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。     

黄河中游多沙粗沙区水沙变化趋势及其主控因素的贡献率

随着气候变化和人类活动影响加剧,黄河中游多沙粗沙区的水沙变化剧烈,因此研究影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量的驱动因素对预测未来水沙变化具有重要意义。本文选取Mann-Kendall趋势检验法,Pettitt突变点检验法,位置、尺度、形状的广义可加模型以及累积量斜率变化率比较法对黄河中游多沙粗沙区15个水文站控制流域1956-2010年的年降水量、年径流量以及年输沙量变化特征及其贡献率进行分析,确定影响黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的主要原因。结果表明：① Mann-Kendall趋势检验在5%的显著性水平下,表明降水量虽呈减少趋势但并不显著,径流量和输沙量则有显著的减少趋势;② Pettitt突变点检验得出所研究区域径流量和输沙量的突变年份在1972年、1985年以及1996年左右;③ GAMLSS模型分析结果同样表明降水的均值不随时间发生变化,但降水的方差有减小的趋势;④ 通过累积量斜率变化率比较法得出,人类活动对窟野河流域径流输沙的影响大于无定河流域。通过分析黄河中游多沙粗沙区径流量和输沙量变化的原因,可为黄河中游多沙粗沙区水资源合理分配提供一定的理论支持。     

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...     

新疆夏季0 oC 层高度变化对河流年径流量的影响

按气候特点和河流径流情况把新疆划分为阿尔泰- 塔城、天山山区和昆仑山北坡3 个研究区域。采用1960~2002 年新疆12 个探空站逐日观测资料和34 个水文站的年径流资料, 利用经过5 点平滑处理的曲线趋势对比和线性相关的研究方法, 定性与定量相结合分析了43 年来新疆夏季0 ^oC 层平均高度变化和河流径流变化趋势及空间分布差异, 并建立了二者的定量关系式。研究表明: 新疆夏季0 ^oC层平均高度与河流年径流量变化具有较好的一致性, 尤其是1970 年代以来, 两者的变化趋势更加亦步亦趋。各区变化不尽相同, 阿尔泰- 塔城和天山山区为1990 年代初以来夏季0 ^oC层平均高度为显著升高地区, 昆仑山北坡为下降区。与之相对应, 同期前两个地区的河流径流量也显著增大, 后一个区域的径流量略为减少。就相关 性而言, 新疆全区和分区的天山山区以及昆仑山北坡等地的夏季0 ^oC层高度与河流径流量均有较好的相关性, 均通过了0.01 显著水平的统计检验。表明新疆近年来不仅近地面发生了气候变化, 高空也同样发生了类似的变化, 并直接导致了夏季0 o^oC层高度的升降。气候变暖, 新疆夏季0 ^oC层升高, 山区的冰雪消融加快, 河流径流量相应增多, 进入丰水期。反之, 进入枯水期。夏季0 ^oC层高度的升降直接影响新疆河流径流量, 在新疆气候暖湿化过程中, 高空的增温也是一个较直接的因子。     

基于径流还现的洮河流域径流变化特征研究

河川径流还现计算是准确反映区域水资源状况的基础,同时也是水资源规划和决策的重要依据.选取甘肃省洮河流域李家村、红旗2个代表水文站长系列径流资料作为基础数据,在还原计算的础上,对洮河流域径流进行还现计算,同时对径流变化特征进行研究.结果 表明:1956—2016年洮河流域李家村、红旗多年平均实测径流量分别为39.52×1...     

利用夏季0℃层高度推求无资料地区河流年径流序列——以若羌河为例

新疆南部阿尔金山-昆仑山北坡发育的河流主要以冰雪融水为补给来源,该区域的许多河流都存在观测资料稀缺或无实测资料情况,为满足水资源管理以及开发利用对基础数据的需要,本文以资料稀缺的若羌河流域为例,通过对阿尔金山北坡40 a来夏季0℃层高度变化进行分析,并与参证河流车尔臣河地表年径流系列进行线性拟合,推算若羌河1964-2...     

