单要素多周期推理模式法在径流预测中的应用

本文在单要素单周期推理模式法的基础上,提出一种考虑系列多周期性、趋势性和相似性的单要素多周期推理预测方法.使用该方法对磨盘山水库年径漉量进行预报,结果表明该方法预测精度较好,对只有径流资料的中小流域中长期径流预报具有应用价值.     

甘肃渭河流域气温、降水和径流变化特征及趋势研究

根据流域内气象站、雨量站、水文站的气温、降水、径流系列监测资料,采用周期波法、延时分布频率、径流溯源理论分析了渭河流域气温变化及分布特征,降水量变化及分布特征,径流变化特征和未来变化趋势。揭示了渭河流域气温、降水和径流变化之间的关系。结果表明:(1)气温波动变化存在着9~10 a的周期性变化规律,气温的流域分布由河源向干流递升且与地理高程密切相关。(2)流域平均降水呈现出弱减少的趋势性变化过程。降水的流域分布特征主要体现为均匀性、地带性两个方面。(3)流域多年径流变化存在显著的逐年减小的趋势,径流年际变化趋势要大于降水年际变化趋势。从径流溯源度多年平均变化过程看,1970年以后渭河流域径流空间分布呈现出持续性缩小的趋势,并且下游的缩小速度要大于上游。     

流域水文年及丰枯水期划分方法

研究流域水文年及丰、枯水期划分方法,为水文水利计算提供科学依据。通过分析流域径流变化特点,提出径流累计距平法。将该方法用于黑河上游流域,结果表明:该方法为黑河上游流域确定了合理的水文年及丰、枯水期;在不同水文年起讫日下,黑河上游流域年径流时间序列的统计特性和典型年的径流年内分配特征发生显著变化。因此,径流累计距平法可用于划分流域水文年及丰、枯水期,统一水文年划分方式对水文水利计算十分必要。     

汉江流域未来降水径流预测分析研究

本文应用统计降尺度法将全球气候模式和VIC分布式水文模型进行耦合,研究未来A2气候情景下汉江流域降水径流变化情况.首先应用基于光滑支持向量机的统计降尺度法在全球气候模式CGCM2和HadCM3的A2气候情景下,分别预测未来汉江流域日降水、气温过程,然后将预测降水过程作为VIC模型的输入,模拟预测未来汉江流域径流过程.研究结果表明,在CGCM2气候模式下,2020s(2011～2040年)时期汉江流域径流小于基准年,2050s(2041～2070年)时期与基准年基本相当,2080s(2071～2100年)时期大于基准年;在HadCM3气候模式下,2020s时期汉江流域径流小于基准年,2050s和2080s时期均比基准年增加;降水、气温预测结果与径流基本一致.     

石羊河流域中下游近40a地下水位动态特征分析

石羊河流域位于河西走廊东部,是中国西北最发达的经济区域,也是甘肃省内水资源最紧张、用水矛盾最尖锐、生态环境不断恶化的地区之一。依据河西走廊石羊河流域中下游64个观测点1977~2015年地下水位观测点时间序列观测资料,在深入阐述研究区地下水位季节性及多年动态特征、类型和平面分布规律的基础上,利用Kendall秩次相关系数和Hurst指数分别分析了研究区地下水位的趋势性和持续性特征。根据计算数据,分析了研究区域地下水位下降的原因。结果表明:石羊河流域平原地带绿洲区和绿洲区外围地下水位的趋势性和持续性各不相同,地下水位的年均值与月均值都通过了显著性检验,呈不断的下降趋势,绿洲区地下水位下降幅度、下降趋势大于绿洲区外围,并具有较强的持续性,且绿洲区地下水位下降的持续性比绿洲区外围更强。     

中国主要河流年径流序列随机变化基本规律的初步研究

本文以中国主要河流(100多条河流,177个站)年径流资料为基础,采用近代随机水文学方法,并结合年径流的成因分析,探讨了中国主要河流年径流序列的趋势性、近似周期性、相依性和持续性特点。还研究了它们的分区变化规律。     

