基于变化显著性分析方法的本溪地区典型水文站点洪水特征研究

结合变化显著性分析方法对本溪地区4个典型水文站洪水特征进行分析。分析结果表明:本溪地区主要水文站近54年洪峰和洪量均未发生显著性变化,变化显著性均未能通过90%的置信度检验。各站洪峰及洪量突变年份主要集中在1990年以后,其突变年份逐步增多。各典型水文站点洪峰和洪量相关性均较高,相关系数在0.864 2～0.933 2之间。研究成果对于本溪地区防洪规划具有重要的参考价值。     

阿克苏流域近五十年洪水资料代表性分析

以阿克苏河流域的协合拉站和西大桥(新大桥)站为参证站,在收集统计两个测站近五十年水文监测资料的基础上,对流域自50年代以来的洪水系列进行评价,从洪峰流量、时段洪量和洪水系列一致性方面对洪水资料代表性进行分析.结果表明:参证站1956年-2004年时段洪量系列统计参数基本趋于稳定,包含两个时间大体对等的持续大洪量河持续小...     

应用超阈值抽样及Copula函数推求水库设计洪水

按照超阈值理论对洪水资料进行抽样,应用Copula函数分别建立了超阈值洪水洪峰、3d洪量和7d洪量与其发生时间的联合分布,得到了不同量级洪水在发生时间上的概率分布图,对水库汛期防洪调度运用具有一定的指导意义。同时,应用Copula函数建立了年最大超阈值洪水洪峰、3d洪量和7d洪量的联合分布,以此得到设计标准和校核标准的设计洪水,并通过同频率放大法得到了设计洪水过程线,该洪水过程线更符合水文现象的内在规律,展现了超阈值理论和Copula函数在水文洪水频率分析计算领域的良好应用前景。     

基于Copula函数的组合变量联合概率分布研究及应用

基于Copula函数原理,利用武江流域实测水文资料,以广义GDP为洪峰洪量边缘分布,构建了流域组合变量Copula概率分布模型,分析了洪峰与洪量、洪量与洪水历时、洪峰与洪水历时的联合概率分布,绘制各种变量组合下的联合分布图及重现期等值线图,并比较了同重现期条件下,洪水单变量设计值与多维联合设计值的区别。结果表明:广义GDP分布能很好的描述洪峰、洪量边缘分布,而基于广义GDP分布和指数分布构建的两变量Copula联合概率分布模型不限定变量的边缘分布,对各种类型的水文变量联合分布拟合效果较好;能全面反映洪水各特征属性不同等级下的联合发生频率,对同一频率下联合分布推求的洪水设计值比单变量设计值偏于安全。基于Copula函数的组合变量概率分布模型描述洪峰流量、洪量、洪水历时等特征的联合分布,较为全面地反映组合特征的洪水发生的概率和重现期,进一步反映洪水风险。     

水文多变量趋势分析的应用研究

水文频率分析需要进行一系列的假设,包括一致性、同分布性和独立性。由于水文事件通常都包含多个水文变量,例如洪水过程包含洪峰和洪量,低径流过程包括年最小月径流和年最小3个月径流等,因此近年来多变量水文分析与计算方法在水文领域中得到广泛应用。然而,多变量频率分析并未对上述假设进行检验,而是直接对频率分布进行函数拟合,不能保证得到的频率分布函数符合实际情况。引入水质研究领域内广泛使用的多变量MK检验方法,分别对长江上游干支流主要控制站点的年最大洪峰、年最大7d洪量和年最低月径流、年最低3个月径流的单变量和联合变量进行变化趋势分析。结果表明,单变量趋势分析仅仅能够检验出单个变量的变化趋势,而多变量趋势分析则能够综合检验出联合变量是否存在变化趋势。因此,为保证水文频率分析结果的准确,有必要在进行多变量水文频率分析前对单变量和联合变量进行趋势分析。     

