河流年径流量的GM(1,2)-Markov中长期预测模型

径流过程具有随机和灰色特征。基于此,将Markov预测与灰色GM(1,2)预测相结合,提出了GM(1,2)-Markov中长期河流年径流量预测模型。通过对黑河正义峡、莺落峡水文站65 a(1949-2014年)的年径流量资料分析,将莺落峡年径流量作为GM(1,2)预测的相关因素数据列,以1990-2009年的数据建立正义峡年径流量GM(1,2)-Markov模型,以2010-2014年的年径流量进行模型验证。结果表明:莺落峡、正义峡年径流量具有较强的相关性;建立的正义峡年径流量预测模型精度为83.65%;预测未来5 a的径流量,预测精度达到了97.12%;GM(1,2)-Markov、GM(1,1)和GM(1,2)模型的模型精度都符合建模的要求,但GM(1,2)-Markov模型的预测精度明显高于GM(1,1)模型和GM(1,2)模型。GM(1,2)-Markov模型为河流径流量的中长期预测提供了一种新方法。     

近50a来塔里木河干流年径流量变化趋势及预测

根据塔里木河干流1957-2008年的年径流量监测数据,利用Mann-Kendall非参数技术检验和R/S法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并在此基础上采用滑动t检验法和Mann-Kendall法对其突变点进行检验,最后运用方差分析外推法和叠加趋势预测模型对干流水文周期和未来径流量变化进行分析和预测.结果显示...     

塔里木河干流径流量变化与太阳黑子活动的关系

本文运用Morlet 小波分析方法, 分析了1957-2011 年塔里木河干流年径流量与太阳黑子相对数的关系。结果表明, 55 年间塔里木河干流年径流量和太阳黑子相对数都呈减小的趋势。塔里木河干流年径流量变化存在4 a、8 a、18 a、21 a 左右的主周期。在8~9 a 和18~21 a 尺度上年径流量序列与太阳黑子相对数序列具有相近的主周期。年径流量变化所表现的4 年主周期与太阳黑子活动关系不大;18~21 a 主周期特征应主要受太阳黑子活动的影响;8 a 主周期也与太阳黑子活动显著相关, 但由于受到人类活动的强烈干扰, 致使在20 世纪80 年代以后两者关系被扰乱。预测2012-2020 年间塔里木河干流将处于枯水期, 年径流量的平均值约为35×10⁸~40×10⁸ m³。     

额尔齐斯河年径流量的长期预报

本文首先分析了额尔齐斯河(布尔津站)年径流量所具有的显著周期,以及大小周期之间的关系。然后用平稳随机过程最佳线性外推法,分别预报了额尔齐斯河布尔津水文站1978—1982、1983—1987年的年径流量。1978—1982年五年年径流量预报的趋势与实测的结果一致,预报值与实测值的相关系数为0.90,预报结果是比较令人满意的。     

塔里木河上游地区积雪长期变化趋势及其对径流量的影响

汇入塔里木河的三条主要河流都形成于山区,径流补给主要来自降水。山区冰雪水资源的积累与消融决定着地表径流和地下水的储量。选取位于塔里木河上游地区17个气象台站以及其中的6个源流区山区站44年(1960—2003年)的≥0cm积雪日数、冬季最大积雪深度、夏季降水量和夏季平均温度以及2个水文站(1957—2000)的观测资料,对塔里木河上游地区的积雪进行了分析,并将其与塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量的长期变化趋势进行了对比,发现20世纪60年代以来塔里木河上游区域的积雪有一个弱的上升趋势,但不显著,且变化幅度较大;与此同时,塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量也有一个较为显著的上升趋势,上升率为13．475m~3·s~(-1)·10a~(-1),并在1993年之后增加更为明显。通过上游最大积雪深度、夏季平均气温和夏季降水量与径流量的回归分析认为,影响径流量的主要因素是夏季降雨量,其次是冬季积雪深度与夏季最高气温。因此,20世纪90年代以来塔里木河上游地区的气候变暖、变湿是塔里木河源流径流保持稳定的一个非常重要的因素之一,说明气象因子在河流径流量中起重要作用。另外,对塔里木河上游地区的积雪深度场的EOF分析结果表明塔里木河上游区域积雪的年空间分布十分稳定,反映了在大气候背景控制下上游区积雪分布的一致性。     

