孤山川流域降水变化特征及趋势分析

依据孤山川流域1956—2006年逐月实测降水资料,采用Mann-Kendall检验法、五点滑动平均法、R/S分析法等方法对孤山川降水进行分析。结果表明:孤山川流域降水主要集中于7、8、9三个月,年内分配极不均匀;降水序列存在明显减少趋势,且季降水序列分别存在着不同的变化趋势,夏季有明显减少趋势,冬季相反有增加趋势,春秋二季减少趋势不显著;经Mann-Kendall检验法、R/S分析表明孤山川流域降水减少趋势有持续性。     

气候变化与人类活动对太湖西苕溪流域水文水资源影响甄别

采用累积距平曲线与Mann-Kendall法对太湖西苕溪流域降水、潜在蒸散发和径流序列进行趋势分析。结果表明,流域径流与潜在蒸散发在95%的置信水平下为下降趋势,而降水无显著变化趋势。为定量甄别气候变化与人类活动对流域水文过程的影响,探寻流域水文变化的主要驱动因素,采用敏感性系数法与改进前后的双累积曲线法分析了气候变化与人类活动对太湖西苕溪流域1972~2010年水文过程的影响。结果表明,气候变化与人类活动对流域径流变化影响的贡献分别为37%~42%和58%~63%,人类活动影响大于气候变化。     

基于弹性系数法的径流对气候变化与人类活动响应研究

基于永定河流域内1957~2010年降雨、蒸发和径流数据,采用Mann-Kendall趋势检验法结合距平序列变化情况分析蒸发能力、降雨和径流的变化趋势;运用Mann-Kendall突变检验法、Hurst系数法分析流域径流序列的突变年及对应的突变程度;在此基础上以径流突变年为界划分基准期和变化期,采用弹性系数法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响,并简要分析其原因。结果表明:流域蒸发能力呈现上升趋势,降雨和径流呈现递减趋势;径流序列突变点发生在1984年,突变程度属中度变异;永定河流域由气候变化引起的径流变化率为28%,而由于人类活动引起的径流变化率为72%,可见人类活动是影响永定河流域径流变化的主要驱动因素。     

全球主要流域径流变化趋势分析与定量归因

受水文站数量与空间分布的制约,目前径流变化研究集中于区域或流域尺度,基于实测数据且综合考虑多种因子影响的全球尺度径流变化趋势归因尚待开展.基于此,本文整合多套站点实测径流数据,并提取各站点对应集水区范围的气象和植被数据,构建了当前站点数量最多、空间分布最完整的全球气象水文数据集.采用Mann-Kendall等趋势分析方法,检测了全球4 469个水文站点径流变化趋势;基于随机森林方法,建立全球径流变化趋势归因框架,定量评估了降水、潜在蒸散发、植被叶面积指数、融雪4个驱动因子对全球主要流域径流变化的影响.结果表明,全球径流变化以减少趋势为主,径流显著减少（增加）趋势站点占比28.2%(9.7%).植被变化主导了全球42.2%的水文站点径流变化趋势,高于降水（35.3%）、潜在蒸散发（12.5%）和融雪（10.0%）主导的站点.     

1970～2014年长江流域极端降水过程的时空变化研究

基于长江流域131个气象站数据,利用Mann-Kendall非参数检验、主成分分析及R/S分析等方法分析了长江流域极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)主要强降水指数变化均呈现增加趋势。20世纪70年代主要极端降水指数呈持续下降趋势,20世纪80年代、90年代和2000年以后降水指数变化趋势年代差异增大,稳定性差。(2)强降水在太湖流域、鄱阳湖流域大部分地区和洞庭湖流域的下游地区呈显著增加。(3)除了弱降水指数外,各极端降水指数之间具有显著的相关性。(4)长江流域降水的主要特点在于弱降水变化不显著,强降水变化幅度较大,降水过程不稳定,容易发生洪涝灾害。     