皇甫川流域次洪水沙特征值变化特点

黄河流域径流量呈现锐减趋势,径流锐减突出表现在中游河口镇至龙门区间。以河龙区间皇甫川流域为典型支流,选择19542012年洪峰流量大于100m3/s的洪水共271场,分析了次洪水沙特征值的变化。得出如下结论:近些年洪水发生次数和年最大洪峰流量高值出现次数均有减少趋势;次洪洪量和次洪沙量基本呈现逐年代减少的趋势,沙量减少幅度远大于洪量的减幅;涨洪历时比较短,峰型普遍偏尖瘦;洪峰流量大的洪水的基流量占洪量的百分比明显低于洪峰流量小的洪水对应的比值。     

西藏浅层地温对气候变暖的响应

利用1971-2006年西藏13个站的0～20 cm浅层地温资料, 采用气候倾向率等现代统计诊断方法, 研究了近36 a来西藏年、季平均地温的变化趋势及气候突变. 结果表明: 西藏地表年平均地温绝大部分站点呈现显著的升高趋势, 升幅为0.26～0.91 ℃·(10a)-1, 以狮泉河升幅最大. 夏季10 cm平均地温, 改则以-0.28 ℃·(10a)-1的速率降低, 其它各站升幅为0.08～0.79 ℃·(10a)-1, 以江孜增温幅度最突出. 冬季10 cm平均地温除林芝变化趋势不大外, 其它各站均呈现显著的升温趋势. 就西藏平均而言, 年、季平均浅层地温表现为显著的升高趋势, 其中冬季增幅最大, 夏季最小. 绝大部分站点年、季浅层平均地温较同时期的平均气温增温幅度更明显, 年平均地温呈逐年代升高趋势, 20世纪70年代偏低, 90年代偏高. 昌都地区北部、林芝地区、泽当和日喀则年、季浅层地温从未发生突变, 其它大部分站点浅层年平均地温突变时间都发生在20世纪80年代中后期.     

新疆塔里木河流域洪水过程集聚性及低频气候影响

运用Cox回归模型、月频率法以及离散指数法,研究了新疆塔里木河（塔河）流域8个水文站点POT抽样和5个区域洪水序列时间集聚性特征以及受低频气候变化的影响。结果表明:受气候变化的影响,塔河流域洪水序列呈现显著集聚性特征,洪水发生频率高的时期往往也是大量级洪峰集中发生的时期,这是塔河流域洪灾损失居高不下的主要原因;Cox回归模型拟合的气候指标系数值为正值的站点和区域,气候指标正相位导致相同超过概率的洪水发生时间提前,而相同发生时间的洪水发生超过概率降低,气候指标值为负值时则相反;塔河流域大部分水文站点和区域洪水发生的超过概率均对气候指标变化有较好响应,这一现象有利于塔河流域洪水风险控制与洪灾管理;塔河流域站点洪水序列多无年际集聚性现象,而区域洪水序列的年际集聚性特征显著。     