基于R/S分析的黑河出山年径流量灰色预测

径流过程具有分形和灰色特征。基于此,将R/S分析与灰色系统理论相结合,提出了R/S灰色预测模型以预报黑河出山径流量。针对1949—2011年莺落峡水文站年径流量资料,首先进行R/S分析,确定径流量序列的Hurst指数和平均循环周期T;然后在一个周期内进行径流量灰色预测。结果表明:黑河出山径流量循环周期在20~25年之间,在进行R/S灰色预测时,取T=20为宜;R/S灰色预测结果的精度高于直接进行灰色预测。该方法拓宽了分形和灰色理论在径流过程研究的应用范围,为径流量的科学预测提供了一种新方法。     

灰色拓扑预测方法在黑河出山径流量预报中的应用

黑河是我国西北干旱区最大的内陆河流之一,中游地区是流域内工农业经济最为发达的地区和国家重要的商品粮油种基地,也是水资源利用量最大和利用率最高的地区,下游是阿拉善高原的主要天然草场,也是河西走廊等一些重要经济区的生态屏障。文章以黑河莺落峡出山年径流量实测数据系列为基础,采用灰色系统拓扑预测方法,建立了GM(1,1)拓扑预测模型群,对2004-2030年莺落峡出山径流量进行了预报结果表明,预报阶段黑河年均径流量为16.11×10m8/a,较现状径流量实测多年均值增加1.24%。预报结果表明:在21世纪开始的若干年内,随着天气系统的变化引起的祁连山中西部降水量的增加和冰川融水的增多,会使包括黑河在内的河流出山径流将呈现一个缓慢的上升趋势,预计这段时间年均流量将高于多年平均值。     

人类活动对塔里木河年径流影响量的估算

塔里木河流域与环境的研究，一直是近年来新疆环境演化和可持续发展研究的热点问题。大规模的区域开发活动对该流域生态环境产生了根本性的影响，区域整体生态环境趋于恶化。本文通过对年径流量累积曲线和年径流量的相关分析，估算出人类活动对塔里木河各河段的年径流量变化及其对生态环境造成的影响。     

塔里木河断流与未来水文情势分析

采用灰色拓扑模型对塔里木河三源流及干流径流趋势进行分析预测,研究结果表明未来五年内阿克苏河与和田河径流量不具有明显上升趋势,而叶尔羌河径流量在未来五年内则出现下降趋势,这种情况将加剧干流断流的现状。在上述研究的基础上,作者还对博斯腾湖大山口站径流变化趋势和车尔臣河水系对台特玛湖的作用进行分析,探讨了向塔里木河输水的可持续性问题。     

黄河万家寨水库流域降雨径流的分布式模拟及率定

应用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型,研制了黄河万家寨水库流域分布式降雨径流模拟系统,并对万家寨水库流域进行了10年（2000-2009年）径流模拟。其中,以2000-2006年为系统参数的敏感性分析期和模型率定期,以2007-2009年为模型的验证期,模拟结果显示,万家寨站点上模拟径流与实测径流过程线的相关系数达到0.97以上。在此基础上还将数值预报模式与模拟系统相耦合,对万家寨水库入库径流进行了预报和检验分析,结果较好。因此,该模拟系统能够较好地反映万家寨水库入库径流量的变化过程,具有一定的适用性,为进一步进行降雨径流预测提供了技术支撑。     

根据阿尔泰山南坡树木年轮初步分析额尔齐斯河500年(1582～2081)径流量

本文是在树木轮宽年表的基础上,挑选长龄树作预报因子,以布朗站年径流量为预报量,采用主成份法建立预报公式,计算额尔齐斯河400年径流量。然后,用方差分析周期迭加外推100年,得到额尔齐斯河500年径流量,分析变化趋势,丰水期加桔水期为正弦波长134年周期。近年来,树候学的发展为研究古气候学找到一条方便可靠的途径。与此同时,国外许多水文工作者,在树木水文学方面做了大量工作,从研究中发现,树木年轮序列至少能提供两     

