变化环境下乌伦古河径流序列变异特征诊断

研究变化环境下干旱区内陆河流以径流为主要指征的水文循环过程及其变化,对于认知水文机理,应对径流变化意义重大。选取乌伦古河二台水文站1959~2015年57年长系列实测月径流资料,采用年内分配完全调节系数C_r、年内分配不均匀系数C_n、相对变化幅度Cm、集中度Cd、集中期D、年际(年代际)径流均值、最大流量、最小流量、年际极值比以及C_v等多指标,运用Mann-Kendall法、累积距平法、R/S法等多方法,在揭示叶尔羌河径流长期演变规律基础上,采用非线性分析方法——启发式分割算法进行径流序列的变异特征诊断,并进行归因分析。结果显示:(1)乌伦古河径流受冰川融水影响年内分布呈"单峰型",主要集中于夏季5~8月,占年径流总量的70%,反映年内分配特征的各指标,如C_r、C_n、C_m、C_d和D,均呈下降趋势,特别是进入2000年后下降趋势较为明显,其中,C_r、C_d和D指标下降趋势显著,表明径流序列年内分配特征趋于均匀化;(2)乌伦古河径流序列年际变化趋势呈减少趋势,减少趋势不显著,且呈负持续性(Hurst=0.35),具有两个明显的丰枯交替周期,即1961~1973年及1974~1994年;(3)针对传统检验方法——Mann-Kendall法诊断乌伦古河二台站长系列(1959~2015年)径流突变点时出现多个虚假变异点的缺陷,采用非线性方法——启发式分割算法(BG法)诊断乌伦古河二台水文站长系列(1959~2015年)径流序列变异点,得出乌伦古河径流序列变异点为1962年。成果有助于了解变化环境下流域尺度的水文过程演变和水文响应规律,指导流域水资源规划与管理。     

北江流域径流序列年内分配特征及其趋势分析

以石角站45 a的实测月径流资料为基础,研究了北江流域径流年内分配变化规律。通过计算径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标发现,北江径流量具有显著的洪枯季节变化,20世纪50、60年代的径流年内分配较不均匀,而70年代以来,径流年内分配较为缓和。选用db3小波函数,对各指标进行3层分解,以尺度水平3下的低频系数单支重构序列观察各指标的变化趋势,发现北江流域年内分配不均匀性指标显示为缓慢下降的趋势,尤其是70年代以后,这很可能是流域内人工水利设施对径流调节力度加大的缘故。对降雨序列的年内分配指标进行类似的分析后认为,径流不均匀系数等指标在趋势上变化的原因是流域内人工水利设施对径流的调节力度加大了。     

白龙江上游径流变化特征及其与人类活动的关系

以1961~2010年白龙江上游舟曲站月径流和降水为基础,利用年内分配不均匀系数和完全调节系数、线性倾向估计、累积滤波器法、M-K秩次相关性检验、双累积曲线等方法,对白龙江上游径流变化的一般特征、变化趋势和人类活动的影响进行分析。结果表明:白龙江上游径流年内分配趋于稳定,径流年际变化呈显著下降趋势,其中4、7、9~11月份径流呈极显著减下趋势。在1970年前,白龙江上游径流变化主要受降水影响;1970年之后,人类活动对径流的影响逐渐加大,成为影响白龙江上游径流变化的主要因素。     

龙江流域降水、径流时序特征分析

 通过对空间分布于云南沿边地带的龙江流域42a来主要气象站和代表水文站的资料收集,获得各气象站的月降水资料和戛中水文站的月实测天然径流资料.利用数学模型方法,从降水和径流年际变化、年内分配的不均匀性、集中性等方面分析了龙江流域径流的变化规律.得出以下结论:龙江流域降水、径流的年际变化趋势一致,并可能存在一个准8~11a的波动周期(其中径流周期较明显);降水的年内变化较径流变化要显著、剧烈,且降水主要集中在7月,比径流的集中期提前1个月;径流的年内分配主要受降水年内分配影响,但在冬季和春季,受季节特性所决定的流域蓄水和蒸发影响也比较明显.     

松花江干流中游段径流年内分配变化规律

为了研究松花江干流中游段的径流年内分配变化规律,以哈尔滨站和佳木斯站1954—1987年、2001—2007年的逐日流量资料为基础,对径流年内分配的不均匀性、集中程度和变化幅度等指标进行了分析计算.结果表明:(a)松花江干流中游段在20世纪70年代径流年内分配较为均匀,80年代最不均匀;哈尔滨站的径流年内分配不均匀性和集中度通常要小于佳木斯站;最大径流出现的时间哈尔滨站滞后于佳木斯站.(b)2个站径流年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度和集中期的变化过程是同步的,且前3个指标之间具有较大的相关关系.     

