连江流域年最大洪水峰量变化特征分析

连江洪水频发，分析其洪水峰量演变规律，可为流域防洪减灾提供参考。采用线性回归、M-K趋势检验、启发式分割算法和Morlet小波变换等方法，系统分析连江控制站高道站洪水峰量极值的趋势性、突变性和周期性。结果表明：(1)连江流域年最大洪水主要发生在4—6月份，占比80%左右；(2)年最大洪峰流量和年最大1D洪量在1993年发生了均值向上跳跃突变，年最大洪峰流量均值较突变前增大了1 234 m³/s,向上跳跃了33.8%;年最大1D洪量均值较突变前增加了1.002亿m³,向上跳跃了35.3%,发生突变可能是由流域极端降雨增强、堤围修建加固等变化引起；(3)年最大洪峰流量以18.7 m³/(s·a)的趋势显著上升，年最大1D洪量以0.014 6亿m³/a的趋势显著上升，其整体上升趋势是均值突变性跳跃上升的影响结果；(4)洪水峰量极值指标在大尺度上存在14～15 a、15～16 a、15～18 a、16～18 a的周期，在中尺度上存在5～7 a、6～8 a、7～8 a、8～10 a的周期，在小尺度上存在2～3...     

雅砻江流域径流极值变化规律及影响因素分析

利用雅砻江流域雅江和洼里站逐日径流资料,采用Mann-Kendall检验法、有序聚类法、突变检验(Pettitt)法和小波功率谱法对流域极值流量的趋势性、突变性及周期性进行分析。结果表明,雅江和洼里站年最大流量序列均有不显著增加趋势,年最小流量序列则均有不显著减小趋势;雅江站年最大、年最小流量序列和洼里站年最大流量序列均存在1～2 a和6 a周期,洼里站年最小流量序列为1～2 a周期。雅江站年最大日流量在1998年发生突变,与流域极值降水变化有一定关系。     

考虑工程合理使用年限的珠江流域多属性洪水风险评估

洪水具有洪峰、洪量以及历时等多属性特征。以往洪水风险评估忽略了工程合理使用年限的影响,考虑工程合理使用年限的风险指数可更好地描述工程所承担的洪水风险。基于此,选取了珠江流域典型水文站点1997—2017年的日流量资料,采用超定量法选取洪水,使洪水样本更丰富。采用Copula函数构建洪峰和洪量联合分布函数,计算联合重现期,同时考虑联合重现期和工程合理使用年限构建洪水风险指数。结果表明:相同重现期的洪峰洪量组合下,相较于其他站点,郁江发生高洪峰洪水或是大洪量洪水的风险最大,而柳江发生高洪峰同时洪量也大的洪水的风险最大(除10年一遇外);当考虑大(1)型水利工程(大坝,n=50～100 a)的合理使用寿命时,西江上发生高洪峰洪水或大洪量洪水的风险最大;柳江上发生洪峰和洪量均超过设计值的洪水的风险最大。     

50年来灞河流域降水变化特征分析

为了更加深入地了解灞河流域气候变化特征,利用灞河流域近50 a的降水观测数据,运用滑动平均法、R/S分析法、Mann-Kendall突变检验法及小波分析法分析了灞河流域年内、年际降水的变化趋势、突变时间及降水的变化周期。结果表明:1958—2012年降水呈波动下降趋势,未来几年降水仍然呈下降趋势;年内降水分配极不均匀,主要集中在7—9月份,春季和秋季降水呈明显下降趋势,夏季和冬季降水呈微弱上升趋势;四季降水Hurst指数均＜0.5,降水序列具有反持续性和负相关性;年降水有明显突变特征,突变时间为1989年,春、夏和秋季有明显的突变点,突变时间分别为1994,1979,1985年,冬季降水无明显突变点;年降水及四季降水序列的变化周期基本在22～29,13,4～8 a的时间尺度上浮动,不同尺度上周期性变化差异较大。     

嫩江中上游年最大流量的多时间尺度分析

结合方差分析和小波分析方法研究近百年来嫩江中上游最大流量的周期成分和周期特性.方差分析得到了最大流量的主周期特性;小波分析则采用Morlet小波变换对最大流量变化的多时间尺度特征和突变特征进行了研究,指出其年际及年代际时间尺度的周期变化具有明显的局部化特征.两种结果在准32a和5a左右的周期上有比较显著的一致性,结论对嫩江中上游的洪枯预报有一定的指导意义.     