近40年来塔里木河流域气候及径流变化特征研究

以塔里木河流域的21个气象站和10个水文站1961～2000年观测资料为基础,对塔里木河流域的温度、降水及径流变化进行了分析.结果得出:(1)20世纪60年代以来塔里木河流域的年平均气温呈逐年代递增趋势,源流区的年平均气温增高了0.57℃,上游区增高了0.6℃,中游区增高了0.7℃,下游区增高了0.8℃,越往下游方向变暖趋势越明显,并且气温增高幅度逐步加大.(2)60年代以来塔里木河流域的年降水量也逐年递增,但是与温度的增幅趋势相反,从源流区到下游区,降水增幅逐步减少,源流区平均增加了34.2%,上游区增加了22.0%,中游区增加了15.3%,下游区只增加了6.1%.(3)该流域各源流的出山口径流量除和田河减少外,阿克苏河增加9.04亿m3,叶尔羌河增加5.51亿m3,开都河增加9.27亿m3.(4)该流域源流径流受温度和降水变化的双重影响,源流区的气候变暖和变湿是塔里木河源流径流量增长的一个非常重要的因素.     

塔里木河流域近50年来生态环境变化的驱动力分析

结合塔里木河流域近50年来水文、植被以及社会经济等方面的资料,采用趋势分析方法估算人为因素对流域地表径流的影响,通过相关和主成分分析等数学方法分析人类活动诸因子与流域地表径流和地下水质之间的关系。研究结果表明,塔里木河上游源流区的地表径流在过去的几十年里没有减少,且有一定程度的增加,塔里木河干流地表径流量减少是人类活动所致;人类活动在1970、1980和1990年代对流域上中游地表径流的影响量分别为41.59%、63.77%和75.15%;由人类活动所导致的地表径流量减少是影响河道水质发生变化的主导因子,而地下水位变化则影响灌区和非灌区地下水水质;塔里木河下游生态系统受损与人类活动直接相关。     

塔里木河干流年径流量变化及其人为驱动因素关联分析

根据塔里木河干流1957～2008年的年径流量监测数据,利用线性回归法,对干流年径流量时间序列变化趋势进行分析,并借助相关分析和主成分分析法甄别影响径流变化的主要人为驱动因素。结果表明:近50多a来,塔河干流的年径流量呈显著递减趋势,与干流来水量变化趋势一致;人类活动自1975年左右开始明显的影响径流量,有效灌溉面积、农业人口、耕地面积和一产比重与径流变化相关程度最强,以引水灌溉为主体的农业经济活动成为影响径流变化的最重要因素;人类活动对径流变化的影响程度沿河道自上而下表现出逐渐增强的趋势。     

近20 a塔里木河生态输水对植被总初级生产力变化的影响

植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环的关键环节,对维持全球碳平衡至关重要。基于Google Earth Engine平台,利用NASA LP DAAC发布的MOD17A2H产品,研究分析了塔里木河生态输水期间陆地生态系统生长季的GPP变化。结果表明:(1)生态输水后,塔里木河生态环境整体得到改善。输水前期,塔里木河生长季GPP平均为3675.51 g C·m~(-2)·季~(-1),输水中期,生长季GPP增加到4024.09 g C·m~(-2)·季~(-1),输水后期,该值跃升为4896.61 g C·m~(-2)·季~(-1)。2000—2020年塔里木河生长季GPP表现出明显的增加趋势,增长幅度约为每个生长季增加90.25 g C·m~(-2)。2010年后,上、中、下游日GPP增加幅度亦更明显,分别为每10 a增加2.54 g C·m~(-2)、2.17 g C·m~(-2)和1.74 g C·m~(-2)。(2)塔里木河陆地生态系统生长季(5—10月)的日GPP变化在不同区域存在明显差异。上游区日GPP变化总体上表现出先增加后减小的单峰趋势,下游区则以双峰变化趋势为主。(3)塔里木河生态输水工程有益于生长季GPP的变化,其中对6、8月的GPP变化影响更显著。     

基于胡杨年轮重建黑河下游近100年春季径流量

在建立近100年来额济纳旗胡杨年轮年表的基础上,将标准年表(STD)的年轮宽度指数与黑河正义峡水文站径流量进行相关分析,结果表明年轮宽度指数与春季径流量负相关最显著,相关系数为-0.642。利用多元线性回归方程,重建了黑河下游(正义峡)近100年来的春季径流量,并用逐一剔除检验法进行了方程稳定性检验。统计检验参数表明估计序列与实测序列较为相近,残差缩减值RE和平均有效系数CE为0.419,乘积平均值t为4.949,符号检验超过95%的置信度,重建方程稳定可信。根据转换函数重建的近100年来春季径流量中,最大春季径流量为93.03m3/s,最小为37.99 m3/s。Morlet小波分析和功率谱周期分析表明,春季径流量存在3.3年的显著周期变化。     