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。     

海流兔河径流量年内分配及变化趋势分析

采用不同方法对黄河中游典型风沙滩河流海流兔河19572007年的径流资料进行了分析。采用年内分配不均匀系数法分析表明,海流兔流域径流年内分配均匀,集中度低。应用Mann-Kendall秩次检验法,证明年径流序列存在明显下降趋势。而同时期的降雨量不存在显著的趋势,且降水年内分配十分不均,主要集中在夏季的79月,冬季少雨。利用情势变化指数法（RSI）分析得到海流兔河年径流变化的几个阶段分别为19571967年、19681988年、19892000年、20012007年。通过对比降水资料和径流资料的变化趋势和年内分配,发现降水对径流变化的影响不明显。     

海河流域近50年水文要素变化分析

海河流域水文要素的变化受气候变化和人类活动的共同影响.采用Mann-Kendall检验方法和滑动t检验方法对海河流域近50年水文要素的变化趋势及变异年份进行了分析和讨论.结果表明海河流域整体呈现暖干气候倾向.气温存在显著升高趋势,蒸发皿蒸发量平原区大多存在显著下降趋势,降水量全流域整体呈现不显著减少趋势.气温增温变点大致出现在1988～1992年左右.蒸发皿蒸发量和降水量变化趋势为先减少后增加.减少变点一般出现在70年代末80年代初,增加变点分别出现在1992年左右和1987～1989年左右.经济发展和城市化进程较早的北京气温和蒸发皿蒸发量的变点较为提前.     

1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

新疆荒漠区水文序列演变分析及变异点诊断

本文研究新疆荒漠区典型站点的降水、蒸发皿蒸发量、植被覆盖度、土壤含水率等生态水文系列的演变特征,分析了各变量的相互关系和演变过程,取得的主要成果如下:研究区多年平均降水量为398 mm,多年平均蒸发皿蒸发量为1 017 mm,降水主要集中在7-表明降水序列、降水量大于5mm和10 mm的日数、最大日降水量、大于5 mm和10 mm的累积降水均在未来呈现不显著递减的趋势,蒸发序列、年降水日数在未来呈现出显著递增的趋势。运用R年降水日数、降水量大于5 mm和10 mm的日数、大于Smm和10 mm的累积降水量均表现出正的持续性,最大日降水量呈现出负的持续性。采用小波分析法得到降水序列有36 a和21 a的周期,蒸发序列有35 a和20 a的周期,降雨量大于5mm和10mm的日数均有36 a和21 a的周期。使Mann-Kendall检验法和累积距平法得到降水序列变异点为1968年,蒸发序列有两个变异点为1967年和1998年,年降水日数变异点为1979年。     

长江源区1956-2000年径流量变化分析

利用Mann-Kendall趋势检验法对长江源区直门达水文站的资料进行分析,揭示长江源区年径流量在1956-2000年间呈微弱的减少趋势。结合流域气象资料分析,该时段流域内升温明显,最大可能蒸发量呈增加趋势,降水也呈微弱减少趋势。径流变化与降水变化基本一致,降雨-径流关系没有发生明显变化,表明1980-2000年降水量减少是该时段径流量减少的直接原因,温度升高有利于融冰融雪和降水形式的变化,但由于融冰融雪占径流补给的比率相对较小,该时段温度升高导致融冰融雪的增加不足以抵消降水量的减少对径流的影响。径流量季节变化分析,揭示长江源区春季径流呈增加的趋势,这可能与融雪过程提前以及融雪量增加有关。     

大凌河流域朝阳地区1955～2014年降水趋势变化及突变分析

为了掌握辽西大凌河流域的降水变化规律,更加科学地利用和管理水资源,以大凌河流域朝阳地区为研究典型区域,根据研究区域内19552014年的降水实测资料,采用Mann-Kendall非参数检验法、滑动平均法和线性回归法从年降水量和季降水量两个角度分析了大凌河流域朝阳地区降水量的变化。结果表明,朝阳地区近60年年降水量呈下降趋势,夏季、秋季、冬季三个季节的降水量均呈下降趋势,其中降水量夏季的减少最多,而春季降水量呈显著的增多趋势;年降水量分别在1982年和2007年发生了两次突变,四季降水量的突变发生年份各不相同。     

Using of gene expression programming and climatic data for forecasting flow discharge by considering trend,normality, and stationarity analysis