亚马逊流域降雨径流时空变化分析

基于全球降雨气候中心(GPCC)和全球径流数据中心(GRDC)的降雨径流资料,选择亚马逊流域16个测站,利用三次样条、Mann-Kendall法、Yamamoto检验、最大熵谱法和小波分析法,分析了各子流域的年降水量和年径流量的趋势性、周期性、突变性,并对降水、径流的时间变化和空间分布进行分析。结果表明:整个流域降水量和径流量随时间变化呈增加趋势;其降雨分布不均,南多北少;年降水倾向率有明显空间差异,近50年,流域上、下游径流增加,中游径流减少,整体则有微弱增长。     

皇甫川流域径流变化规律研究

根据皇甫川流域1956～2005年逐月的实测资料,应用分析、小波分析等方法对皇甫川年径流的变化特征进行了分析。结果表明:皇甫川流域径流逐年代减少,年内分配不均,集中度高,年际变化较大;经分析表明皇甫川年径流减少具有持续性;运用小波分析方法,对年径流时间序列进行了多时间尺度分析,表明2016年左右皇甫川流域径流处于偏枯阶段,水资源将成为影响该地经济可持续发展的重要因素,应引起足够重视。     

乌江流域水文气象特性分析

乌江为长江上游右岸最大支流,流域面积８７９２０ｋｍ＾２。在大量统计乌江流域干支流各主要上水文气象资料的基础上,分析流域的气象、径流、输沙量等年内年际变化及地区规律和干流大洪峰统计参数变化规律等,初步分析了上海大型水利工程对流域水文特性的影响。     

无资料地区非闭合流域年径流统计参数的确定方法

一个地区或流域的多年平均年径流量,是这个地区或流域地表水资源量的主要指标。但是不同的供水目标,对于地表水资源量具有不同保证率的要求。而年径流统计参数推求的准确与否,直接关系到不同保证率水资源量的精度。无资料地区非闭合流域年径流统计参数的推求,当年径流的变化特征服从P-Ⅲ型的分布时,目前常用的方法是:先求出该地区闭合流域的统计参数,再进行与相邻流域地下交换水量的调查,当每年地下交换水量变化不大     

径流的趋势分析和概率预测

对永定河流域的官厅水库和汾河流域的汾河水库1950年以来水库入流的趋势变化进行了研究,并对引起这一变化的气象因子和人类活动影响因素作了分析。研究结果表明,降水的多年波动在一段时期可能出现的趋势变化以及流域内农业、林业和城市用水的逐年增长是影响径流趋势变化的主要因素。根据历史资料和今后人类活动的可能情况,对未来水平年的径流变化进行了概率预测。     

长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析

对长江上游主要控制站水沙量进行了统计分析。近期长江上游水沙变化特点主要表现为:与1990年前相比,1991-2002年宜昌站年均减少沙量约1.3亿t;金沙江屏山站年均增加沙量约0.35亿t,其占宜昌站的百分数由51.8%增加到71.9%;嘉陵江北碚站年均减少沙量约0.985亿t,占宜昌站的百分数由25.7%减小至9.1%。采用滑动平均法以及Spearman秩次相关检验和线性回归检验等方法,对屏山、北碚和宜昌等3站水沙变化趋势进行了分析,分析结果表明:宜昌站径流量无趋势性变化,但输沙量有减小趋势;北碚站水沙减小趋势均较为明显;屏山站径流量无趋势变化,但输沙量有一定的增大趋势。另外还对影响长江上游水沙变化的降水量、水土保持措施、水库拦沙以及人类活动增沙等主要因素进行了分析。     

1956—2018年中国江河径流演变及其变化特征

地表水资源是维系区域生态平衡和促进经济社会发展的制约性要素,河川径流是地表水资源的主要形式,二者的丰枯变化均直接影响流域水资源管理。基于江河实测径流量资料和水资源公报资料,初步分析了1956—2018年中国主要江河实测径流量和中国十大水资源区地表水资源的变化和演变特征。结果表明:① 除长江大通站外,中国主要江河代表性水文站实测年径流量均呈现下降趋势。② 黄河上游唐乃亥站实测年径流量为非显著性减少趋势,黄河花园口站实测径流量呈现显著性减少趋势;1980—2000年和2001—2018年唐乃亥站实测径流量较基准期1956—1979年分别变化1.8%和-5.9%,而同时期花园口站实测径流量分别减少26.7%和41.0%。③ 地理分布上,黄河是中国南北地区径流变化的分水岭,黄河以南地区江河径流量为非显著性变化,黄河以北江河径流量为显著性减少趋势,特别是海河流域,实测径流量减少最为显著;21世纪以来,黄河以北河流实测径流量较1980年之前减少幅度超过25%,海河减幅高达80%以上。④ 1956—2018年全国地表水资源量约为27 266亿m³,较第二次全国水资源评价结果偏少122亿m³。21世纪以来,海河、黄河、辽河地表水资源明显减少,进一步加重了区域水资源供需矛盾。     

