河西走廊内陆河上游山区基流分割方法适用性与基流特征分析

基流是河西走廊内陆河流域径流的重要补给来源,对维持径流稳定具有重要作用。基流分割方法众多,其中数字滤波法在实际操作中具有简单易用和可重复性强的特点,因而被广泛应用于基流分割研究。本文以河西走廊三大内陆河流域（黑河、石羊河、疏勒河）山区为研究区域,选取4种数字滤波方法（Lyne-Hollick法、Chapman法、Chapman-Maxwell法和Eckhardt法）对研究区内14条河流的最佳基流分割参数进行评价,并对基流特征进行分析。结果表明：Eckhardt法在四种滤波方法中评价最好,是河西走廊内陆河流域基流分割的一种有效方法。在1965—2018年,河西走廊内陆河流域年基流量与径流量呈现相似的线性趋势特征,但径流变化幅度较基流更大。2000年后,黑河流域山区各支流多年平均基流量较2000年以前增加1.5%～20.7%,疏勒河流域山区各支流基流量增加1.9%～54.0%,石羊河流域山区各支流多年平均值变化幅度为-14.1%～5.9%。各流域枯水年基流指数（BFI）比丰水年略高（0.003～0.027）,年内枯水季基流指数（BFI一般达到0.6以上）是丰水季的2.3～5.7倍。本文采用...     

基流分割方法在寒旱区流域的适用性分析

基流作为寒旱区流域的重要水分补给,在维持生态系统安全和水资源合理规划等方面发挥着重要作用,确定适合该区环境特点的基流分割方法尤为重要。基于数字滤波、滑动最小值(BFI)、时间步长(HYSEP)三类方法对我国西北寒旱区黑河流域上游莺落峡水文站1954~2012年的逐日流量进行基流分割,对三类共9种基流分割方法在研究区的适用性进行比较分析。结果表明:(1)9种方法计算所得年内基流量变化趋势均符合黑河流域特点,但不同月份降雨量的差异对基流分割结果的影响显著;(2)滑动最小值法和时间步长法对不同年份的基流过程有更好的辨识度,且滑动最小值(B1)法、滑动最小值(B2)法、时间步长(H3)法所得的多年平均基流指数与已有实验研究得到的结果相近,结果可靠,同时各法基流指数统计结果表明9种方法所得基流序列均较为平稳,年际变化平缓;(3)时间步长(H3)法得到的基流过程线符合流域汇流规律,与斜线分割法的确定性系数显著优于其它各法(R2=0.825,p0.001)。综上,时间步长法中的局部最小值(H3)法综合考虑了年内基流量变化特征、年基流指数稳定性、径流过程线合理性三个方面,在黑河上游流域进行基流分割最为适宜。     

基流分割方法在疏勒河上游流域的应用对比分析

基于疏勒河上游昌马堡水文站2007—2016年日径流资料, 运用单参数数字滤波法、 平滑最小值法、 递归数字滤波法和HYSEP法（固定步长法、 滑动步长法、 局部最小值法）对其进行基流分割计算。结果表明： 4种方法均可实现基流的自动分割, 且得到的基流过程线平滑缓慢, 所获得的基流序列稳定, 变异性小。4种方法得到基流指数具有差异性, 最大为0.72, 最小为0.49, 其中递归数字滤波法估算的结果稳定性最高。单参数数字滤波法中, 当滤波参数β取值0.95时为最优参数。平滑最小值法、 HYSEP法中的SI法、 LM法和单参数数字滤波法（β=0.95）具有较高的Nash-Sutcliffe效率系数, 且平均相对误差小于10%, 说明这些方法基流估算结果稳定可靠且精度高, 均适用于疏勒河上游流域。     