近50 a来新疆区域与天山典型流域极端洪水变化特征及其对气候变化的响应

以年极端洪水超标率来反映区域极端洪水, 分析了新疆区域极端洪水变化; 以年最大洪峰记录分析了天山山区主要河流极端洪水变化规律, 并用14站资料分析了天山山区气候变化特征, 讨论了天山主要河流极端洪水变化对区域气候变化的响应. 结果表明: 受气候变暖影响, 1957-2006年全疆极端洪水呈区域性加重趋势, 尤其南疆区域极端洪水明显加剧, 北疆区域也有加重趋势, 但相对较缓. 全疆及北疆、 南疆在20世纪90年代中期以来都处于洪水高发阶段. 近50 a来, 在新疆区域洪水呈加重趋势的变化背景下, 发源于天山南坡的托什干河和库玛拉克河年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 发源于天山北坡的玛纳斯河与乌鲁木齐河年最大洪峰流量虽有增加, 但是变化趋势较缓. 以年最大洪峰流量发生转折年为界, 天山典型流域托什干河、 库玛拉克河、 玛纳斯河和乌鲁木齐河在20世纪90年代(或80年代)以来与前期相比, 呈现出相似的变化特征: 年最大洪峰流量明显增大, 年际间变化更加剧烈, 洪水年更频繁. 以年最大洪峰流量发生转折年份为界, 玛纳斯河、 托什干河和乌鲁木齐河后期的年最大洪峰集中日期较前期推迟2~9 d, 库玛拉克河却提前5 d. 玛纳斯河、 乌鲁木齐河和库玛拉克河后期的集中度较前期增加0.8%~8.3%, 托什干河减小1.1%. 1961-2010年, 新疆天山山区气温明显上升, 升温率为0.34 ℃·(10a)^-1, 1997年以后明显增暖; 天山山区降水显著增加, 增加速率15.6 mm·(10a)^-1, 同时极端降水强度增大、 频数增多. 近50 a来天山主要河流极端洪水变化与区域增温以及天山山区极端降水事件增多等有密切关系.     

金沙江干流与雅砻江洪水遭遇规律研究

由于环流形势、天气影响系统和水汽输送等共同之处,金沙江和雅砻江所出现的大暴雨过程多具有同期性,加上产汇流在时间和空间上的组合,易形成干支流同期同步的大洪水。采用攀枝花站、桐子林站1965~2014年实测水文资料,分析金沙江与雅砻江的洪水组成及遭遇情况。研究结果表明,金沙江上中游和雅砻江洪水一般发生在6~10月,尤以7~9月最为集中,金沙江中游和雅砻江年最大洪峰流量在此期间出现的频率达95%以上。金沙江中游和雅砻江下游洪水均有涨落平缓、历时长、洪量大的特点,洪水持续时间约15d左右,攀枝花和雅砻江年最大洪峰遭遇概率达50%左右。从金沙江与雅砻江洪水过程遭遇次数和概率上来看,年最大3d、7d、15d洪水过程遭遇的概率分别为30%、36%、52%,金沙江与雅砻江3d以上洪水过程遭遇概率较高。基于二维Copula函数建立的金沙江攀枝花站与雅砻江桐子林站年最大洪峰流量联合分布计算结果可知,虽然金沙江与雅砻江常遇洪水易发生洪水遭遇,但两江同时发生稀遇大洪水的概率并不高,但是当金沙江发生大洪水时,雅砻江出现较大洪水的概率较高。     

年最大日降水量序列非一致性分析——以长江中下游干流8站为例

全球气候变化环境下,极端降水序列一致性受到挑战,因此对其非一致性进行研究分析具有重要意义。本研究综合多种分析方法,对长江中下游干流8个站点1960—2020年间年最大日降水量序列的非一致性进行分析。采取滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验法和Pettitt突变点检验法对所选站点年最大日降水量序列进行趋势和突变分析,应用GAMLSS模型对所选站点的年最大日降水量序列分别以时间t和多气象因子作为协变量进行非一致性分析,挑选出最优的拟合函数,探究年最大日降水序列的规律。结果显示,宝山站、南通站未来年最大日降水量可能增大,荆州站未来年最大日降水量可能会减少并趋于平缓;相较于以时间t为单一协变量,以气象因子作为多重协变量的分布函数拟合结果,对年最大日降水序列的非一致性具有更好的描述效果。     

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。     

新疆阿克苏河流域近58年气象水文特性分析

结合新疆阿克苏河流域气象、水文站点数据,对流域1961-2018年近58 a气象水文特性进行分析。结果表明：阿克苏河流域气温和降水均呈现明显递增变化,递增率为0.14℃/10a和13.5 mm/10a;年蒸发呈现明显递减变化,递减率为-21.9 mm/10a,夏季蒸发递减速率最大;大西桥和依玛帕夏两个主要控制水文站年径流总体呈现若递减变化,趋势不明显;地下水埋深总体呈现递减变化,2000年以后地下水年平均水位变化值为0.074 m。研究成果对于变化环境下阿克苏流域水循环要素变化特征分析具有重要参考依据。     

