基于Copula函数的设计潮位过程要素组合风险分析

现行推求设计潮位过程大多采用高潮位与潮差同频率放大的方法,未考虑到二者遭遇可能性的大小。采用G-H Copula函数建立了年最高潮位和相应潮差的二维联合分布模型,通过组合风险分析法研究了设计高潮位和设计潮差的组合风险率。以天津港多年实测资料计算分析为例,结果表明:较大重现期的高潮位和潮差同时发生的概率较小,50年一遇高潮位与50年一遇潮差组合的风险率仅为0.05%,同频率设计偏安全,可依据组合风险率适当降低潮差设计标准。所采用的联合分布模型及其应用,在定量分析基础上为设计潮位过程的推求提供了一种新方法。     

宁波沿海设计高潮位分析及查算图绘制

选取宁波沿海16个潮位站作为代表站,采用年最高潮位极值Ⅰ型分布法、年最高潮位P-Ⅲ型分布法、极值同步差比法、高潮同步相关法四种方法进行频率计算,根据计算结果绘制不同海域设计高潮位查算图,为宁波市沿海地区工程建设提供参考和依据,也便于查求无资料地区的设计高潮位。     

基于联合分布的珠江口设计潮位过程线方法研究

针对同倍比方法与同频率方法推求设计潮位过程线中的局限性,采用4种边际分布函数对珠江口年最高潮位与年最大潮差序列进行拟合的基础上,选取4种不同的二维Archimedean Copula函数建立珠江口年最高潮位与年最大潮差的联合分布,并分析了高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系。结果表明:高潮位与潮差的同现重现期总是大于相应边际分布的重现期,并且随着边际分布重现期的增大,同现重现期增幅也越大,说明较高重现期的高潮位与潮差同时发生的可能性很小;基于高潮位重现期与潮位过程同现重现期的线性关系,采用基于联合分布的方法推求珠江口潮位过程线,推求结果较同频率法更为合理。     

叶尔羌流域极端气候变化特征及其对径流的影响研究

基于1954—2015年叶尔羌流域的气温、降水和径流数据,采用M-K突变检验、距平、趋势分析、Hill估计方法揭示了影响流域水文过程的气候指标,采用主成分回归分析方法探讨了极端气候与极端水文事件之间的关系。结果表明：（1）叶尔羌河流域年平均气温、降水均呈显著上升趋势;年平均气温突变时间为1998年,年平均降水不存在突变。（2）流域径流量、极端径流量呈上升趋势,其中径流量变化显著,极端径流的阈值为148.3 mm,64年间共计发生18次极端径流事件。（3）流域极端降水对径流以及极端径流的变化影响较大,极端气温影响次之。     

1959—2018年九段沙地貌演化特征及动力机制

基于近60年（1959—2018年）系列水下地形资料，研究九段沙成形以来的地貌演化特征和动力成因。结果表明：九段沙1959—1990年处于稳速淤涨、以低滩为主的自然演化状态；近30年（1990—2018年），0 m及以上高滩受植被生长和长江口深水航道治理工程作用快速淤涨，-1~-2 m滩面受干扰程度小、稳速淤涨；近20年（1998—2018年），-3 m及以下低滩受流域减沙和临近的大型涉水工程影响淤涨放缓并由淤积转冲刷，期间流域减沙使得九段沙淤积放缓滩地由低到高向上延伸。未来流域来沙可能进一步下降并维持在较低水平，九段沙将面临-3 m及以下低滩进一步冲蚀，-3 m以上滩地淤积放缓并由低到高逐渐转冲的风险。     

预估全球升温1.5℃与2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征

淮河流域暴雨洪水灾害严重，科学预估未来全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征对流域防洪减灾及应对气候变化具有重要意义。基于最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中22个全球气候模式数据，利用改进的可靠性集合方案与概率比法，采用6个极端降雨指标预估了全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域未来极端降雨的时空变化与风险变化特征。结果表明：改进可靠性集合方案对淮河流域极端降雨的模拟性能要优于单一气候模式与算术平均集合方案；全球升温达到1.5℃与2.0℃阈值的平均时间段分别约为2017—2046年和2026—2055年；全球升温2.0℃下极端降雨指标增幅约为升温1.5℃下的1.4～2.6倍，其中流域北部地区为极端降雨增幅大值区；2种升温条件下极端降雨发生风险呈增加趋势，且额外增暖0.5℃将导致淮河流域极端降雨风险更高，如100 a重现期的极端降雨在升温1.5℃和2.0℃下将分别变为32年一遇和22年一遇，未来淮河流域极端降雨将会更加频繁。     

