黄河流域水文设计成果修订研究

将黄河流域主要控制站/区间的降雨、径流、洪水资料系列延长至2010年并分析其变化特点,在对实测径流还原的基础上,通过降雨径流关系变化分析下垫面变化对径流系列一致性影响,并采用多种方法进行一致性处理,提出3种下垫面情景的天然径流系列并推荐近期I下垫面情景的黄河设计径流成果。分析了影响洪水一致性的因素,对主要影响因素进行还原,对影响黄河中下游常遇洪水量级的因素进行还现,提出黄河流域各站天然设计洪水及中游现状下垫面5年一遇及以下设计洪水。     

松辽流域水文设计成果修订研究

受自然和人类活动影响,松辽流域水文成果发生较大变化。原有松辽流域径流系列至2000年,洪水系列仅至1998年,流域现有水文设计成果已经不能反映流域目前的水文情势。松辽水利委员会根据《松辽流域水文设计成果修订任务书》的要求,开展松辽流域水文设计成果修订工作,对松花江和辽河流域总面积78.23×10^4km^2范围内选定的63个水文站和工程点进行水文设计成果复核,将系列延长至2010年(其中黑龙江、松花江、浑河流域延长至2013年),分别进行设计径流及设计洪水成果复核,分析得出10多年来松辽流域水文成果的变化结论,提出推荐采用的水文成果,为流域水资源管理和防洪减灾提供技术依据。     

七大流域设计洪水修订成果分析

在全国各大流域防洪规划和综合规划设计洪水成果的基础上,整理设计洪水相关资料,延长洪水系列,进行还原计算和频率适线分析。经过数年工作,完成了七大流域设计洪水成果的修订和审查工作。设计洪水修订的项目主要包括设计洪峰和不同时段的洪量,修订后的设计洪水成果代表性更好。介绍了七大流域设计洪水修订成果及变化情况,并对不同流域影响设计洪水成果的因素进行了分析,通过与原审批成果的对比分析,推荐了设计洪水成果修订的采用成果,以此作为各站点修订后的成果以及以后工程设计的依据。     

全国七大流域水文设计成果修订中若干关键技术问题探讨

为准确反映目前流域径流、洪水的实际情况,水利部组织完成了七大流域的水文设计成果修订工作。介绍了七大流域水文设计成果修订概况,总结分析了径流和洪水系列一致性处理、设计水文成果计算方法、成果合理性分析、修订成果应用等若干关键问题。重点阐述了洪水和径流系列的还原计算和考虑下垫面变化条件下的一致性修订问题,并对下一步修订成果的应用和研究重点提出了建议。     

淮河流域水文设计成果修订研究

以《淮河流域及山东半岛水资源评价》、《淮河流域综合规划(2012-2030)》采用的水文设计成果为基础,按照一致性原则,将资料系列延长至2010年,对水文设计成果进行复核分析。分析计算结果表明:淮河流域设计年径流、淮河干流设计洪水与规划采用成果基本一致。沂沭泗河水系设计洪水偏小,主要原因是自1975年以来,沂沭泗河水系长期处于偏枯水年,设计值存在偏小的可能。     

全国七大流域设计径流变化分析及成果修订

在全国第二次水资源调查评价基础上,通过对比七大流域径流系列延长前后的变化情况,分析347个水文站点径流系列均值及特枯值的变化幅度,用以反映近10年各流域水文情势的变化情况。经分析,近10年天然来水总体偏枯,松辽、海河、黄河的设计径流呈现一定减小趋势,长江、淮河、太湖、珠江的设计径流变化趋势不显著。本次延长后的径流系列代表性总体较好,同时黄河流域还考虑近期下垫面对降雨径流关系影响,因此本次大多推荐七大流域延长后的设计径流成果,为开展全国第三次水资源调查评价提供一定的技术支撑。     

英尔引水枢纽工程区设计年径流量推算方法研究

英尔引水枢纽作为新疆重要的水利枢纽,在对枢纽工程场址区的长系列径流资料的可靠性、一致性和代表性分析的基础上,采用频率计算法和长短系列订正法两种方法推算英尔引水枢纽设计年径流量,并对计算成果的合理性进行分析,结果可知:已收集的长系列径流资料均为实测资料,径流系列资料可靠性、一致性和代表性符合要求。从两种方法计算结果分析可见,用实测资料还原后的年径流系列进行频率计算的结果比较合适,可以作为最终的设计年径流量。     

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.     