嘉陵江不同区域场次洪水输沙规律

对于雨洪河流,河流年输沙量主要来源于1场或几场高强度暴雨洪水过程,开展流域次洪输沙规律研究对认识流域水沙变化特性、提升流域产输沙的预测能力具有重要意义。利用嘉陵江流域小河坝站、罗渡溪站、武胜站及北碚站的历年场次洪量与输沙量资料,基于径流侵蚀功率理论和M-K分析等方法,系统分析了嘉陵江不同区域的次洪输沙特性。结果表明:嘉陵江流域汛期洪量和输沙量主要来自于嘉陵江干流;嘉陵江不同区域场次洪量均呈不显著减少趋势,次洪输沙模数（输沙量）总体呈显著减少趋势,但小河坝站2013—2020年次洪输沙模数（输沙量）呈显著增加趋势;随着径流侵蚀功率的逐渐增加,各区域不同时段的次洪输沙模数（输沙量）的变幅逐渐减小;嘉陵江干流区武胜站场次洪水输沙过程受人类活动影响最大、渠江罗渡溪站次之、涪江小河坝站最小;受汶川地震及强降雨等影响,小河坝站和北碚站2013—2020年次洪输沙量较1999—2012年有一定程度增加,但北碚站增幅小于小河坝站。     

1956-2018年中国江河径流演变及其变化特征

地表水资源是维系区域生态平衡和促进经济社会发展的制约性要素,河川径流是地表水资源的主要形式,二者的丰枯变化均直接影响流域水资源管理。基于江河实测径流量资料和水资源公报资料,初步分析了1956—2018年中国主要江河实测径流量和中国十大水资源区地表水资源的变化和演变特征。结果表明:①除长江大通站外,中国主要江河代表性水文站实测年径流量均呈现下降趋势。②黄河上游唐乃亥站实测年径流量为非显著性减少趋势,黄河花园口站实测径流量呈现显著性减少趋势;1980—2000年和2001—2018年唐乃亥站实测径流量较基准期1956—1979年分别变化1.8%和-5.9%,而同时期花园口站实测径流量分别减少26.7%和41.0%。③地理分布上,黄河是中国南北地区径流变化的分水岭,黄河以南地区江河径流量为非显著性变化,黄河以北江河径流量为显著性减少趋势,特别是海河流域,实测径流量减少最为显著;21世纪以来,黄河以北河流实测径流量较1980年之前减少幅度超过25%,海河减幅高达80%以上。④1956—2018年全国地表水资源量约为27266亿m 3,较第二次全国水资源评价结果偏少122亿m 3。21世纪以来,海河、黄河、辽河地表水资源明显减少,进一步加重了区域水资源供需矛盾。     

白龙江干流代表站径流变化特征及未来趋势预测

白龙江引水工程被列入国家确定的172项重大水利工程项目之一,分析研究白龙江干流代表站径流变化特征并进行未来趋势预测,为实施白龙江引水工程提供技术支撑。对白龙江干流白云、舟曲、武都、碧口4个代表站1956~2013年的实测径流系列资料进行分析,采用周期波均值外延叠加模型、谐波分析模型和逐步回归分析模型组合形成的加法模型对代表站未来径流变化趋势进行分析预测。结果表明:(1)该4站9月份多年平均流量占全年径流量比例最大,主汛期6~9月多年平均流量占全年径流量比例达到50%左右。(2)4个水文站多年径流量变化趋势呈现出逐渐缓慢减少的趋势,上游减少的幅度比下游小。(3)预测2015、2020、2025年年径流量的结果是:白云水文站均小于多年平均值,武都水文站均大于多年均值,舟曲和碧口水文站在多年均值上下浮动。     

Quantitatively analyze the impact of land use/land cover change on annual runoff decrease

