近50年来黄河人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。     

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.     

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.     

广西北部湾入海流域径流演变特征及其对气候变化和人类活动的响应

为探讨入海流域径流的演变特征,定量分析气候变化和人类活动对入海流域径流的影响,本文基于气象数据和径流数据,采用彭曼公式、滑动t检验、Hurst指数和小波分析等方法对比分析广西北部湾入海流域径流深的时空演变特征和未来趋势,并采用累积量斜率变化率比较法定量评估气候变化和人类活动对广西北部湾入海流域径流深变化的贡献率。结果表明：广西北部湾入海流域径流深空间分布格局分异较大,北仑河流域和防城江流域多年平均径流深较大,分别为2 115.58 mm和2 105.56 mm;径流深较小的是钦江流域和南流江流域,多年平均径流深分别为719.33 mm和744.50 mm。仅钦江流域径流深呈不显著上升趋势,其余流域均为下降趋势。广西北部湾入海流域各流域径流深的突变年份呈现一致性,均在1992年和2003年附近。在演变周期上,钦江流域、南流江流域、大风江流域、防城江流域、北仑河流域的历年年均径流深演化过程中存在2-6 a、7-15 a和16-24 a 3种时间尺度的周期变化规律,丰、枯交替变化比较明显;茅岭江流域径流深的周期震荡变化稍有不同,存在7-24 a和25 a以上两种时间尺度的周期变化规律。T2时...     

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。     

汤旺河流域径流变化研究

气候是水文循环过程中的重要因素,气候的变化将对流域的水资源配置产生直接的影响.为研究气候变暖背景下松花江流域的径流变化情况,本文选择松花江下游的支流汤旺河作为研究对象,采用回归分析、Mann-Kendall检验以及小波分析方法对汤旺河流域晨明水文站1956~2013年的实测径流资料进行分析.分析结果表明:汤旺河流域径流量年内分布呈单峰型,径流量最大的月份为8月,夏季径流量占全年总径流量的57%.径流量年际变化表现为下降趋势,但下降趋势并不显著,平均下降速度为2.33亿m3/10a.流域年径流量存在18年、9年和5年这3种时间尺度下的循环周期.从18年主周期对流域径流进行分析,可推断在来一段时间将出现一个丰水期.     

1950—2019年闽江下游径流量变化特征分析

为探究闽江下游径流演变趋势,应用MK法和Morlet小波分析相结合的方法,对闽江下游竹岐站1950—2019年长序列径流量数据进行分析。结果表明：闽江下游多年径流量呈微弱上升趋势,季节变化大,春夏径流量呈下降趋势,秋季呈上升趋势;前三季变化趋势均不显著,冬季径流量则呈显著上升。多年径流量突变发生于2015和2017年,春季突变年份出现在1955年,秋季为1996和2001年,冬季则是2001和2006年;多年径流量存在32a、12a,8a的主要周期,汛期径流量第一主周期为32a,第二主周期为12a,第三主周期为5a,非汛期第一主周期为25a,第二主周期为5a,第三主周期为52a。研究成果加深了闽江下游径流演变规律的理解,可为闽江下游水资源利用提供理论参考。     

香日德河流域近53年ET_0变化特征

为了研究香日德河流域潜在蒸散量(ET_0)变化规律及其未来发展趋势,采用流域两个气象站1961—2013年的气象数据,利用联合国粮农组织推荐的Penman-Monteith模型,计算了流域的月、年潜在蒸散量(ET_0),分析了香日德河流域ET_0变化特征。结果表明:流域年ET_0值呈现缓慢增加趋势,线性增长速率为0.43 mm/a;ET_0的年际变化表明其是一个"增加—降低—增加"的变化过程;由Mann-Kendall检验表明ET_0在21世纪初发生了一次突变;由Morlet小波分析发现,流域ET_0在24~30 a较大尺度上的周期最为明显,历经了7个"偏大—偏小"交替循环变化,主震荡周期为28 a,平均周期为18 a左右。根据主周期变化特征,可推测2014年到2020年左右潜在蒸散量将一直处于高值期。     

近70 a黑河径流量周期特征变化规律

根据黑河不同水文站点的监测资料,利用Mann-Kendall法和小波分析对莺落峡、正义峡、哨马营和狼心山水文站径流量序列进行了分析.结果表明:莺落峡、正义峡、哨马营和狼心山的年径流量距平百分率分别呈逐年增加、减少、增加、减少态势,10 a增长率分别为3.051%、-3.149%、21.24%、-2.092%,各个站点径流量趋势变化不同;根据小波系数等直线图,莺落峡、正义峡分别在35~60、30~45 a尺度上特征明显,哨马营、狼心山分别在5~10、8~15 a尺度上特征显著,狼心山大尺度特征较为明显,小尺度特征很平稳且具有全域性;莺落峡、正义峡、哨马营和狼心山对应的主控周期分别为44、44、7、5 a,近10 a丰枯情况依次为丰、枯、枯、丰,同一流域的不同河段,主控周期不一致.     

