清水河近60年径流量非平稳序列混合模型的建立与预报研究

清水河发源于新疆天山南坡,流入焉耆盆地。将清水河克尔古提水文站历年年径流量W(t)序列分解为周期、平稳函数项和噪声项,建立非平稳序列混合模型,对1956～2017年W(t)序列作了模拟检验,对2018年W(t)作了预报,从模拟检验和预报结果看,混合模型对W(t)效果较好,对均值与方差时差的非平稳序列宜采用混合模型,对W(t)效果最好;同时可知1962～2017年W(t)序列模拟检验合格率为89.3%,而2018年预报结果对应的|WS(t)|仅为0.24%,精度非常高,说明非平稳序列混合模型在长期水文预报方面也有一定的实用价值。最终模拟检验和预报结果符合精度要求。     

试论青藏高原清水河地区晚更新世以来多年冻土的演化

近几年来,随着对青藏公路沿线冻土科研工作的深入开展,在楚玛尔河高平原清水河地区发现了较完整的晚更新世──全新世湖相、湖滨相地层。作者在野外调查的基础上对上述地层系统采样进行了C~(14)年代测定、孢粉分析、土的矿物成分、含盐量、水和冰的化学成分分析及X光衍射测定。本文基于前人的工作并根据上述分析资料及地层的沉积特征试图恢复清水河地区晚更新世以来古气候的变化,并着重探讨其多年冻土的演化过程。     

宁夏清水河平原中游地下水数值模拟

清水河平原工业和农田供水水源多位于冲洪积扇中下部,部分位于扇前缘细土平原带,距咸水蕴藏区较近.随着地下水开采量的不断增加,出现大面积地下水位降落漏斗,造成咸水倒灌使有限的淡水资源遭受和面临咸水"入侵"的危险,已影响地下水资源的永续利用.本文在对清水河中游水文地质条件进行分析与概化的基础上,运用GMS软件建立了研究区多层地下水水流数值模拟模型,以现有开采条件对地下水流场的变化趋势进行了预测.根据模拟得出区域地下水位不断下降,地下水降落漏斗面积不断扩大.据此提出了合理利用地下水资源的措施,以保证该地区地下水资源可持续发展.     

天山南坡清水河与阿拉沟流域径流变化特征及其对气候变化的响应

依据1956-2012年天山南坡清水河流域的克尔古提水文站以及阿拉沟流域的阿拉沟水文站资料,采用Mann-Kendall非参数检验法和交叉小波变换法,分析了清水河与阿拉沟出山径流的趋势、突变、周期变化等特征,并进一步探讨了出山径流对气候变化的响应。结果表明：清水河与阿拉沟流域年径流量均呈上升趋势,其中1988年为径流突变年,该年前后年均径流变化态势不同,1988年以后径流升幅显著。同时,流域径流过程呈现多时间尺度的周期变化,以32 a以上大周期为主,2 a和8 a小周期变化为辅。因流域下垫面特征等差异,清水河出山径流对降水变化的响应程度强于阿拉沟,而阿拉沟出山径流对气温敏感性高于清水河。且受冰川径流调节作用与多年冻土退化的影响,阿拉沟径流过程对气温的滞后性强于清水河。     

基于管道流量监测数据的城市雨洪模型实用性研究

在总结过去多年管道流量监测经验教训的基础上,创新使用多声道多普勒流量计,成功获取了5min频次的雨水管网流量过程,提升了监测的稳定性和监测结果的可靠性,使得利用多场次资料进行城市内涝模型参数率定以及验证成为可能。选取城市典型区域,分别建立了MIKE、SWMM、InfoWorks一维管网模型,并按照有关规范要求,在对降雨资料和水位、流量资料进行科学分析后,利用经过筛选的有效数据进行模型的参数校核和率定,经过验证符合《内涝防治系统数学模型应用技术规程》要求。通过误差分析,率定后的模型,对典型区域的管网汇流模拟较好,在内涝分析预测预报中精度较高,其流量峰值预测值与实测值的误差在10%以内。     