数字滤波法在三峡库区香溪河流域基流分割中的应用

三峡水库蓄水后,库区来流水质水量变化备受关注。基流分割在降雨-产流模型,水资源配置,点源和非点源污染解析中有重要意义。本文探讨了数字滤波原理,并以三峡库区香溪河流域为研究对象,利用数字滤波法对流域径流总量进行基流分割,分析滤波方程的参数和次数对基流分割结果的影响。结果表明滤波参数β越大,次数越多,分割得到的基流越小。同时将数字滤波法与平滑最小值法基流分割结果进行对比研究,以最小平滑值法为基准,结合香溪河流域特征,数字滤波法中滤波参数β取值0.925时,采用正-反-正三次滤波的基流分割结果最为恰当。     

黄河源区白河基流分割方法适用性分析

基流是黄河径流的重要补给来源, 对源区水资源规划和生态环境建设具有重要作用。以黄河源区白河流域为研究区, 利用唐克水文站1981 - 2015年的实测日径流资料, 采用常用的5类12种数值模拟法, 进行基流分割并比较分析其适用性。结果表明： 12种方法估算的基流指数（Baseflow index, BFI）差异明显, Lyne-Hollick滤波法计算的BFI值最大, 为0.91; 加里宁法计算的BFI值最小, 为0.39; Eckhardt滤波法的标准差和极值比最小, 稳定性最好; 加里宁法的标准差和极值比最大, 稳定性最差; 对1992年（丰水年）日径流过程进行分割, Chapman滤波法、 Chapman-Maxwell滤波法和加里宁法的基流过程线平滑缓慢, 更符合实际情况; Boughton-Chapman滤波法、 BFI法和HYSEP法基流模拟效果较好, Nash-Sutcliffe效率系数高于0.87, 决定系数接近0.9, 平均相对误差小于10%。综合比较, 认为Boughton-Chapman滤波法、 BFI法是白河流域较为适宜的基流分割手段。     

时间尺度对入库径流基流分割影响的初步研究

以湖北省漳河灌区内非岩溶发育的杨树垱水库小流域和广西桂林市分布有岩溶发育的青狮潭水库流域为研究对象,利用数字滤波技术对杨树垱水库的日径流、旬径流和月径流量,以及青狮潭水库的月径流、季径流和年径流量进行基流分割。结果表明:随着时间尺度的增大,基流分割得出的基流指数呈逐渐增大的趋势。杨树垱水库小流域日径流的基流指数Fr比旬径流与月径流的Fr小,青狮潭水库月径流的基流指数Fr比季径流与年径流的Fr小。杨树垱水库入库径流的基流指数小于青狮潭水库。     

提孜那甫河流域融雪径流模拟及不确定性分析

为了开展寒旱山区典型流域融雪径流过程的研究,提高融雪径流模型（SRM）在山区融雪地区的水文过程模拟精度,本文选取新疆提孜那甫河流域作为典型研究区,在SRM径流计算基础上,加入合适的基流数据并进行不确定性分析。考虑4种常见的基流分割方法（数字滤波法、加里宁法、BFI法（滑动最小值法）和HYSEP（hydrograph separation program）法）,基于贝叶斯理论,采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟进行参数不确定性分析,对使用不同基流数据SRM的融雪径流模拟表现进行综合评价。分析结果表明,基于加里宁基流分割方法的模型（SRM_K）能够最佳地模拟研究区融雪径流过程（纳什系数NSE在识别期和验证期分别为0.866和0.721,大于其他对比模型）。MCMC模拟能够较好地识别SRM参数,获得可靠的参数后验概率分布。当实测降水资料缺乏或其代表性较差时,TRMM（tropical rainfall measuring mission）卫星数据能够描述研究区的降水过程特征。     

运用频率计算河川基流量方法研究

河川基流量是水文水利分析计算、水资源评价、洪水分析、地下水径流特性分析中的重要内容。国内外河川基流量分割方法很多,不同方法的分割结果也不尽相同。通过对甘肃黄河流域洮河水系4个水文站,长江流域白龙江水系2个水文站、内陆河流域黑河水系3个水文站共计9站的1980～2000年20a的实测资料运用滤波算法对基流进行切割,根据年径流量运用PⅢ型曲线查出频率,再根据频率与基流建立模型,得到河川基流量计算的简便实用方法,提高山丘区地下水资源量评价的效率,细化水资源评价结果,便于推广使用。     