黄河源区气候变化特性分析

全球气候变化改变了水资源现状,黄河源区因其径流量偏枯的状态使得气候变化因素研究尤为重要。为研究黄河源区气候变化特性,选取12个国家气象站点1960-2016年近60年气温与降水量资料,综合分析黄河源区年内与年际气候变化特性。运用有序聚类分析法、Mann-Kendall检验法、滑动t检验法、线性趋势法、Spearman秩次相关检验法和Morlet小波分析法,得到最终结论:黄河源区四季均温增长态势均显著,冬季增长幅度最大;降水量在春、冬季呈显著增长态势,而夏秋季无明显下降趋势。年均气温序列突变点为1997年;降水量无明显的突变点。年均气温呈显著的递增趋势;而降水量序列无明显的递增趋势。年均气温存在着10、5与23a的年际变化周期情况;降水量存在着28、11与8a的年际变化周期情况。     

长江上游降水特征及时空演变规律

基于长江上游1960年-2014年80个国家气象站的降水量资料,统计分析了长江上游降水量特征,并且通过绘制空间分布图,采用Mann-Kendall法、Pettitt法、Morlet小波分析法检验降水量时间序列,综合分析了长江上游降水量的时空演变特征。结果表明,长江上游1960年-2014年多年平均降水量为900.8mm,平均年降水总量为8 925.1m~3,降水量年际变化大,年降水量极值比为1.5,冬季极值比达3.9,降水量年内分布很不均匀,汛期占80%以上;空间上,长江上游降水量呈现东南部降水量大,西北部小的分布特征;时间上,长江上游年降水量总体上呈现显著的下降趋势,年降水量在1985年发生了突变,长江上游年降水量变化周期由强到弱依次为28a、13a、8a,各分区变化周期以28a为主。     

基于小波分析的汀江水沙通量变化规律研究

利用1951-2007年月平均水沙通量资料,采用Morlet小波函数,对汀江上杭水文站近60年来的年际和年代际变化特征进行小波分析,揭示了汀江水沙通量的多时间尺度变化特征和突变点,并根据小波能量谱(能量集中区)所对应的主周期进行了趋势分析.计算结果表明,洪季水沙通量的多时间尺度振荡趋势和位相与水沙通量的年变化特征相一致;洪季(4-9月)和年径流量均存在18年左右时间尺度的主振荡周期,6 -9年时间尺度的次主周期;洪季(年)沙通量均存在28年左右时间尺度的主振荡周期,16年时间尺度的次主周期;经小波趋势分析,未来10 -20年,汀江水沙通量与正常值相比呈降低趋势.     

叶尔羌河源流区洪水极值事件联合概率分析

以叶尔羌河流域源区为例,选取塔什库尔干气象站的气温数据和库鲁克栏杆站的洪水资料,基于Copula函数对洪峰流量和1、3、7 d洪水总量的概率分布特征进行分析,结合小波相干分析进一步探讨气候因子变化与洪水极值事件的关系。结果表明：两变量的同现重现期>单变量重现期>两变量的联合重现期,联合重现期和同现重现期随着洪峰流量和洪量的增大而变长,相应洪水极值事件发生概率降低;夏季日平均气温和洪峰流量序列在年代际尺度上具有高相干性,夏季日平均气温先于洪峰流量0.13～0.31周期变化;基于Copula函数建立1957—2010年夏季日平均气温与洪峰之间的二维统计模型,单变量重现期越长,所对应两变量的联合重现期与同现重现期之间相差越大;随着夏季日平均气温的升高,不同重现期洪水发生的可能性均增大。研究成果可对该地区的洪水风险管理和水资源适应性对策提供重要的科学价值和技术支撑。     

黄河上游宁蒙河段水沙变化特征分析

基于黄河上游4个水文站点1950—2009年实测年径流量和年输沙量的数据,利用趋势分析法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验、Morlet小波分析等方法,对黄河上游来水来沙的时空变化特征、突变特点和变化周期进行了分析。结果表明:①近60 a来,黄河上游年径流量和年输沙量均呈明显减少趋势,头道拐站年径流量减幅最大,下河沿站年输沙量减幅最大;②径流量和输沙量序列均存在显著突变,但突变时间存在差异性,且输沙量的敏感性更强;③黄河上游水沙序列存在多时间尺度变化,但变化尺度并不一致。     