清江流域降水径流年内分配特征及其同步性分析

基于清江流域主要气象站恩施、巴东、来凤、五峰的月降水量以及代表水文站隔河岩站1951~2009年共59a的月径流量资料,采用年内分配集中度、集中期、不均匀系数、完全调节系数等多种指标对清江流域降水径流的年内分配特征做了综合分析,通过标准化处理的降水径流数据对二者的年内分配的同步性进行了研究,结果表明:1)各年代及多年平均降水、径流年内分配极为不均,夏季降水量、径流量均占全年总量的40%以上;20世纪70年代平均降水、径流年内分配与其他各年代特征存在显著区别,表现出6月、9月两个峰值.2)降水径流年内分配特征的年际变化剧烈,而就研究期而言年内分配未出现极端均匀或者极端不均的情况,同时年内集中降水和集中径流均具有自7月向6月转移的趋势.3)标准化处理后的各年代平均及59a多年平均降水径流年内分配特征展现了整体上的同步性,以及秋冬两季局部不同步的特点.     

长江流域径流演变规律研究

为探讨长江流域径流演变规律,基于长江流域上、中、下游共6个控制站的逐日径流观测资料,运用不同指标分析径流年内变化规律;采用累积距平曲线法、线性倾向估计法、Mann-Kendall非参数检验法、滑动T检验以及小波分析法分析径流年际变化规律,并应用R/S分析法估算径流序列的Hurst指数,以预测其未来变化趋势.结果表明:长江流域径流年内分配不均匀性存在较为明显的时间变化和空间变化,从50年代到21世纪初期不均匀性大体上呈减小趋势,从上游向下游不均匀性大体上呈减小趋势;流域上游年径流序列变化趋势较一致,从上游至下游变化趋势差异性逐渐增加;流域年径流呈现出多时间尺度的相对丰枯交替特征,流域上、中、下游控制站年径流变化的主周期分别是18年、22年和22年;Hurst指数表明流域年径流当前总体趋势在未来表示出持续性.     

太子河流域辽阳站径流序列年内分布特性分析

径流过程是一个复杂多变的过程,它与人类同水旱灾害的斗争、水资源的开发利用、水环境保护等生产生活活动密切相关。掌握径流序列年内分布特性,人工控制和调节天然径流的能力,密切关系到工农业生产和人们生活是否受洪水和干旱的危害。以太子河辽阳水文站1956～2000年还原的月径流量序列为依据,分析径流年内分布特性,结果表明:60年代年内分配的不均匀性较大,而变化幅度也最高。     

人类活动与气候变化对东江流域径流变化贡献率定量分析

通过弹性系数法及小波-神经网络模型对1959-2000年东江流域4个径流测站、28个降水测站、4个气温蒸发测站的径流、降水、气温、蒸发数据做系统分析与模拟,定量研究了气候变化及人类活动对东江流域径流量变化的贡献率。研究表明:1 1972年是东江径流变化的变异点,1972年后东江径流较1972年前增大;2东江流域降水增加,蒸发减少,是导致东江流域径流量增加的重要原因,气候变化对东江径流增加的贡献率约为0.27-0.77;3人类活动主要通过土地利用方式的改变而改变产汇流过程,导致径流量变化,大型水库的建设是东江流域径流年内分配显著改变的重要驱动因素,人类活动对东江流域径流量变化的贡献率约为0.23~0.73,其影响从上游到下游呈减弱趋势。研究对于气候变化与人类活动影响下,东江流域水资源管理具有重要理论及现实意义。     

气候变化对挠力河径流量的影响

利用Mann Kendall突变检验法分别分析了1956—2005年50年来的宝清站和菜嘴子站年平均径流量演变的阶段性特征,并建立了径流 降雨的经验模型,利用该模型分析了气候变化和人类活动对径流的影响.研究结果表明：50年来宝清站和菜嘴子站的年平均径流量演变可分为两个阶段:1956—1967年的基准期和1968—2005年的变化期.变化期内径流量的年际和年内都发生了较大变化,体现在年平均径流量减少显著,两个站的年平均径流量减少量都在50%左右.径流变差系数有不同程度的增长,其中菜嘴子站增长了近30%.年内分配变化主要体现在径流峰值上,菜嘴子站的夏季径流峰值和最低值的出现时间都较第一阶段提前了一个月.变化期内年均径流量的变化主要是由人类活动引起的,气候变化引起的径流量变化占年均径流量总变化量的40%左右.     

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。     

半世纪来济宁市水文情势变化研究

运用Mann-Kendall、Spearman秩次相关检验法、小波分析、持续性分析及多种统计学方法对半世纪来济宁市降雨序列、年平均气温序列及泗河年径流序列的变化趋势、周期及相关性进行了分析。结果表明,济宁市在气温升高的趋势下,年降雨量没有变化趋势而泗河年实测径流量序列呈显著减小趋势;年平均气温和年降雨分别存在18年和9年左右的变化主周期;年平均气温、年平均径流序列的持续性较好而年降雨量序列的持续性较差,且济宁市的气温变化特点与华北地区的气温变化特点相同;年降雨与径流有着较好的同步性,人类的水事活动及土地利用形式的变化对径流造成影响;年降雨量受年平均气温的影响,其变化滞后于气温变化约15年左右。     