黄河流域降水要素的周期特征分析

依据黄河流域32个气象站点1951-2003年的月降水数据,应用最大熵谱分析法(maximum entropy method,MEM),分析了该流域降水变化的周期特征,探讨了影响降水周期特征的可能成因.结果表明,黄河流域降水序列明显存在着60 a的代际尺度,14、25 a的年代际尺度和3、9 a左右的年际尺度变化周期.不同时间尺度、不同地区的降水周期也具有一定的差异性,说明了不同地区降水周期分布的复杂性.降水变化周期特性的存在既可能受到海一气相互作用的制约和影响,又可能与太阳活动密切相关,其具体影响机制有待进一步分析.     

美国科罗拉多河水沙变化分析

分析了开发较早的美国科罗拉多河的水沙变化趋势，依据资料为1926-1984年干支流3个代表测站的年水沙量资料，主要讨论了水利工程建设对水沙变化的作用.结果显示水库修建给科罗拉多河的水沙变化带来了十分显著的影响，水库修建往往导致下游测站沙量的急剧减小，并通过干支流一系列水库的共同作用，可以造成河流来沙量趋势性减少的效果．     

长江大通站水沙过程的基本特征Ⅱ.输沙过程分析

长江入海泥沙丰富,对长江三角洲的发育、河口滩槽冲淤演变及开发治理有重要影响.大通站1953~2000年输沙序列的趋势分析和周期分析表明,虽然宜昌站输沙量和大通站径流序列无显著趋势变化,但是大通站的年输沙序列(尤其是汛期各月输沙序列)却呈现较显著的下降趋势,这主要与洞庭湖、鄱阳湖及江汉湖群淤积等因素有关.由于流域产沙区主要集中于上游地区,上、中、下游的产沙效应有很大差异,因此,水沙情势相吻合的年份仅有三成.月输沙更加集中于汛期,5~10月的输沙量占全年的87.7%.关于洪枯季的输沙匹配状况也作了初步分析.     

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.     

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。     

缺乏实测径流资料的模型试验水沙设计研究 ----以某抽水蓄能电站下水库为例

在缺乏实测径流资料的地区开展河流模拟试验,径流、泥沙等参数的合理选取尤为重要。以某抽水蓄能电站下水库模型试验为例,对其坝址处的水文泥沙设计进行了研究。在进行径流系列设计时,采用水文比拟法对同流域有资料的水文站及设计水文站径流系列依次进行延长,得到坝址处1959~2012年54年的径流系列设计成果。在进行泥沙系列设计时,利用参证站泥沙实测资料与设计站少许资料,采用水文比拟法和经验公式法,分别对悬移质和推移质泥沙进行分析,推得参证站水沙关系式,再结合实际采样成果,推演出坝址处1959~2012年54年的泥沙系列设计成果。研究成果为动床物模试验与水沙数值模拟提供了必要的基础数据,采用的研究方法对缺乏实测径流资料地区的水文泥沙设计具有一定参考价值。     

长江上中下游河道水沙特征和水沙关系简

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4.32×10¹¹ m³,汉口站为7.07×10¹¹ m³,大通站为8.96×10¹¹ m³,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4.34×10⁸ t,汉口站为3.59×10⁸ t,大通站为3.90×10⁸ t,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0.54×10⁸ t,汉口站为1.17×10⁸ t,大通站为1.52×10⁸ t,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.     

长江大通站水沙过程的基本特征Ⅰ.径流过程分析

长江河口是河海相互作用中河流因子占主导地位的典型河口之一,流域水沙过程及其变化对河口环境演变有重要控制作用.运用时间序列分析方法研究大通站的径流过程基本特征,分析表明,1923年以来大通站的径流序列无明显的趋势变化,但在1955年、1988年前后分别呈现较明显的径流减少和增加的跳跃变化,并具有16年、7年的周期变化特征.该文同时对月均流量的分配型态和洪枯季水情丰枯的匹配状况及其原因作了初步探讨.     

新疆乌鲁木齐河水沙变化趋势分析

本文主要依据英雄桥水文站实测径流、泥沙资料对乌鲁木齐河径流、泥沙时空变化特性进行简略分析,分析了乌鲁木齐河49年来径流量、含沙量、输沙量的变化趋势,对掌握乌拉泊水库泥沙淤积及开发乌鲁木齐市水资源具有重要意义。     

黄河流域降水序列变化的小波分析

采用1961—2000年黄河流域97个气象站点的系列资料,在分析黄河流域降水空间变化格局的基础上,采用墨西哥帽小波函数,对黄河流域近40 a来降水的季节变化和年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了黄河流域降水变化的多时间尺度的复杂结构,分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点,并确定了各序列中存在的主要周期。结果表明：黄河流域多年平均降水量的地区分布既受天气系统的制约,又受地形等地理环境的影响,造成明显的地区性差异;黄河流域年降水和各季节降水均存在8~12 a左右时间尺度的多少交替,表现出明显的周期特征,其次4~6 a左右时间尺度的周期特征也较明显,夏季降水和年降水变化趋势具有较大相似性,不同时间尺度的周期特征之间有不同程度的吻合,说明夏季降水较大程度地控制着年降水。小波分析的时频局部化特性可展现降水时间序列的精细结构,为分析气候多时间尺度变化特征及短期气候预测等节水关键问题研究提供了一种新途径。