ASD统计降尺度方法在中国东部季风区典型流域的适用性分析

ASD(Automated Statistical Downscaling)是一种基于回归分析的统计降尺度方法。应用ASD方法,选取东部季风区3个典型流域地面观测资料、ERA-40再分析资料,建立预报量与大气环流因子之间的统计关系,对日降水量和日平均、最高、最低气温进行模拟,并评价模型对不同流域不同变量的模拟效果,分析其适用性。结果表明,ASD模型能较好模拟出各地面变量的时间序列演变规律及空间分布特征,对气温变量的模拟效果优于降水变量。模型对水文气象特征各异的三个流域模拟效果均较好,同时有所差异,这与各流域不同的地理、气象因素有关。以上结果说明,ASD模型在东部季风区适用性较好,可应用于构建未来气候变化情景及为水文模拟提供输入资料等相关方面。     

地下水数值模拟不确定性分析研究进展

地下水数值模拟不确定性分析旨在提高研究区域地下水流的模拟精度。学者们将地下水数值模拟不确定性分析分为:模型的不确定性、参数的不确定性以及资料的不确定性三类,其中参数的不确定性分析在研究中是最为重要的。同时,对模型、参数、资料不确定性分析的研究进展和成果进行归纳总结,补充关于参数不确定性分析过程中的替代模型的一些研究成果以及模型不确定性分析的多模型分析;强调在地下水数值模拟的过程中,重视模型、资料的不确定性分析;展望未来,随着地下水数值模拟不确定性分析研究的深入,方法和应用会更加多样化。     

准噶尔盆地西北缘风城地区白垩系油砂矿沉积特征及演化模式

准噶尔盆地西北缘风城地区白垩系油砂储量丰富,油砂油粘度极高,其分布受多重因素影响,其中沉积微相对油砂分布的影响最为显著。笔者综合利用岩心分析、测井资料、薄片鉴定、分析化验等资料,结合砂、砾岩展布特征,在对清水河组细分层的基础上重新对各层的沉积微相进行划分,并建立测井微相模式,分析白垩系各砂层组的沉积微相类型、分布规律及演化模式。研究表明,白垩系清水河组主要发育砂岩沉积的辫状河三角洲和砾岩沉积的扇三角洲两类沉积体系,三角洲前缘水下分流河道、辫状河心滩、河道砂体是油砂矿的主要储油砂体,也是油砂的有利聚集区。研究结果为进一步指导风城地区白垩系油砂矿藏的勘探与开发奠定了良好的基础。     

“清水侵蚀-马兰堆积”地文旋回的环境意义

本世纪二三十年代中外学者对北京西山和黄河中游地区的研究,提出了沿用至今的华北地文期。李吉钧等曾把冰期、地文期与黄土一古土壤序列纪录的气候变化联系起来,以探讨我国的环境变化。近年来我们对“清水侵蚀一马兰堆积”地文旋回的命名地——北京西山清水河河谷及斋堂盆地马兰台等地的马兰砾石堆积物进行了研究,获得了初步成果,也许这些资料有助于进一步揭示这一地文旋回在新构造运动和气候变化方面的内涵。在清水河流域许多地点都有类似于马兰台出露的马兰砾石堆积物,典型者见于燕家台、梁家台、青龙涧小台等地。其共同特征是：l)分布在清水河支沟与清水河交汇处嗽叭状的支沟沟槽内52)地貌形态上兼有冲积锥和冲积扇的特点,平面是窄扇     

种植条件下降雨灌溉入渗试验研究

基于清水河平原头营和黑城试验场降雨(灌溉)入渗过程土壤水分运移观测试验数据的分析研究,笔者应用能量观点描述了包气带水分运移的分带性、降雨(灌溉)入渗补给地下水的水分条件和地下水入渗补给过程的基本特征。应用蒸散量模型、土壤水分通量模型,计算了作物生长期的蒸发蒸腾量、土壤贮水量的变化量、400cm深度处的土壤水分渗漏量及渗漏系数。从多年的角度分析了深层土壤水分渗漏量、渗漏系数与地下水入渗补给量和补给系数的关系。它对分析降雨(灌溉)入渗对地下水的补给过程和定量分析地下水入渗补给量、入渗补给系数具有重要价值。     

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.     