基于三维Gumbel Copula函数的峰量联合概率特性分析

以北江飞来峡水文站1954—2010年间年最大洪峰、1 d洪量和3 d洪量为研究对象,运用三维Gumbel Copula函数构建了年最大洪峰、1 d洪量和3 d洪量的联合概率分布,并基于极大似然法对Gumbel Copula函数的参数进行估计,推求得到年最大洪峰、1 d洪量和3 d洪量之间的条件概率分布,探讨了北江飞来峡站水文站年最大洪峰、1 d洪量和3 d洪量之间的概率特性。研究成果为多变量联合概率分布研究提供了一种新途径,也为北江流域开展防洪规划提供了依据。     

饶河流域洪水极值变化特征及影响因素分析

利用饶河流域主要控制站渡峰坑和虎山水文站1953~2016年实测最大洪峰流量序列,采用MannKendall检验法和小波分析等方法,对饶河洪水极值流量的趋势性、突变性及周期性进行了分析,并探讨了洪水极值流量变化与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北大西洋涛动(NAO)、太平洋-北美型(PNA)、东亚夏季季风指数(EASMI)、南中国海夏季季风指数(SCSMI)、太阳黑子(SS)等15个气候指标之间的相互关系。结果表明:(1)渡峰坑站年最大流量总体上呈不显著增加趋势,虎山站年最大流量总体呈不显著减少的趋势;虎山站年最大流量在1964年和1999年前后发生了突变,1964年后最大洪峰流量发生了由减少到增加的突变,而1999年后则发生了由增加到减少的突变,渡峰坑年最大洪峰流量在2007年前后发生了由减少到增加的突变。(2)渡峰坑及虎山站年最大洪峰流量系列均存在2~8 a的短振荡周期、14 a左右的中振荡周期以及超过20 a的长振荡周期,且以长振荡周期为主周期。(3)年最大流量系列与EASMI、SCSMI、NOA、PNA和SS存在显著相关性,且均表现为显著负相关。     

大通河流域近60年径流变化特征和趋势分析

基于大通河干流中、下游的天堂和享堂水文站实测年径流量资料,采用滑动平均、累计距平、小波分析和M-K检验方法,分析大通河干流径流年内年际变化、周期、突变特征和趋势。结果表明:大通河流域径流年内分配不均,主要集中在夏秋两季,年际变化波动明显;中游和下游年径流量在1990年以前变化趋势一致性较好,1995～2015年两站径流变化趋势相反;1989年中上游年径流量发生突变,总体呈上升趋势;1999年下游享堂站年径流量发生突变,存在明显下降趋势。小波分析表明,天堂站径流量存在3,7 a及25 a的振荡周期,下游享堂站径流量存在3,6 a及30 a的振荡周期,大通河下游径流量小周期的转换要比中游径流频繁,下游径流受影响较大。     

赣江流域洪水峰量演变规律及联合分布研究

为研究赣江流域洪水特征,基于赣江流域外洲水文站1950-2019 年共70 年逐日流量资料,对年最大洪峰流量和1 日洪量进行研究,通过Copula 函数研究其洪水峰量联合分布情况。结果表明：赣江洪峰和洪量保持良好的一致性,均呈减少趋势;洪峰和洪量的最优分布均为gamma 分布函数;Frank copula 函数可以很好的拟合赣江洪峰和洪量的相关关系;洪水单变量重现期为5 年一遇时,实际重现期为4.89～5.12 年;当单变量重现期为100 年一遇时,实际重现期为72.51～161.05年。     

2010年与1998年长江流域洪水对比分析

2010年长江流域多条支流发生超过历史记录的特大洪水,长江上游干流出现了1987年以来的最大洪峰流量,三峡水库、汉江安康水库发生了建库以来的最大入库洪水。2010年洪水与1998年洪水具有相似之处：长江支流多处出现超历史洪水;中下游干流水位高于多年同期,前期中下游洪水过程较为接近,出现上、下游洪水遭遇的情况。但也存在明显差异：2010年洪水不及1998年洪水遭遇恶劣;2010年洪水上游控制站洪峰高于1998年,但洪量不及1998年,中下游控制站洪峰水位、超警站点数量、超警历时、洪量均不及1998年;2010年洪水为长江上中游区域性较大洪水,1998年洪水为全流域性大洪水。对于2010年洪水,若三峡水库、丹江口水库不拦蓄,长江中下游干流将出现仅次于1998年的严峻防洪形势。     