水利水保措施对潮河流域年径流量的影响 —— 基于经验统计模型的评估

利用时间序列对比法分析了1961-2005 年潮河流域降水、径流、用水量、水利工程、 水土保持措施变化。结果表明: (1) 自20 世纪60 年代以来, 潮河流域年平均面雨量略有减 少, 但流域年径流量却呈明显减少趋势, 1991-2000 年的流域年径流量平均值为1961-1970 年 的90.9%, 减少幅度较大; (2) 潮河流域径流量的变化主要与水利水保等人类活动有关。利用 降水-径流经验统计模型评估了流域水利水保措施对年径流量的影响程度: 1981-1990 年、 1991-2000 年、2001-2005 年、1981-2005 年, 受水利水保措施影响所产生的年均减水量分别 为1.15、0.28、1.10、0.79 亿m³, 水利水保措施减水效应分别为31.99%、7.13%、40.71%、 23.79%。水利水保措施对枯水时段的减水效应更为突出。     

塔里木河中游典型地段近三十来土地荒漠化变化及其预测

近几十年来塔里木河中下游的“绿色走廊”日益受到荒漠化的威胁。为了研究塔里木河流域,特别是中、下游地区的荒漠化变化与其影响因素之间的关系,本文以塔里木河中游典型地段为例,利用多时期航空遥感资料制图手段及灰色系统方法,得出了塔里木河中游近30年来土地荒漠化变化状况,并对其今后变化趋势作了预测。     

贝叶斯框架的Copula季节水文干旱预报模型构建及应用

根据季节径流量相关特性,利用标准径流指数(SRI),通过优选Copula函数和径流量分布函数,构建贝叶斯框架的Copula季节水文干旱预报模型,并对阿克苏河西大桥水文站进行实证分析。结果表明：① Gamma、Lognormal、Normal、Gumbel、Exponential 5种分布函数中,Gamma、Gumbel能较好拟合夏、秋季径流量;② Gumbel-Hougaard、Clayton、Frank 3种Copula函数中,Clayton能较好联结夏、秋季径流量分布函数;③ 构建模型预报表明,2001~2009年秋季发生干旱概率较低(24%~38%),以轻微、中度干旱为主,而2010年发生干旱的概率极高(95%),发生异常干旱的概率偏高(81%),与实际发生的干旱情况基本一致;④ 贝叶斯框架下构建的Copula模型能准确预报季节水文干旱发生,减少预报的不确定性,为特定区域干旱预报提供了一条新的途径。     

塔里木河下游生态输水对地表水体面积变化的影响

以河湖为主体的塔里木河下游地表水体的面积受到输水工程的影响,在区域水循环、调节水平衡中扮演着重要角色。基于近20 a塔里木河下游Landsat 5、Landsat 7和Landsat 8影像资料和生态输水数据,综合采用Google Earth Engine(GEE)计算平台和多元统计分析方法,对地表水体面积变化及其对生态输水的响应进行了系统分析。结果表明:(1)2000—2019年,塔里木河下游区域的地表水体、季节性水体和永久性水体的面积均呈现波动上升趋势,速率分别为15.54 km~2·a~(-1)、7.12 km~2·a~(-1)和8.41 km~2·a~(-1);塔里木河下游上段(大西海子水库—英苏,不包括大西海子水库)、中段(英苏—阿拉干)和下段(阿拉干—台特玛湖)区域的季节性水体和永久水体面积也均呈现波动增加趋势,其中下段区域的增加速率最大,其值分别为5.23 km~2·a~(-1)和8.24 km~2·a~(-1)。(2)生态输水引起的地表水体面积增加主要表现在台特玛湖湖区,2019年台特玛湖湖区的地表永久水体和季节性水体面积分别约为267.27 km~2和188.00 km~2,总体水面积约为455.27 km~2,相比2000年(约38.19 km~2)增加了417.08 km~2(约10.92倍)。(3)近20 a来,研究区域地表水体面积,尤其是永久水体面积变化与塔里木河下游生态输水量密切相关;2007—2009年输水量下泄水量较少,直接导致研究区域在2009年地表水体和季节性水体的面积均减少到最低点。研究结果有助于全面理解塔里木河下游生态输水对地表水体变化的影响,为区域水生态保护提供科学依据。