Annual runoff in Luanhe river basin was detected a downward trend and caused water crisis in Tianjin, China. To quantify the decreased runoff volume, Mann–Kendall test and Pettitt test were employed to check whether there existed significant trend and change points for annual rainfall and runoff time series in Panjiakou reservoir basin and 8 sub-watersheds. It was found that the annual runoff time series had a significant downward trend at 5 % confidence level, and the change point was at 1979 in Panjiakou reservoir watershed. Then double mass curve of annual rainfall and annual runoff was plotted, and two lines were fitted before and after 1979, respectively. Based on this method, the comprehensive effects of land use/land cover change on annual runoff were estimated. To further quantify the contributions of each main factor to annual runoff decrease, water stored in check dams and social water use in different periods were surveyed first. And then multi-linear regression was used to develop the relations between annual runoff and the driven factors. Water area decrease was identified to be the main factor contributing to annual runoff reduction. The results in this study can provide valuable information for water resources planners and policy makers.     

Response of runoff to climate change in the area of runoff yield in upstream Shiyang River Basin,Northwest China: A case study of the Xiying River

The objective of this study was to analyze the response of runoff in the area of runoff yield of the upstream Shiyang River basin to climate change and to promote sustainable development of regional water resources and ecological environment. As the biggest tributary of the Shiyang River, Xiying River is the only hydrological station (Jiutiaoling) that has provincial natural river and can achieve long time series monitoring data in the basin. The data obtained from this station is representative of natural conditions because it has little human activites. This study built a regression model through identifying the characteristics of runoff and climate change by using Mann-Kendall nonparametric statistical test, cumulative anomaly, and correlation analysis. The results show that the average annual runoff is 320.6 million m³/a with the coefficient of variation of 0.18 and shows slightly decrease during 1956–2020. It has a significant positive correlation the average annual precipitation (P<0.01). Runoff is sensitive to climate change, and the climate has becoming warm and wet and annual runoff has entering wet period from 2003. Compared to the earlier period (1955–2000), the increases of average annual temperature, precipitation and runoff in recent two decades were 15%, 9.3%, and 7.8%, respectively. Runoff in the Shiyang River is affected by temperature and precipitation among climate factors, and the simulation results of the runoff-climate response model (R = 0.0052P ? 0.1589T + 2.373) indicate that higher temperature leads to a weakening of the ecological regulation of surface runoff in the flow-producing area.     

黄河流域天然河川径流量演变归因分析

受气候变化和人类活动影响,黄河流域水资源量持续衰减。以往水资源归因分析的研究主要针对气候变化和人类活动对实测径流量衰减的贡献,对天然径流量衰减的原因关注不够,不利于支撑黄河流域水资源高效利用和科学管理。基于黄河二元水循环模型评价不同时期黄河流域天然河川径流量,并采用多因素归因分析方法分析主要影响因素对天然河川径流量衰减的贡献。结果表明,2016年水平年情景相比于1956—1979年水平年情景,花园口断面多年平均天然河川径流量减少114.6亿m3,其中气候变化、下垫面变化和社会经济取用水影响的贡献率分别为24.4%、25.0%和50.6%。从分区来看,兰州以上气候变化是主导因素,兰州以下人类活动是主导因素。为遏制天然河川径流量衰减的趋势,促进黄河流域生态保护与高质量发展,应加强深度节水、刚性控水、适度增水、强化管水和立法护水。     

渭河源区典型小流域水沙演变规律分析

根据渭河源区清源河典型小流域实测水文资料,分析了流域水文要素的年内和年际变化规律,流域降水、径流和泥沙主要集中在汛期,5-9月降水量占全年的78.5%,5-10月径流占全年的78.7%,5-8月输沙量占全年的88.9%。受上游修建水库、水土保持等人类活动的影响,流域汛期径流和泥沙1997-2013年比1980-1996年均减少了5.9%。流域面平均降水量、平均流量、平均输沙量年际变化不稳定,总体呈减少趋势,序列最大可能变异点分别为1995年、1994年和1997年。建立了流域年降水量与年径流深、次降水量P+Pa与次径流深相关模型,相关系数达到0.902和0.860。以年最大洪峰流量为参数,分别建立了流域年径流量与年输沙量、次径流量与次输沙量关系模型,相关系数达到0.835和0.917,公式模拟值与实测值接近,误差较小,可以作为以径流推算泥沙的重要依据。通过定性定量分析人类活动对流域径流、泥沙的影响程度,对区域抗旱防洪减灾、水资源管理、小流域治理及生态环境保护具有重要意义。