1959—2018年九段沙地貌演化特征及动力机制

基于近60年（1959—2018年）系列水下地形资料，研究九段沙成形以来的地貌演化特征和动力成因。结果表明:九段沙1959—1990年处于稳速淤涨、以低滩为主的自然演化状态；近30年（1990—2018年），0 m及以上高滩受植被生长和长江口深水航道治理工程作用快速淤涨，-1~-2 m滩面受干扰程度小、稳速淤涨；近20年（1998—2018年），-3 m及以下低滩受流域减沙和临近的大型涉水工程影响淤涨放缓并由淤积转冲刷，期间流域减沙使得九段沙淤积放缓滩地由低到高向上延伸。未来流域来沙可能进一步下降并维持在较低水平，九段沙将面临-3 m及以下低滩进一步冲蚀，-3 m以上滩地淤积放缓并由低到高逐渐转冲的风险。     

长江口潮位变化对潮型影响的研究

利用代表潮位站吴淞站19752010年实测资料,分析了长江口潮位变化对潮型的影响。研究结果表明,随着年平均潮位的上升,代表站年平均高（低）潮位会相应抬升,二者线性相关关系非常密切,而潮差、潮历时与年平均潮位的相关关系不明显。另外,年最高（低）高（低）潮位、年最大涨（落）潮潮差、年最大（小）涨（落）潮历时等各项极值与年平均潮位变化也没有明显的相关关系。     

黄河泥沙百年演变特征与近期波动变化成因解析

黄河泥沙未来变化趋势关系到新时期治黄策略制定，科学认知入黄沙量变化特征，特别是一些典型或极端情况下的沙量变化原因，对于科学研判黄河泥沙未来情势具有重要指导意义。本文在分析百年黄河沙量演变特征基础上，重点解析了2013年和2018年典型"大沙"年份以及2017年典型"极端降雨"年份潼关沙量波动变化原因。结果表明：1919—2018年百年尺度上黄河潼关站输沙量呈"台阶式"减少特征且减少趋势极显著（P<0.001），尤其2000年以后年均输沙量降至2.44亿t左右；随着黄土高原下垫面土壤侵蚀环境大幅改善，黄河上游相似来水年头道拐—潼关区间流域输沙量减少82%，相似极端降雨情景下流域次洪输沙量平均减少50%~85%，2017极端降雨年并未导致大沙年出现，水土保持生态建设成果在减少入黄泥沙方面发挥了关键作用；2013年和2018年典型"大沙"年潼关站泥沙来源解析表明，河道淤积泥沙冲刷和水库排沙成为新时期黄河潼关站沙量波动变化的主要影响因素。     

黄河泥沙百年演变特征与近期波动变化成因解析

黄河泥沙未来变化趋势关系到新时期治黄策略制定，科学认知入黄沙量变化特征，特别是一些典型或极端情况下的沙量变化原因，对于科学研判黄河泥沙未来情势具有重要指导意义。本文在分析百年黄河沙量演变特征基础上，重点解析了2013年和2018年典型"大沙"年份以及2017年典型"极端降雨"年份潼关沙量波动变化原因。结果表明:1919—2018年百年尺度上黄河潼关站输沙量呈"台阶式"减少特征且减少趋势极显著（P < 0.001），尤其2000年以后年均输沙量降至2.44亿t左右；随着黄土高原下垫面土壤侵蚀环境大幅改善，黄河上游相似来水年头道拐—潼关区间流域输沙量减少82%，相似极端降雨情景下流域次洪输沙量平均减少50%~85%，2017极端降雨年并未导致大沙年出现，水土保持生态建设成果在减少入黄泥沙方面发挥了关键作用；2013年和2018年典型"大沙"年潼关站泥沙来源解析表明，河道淤积泥沙冲刷和水库排沙成为新时期黄河潼关站沙量波动变化的主要影响因素。     