太湖流域水文设计成果修订研究

延长降雨系列至2010年,在2010年太湖流域土地利用条件下,对太湖流域防洪规划、水资源综合规划等水文设计成果进行了复核分析。分析结果表明:太湖流域不同时段设计暴雨和设计洪量与防洪规划成果基本一致,个别水利分区受土地利用变化大等因素影响,设计洪量变化相对较大;太湖流域不同降水保证率年雨量与水资源综合规划成果基本一致,设计年径流量及多年平均径流量同样受土地利用变化等因素影响略有增加。总体而言,本次复核修订的水文设计成果不会对原规划成果造成较大影响。     

设计洪水频率曲线数学适线法的比较分析

运用全国91座大型水库洪水资料,比较分析了绝对值最小准则适线、离差平方和最小准则适线、概率权重矩法和双权函数法等适线结果与设计成果采用值(一般为目估适线结果)的差别.结果显示,无论是频率曲线参数,还是各频率洪水设计值,离差平方和最小准则适线结果均与采用成果的差别最小,多数(56%～87%)水库设计值的相对误差在±5%以内,绝大多数(79%～93%)水库设计值的相对误差在±10%以内.     

基于Budyko假设预测长江流域未来径流量变化

基于Budyko水热耦合平衡假设,推导了年径流变化的计算公式,分析了长江流域多年平均潜在蒸发量、降水量、干旱指数和敏感性参数的空间变化规律。选用BCC-CSM1-1全球气候模式和RCP4.5排放情景,把未来气候要素预估值与LS-SVM统计降尺度方法相耦合,预测长江流域未来的气温、降水和径流变化情况。采用乌江和汉江流域的长期径流观测资料,分析验证了基于Budyko公式计算年径流变化的可靠性。结果表明:降水量变化是影响径流量变化的主导因素;长江各子流域未来径流相对变化增减不一,最大变幅10%左右;在未来2020s(2010—2039年)、2050s(2040—2069年)和2080s(2070—2099年)3个时期内,长江南北两岸流域的径流将出现"南减北增"现象,北岸径流变化增幅逐渐升高,南岸径流变化减幅逐渐降低。     

长江上游径流变化及其对三峡工程的影响研究

长江上游1881—2006年径流数据分析结果表明,宜昌站1990年之后的径流量比1990年之前明显降低,其中9、10两个月份的降幅最为显著。究其原因,主要是上游地区水资源开发利用和气候变化等因素所致。水资源开发利用的分析和预测研究结果表明:1998—2006年间,上游地区的年用水量平均以6亿m3/a的速度增长;随着上游地区未来用水量的增加、许多水利水电工程的开发建设以及调水工程的实施,三峡水库的来水量及径流过程将发生进一步变化,进而可能对三峡水库未来汛后蓄水、枯水期通航、发电等产生一定的影响,尤其是枯水年份。梯级优化调度模型评价结果表明,上游水资源开发利用的增加,将对三峡电站的发电效益产生显著影响。     

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明:近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率>20%的径流量均显著减少,而>550 m³·s^-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.     