湘江2017年与2019年两场特大洪水的对比分析

2017年6月下旬到7月初,2019年7月上旬到中旬,湘江干流接连发生特大洪水.通过分析湘江流域多个测站的水文整编资料,结合部分实时信息,从降雨过程时空分布、干支流有关测站洪水水位流量过程、洪水组成、洪量、洪水传播时间与宣泄速度等方面,对2017年洪水与2019年洪水的暴雨洪水特征进行了对比分析.2017年洪水,湘潭站...     

额尔古纳河流域近50年水文气象要素变化分析

应用预置白处理后的Mann—Kendall非参数检验方法及小波分析方法,分析了额尔古纳河流域20个水文气象站点近50年水文气象要素(气温、降水和径流)的变化趋势以及典型站点降雨量、径流量的多时间尺度特征。同时应用聚类分析方法推算了径流量序列的突变点。结果表明,该区域气温呈现明显升高的趋势,其中海拉尔站可能由于城市化进程的影响气温升高幅度最大。流域年降水总量变化趋势不显著,但某些月份降水量存在明显增加或者减小的趋势,其中显著增加的月份为11、12和1月,显著减小的月份为7、8月;降水趋势显著变化的站点主要分布在该流域的呼伦湖水系和海拉尔河水系。流域年径流量有减少趋势但不显著,然而4、5月份大多数站点径流量出现显著减少趋势。小波分析表明,典型站点年降水量存在25a左右的主周期,年径流量存在20～26a的主周期。各个站点径流量序列的显著跳跃点大都发生在1999年,这与通过小波分析得出的有关突变点的结论相一致。     

黄河下游花园口河段洪水涨落过程中河床横断面形态的调整

利用黄河下游1950-1985年间218场洪水资料,讨论了黄河下游花园口河段洪水起涨和回落过程中河床形态调整的不同过程.在洪水起涨阶段,花园口河段河床宽深比以增大为主,且洪水最大含沙量越大,宽深比增大的幅度越大,洪峰增幅比在3以下时,宽深比随最大含沙量的增大而增大,洪峰增幅比在3以上时,呈随含沙量的增大而减小的趋势.在洪水回落阶段,宽深比的变化方向则相反.在含沙量较小时,河床宽深比的减小主要发生在洪水起涨阶段,在含沙量很大时,河床宽深比的减小主要发生在洪水回落阶段.     

气候变化情景下北江飞来峡水库极端入库洪水预估

以北江飞来峡水库上游为研究对象,构建了网格分辨率为0.25°×0.25°的VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型,应用CMIP5多模式输出的降尺度结果与VIC模型耦合,对RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来时期(2020-2050年)飞来峡水库的入库洪水进行预估,并根据IPCC第5次评估报告处理和表达不确定性的方法来描述预估结论的可信度。结果表明,2020-2050年飞来峡水库年最大洪峰流量和年最大7日、15日洪量在RCP2.6情景下"大约可能"呈增加趋势,在RCP4.5和RCP8.5情景下"较为可能"呈增加趋势,水库防洪安全风险增大。与历史时期(1970-2000年)相比,未来水库极端入库洪水增加的可能性从大到小依次为RCP4.5、RCP2.6和RCP8.5情景,其中设计洪水100年、50年和20年一遇的洪峰流量在3种排放情景下均呈上升趋势,100年、50年和20年一遇的最大7日、15日洪量在RCP4.5情景下以上升为主,而在RCP2.6和RCP8.5情景下则主要呈减少态势。     