延安市近60年降水时空特征分析

为提高对延安市降水时空特征的认识,利用延安市境内15个雨量站1956-2015年的降水资料,运用滑动平均法、累计距平法、R/S分析法、Mann-Kendall检验法和小波分析法分析了研究区降水的年内空间分布特征和年际空间变化特征。结果表明:研究区降水年内分布极不均匀,主要集中在汛期(6-9月),汛期降水占全年降水的70%;年降水呈"增-减-增"的波动减少趋势,减少幅度约8 mm/10a,于1969年出现突变,且降水序列变化具有正持续性;降水序列具有31 a尺度的第一主周期,由15 a尺度的周期特征预计未来几年降水量呈减少趋势;降水空间分布不均,呈"东南多,西北少"的特征,年降水量差值超过130 mm;绝大部分地区降水量呈下降趋势,下降幅度最大的区域为志丹县西南部,南部黄龙山区降水量略微增长。     

基于 Copula 函数的飞来峡水库坝址洪水峰量联合分布研究

基于Copula函数分析了飞来峡水库坝址洪水洪峰和最大7 d洪量联合概率分布特征,获得如下结论：拟合优度检验指标表明4种Archimedean Copula 函数中Gumbel-Hougaard Copula函数拟合两者的联合概率分布效果较好;洪峰与最大7d洪量的联合重现期小于相应边缘分布的重现期,而同现重现期则大于相应边缘分布的重现期,以单变量计算推算的设计值实际上达不到所要求的设计标准;基于两变量联合分布得到的洪水频率分析计算结果更合理。     

辽河干流主要控制站近75年最大洪峰及洪量变化特征分析研究

结合辽河干流4个主要控制站近75年最大洪峰及最大洪量数据,对辽河干流的年最大洪水特征进行分析。分析结果表明:各站年最大洪峰及洪量呈现略下降趋势,变化趋势不显著;各站最大洪峰和洪量相关性较高,相关系数均高于0.9;各站年最大洪峰主震荡周期为10~15年,而年最大洪量的主震荡周期为20~25年。     

基于广义极值分布和Metropolis-Hastings 抽样算法的贝叶斯MCMC 洪水频率分析方法

广义极值（GEV）分布是国内外洪水频率分析建模中广泛应用的一种概率分布。本文将水文频率分布线型的未知参数看作随机变量,通过基于Metropolis-Hastings抽样算法的贝叶斯MCMC方法估计GEV分布参数和设计洪水的后验分布,并据此进行极值洪水的频率分析。汉江流域丹江口水库年最大1日（3日、5日、7日）洪量和年最大洪峰流量频率分析结果表明,基于Metropolis-Hastings抽样的MCMC模拟在GEV分布参数的贝叶斯估计计算中行之有效;由于利用了与似然函数渐近性质无关的先验信息,贝叶斯估计方法得到的高分位数设计洪量的后验分布比经典统计方法得到的设计洪量能包含更多的信息,从而能表达由于参数不确定性而引起的预测不确定性。该方法能显著地通过分位数图、PPCC法、均方根误差法、K-S法等多种拟合优度检验方法,拟合效果不亚于矩法、极大似然估计法等常用的经典统计方法。     

基于不同时间尺度的降雨时空演变规律分析

为研究降雨时空演变特征规律，基于金华市区 1954—2018 年降雨量资料，运用 5 a 滑动平均、累积距平法和线性趋势法分析了降雨演变的趋势。通过 Mann-Kendall 检验和滑动 t 检验研究了降雨发生突变的年份，采用 Morlet 小波探究了降雨变化的周期性。 结果表明：金华市区年内降雨量总体呈线性上升的趋势； 年降雨量存在显著性突变年份为2009 年；金华市区年降雨量在不同时间尺度上呈现不同的“丰枯交替”的周期性变化，主变化周期为 45 a、27 a、19 a，其中45 a 为第一主变化周期；金华市区在近期仍将处于偏丰水年份，中长期逐渐过渡到偏枯水年份。研究成果对金衢盆地水资源综合利用和气候变化特征研究具有借鉴意义。