流量过程线分割方法的分析探讨

对流量过程线分割方法进行了深入的研究，讨论了对基流问题的认识，给出了较合理的基流定义；分析探讨了几种常见的流量过程线分割方法以及存在的问题，并对这些分割方法从物理成因和水文产汇流规律等方面进行了比较研究。     

黑河上游基流计算与变化分析

河川基流是水资源的重要组成部分.近年来,由于气候变化和人类活动的影响,黑河的基流发生了显著的变化,呈增加趋势,基流的增加对黑河径流量的变化起了较大影响.计算基流量,研究流域主要产水区基流变化及影响因素,对合理进行流域水资源评价,研究黑河流域径流变化和科学、合理、有效地配置和利用地下水资源,协调经济社会发展与生态环境保护...     

基流计算方法的进展与应用

基流是由地下水补给河流的基本径流,被视为具有维持生态系统稳定功能的河道基本径流,其水量的准确计算在河流断流、湖泊萎缩和植被退化等一系列生态环境问题的研究中具有重要意义。本文阐述了基流的定义与研究意义,归纳评价了基流计算方法的类型、适用范围和优先发展方向。其中计算方法可分为图解法、数值模拟法、水文模型法、物理化学法及数学物理法等五类方法。在此基础上,还着重总结了基流研究在模型校验、水资源利用、生态需水量、河流输沙量和河流自净力等方面的应用。该研究将在如何合理估算基流量及相关领域中具有重要的参考价值。     

一种基流分割及降水入渗补给量的计算方法

降水入渗补给地下水是地下水的主要来源。降水入渗补给量的计算方法有多种，依据地下水的运动规律，从陆地水文学原理出发，由天然状态下的逐月河川径流过程，采用一种新的基流分割方法分割基流，由逐月基流过程反推逐月降水入渗补给量，即确定逐月地下水降水入渗补给量。     

Estimation of groundwater recharge using water balance coupled with base-flow-record estimation and stable-base-flow analysis

In this paper, the long-term mean annual groundwater recharge of Taiwan is estimated with the help of a water-balance approach coupled with the base-flow-record estimation and stable-base-flow analysis. Long-term mean annual groundwater recharge was derived by determining the product of estimated long-term mean annual runoff (the difference between precipitation and evapotranspiration) and the base-flow index (BFI). The BFI was calculated from daily streamflow data obtained from streamflow gauging stations in Taiwan. Mapping was achieved by using geographic information systems (GIS) and geostatistics. The presented approach does not require complex hydrogeologic modeling or detailed knowledge of soil characteristics, vegetation cover, or land-use practices. Contours of the resulting long-term mean annual P, BFI, runoff, groundwater recharge, and recharge rates fields are well matched with the topographical distribution of Taiwan, which extends from mountain range toward the alluvial plains of the island. The total groundwater recharge of Taiwan obtained by the employed method is about 18 billion tons per year.An erratum to this article can be found at     

酉阳河流域典型年汛期的基流分割研究

基流分割是水文学研究中的重难点问题之一,目前基流分割也存在许多方法.基于酉阳河典型年汛期实测日平均流量资料,分别采用Chapman-Maxwell改进方程数字滤波法一次滤波(参数N=1)以及二次滤波(参数N=2)、BFI(f)法、HYSEP固定步长法、HYSEP滑动步长法、HYSEP局部最小值法进行基流分割并对其结果进...     