皇甫川流域降水和人类活动对径流量变化的贡献率分析——累积量斜率变化率比较方法的提出及应用

随着全球或区域气候的变化,加上渐强的人类活动的影响,世界上一些河流的径流量发生了明显减小的变化趋势,这在干旱及半干旱地区的河流中尤其明显。在我国,北方干旱及半干旱地区河流的径流量的减小已经引起了严峻的生活及生态方面的问题。因此查明流域径流量的变化特征、趋势及分析其原因,是流域管理中面临的重要科学问题。该研究以黄河中游一级支流皇甫川流域为例,利用1960-2008 年的数据资料,采用累积距平方法、年际累积量方法,分析了该流域径流量和降水量的变化趋势,识别出径流量变化过程中1979 和1998 为其两个突变年份,而降水量变化过程中仅存在唯一的突变年份1979。利用统计分析法分别分析了1960-1979、1980-1997 和1998-2008 三个时期的累积径流量与年份之间的线性关系,以及1960-1979、1980-2008 两个时期累积降水量与年份之间的线性关系。采用本文提出的新的计算方法——累积量斜率变化率比较方法,以1960-1979 为基准期,在不考虑蒸散总量的影响时,计算得出皇甫川流域径流量减小的降水量和人类活动的相对贡献率在1980-1997 年间分别为36.43%和63.57%,在1998-2008 年间分别为16.81%和83.19%。该研究结果揭示了皇甫川流域近半个世纪以来径流量的变化趋势及其主要影响因素的贡献率,对于该流域未来水资源的开发利用具有重要指导作用。同时,所提出的定量研究方法可以应用在干旱—半干旱地区河流径流量变化及其影响因素的定量评估中。     

近55年来黄河河源区径流的变化及区域差异

基于黄河源区有关水文、气象台站的观测数据,对该区及黄河沿水文站以上、黄河沿水文站-吉迈水文站区间、吉迈水文站-玛曲水文站区间、玛曲水文站-唐乃亥水文站区间各区域1960—2014年期间径流变化的季节特征、趋势及其对气候变化响应的区域差异进行了分析。结果表明:近55 a来黄河源区径流及其各分区径流总体上呈减少的态势,但减少幅度各区有所不同;但在2000年代中期后径流量回升比较明显。在上述分析的基础上,基于周期外延叠加方法对黄河河源区径流未来30 a的可能变化进行了预测。预测显示,未来30 a内,黄河源区径流的变化为先增后减,但总体变化平稳,其均值与目前55 a实测系列均值没有显著差异。     

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。     

黄河断流严重程度分级与判别方法

根据1972年以来有关黄河断流的观测数据，选择与断流特点有关的特征因子组合，给出了能够反映断流状况的综合指标，并据此结合聚类分析得出了关于黄河断流严重程度的分类结果，指出了相应的分级原则。基于断流级别与河流径流量及其年内径流变差系数之间可能存在的密切关系，建立了反映三者关系的人工神经网络模型，用以判别已知河流来水特性条件下的黄河下游断流严重程度。此方法为定量描述和预测黄河断流的程度奠定了基础，其可行性通过与实际观测结果的比较得到了较为满意的论证。     

海河流域地下水生态水位研究

海河流域是我国水资源严重短缺的地区之一,由于长期不合理地开采地下水,引发了一系列生态环境问题,如地面沉降、地下水漏斗扩大、水质恶化、海水入侵等。恢复海河流域的生态环境对于区域的可持续发展意义重大,文章根据海河流域地貌单元将海河流域划分为3种类型:山前倾斜平原、中部平原和滨海平原,并确定了不同类型区地下水的生态水位。最后提出了恢复海河流域地下水生态水位的措施。     

长江中下游河道岸线的整治与开发利用

通过分析长江中下游河道的各段的整治措施，提出长江中下游河道整治的关键是：（1）控制河势，治理河岸崩塌，增强河床与河岸的稳定性；（2）充分重视三峡工程建成后对河道变化产生的影响；（3）科学合理地控制好长江采砂。并分析了长江岸线开发利用现状及存在问题，提出了岸线利用的原则。在长江中下游河道岸线利用过程中，还存在：河势不稳定，布局不合理，深水浅用浪费岸线资源和水污染严重等问题，提出遵照河道演变规律开发岸线，保护河岸工程的安全，根据河岸水质污污染与河床特点合理布置引水口和排污口，提高引水质量。     

黄河流域环境对水资源开发承受力的思考

根据黄河1919－1999年系列水沙资料，系统分析了其下游水沙变化时空过程，揭示了其发生断流原因及由此引发的环境问题，模拟了不同历史时期水情条件下环境用水需求量，并对如何提高黄河水资源开发承受能力，如何满足其环境用水提出看法。     

全球气候变暖情景下黑河山区流域水资源的变化

利用有关水文气象观测资料,对全球气候变暖情景下祁连山区黑河流域水资源的变化特征、成因及趋势进行了分析,并在此基础上提出了未来各种假定气候情景下黑河山区径流变化的计算模式。分析及计算结果表明:黑河山区水资源对全球气候变暖的响应十分明显,但受其特殊地理位置的影响,水资源的变化又有着显著的地域性特征。总体上,山区的气温和降水随全球增温均呈上升和增加的趋势,且气温上升的幅度大于全球平均水平,山区径流亦随降水量的增加而增加,但增幅随着气温升高而逐渐减小,除非遭遇到比较极端的气候情景,如气温升幅与降水减幅同时出现较大值的"暖-干"气候组合或气温降幅与降水增幅的同时出现较大值的"冷-湿"气候组合等。因此,可以预计,未来几十年里黑河山区水资源量虽随着降水、气温的变化而上下波动,但变化相对稳定,其幅度基本在目前出山径流量的±10%左右范围内。     