1957-2010年天山玛纳斯河流域夏季径流及洪水过程对极端气候事件的响应

利用玛纳斯河流域肯斯瓦特站1957-2010年的气温、 降水和洪水径流等资料, 分析了该流域自1957年以来的气候变化以及夏季洪水径流过程对极端气候的响应. 结果表明: 玛纳斯河流域自1957年以来平均气温呈明显的上升趋势, 1979年是年均温由下降趋势转为上升的转折点, 并且1978年之后极端高温天气增多, 主要出现在7月份.玛纳斯河年降水量总的变化趋势是波动减少的, 1986年以后降水有所增加, 但只是恢复到多年平均降水量水平的上下波动.降水主要集中在4-8月, 约占年降水量的70%.气温高的月份与降水量多的月份并不完全对应, 如5月份气温较低, 但降水较大; 7月气温最高, 但6月降水量最大; 8月气温较高, 但降水量较少.玛纳斯河年径流主要集中在6-9月, 4个月的总径流量约占全年总径流量的80%, 7月份径流量最大, 约占全年总径流量的28.8%.历年最大洪峰流量呈显著增加趋势, 1993年是最大洪峰流量由下降变为增多的转折点, 而1994-2010年最大洪峰流量基本保持在高位上下波动.最大15日洪量占年径流量的比例较大, 说明洪水过程持续时间较长, 汛期水量较为集中.最大洪峰流量出现时间基本都在7月和8月上旬.玛纳斯河夏季月径流与夏季月气温和降水的关系并不密切, 低度相关, 说明玛纳斯河流域自1993年以来夏季洪水频繁发生, 尤其超标准洪水次数增多、 量级增大主要是由于夏季极端高温和极端降水天气增多引起的.     

洮儿河上游径流时序变化特征分析

干旱、半干旱地区河流径流对全球气候变化具有更高敏感性.主要位于内蒙古东北部半干旱、半湿润地区的洮儿河是本区域为数不多的河流,分析其径流的时序变化特征对研究本区域的全球气候变化响应具有重要意义.本文主要利用洮儿河上游索伦和察尔森两个代表性站点的近40年时间序列的逐日径流量资料,分别利用Kendall秩次检验,洪水频率和洪水滞时分析方法来分析洮儿河上游河流径流变化趋势、洪水频率和洪水滞时变化特征.结果如下:在过去40年内洮儿河上游径流量经历了下降-上升-下降的变化趋势,呈现平躺的S型,即可将其划分为1957～1972年的下降段、1972～1988年的上升段和1988～1997年的下降段.而通过Kendall秩次检验发现在相应的时段内两站的径流呈现显著性变化趋势.洪水频率分析表明,40年来洮儿河洪水发生频率有增加趋势,滞时分析结果则显示流域滞时时间呈减小变化.     

1956—2016年中国年降水量及其年内分配演变特征

为分析中国降水时空演变格局,本文在月尺度上对水利部门与国家基本气象站的降水量监测数据进行融合,针对融合后的4 177个站点,使用趋势分析、突变检验和年内分配向量法等方法分析了集中度、集中期和最大4个月累积降水量占全年之比等多个指数的分布格局,分析了1956—2016年中国年降水系列的趋势性和突变性特征,以及降水年内分配过程的时空演变。主要结论如下：(1)中国降水时空分布不均,自东南到西北,年降水量总体递减,降水年内分布集中度递增;站点年降水量序列的变化趋势呈现较强的地带性,自东南到西北呈“增—减—增”的3个条带;显著增加条带分别位于东南和西部地区,显著减少的条带位于中部,从东北地区向西南绵延至边境;年降水序列的趋势性变化大多伴随着突变,发生在20世纪80年代的站点最多。(2)沿200 mm和400 mm年降水量等值线,中国北方出现1个“汛期降水减少”条带,但其时间尺度效应较强;在月尺度上,站点汛期降水占比下降,非汛期降水占比增加;而在日尺度上则相反,连续3～7 d累积降水量的波幅加大,表明降水事件的极端程度在增强。(3)降水序列变化与径流的同步性较好,中国西北和东南地区年降水量呈增加趋...