基流分割法在黄河流域地下水研究中的应用

为研究黄河流域地下水可再生能力变化规律和制定黄河流域水资源管理方案,应用基流指数法(BFI)和直线平割法的原理与方法,计算了黄河流域干流13个水文断面与20条主要支流31个水文断面的基流量,并分析了基流量的形成机理、地下水对黄河水的贡献、基流变化过程、流域地下水资源的构成及地下水资源总量.研究结果表明:花园口断面的基流量占多年平均径流量的44%,流域内河水与地下水存在极其密切的转化关系,地下水对黄河水的贡献很大.黄河的径流量与基流量主要来自兰州以上的源区,兰州断面的年径流量与基流量分别占花园口断面径流量的59%和60%;而兰州以下到花园口之间的上、中游地区,地下水对黄河水的贡献很小.1990年前后,黄河干流与支流河段的基流量发生了很大变化.除玛多以上的源头段基流量衰减率较大外(衰减率为0.38),兰州以上的干流河段基流量衰减率较小(0.08～0.20),而兰州以下的黄河干流基流量衰减率都很大(0.22～0.31).基流量的剧烈衰减是天然和人类活动(如地下水开采)共同作用下地下水资源量减少的结果.从流域水循环的观点考虑,黄河流域的区域地下水资源由参与黄河水循环的地下水资源、未参与黄河水循环的地下水资源和流域地下水的开采等3大部分构成.1990年6月-2000年6月近10年黄河流域地下水天然资源量平均值为353.9 亿m~3/a,比多年地下水资源量平均值减少了15 % .     

Groundwater abstraction impacts on spring flow and base flow in the Hillsborough River Basin, Florida, USA

Groundwater abstraction has resulted in spring flow and groundwater base-flow declines in the Hillsborough River system of central Florida, USA. These declines have resulted in reduction of inflows to the Tampa city reservoir as well as likely adverse environmental effects on riverine and estuarine biota. Causes evaluated for the declines include effects of groundwater development, reduced rainfall, and land alterations. The karstic, heterogeneic nature of the area renders groundwater flow modeling an ineffective method for overall evaluation. Therefore, the evaluation of these declines is accomplished through the systematic use of parametric and nonparametric statistical techniques. These techniques include contingency table analysis, linear regression, Kendall-Theil and Mann-Kendall trend analysis, locally weighted regression, Pearson correlation, Kendall-tau correlation, Spearman correlation, runs test, Student’s t test, and the Kruskall-Wallis test. Data evaluated include groundwater withdrawals, rainfall, base flow, streamflow, stream stage, spring flow, and groundwater levels. Additional methods used include double mass analysis, base flow separation, a low-stage trend analysis, data visualization techniques, and water level change maps. The methodical application of these analyses and techniques to the hydrologic and climatic data yields the conclusion that the primary factor causing the spring flow and base-flow declines is lowered groundwater levels caused by over-abstraction.     

同位素在小流域基流计算中的应用研究

小流域基流计算结果可反映流域地下水与地表水之间的相互影响.对2007年中山大学珠海滨海水循环综合实验基地上游流域做退水分析,并采用不同方法分割上游河道流量过程线,得到的基流BFI值,即基流量除以河川径流量,变化范围在0.43～0.86,旱季BFI最大值为0.96,雨季最小值为0.41.收集研究区域河道水、地下水以及雨水水样分析D、18O同位素值,根据同位素平衡原理采用二水源过程线分割法计算2～5月流域基流比重,得到上游BFI值0.737、下游BFI值0.68,计算结果与改进的数字滤波法3的计算结果相一致.     

Groundwater recharge study based on hydrological data and hydrological modelling in a South American volcanic aquifer

In humid subtropical regions, baseflow is mainly governed by aquifer discharges and this dynamic is fed by groundwater recharge. To better comprehend the watershed groundwater recharge using a large-scale approach, two watersheds located over the Serra Geral Aquifer System (Southern South America) were studied. Three different groundwater recharge methods were utilized to study the baseflow: a simplified water budget, a hydrograph separation using the Eckhardt filter with different ways of obtaining the BFI_max parameter, and the MGB–IPH hydrological model, which is unprecedented in being used for this purpose. These methods showed a general mutual convergence, where recharge magnitude remained similar in most methods. The MGB–IPH model proved to be a useful tool for understanding the occurrence of groundwater recharge. Uncertainties associated with the representativity of interflow demonstrated by hydrograph separation and shown in the model may indicate that the groundwater recharge estimate could be lower than those obtained considering hydrograph numerical filters.