者1956年-2000年还原后的天然径流量时序进行多时间尺度分解,得到具有不同周期的波动分量;再运用SPA方法对由此得到的集对进行研究.结果表明,汾河与沁河年径流量变化关系的同、异、反特性具有显著的时间尺度性,即二者的同一性主要体现在短周期尺度水平上,差异性主要体现在中短周期尺度水平上,对立性主要体现在中长周期尺度水平上.     

石羊河上游1956-2009年出山径流量特征及其对气候变化的响应

利用石羊河上游气象站1956-2009年逐日气象资料及天祝县六条河流1956-2009年年出山径流量资料,应用FAO Penman-Monteith模型、小波变换及累积距平等方法分析石羊河上游天祝县出山径流量特征及其对气候变化的响应,结果表明:1956-2009年石羊河上游天祝县出山径流量在波动中总体呈微弱减少趋势,径流量变化倾向率为-0.288×10~8m~3/10a,其中,减少速度最快的是黄羊河,年径流量变化倾向率为-0.069×10~8m~3/10a.1950s,1960s及1980s为丰水期,1970s,1990s为枯水期,进入21世纪,尤其是2002-2009年径流量有所增加;降水量波动呈微弱增加趋势,降水量变化倾向率为1.165mm/10a,径流量与降水量存在显著正相关震荡,两者变化过程具有极吻合的同步性;气温整体呈明显上升趋势,气温变化倾向率为0.298℃/10a,尤其是20世纪80年代中后期以来,增温趋势更加明显;潜在蒸发量在波动中呈增加趋势,其变化倾向率为2.206mm/10a,径流量与气温、蒸发量呈显著负相关震荡;通过小波方差检验,径流量与降水量、气温及潜在蒸发量等各气候要素均分别存在22年左右、7-8年和3年左右的的显著变化周期,而且第一主周期均为准22年,径流量对气候变化响应明显.     

递归图理论在不同时间尺度下的径流混沌特征分析

以黑河上游莺落峡水文站1944～2017年的出山径流量为研究对象,将递归图理论与混沌理论相结合,在不同时间尺度下对径流时间序列混沌特征进行了有效辨识.利用递归图和滑移窗递归定量分析法(RQA)获取原始时间序列的动力学信息,提取出相关递归特征量;绘制不同尺度下的径流递归图,对径流混沌特性进行定性描述;利用RQA对混沌特性进行定量计算和检验.结果显示,在不同阶段径流的混沌程度各不相同,滑移窗的确定性(DET)可与递归图共同描述径流的混沌程度;滑移窗的Shannon熵(ENTR)显示径流的混沌程度随着时间尺度的增加而逐渐增大;滑移窗的层状性(LAM)与传统的水文学特征量——变差系数(C_v)的计算结果相互检验,可作为一种新的衡量径流离散程度的参数.递归图理论实现了径流混沌特征的可视化,是辨识径流时间序列混沌特征的有效工具.     

基于Copula的东江流域丰枯遭遇及洪水频率分析

利用Copula函数分析了东江流域径流量边缘分布,分析各水文站点洪水频率,得出水库建成前后流域上中下游丰枯遭遇变化。研究表明:1广义极值分布与对数分布为东江流域洪水过程研究的最优分布。Gumbel Hougaard Copula函数对所有站点丰枯组合拟合效果较优;2三大水库对6组丰枯组合遭遇的影响有显著差异性:下游水库削峰填谷作用对丰枯组合影响明显,博罗-岭下组合平平遭遇概率增大最多,为4%;中上游水库削峰填谷作用对丰枯组合遭遇影响不明显,但其平平遭遇概率均有增大趋势,东江流域径流整体趋于平坦化;3龙川、河源、岭下、博罗4个水文站点水文过程皆受水利工程影响,洪峰流量与洪水总量在1974年后不再同时出现最大值,有效减小了洪灾威胁;4水库建成后不仅能通过削峰填枯作用降低洪峰流量与洪水总量,更能提高其联合重现期与同现重现期,减少洪水极大值分别或同时出现的概率,对流域的防洪有利。     

基于HHT的雅鲁藏布江径流变化周期及趋势分析

 采用Hilbert Huang变换对雅鲁藏布江干支流上的10个水文站1956-2000年天然径流资料进行分析,探讨了雅鲁藏布江流域年径流变化的近似周期及其演变趋势。研究结果表明,雅鲁藏布江全流域范围内存在约3、6~8、9、11~13、16~17及22~24 a的近似周期。同时研究还发现,雅鲁藏布江干支流在20世纪60年代左右径流量较大,但在进入60年代中后期之后,年径流量呈逐渐减小的趋势,这种趋势在80年代附近达到极小值,此后径流量逐渐回升,并在90年代后逐渐进入相对丰水期。     

石羊河上游径流量与气象要素关联性分析

气象因子是驱动径流演变的重要因素,运用交叉小波方法分析了石羊河上游四条典型支流的径流量与气象要素之间的共振周期规律,揭示了不同时域、频域上相关性的程度变化和异常情况,对现有相关性研究进行了补充。结果表明:西大河水库站与大靖峡水库站径流量总体呈上升趋势而南营水库站与古浪站呈下降趋势,径流量与降水量的周期规律及相关性最显著,其次是最高气温,最低气温最差,共振周期范围为2~8a。通过与现有成果的对比分析,表明该方法对探究气象因子突变性、水文气象要素相关性及其时频变化有重要的指导意义,石羊河流域在针对性补水时应优先考虑从降水环节出发,实施人工增雨作业。     

不同林龄马尾松林枯落物储量及其持水性能

对3种不同林龄阶段的马尾松林下枯落物储量及其持水特性进行分析.结果表明:枯落物储量中近熟林、中龄林、幼林分别为32.20、30.59、22.27 L/hm2;同一林分不同种类枯落物最大持水量差异明显;枯落物吸水速度随浸泡时间的延长而降低,30 min内吸水速度最快,枯落物吸水速度与其浸泡时间相关性极高;在充分吸水条件下,不同林龄不同层次、不同种类枯落物蒸发量有所差异,保水周期为7～10 d;林下枯落物最大持水能力随林龄的增大而增加,幼龄林、中龄林、近熟林分别为53.28、71.91、77.49 t/hm2,分别相当于水深为5.33、7.19、7.75 mm.     

甘肃张掖盆地区域蒸散量变化规律及其影响因素分析

表面能量平衡系统是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法.本文将水文数据与遥感数据相结合,对张掖盆地1990-2004年间的区域蒸散量进行了估算,统计了区域蒸散的年际变化规律,并对其影响因素进行了分析.结果表明：张掖盆地的区域蒸散量呈逐年升高的趋势,这种增长趋势与黑河中游莺落峡、正义峡间的耗水量增加,张掖地区人口、GDP的增长及农田用地的增加有着良好的相关性.但最直接、最主要的因素为盆地耗水量.