河流年径流量的R/S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河流年径流量。针对黑河正义峡水文站60a(1949~2011年)的年径流量资料,首先进行R/S分析,确定径流量序列的Hurst指数H和平均循环周期T;然后在一个周期内进行年径流量灰色预测。结果表明:R/S灰色预测结果的精度明显高于直接进行灰色预测的精度。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,为河流径流量的科学预测提供了一种新方法。     

白龙江干流代表站径流变化特征及未来趋势预测

白龙江引水工程被列入国家确定的172项重大水利工程项目之一,分析研究白龙江干流代表站径流变化特征并进行未来趋势预测,为实施白龙江引水工程提供技术支撑。对白龙江干流白云、舟曲、武都、碧口4个代表站1956~2013年的实测径流系列资料进行分析,采用周期波均值外延叠加模型、谐波分析模型和逐步回归分析模型组合形成的加法模型对代表站未来径流变化趋势进行分析预测。结果表明:(1)该4站9月份多年平均流量占全年径流量比例最大,主汛期6~9月多年平均流量占全年径流量比例达到50%左右。(2)4个水文站多年径流量变化趋势呈现出逐渐缓慢减少的趋势,上游减少的幅度比下游小。(3)预测2015、2020、2025年年径流量的结果是:白云水文站均小于多年平均值,武都水文站均大于多年均值,舟曲和碧口水文站在多年均值上下浮动。     

河川径流的灰色拓扑预测研究——以新疆阿克苏河为例

根据阿克苏河流域内出山口水文站1957～2006年的径流实测资料,利用数理统计、Mann-Kendall非参数趋势检验及小波分析等方法对径流年际变化特征进行了分析。研究发现,阿克苏河年径流量具有相对稳定且振荡上升的趋势,年际变化小;  径流序列在1993年发生突变,径流量呈现出显著增加趋势,且通过了α=0.05的显著性水平检验;  丰、枯水周期变化存在着25a左右的主周期,丰水年发生在20世纪90年代后期,且大量连续出现,最长持续时间达7年,枯水年多以连续2年的形式出现,平水年年数占52％。运用灰色拓扑预测方法对突变前后两个径流时间序列分别进行了模拟和预测,模拟结果的平均相对误差仅为12.06％,且位于同一突变区间的精度达97.7％,预测未来几年阿克苏河年径流量存在上升趋势,但趋势不显著。     

1950~2005年大通河流域径流变化特征及影响因素

以大通河流域享堂水文站1950~2005年实测径流数据为基础,综合运用趋势分析、累积距平、R/S分析、Morlet小波分析、降水-径流深度双累积曲线等数理统计方法,研究了大通河流域径流的年内分配、年际变化和周期振荡特征、并定量分析了气候因素和人类活动因素对径流变化的影响。结果表明:（1）大通河径流年内主要集中在510月,占年径流总量的82%左右。1950~2005年,大通河流域年径流呈微弱减少趋势,递减率为-0.55×10⁸m³/10a（R2=0.025,P=0.249）,Hurst指数为0.58,表明未来一段时间内径流仍可能呈减少趋势;（2）1950~2005年,大通河流域年径流在27a时间尺度上周期震荡明显,经历了"多-少-多-少-多-少-多"7个循环交替;（3）大通河流域降水-径流深度双累积曲线在1994年发生显著偏移,1994年之前径流变化主要受降水影响,1994年以后,径流变化主要受人类活动影响。     

渭河流域上游枯水径流特征与机理分析

选取渭河干流及上游主要支流葫芦河、牛头河、藉河的秦安、社棠、天水、武山和北道5个水文站1956-2005年50 a逐月径流资料(社棠从1959年开始共47 a资料), 利用传统概率统计法和时间序列分析法, 对渭河流域葫芦河、牛头河、藉河3条支流和渭河干流的年最小枯水流量特征、月最小流量特征、枯水发生时间进行了分析, 并从气象及人类活动两方面分析了枯水径流及极值的形成机理. 研究表明: 渭河流域上游年平均流量与多年平均最小流量的倍比较大, 且下垫面越复杂, 人类活动越频繁, 最小流量受到的影响越大; 最小月平均流量相比瞬时最小流量更为稳定; 耕地面积与枯水径流呈负相关关系, 不同时期、不同量级的枯水流量随着耕地面积的增大而减小.     