积雪对祁连山区黑河上游活动层热状态的影响研究

积雪对多年冻土活动层和近地表的热状态具有重要影响。然而,积雪对祁连山区黑河上游地区多年冻土热状态的影响机制尚不清楚,迫切需要可靠的野外观测数据进行定量研究。基于两个典型野外监测站点2012—2019年观测数据,分析积雪对表面能量平衡、5 cm地表热通量及活动层热状态的影响。结果表明：厚度约21 cm的积雪在秋冬季对活动层具有保温作用;2013—2018年,俄博岭（EB）和野牛沟（PT1）监测场,活动层厚度分别为61~86 cm和159~164 cm,平均活动层厚度分别为74.2 cm和162.1 cm。受积雪影响,相隔两年（2015—2017年）的活动层厚度变化达25 cm。定量分析了祁连山积雪对多年冻土热状态的影响,为未来祁连山相关研究提供重要资料。     

里下河地区极端降水时空变化及未来趋势分析

随着全球变暖,极端天气事件逐渐增加,影响着社会经济发展,揭示区域极端降水时空变化对防洪减灾具有重要意义。基于1960—2019年的逐日降水,通过MK趋势检验、小波分析、重标极差以及克里金插值方法,从强度、频率和持续性三方面分析里下河地区的极端降水指数,并进一步探究其未来趋势变化。结果表明：（1）里下河地区多年平均降水为1017.25 mm,呈不显著增加趋势;空间分布差异明显,总体呈自西北向东南逐渐增加的分布。（2）研究区内各站点极端降水指数变化不同,总体而言,极端降水强度、频率均呈现增加趋势,持续性呈减少趋势。（3）极端降水指数变化过程中存在3类尺度的周期性变化,在整个时间尺度上存在3个偏多中心和2个偏少中心。（4）除R10mm和R20mm未来变化趋势与过去趋势相反且呈弱持续性,其他极端降水指数未来变化趋势与过去相一致,且过去总体趋势对未来趋势的影响时间长度在9~16年左右。研究结果为里下河地区科学合理应对气象灾害、合理配置水资源提供依据。     

金沙江白格滑坡运动过程特征数值模拟与危险性预测研究

2018年10月、11月于金沙江川藏交界处江达县波罗乡白格村先后发生两次体积约2400×104 m3和850×104 m3的滑坡,两次滑坡平均运动距离1400 m,堵塞金沙江形成堰塞湖。首次形成的堵江滑坡坝天然溃决,未造成人员伤亡;然而第2次滑坡堵塞第1次滑坡自然溃口,导致堰塞湖库容迅速增加到3.85×108 m3。政府部门立即开展抢险工作,通过人工修建溢洪道的方法成功泄洪,极大程度上降低洪水风险。本文利用PFC3D颗粒流软件模拟两次滑坡的发生、运动、堆积过程,并在反演结果的基础上对白格滑坡滑源区残留潜在不稳定部分未来失稳的运动路径和堆积范围进行预测,对其危险性进行科学评价。结果表明:（1）滑坡在重力作用下失稳,除了受初始势能的影响外,微地貌也是决定滑坡运动路径与距离的关键因素之一;（2）PFC3D颗粒流数值模拟方法适用于类似于白格滑坡这类碎屑流类型的滑坡,两次滑坡反演得到的堆积厚度、堆积范围均与真实结果相近;（3）利用两次事件反演所得参数,可以预测若滑源区潜在不稳定部分同时失稳,则形成约70 m高的滑坡坝,可能再次堵塞金沙江。     