In this research, the main hydrological characteristics (such as trend, stationarity, and normalization of hydrological data) of the Kasilian watershed are considered from 1970 to 2009. For forecasting of discharge, gene expression programming (GEP) method is applied. Normality and stationarity of time series are necessary for application of GEP method. For this purpose, third edition of Mann-Kendall trend test and skewness test are used for detection of trend and normalization of data, respectively. Also, five methods are applied for detection of stationarity of data. Modified Mann-Kendall trend test and Theil and Sen’s median slope method illustrate that annual and monthly precipitation data have slight decreasing trend, annual and monthly discharge data have insignificant decreasing trend, and annual and monthly temperature data have an increasing trend. Skewness test illustrates that annual, monthly, and daily discharge and precipitation data are not normal. By using logarithm function, skewness is minimized and symmetry of data is improved. After normalization of time series by logarithm function, five methods are applied for testing of stationarity of time series. These methods show that different normalized time series are stationarity and stationarity of time series is improved by elimination of periodic properties of data. For forecasting of daily discharge by GEP method, 85% of data are used for training and 15% of data are used for testing. By using data of 3 days ago, the GEP has the best efficiency. Coefficient of correlation (CC), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and mean absolute relative error (MARE) are 0.9, 0.495 lit/s, 0.288 lit/s, and 0.053, respectively.     

松花江流域年降水和四季降水变化特征分析

利用松花江流域35个气象站1960~2010年的降水资料,采用协克里格插值法、线性倾向估计方法以及M-K秩次相关法等,分析了流域年降水和四季降水的时空变化特征。结果表明:(1)流域年降水由东部向西部递减,51年来流域大部分地区年降水呈不显著减少趋势。(2)流域春季降水呈不显著增加趋势,夏季呈不显著减少趋势,秋季呈不显著减少趋势,冬季降水呈显著增加趋势。(3)流域四季降水在二松源头地区一带较大,流域西部地区降水较少,松花江中下游两侧地区居中。(4)春季,流域大部分地区降水增加,但不显著。夏季,大部分地区降水减少,但不显著。秋季,全流域降水呈不显著减少趋势。冬季,全流域呈增加趋势,且绝大部分地区显著增加。(5)嫩江流域、松花江流域年降水-径流关系发生显著变化的时间是1974年、1980年和1999年。     

Impact of Rainfall Variability on River Hydrology: A Case Study of Southern Western Ghats,India

The Western Ghats plays a pivotal role in determining the hydrological and hydroclimatic regime of Peninsular India. The mountainous catchments of the Ghats are the primary contributors of flow in the rivers that sustains the life and agricultural productivity in the area. Although many studies have been conducted in the past decades to understand long term trends in the meteorological and hydrological variables of major river basins, not much attention have been made to unfold the relationship existing among rainfall and river hydrology of natural drainages on either side of the Western Ghats which host one of the unique biodiversity hotspots across the world. Therefore, an attempt has been made in this paper to examine the short term (last three decades) changes in the rainfall pattern and its influence on the hydrological characteristics of some of the important rivers draining the southern Western Ghats as a case study. The short term, annual and seasonal trends in the rainfall, and its variability and discharge were analyzed using Mann-Kendall test and Sen’s estimator of slope. The study showed a decreasing trend in rainfall in the southwest monsoon while a reverse trend is noticed in northeast monsoon. Correspondingly, the discharge of the west and east flowing rivers also showed a declining trend in the southwest monsoon season. The runoff coefficient also followed the trends in the discharge. The runoff coefficient of the Periyar river showed a decreasing trend, whereas the Cauvery river exhibited an increasing trend. A high-resolution analysis of rainfall data revealed that the number of moderate rainfall events showed a decreasing trend throughout the southern Western Ghats, whereas the high intensity rainfall events showed an opposite trend. The decline in groundwater level in the areas which recorded an increase in high intensity rainfall events and decrease in moderate rainfall events showed that the groundwater recharge process is significantly affected by changes in the rainfall pattern of the area.     