黄河流域天然径流量突变性与周期性特征

突变性和周期性是水文时间序列的两个重要特征。黄河流域面积广阔，各区域水文水资源系统演变规律各不相同，它们的突变和周期变化及其形成的物理机制遍异，因此系统分析各区域水资源突变性和周期性特征及其影响机制具有重要意义。把黄河流域划分为15个区域，计算出各区域1951—1998年的年天然径流量系列。利用Mann-Kendall非参数检验方法检测黄河流域各区域年天然径流量的突变年份，结果表明各区域的突变年份不完全一致，主要在1953—1955年、1979—1983年、1991—1993年等发生了突变，这些突变与北半球气候突变具有一致性，且由于下垫面改变、人类活动等影响而复杂化。利用Morlet小波分析各区域年天然径流量的变化周期，发现主要存在3～4a、7～9a、11a的周期，形成这些周期的物理因子有太阳黑子、海—气相互作用和下垫面因素等。通过分析黄河流域主要产流区不同时段小波系数变化，发现20世纪80年代之后年径流量主要以短周期变化。     

塔里木河流域水资源研究进展

塔里木河是我国最大的内陆河,也是南疆各族人民的母亲河,对其水资源研究的脉络梳理有助于指导当前和未来一段历史时期的水资源研究方向,为水资源合理优化配置提供理论依据,促进南疆经济发展与社会稳定。针对塔里木河流域水资源问题的研究从时间脉络上大致可划分为三个阶段。20世纪50年代之前,主要是中国的历史典籍、自然地理图志和近代国外探险家的探险历程,如实记录了塔里木河的水系变迁和自然风貌,间接反映了流域水资源受到自然-人类活动影响的缓慢变化;20世纪50年代-90年代,随着南疆大规模开发,水资源研究逐渐聚焦于水资源的合理配置与有效管理,其主要针对的是近几十年来人类活动加剧造成的流域内水资源短缺、生态恶化、水资源管理混乱等一系列相关问题;21世纪以来,由于气候变化和人类活动影响造成的塔里木河水文过程变化、水资源承载力及供需矛盾、地下水资源利用与保护等逐渐成为塔里木河水资源研究的新热点。本文在系统梳理三个阶段的研究成果后,进一步提出了未来塔里木河流域水资源研究应的重点关注方向,包括生态调度、水权配置与生态补偿、跨流域调水等。     

新疆塔里木河流域水资源承载力评价研究

结合塔里木河2002年自然、社会和经济以及水资源资料,选取了耕地灌溉率、水资源利用率、供水模数、需水模数、人均供水量、生态用水率6个主要因素作为评价因素,应用模糊综合评判模型对塔里木河流域水资源承载能力进行了评价研究。结果表明,流域水资源开发利用已经达到相当规模,在现有经济技术条件下,该地区的水资源承载潜力已相对较小,水资源供需矛盾突出,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限的水资源。     

应用同位素研究黑河下游额济纳盆地地下水

黑河下游额济纳盆地位于两北内陆干旱区,大部分地区为戈壁沙漠,降水稀少,蒸发强烈,生态环境脆弱。盆地内天然植被的生长发育主要依靠于区域地下水,研究盆地地下水形成和循环机制,对流域治理、生态环境建设具有重要意义。本文采用环境同位素示踪技术,结合水化学分析方法和区域水文地质条件,研究分析了盆地地下水循环特征、地下水与地表水的相互关系和流域不同地区地下水补给来源等,为黑河下游水利工程规划和水量调度提供科学依据。     

黄河水资源可持续利用激励机制的研究

文章运用现代管理理念，分析了目前黄河水资源管理机制中存在的问题及改革目前黄河管理机制的必要性。提出了通过合理制度安排，建立有效的激励机制，促使流域内不同成员的行为相互协调，加强在资源保护和合理利用方面的合作，实现黄河水资源可持续利用的合理化建议。     

水质恢复能力评价方法及其在黄河流域的应用

在探讨水体水质恢复途径的基础上,建立了水质恢复能力评价标准和方法。根据黄河干流1998年的纳污情况及河水中三类主要污染物 (BOD、氨氮和挥发酚) 的浓度对黄河干流的水质恢复能力进行了评价,发现对于单位河长,除潼关-三门峡河段水质恢复能力属中等以外,其余河段水质恢复能力均较弱。物理稀释作用对水相中污染物浓度降低的贡献相对较小;各河段的水质恢复能力与泥沙含量呈显著正相关,与水温呈一定程度的正相关。黄河干流这种较差的水质恢复能力表明黄河干流的环境功能较弱,且现有的污染物排放已经超过了其水质恢复的能力,从而致使水质恶化,影响水资源的可持续利用。