长江南京潮水位站近百年高潮位变化特征及成因分析

为研究南京站多年来年最高潮位的变化特征,根据水文变异综合诊断方法,分析检验了长江南京站近百年高潮潮位变化的整体趋势;利用db N系列小波变换分析了年高潮潮位变化的局部趋势;利用复数Morlet小波分析了年最高潮位的周期变化规律。分析结果表明,南京站年最高潮位序列总体上无明显趋势变化,局部变化趋势明显;年最高潮位存在5a、11a、42a和63a时间尺度四个主要变化周期。分析结果为认识南京站年最高潮位变化、做好水安全工作以及水资源的开发利用提供相关依据。     

北京地区降水极值时空演变特征

为了科学评估变化环境下城市地区降水结构变化和深入认识特大型城市降水极值演变特征,以北京市为例,采用《北京市暴雨图集》中6种历时（10 min、30 min、1 h、6 h、24 h和72 h）的年最大暴雨统计数据和北京地区45个雨量站点1960-2012年汛期（6-9月）逐日降水观测资料,分别选择年最大值法和百分位阈值法,基于暴雨图集中的6种历时暴雨的统计特征值和两种百分位阈值下（95%和99%）的3种极端降水指标（发生次数、降水量和降水贡献率）分析北京地区降水极值的时空变化特征。研究结果表明:① 北京地区降水极值的空间分布受地形特征和城市化发展等因素影响而呈现出从东向西递减的趋势,且形成了局部区域高值中心;② 近50年来北京地区极端降水发生频次、极端降水量和极端降水的贡献率均表现出显著的下降趋势,在95%（99%）阈值条件下极端降水发生次数、极端降水量和极端降水贡献率的下降速率分别为0.13次/10 a（0.04次/10 a）、11.59 mm/10a（5.28 mm/a）和2%/10 a（1%/10 a）;③ 两个阶段（1960-1985年和1986-2012年）的城区与近郊的极端降水指标差异表现不同,1960-1985年在极端降水频次方面郊区占优,而极端降水量和贡献率则是城区较高,1986-2012年3个指标均表现为城区较高。     

东喀喇昆仑山昆常冰川近期跃动特征

研究冰川跃动过程及特征是理解冰川跃动机理的重要途径,目前仍然缺乏详细的冰川跃动过程观测。利用Envisat-1/ASAR、Sentinel-1A、TerraSAR-X/TanDEM-X等合成孔径雷达数据,获得了东喀喇昆仑山昆常冰川详细的表面流速与表面高程变化。结果表明：2000—2012年冰川中部隆起,平均增厚（10.19±1.79） m,冰川接收区以消融为主,平均减薄（39.71±1.79） m;2012—2014年冰川主干中部隆起向下迁移,平均增厚（8.21±1.37） m;2018年后积蓄区厚度平均减薄（9.77±3.38） m,接收区平均增厚（19.67±3.38） m。冰川主干表面流速从2007年起增加,并且在2017—2018年内经历过两次快速运动期,两个阶段的最高流速分别达到2.36 m·d^-1和2.12 m·d^-1。根据表面高程变化以及流速变化特征,认为昆常冰川在2007—2019年间发生跃动。时序流速表明,昆常冰川很可能是积蓄区发生微跃动/雪崩形成隆起（跃动前锋）,并且两次快速运动后突然减速发生在夏末,很可能是冰下水文通道打开排水使得冰下静水压力减弱从而导致跃动停止,属于阿拉斯加型跃动。结合ITS_LIVE流速数据分析,初步确定其近两次跃动的间隔约为30年。同时对比时间序列的Landsat图像发现,2004—2005年间昆常冰川南分支发生跃动,致使分支末端的小冰湖消失。     