径流对气候变化和人类活动的响应——以渭河流域为例

定量区分气候变化和人类活动对径流的影响,对区域水资源管理具有重要的现实意义.本文基于实测径流数 据和前人重构的自然径流数据,借助趋势分析、突变检验、多元线性回归等方法,定量分析渭河流域气候变化和人类活动 对径流的影响,并通过与水文敏感性系数方法的分析结果相比较,进一步验证结果.结果表明:1965-2012年华县站、张 家山站和状头站的实测径流分别以7.99×108、2.86×108 和0.787×108 m3·(10a)-1的趋势减小(α<0.05).气象要素 中,渭河干流的风速和相对湿度呈显著减小的趋势,气温呈显著增加的趋势(α<0.05);泾河流域的相对湿度呈显著减小 的趋势,潜在蒸散发和气温呈显著增加的趋势(α<0.05);北洛河流域各气象要素的变化趋势同泾河流域相似.突变检验 表明华县站、张家山站和状头站的年实测径流分别在1993、1996 和1994 年前后发生了突变,其径流分别下降了 38.81%、47.67%和42.22%.多元回归分析表明气候变化对华县站、张家山站和状头站径流变化的贡献率分别为 49.30%、38.05%和69.86%.水文敏感性分析方法的结果同多元回归方法相似,气候变化对3个水文站径流变化的贡献 率分别为48.61%、39.21%和64.86%.      

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。     

新疆和田河年径流量变化的定量估算

从和田河径流现状分析出发,利用年径流量累积曲线与有序聚类法分析了和田河径流的变化原因,指出和田河出山径流属于天然径流,受气候变化影响有波动;而汇入塔里木河的肖塔年径流则在人类活动与气候变化共同作用下,1989年后序列比1989年前序列年均减少3.22亿方,值得关注.     

A tree-ring-based reconstruction of the Yimin River annual runoff in the Hulun Buir region, Inner Mongolia, for the past 135 years

Based on the relationships between the regional tree-ring chronology(RC) of moisture-sensitive Pinus sylvestris var.mongolica and the monthly mean maximum temperature,annual precipitation and annual runoff,a reconstruction of the runoff of the Yimin River was performed for the period 1868-2002.The model was stable and could explain 52.2% of the variance for the calibration period of 1956-2002.During the past 135 years,21 extremely dry years and 19 extremely wet years occurred.These years represented 15.6% and 14.1% of the total study period,respectively.Six severe drought events lasting two years or more occurred in 1950-1951,1986-1987,1905-1909,1926-1928,1968-1969 and 1919-1920.Four wetter events occurred during 1954-1959,1932-1934,1939-1940 and 1990-1991.Comparisons with other tree-ring-based streamflow reconstructions or chronologies for surrounding areas supplied a high degree of confidence in our reconstruction.Power spectrum and wavelet analyses suggested that the reconstructed annual runoff variation in the Hulun Buir region and surrounding area could be associated with large-scale atmospheric-oceanic variability,such as the Pacific Decadal Oscillation(PDO) and El Ni o-Southern Oscillation(ENSO),and sunspot activity.     

北江流域径流时间序列的分形特征解析

 径流时间序列具有非线性、复杂性和不确定性的特征,运用R/S分析法、多重分形方法对北江流域石角站1954-2006年的年平均径流量时间序列进行研究,解析其分形的特征。结果表明：北江流域石角站的Hurst指数远大于05,说明北江流域年平均径流时间序列具有明显的趋势性成分,即北江流域年平均径流量具有明显的持久性和长期记忆特性。结合V 统计说明,北江流域的年平均径流量的持久性经过15~20年之后会消失。根据多重分形方法,通过对幂谱和统计矩函数的分析,得出北江流域石角站年平均径流量时间序列的无标度性,借助分配函数、广义分形维数和多重分形谱对年平均径流量的研究,表明北江流域石角站多年平均径流量具有多重分形的特征,为北江流域径流的预测工作的做了重要的铺垫。     

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。     

极大熵谱在径流时间序列周期分析中的应用

针对年径流序列存在多年变化周期,但径流时间序列变化受诸多因素影响,存在着多种不确定性的情况,笔者采用极大熵谱分析来提取径流时间序列的周期成分,对黄河上游贵德站年径流时间序列进行周期分析,得出贵德站具有12.5,5.9,4和3年的主周期。结果证明该方法可行,同时其结论为研究径流预测提供了科学的依据。     

紫荆关流域降雨径流变化趋势的分析

为了探讨紫荆关流域降雨与径流变化的规律,采用Mann-Kendall秩次相关检验法对紫荆关流域1956~2005年长系列降雨、径流资料进行了分析,并给出了降雨变化对径流变化贡献程度的定量描述方法。结果表明:紫荆关流域年径流量有明显的下降趋势,年降雨量有下降的趋势,但不显著;年降雨量与年径流量有一致的变化趋势,且二者变化过程关系密切,降雨是影响径流变化的主要因素,其贡献程度达到了39.68%;由于受到非降雨因素的影响,二者的相关性随着年代的推移呈减弱的趋势变化。