海河流域河川径流对气候变化的响应机理

利用可变下渗容量(Variable Infiltration Capacity,VIC)模型,在海河流域选取了6个典型流域来率定VIC模型的参数。通过模型参数移植技术,建立了全流域的径流模拟平台。根据假定的气候变化情景,分析了海河流域河川径流对气候变化的响应机理。结果表明:在年平均气温升高2℃时,海河流域的径流量将减少6.5%;当年降水量增加或者减少10%时,海河流域的径流量将分别增加26%和减少23%;当汛期降水占年降水量的比例分别增加或者减少10%时,全流域的径流量将会增加12%或者减少7%;在空间上,在年平均气温升高和年降水量变化的情景下,海河流域西北部的河川径流比东南部更敏感;在降水年内分配变化的情景下,海河流域东南部的河川径流比西北部更敏感。总体上,年降水量越大,径流量对降水量的敏感性越小,对平均气温的敏感性也越小,而对降水年内分配的敏感性越大。     

基于分布式水文模型的长江上游水资源时空变异性分析

本文首先分析了长江流域内154个气象站降水量和26个干支流水文站流量在1950～2000年期间的变化趋势。为定量分析长江上游地区降水量时空变化对水资源量的影响,构建了基于物理机理的分布式水文模型,模拟再现了天然河道条件下的水文过程。有别于传统的河道径流性水资源评价方法,本文尝试用径流深的空间变化来探讨水资源分布及演变态势。并以渠江罗渡溪水文站为个案,剖析了90年代秋季流量大幅减少的主要缘由。结果表明:受降水在时空分布上存在变异的影响,长江上游局部地区夏季径流深比率呈增加趋势,而秋季则相反;导致嘉陵江渠江水系秋季流量减少的主要原因是降雨,其次才是人为因素。     

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。     

天山南坡黄水沟与清水河寒区流域极端水文事件对气候变化的响应

冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响,近几十年来新疆区域洪水呈显著加重趋势,尤其是南疆区域洪水明显加剧. 以天山南坡黄水沟与清水河寒区流域为研究区域,通过分析水文站极端水文事件,结合流域上游山区巴伦台气象站资料,研究了高寒山地流域在气候变化背景下极端水文过程出现时间、年最大和最小径流的响应特征. 结果表明：1986年是水文过程的突变点,从1986年开始随着降水、气温的增加,河流径流量呈增加趋势;最大年径流出现时间从6月中下旬推迟到7月下旬;最大径流和最小径流与年径流量呈正相关关系,最大径流与夏季降水关系密切,而最小年径流与冬春季的气温关系密切. 随着1986年以来的气温升高,冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显,也使年最小径流明显增大;1986年以来降水变化决定着年径流量增加,使年最大径流集中出现在夏季且量级增大. 总体来讲,20世纪80年代中期以后山区河流年极端洪峰量增大,洪水量增多,年际间变化幅度明显增大,从而对下游造成更严重的灾害. 因此,加强气候变化对寒区流域水资源和洪水灾害的影响评估,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.     

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。     

南水北调西线一期工程坝址处径流量计算与分析

南水北调西线一期工程调水区所涉及的6条河流(泥曲、达曲、色曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河)坝址处均无实测的径流资料,开展该地区的水文研究属于无资料水文预报问题(PUBs)。利用年径流量的变差系数Cv值、年际变化绝对比率P和不均匀系数α对坝址下游的朱倭、朱巴、足木足、绰斯甲4站的实测年径流的年际变化进行分析,计算结果为各坝址径流年际变差系数Cv为0.15~0.26,表明调水区的多年径流量变化不大;年际变化绝对比率P为1.88~3.00,其中朱倭站的径流年际变化最大,最大径流量是最小径流量的3倍,绰斯甲站的最大径流量是最小径流量的1.88倍,4站的径流变化都不剧烈;径流不均匀系数α为0.58~0.75,表明该流域径流量的年际变化较为均匀;利用水文比拟法对坝址处的径流进行了计算,并根据R/S分析法对坝址处径流序列的未来趋势进行了初步分析,各坝址处的年径流序列的赫斯特系数均大于0.5,说明各径流序列的未来趋势具有持续性,即未来趋势与历史呈正相关,6个调水坝址中只有扎洛和克柯处的径流未来是减少的,其余坝址处径流都是增加的,这样西线一期工程调水区的河流有利于水资源的可持续开发利用。