叶尔羌河源流区近50年来年径流变化及其对气候变化的响应

  基于新疆卡群水文站和塔什库尔干气象站1959～2005年的观测资料,运用小波分析和统计分析相结合的方法,从多时间尺度研究叶尔羌河源流区近50年来年径流的非线性变化趋势,以及径流对气候变化的响应。结果表明: 1）年径流、气温和降水的主要变化周期几乎一致,年径流和年降水量都存在24年的主要变化周期,而年平均气温则是23年。2）年径流量表现出具有时间尺度依赖性的非线性变化趋势,与区域气候变化密切相关。3）年径流变化是区域气候变化响应的结果,从8（2³）年、4（2²）年和2（2¹）年时间尺度上来看,年径流量与年平均气温和年降水量之间存在显著的线性相关关系。     

Response of runoff to climate change in the area of runoff yield in upstream Shiyang River Basin,Northwest China: A case study of the Xiying River

The objective of this study was to analyze the response of runoff in the area of runoff yield of the upstream Shiyang River basin to climate change and to promote sustainable development of regional water resources and ecological environment. As the biggest tributary of the Shiyang River, Xiying River is the only hydrological station (Jiutiaoling) that has provincial natural river and can achieve long time series monitoring data in the basin. The data obtained from this station is representative of natural conditions because it has little human activites. This study built a regression model through identifying the characteristics of runoff and climate change by using Mann-Kendall nonparametric statistical test, cumulative anomaly, and correlation analysis. The results show that the average annual runoff is 320.6 million m³/a with the coefficient of variation of 0.18 and shows slightly decrease during 1956–2020. It has a significant positive correlation the average annual precipitation (P<0.01). Runoff is sensitive to climate change, and the climate has becoming warm and wet and annual runoff has entering wet period from 2003. Compared to the earlier period (1955–2000), the increases of average annual temperature, precipitation and runoff in recent two decades were 15%, 9.3%, and 7.8%, respectively. Runoff in the Shiyang River is affected by temperature and precipitation among climate factors, and the simulation results of the runoff-climate response model (R = 0.0052P ? 0.1589T + 2.373) indicate that higher temperature leads to a weakening of the ecological regulation of surface runoff in the flow-producing area.     

西江梧州段水沙变化及原因分析

分析了西江大湟江口-梧州段水沙组成,并采用不均匀系数分析其年内变化;通过相关分析研究降水与年径流量及年输沙量的关系;利用双累积曲线分析人类活动对水沙的影响;利用Morlet小波对梧州站年径流量及年输沙量进行突变分析;采用水文分析法量化降水与人类活动对水沙变化的影响。结果表明:2006年长洲水利枢纽正式运行导致地区水沙分布发生明显变化;年径流量和年输沙量年内分配具有一定的不均匀性;气候因素的变化只是西江年径流量和年输沙量变化的主要原因之一;在不受降水变化影响的情况下,西江年输沙量的变化,主要是人类活动影响流域侵蚀产沙的结果。     

鄱阳湖流域抚河径流特征及变化趋势分析

抚河是鄱阳湖流域第二大河流,其径流变化研究对揭示鄱阳湖水文情势演变规律和鄱阳湖生态环境保护具有重要的科学意义。本文采用鄱阳湖流域抚河上、中、下游8个主要水文站的实测资料,分析了抚河径流年内分配特征及变化规律;应用Mann-Kendall非参数检验与回归分析等方法,研究了近几十年内抚河年、月径流变化规律及与降雨的关系。结果表明:(1)抚河径流年内分配不均,但不均匀性在流域内空间差异较小;(2)受水利工程调蓄影响,径流年内分配越来越均匀;(3)不同年代年径流特性存在差异,20世纪70年代至90年代初,径流相对稳定,90年代中期到2002年,呈较明显上升趋势,2002年后,表现为下降趋势;(4)月径流变化有增有减,基本规律为枯水期(11月~次年3月)月径流量基本呈上升趋势,洪水期(4~6月)月径流基本呈下降趋势;(5)抚河的年降水量在2002年附近发生突变减少,与年径流量突变时间基本吻合,说明气候变化降雨量减少对近10年鄱阳湖流域抚河入湖径流的减少影响显著。