探讨太湖历史极端洪水发生年份和水位高程

较之气候水文平均态的缓慢变化,特大洪水引发的灾害对人类社会影响更加显著,而关注极端洪水、认识小概率事件需要更长时间序列.本文通过对太湖钻孔的沉积和磁学参数特征研究,对比太湖文物发掘的历史洪水资料,试图多指标定量重建太湖长序列极端洪水.太湖水则碑对1600～1954A.D.特大洪水记录了15次,通过与现代洪水仪器记录对比和论证,其最低4.03m水位相当于1921～2004A.D.观测太湖的年最高水位80％百分位.太湖钻孔中的沉积粒度和磁化率特征捕捉了水则碑洪水序列中的85％的洪水年,同时补充了水则碑洪水漏失的信号.3次能够被历史文献佐证的洪水沉积信号发生在1766A.D.、1875A.D.和1882A.D.,其洪水水位估计在4.0～4.1m,4.1～4.2m和4.13 ～4.23m.频谱分析显示了沉积洪水指标与水则碑洪水指标具有3个同步的重现期,分别约在90～102年、60～ 62年和42～44年.分析历史洪水与PDO一致性的统计关系,获得估计概率为0.17 ～0.20,肯定了太湖洪水年与PDO存在关联,反映出历史洪水的发生与现代过程相同,受到了太平洋季风环流和夏季降水控制.这些结论为延长洪水时间系列、分析小概率事件、认识极端洪水特征和重现期等提供了重要水文依据.     

川西螺髻山清水沟倒数第二次冰期以来的冰川规模与古气候重建

川西螺髻山清水沟保存着倒数第二次冰期（MIS 6）、末次冰期早期（MIS 4）和末次冰期晚期（MIS 2）较为完好的冰川沉积序列,该序列为螺髻山地区晚第四纪古环境重建提供了直接依据。基于野外地貌考察和冰川地貌特征确定出古冰川分布范围,计算古冰川物质平衡线高度（ELA）,应用P-T模型和LR模型计算出各冰期时段的气温与降水。结果显示：清水沟MIS 6、MIS 4和MIS 2的冰川面积分别为3.44 km²、2.22 km²和1.20 km²,冰川体积分别为0.19 km³、0.12 km³和0.07 km³。各期次的古ELA分别为3 132 m、3 776 m和3 927 m,相对于现代ELA分别下降了1 716 m、1 071 m和920 m。冰川规模受气温和降水的共同影响,MIS 6气温大幅下降（8~12 ℃）是导致该阶段冰川规模最大的原因;MIS 4降水为现在的80%左右,而气温下降幅度（6~7 ℃）小于倒数第二次冰期,冰川规模小于倒数第二次冰期;MIS 2降水仅为现在的60%~80%,降温幅度（4~8 ℃）也不大,因此该阶段冰川规模最小。     

气候变化与人类活动对石家庄市藁城区地下水位埋深的影响分析

为了探寻石家庄市藁城区地下水埋深动态变化规律,以藁城区2001—2018年的年降水量、地下水人工开采量等数据为基础,对藁城区地下水位埋深进行研究。首先采用P-Ⅲ型曲线法确定降水序列的丰、平、枯年份,分析不同降水量情况下地下水位埋深变化规律;其次,利用地下水开采潜力系数法和灰色关联度法对人工开采量和地下水位埋深的关系进行研究。结果表明：1）藁城区地下水位埋深在2001—2016年逐渐增大,在2016—2018年趋于减小,2016年为转折点;在空间上藁城区地下水位埋深呈现出北部埋深小、南部埋深大的特征,北部水位埋深较同期南部水位埋深要浅5~10 m。2）降水是驱动藁城区地下水位埋深变化的重要因素,枯水年水位埋深变幅在0.8~1.5 m之间,平水年水位埋深变幅在0.3~1.2 m之间,丰水年水位埋深变幅在0.3~1.1 m之间。主灌期（3—6月）的地下水位埋深增加速率均为cm/d级,非主灌期（7—10月）的地下水位埋深减少速率均为mm/d级。3）人工开采是驱动藁城区地下水位埋深变化的主导因素,其中农业开采量占人工开采量的80%。综上认为,藁城区一直处于严重超采状态,地下水累计超采量每增加1亿m³,地下水位埋深增加0.45 m。     

利用随机组合概率的方法推求广西沿海地区的设计潮位

利用随机组合概率的方法推求广西沿海地区的设计潮位张桂宏（广西水文水资钦州分局）一、前言广西沿海地区南临北部湾，有北海、钦州、合浦、防城港四市县，大陆海岸线长度１０８３ｋｍ，大陆面积１１３８５ｋｍ￣２。属南亚热带气候，受热带海洋气候和季风环流的影响，热...