Analysis of the Influence of Climate and Vegetation Change on Runoff in the Middle and Upper Reaches of the Pearl River Basin Based on Budyko Hypothesis*

Runoff, which is a key component in the hydrological cycle, is mainly controlled by climate factors and land-surface elements in non-humid regions. The impacts of climate and vegetation changes on runoff based on Budyko hypothesis in the middle and upper reaches of the Pearl River Basin was analyzed in this article. First, the temporal trend of variables in the study area during 1981-2013 was examined by using the Mann-Kendall trend test with trend-free pre-whitening. Second, the relationship of the parameter n in Fu's equation with factors of climate and vegetation coverage was built to reveal the time-variation process of n. Finally, the effects of climatic factors and vegetation coverage on runoff were assessed by analyzing the sensitivity of runoff to each variable. It is found that average temperature (T), maximum temperature (T_max) and minimum temperature (T_min) in the study area present an increasing trend while runoff (Q), precipitation (P), wind speed (u₂) and relative humid (RH) present decreasing trend. The parameter n in Fu's equation is significantly related to both climatic factors (including precipitation (P), average temperature (T), relative humid (RH), sunshine duration (S), wind speed (u₂)) and vegetation coverage index (NDVI). In terms of sensitivity of Runoff (Q) to the variation of each climatic factors and NDVI in the middle and upper reaches of the Pearl River Basin, precipitation (P) and NDVI have the highest sensitivity, followed by other climatic factors. Additionally, the precipitation (P) reduction is the main driving factor to the decline in runoff, while vegetation coverage is another important factor. In general, climate change affects runoff not only by changing the hydrological inputs (precipitation (P) and potential evaporation (PET) but also by altering the watershed characteristics as represented by the parameter n, while the impacts of vegetation coverage on runoff are exerted mainly through the alteration of the watershed characteristics.     

1956—2008年鄱阳湖流域水沙输移趋势及成因分析

利用鄱阳湖流域代表性水文站1956—2008年实测年径流量及年输沙量资料序列,采用Mann-Kendall秩相关检验法,研究鄱阳湖流域水沙量年际变化趋势和可能发生突变的时间,并从流域降雨、用水、水库拦沙、水土流失及其治理等方面分析了鄱阳湖流域水沙变化的主要影响因素。研究结果表明:鄱阳湖地区来水量和出湖水量有小幅增大趋势;鄱阳湖流域来沙量呈异常显著减小趋势,发生突变的年份为1998—1999年;实测出湖沙量从2002年开始呈明显的减少趋势。通过对有关影响因素的研究,发现鄱阳湖流域气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖出入湖径流量的减少影响显著;水库滞沙是鄱阳湖入湖沙量减少的主要原因;出湖沙量变化主要受上游水库群的影响,还有近年湖区采砂的影响。     

水文时间序列趋势和跳跃分析的再抽样方法研究

用再抽样方法估计水文时间序列趋势或跳跃的显著性水平,可通过分块的方法消除水文时间序列自相关性的干扰,具有直接、精确的优点。介绍了再抽样方法在水文时间序列趋势和跳跃分析中的原理与方法;针对黄河三门峡水文站1919～1989年实测年径流量资料,采用几种常用的参数和非参数统计量,用再抽样方法进行了实例研究,其中采用滑动分块自助法以消除自相关性的干扰,该方法为估计水文时间序列的趋势、跳跃的显著性水平给出了新的思路与途径。     

1998~2010年全球中低纬度降水时空特征分析

基于1998~2010年热带降雨测量(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)卫星3B43资料在像元尺度进行Mann-Kendall非参数检验,计算Hurst指数,绘制降水"月历"与演化态势图谱。分析全球中低纬度降水时空特征,结果表明:全球中低纬度降水主要集中在夏季和冬初且各月降水的年际波动比较明显;全球中低纬度降水呈现由低纬向中纬递减的趋势,海洋降水明显多于陆地,海陆梯度特征显著;月尺度降水大部分地区为增加(或减少)但统计不显著的趋势,同时绝大部分地区具有显著的长程自相似性;12月份降水变化态势的空间差异明显强于其它月份,而3月份则最不明显;季节尺度98%以上的地区降水具有显著的长程自相似性,季节演化态势表现出极强的空间差异性。