基于小波变换的红河年径流时间序列趋势分析

以红河流域上游的大东勇站、中游的元江站和下游的蛮耗站为例,基于各站建站以来的年径流资料,运用趋势检验和小波分析方法分析了红河流域径流的变化趋势,揭示了红河流域径流的演变规律。研究结果表明:红河流域上、中、下游的年径流序列呈下降趋势,下降趋势不显著;红河流域上、中、下游各站的年径流序列的主周期尺度并不一致,流域上、中、下游年径流序列随着主周期时间尺度的降低,发生突变的年会不断增加,对径流变化的敏感性也增强;流域上、中、下游年径流序列小波系数等值线分布不太密集,但是存在明显的小波系数高低值中心震荡,流域内年径流量在不同的时间周期尺度范围均存在多个"丰枯"交替。     

基于R/S和Morlet小波分析的丹河径流变化特征研究

为揭示丹河流域径流年内、年际变化特征,根据山路平水文站1955-2000年的逐月平均流量资料,采用基尼系数法和集中度(期)等方法对丹河径流量的年内分配进行研究;并运用Kendall秩次相关检验法和R/S分析法对全年、汛期和非汛期的径流量变化趋势进行分析,同时使用Morlet小波对各径流序列的变化主周期进行识别。结果表明:1955-2000年,丹河流域径流量年内分配十分均匀,各时期的年内分配过程主要为"复式峰"型,最大峰值出现在8月份;流域全年、汛期和非汛期3个径流量序列均呈显著递减趋势,且未来递减过程都具有一定的反持续性;丹河全年和汛期的径流序列具有相近的丰-枯交替变化周期,包含4、10和15 a左右的变化主周期;而非汛期径流序列存在15和28 a左右的丰-枯交替变化主周期。     

1990—2013年湖南四水入洞庭湖汛期径流量的变化规律

根据湖南四水(湘江、资水、沅江、澧水)主要代表水文站1990—2013年汛期月径流量实测数据,应用滑动平均法、小波分析法和Mann-Kendall非参数趋势检验法、分配不均匀系数和变化幅度等方法和指标,分析四水流域汛期径流量的年际和年内变化规律,对汛期内分配指标与湖南省水旱灾害状况进行了灰色关联度分析。结果表明:1湖南四水入洞庭湖汛期径流量年际分配极不均匀,入湖汛期径流量呈现逐渐减少的趋势。2湘潭站和桃江站的第一主周期均为6 a,桃源站和石门站的第一主周期均为4 a。3桃江站和桃源站分别于2003年和2004年发生了突变,湘潭站和石门站均未发生过突变。4四水入湖径流量在汛期内各月之间分配极不均匀,但随时间的推移,逐渐趋向均匀;汛期内各月径流量呈现波动递减的趋势;4站各项分配指标值总体上呈现下降的趋势。5四水入湖径流量汛期内分配特征指标与流域水旱灾害的灰色关联度极高,并在一定程度上反应流域汛期水旱灾害情况。     

鄱阳湖枯水期入湖径流变化特征分析

依据1957—2012年鄱阳湖流域控制水文站的实测资料,运用Mann-Kendall检验法、小波分析方法,对该时段内枯水期入湖径流的趋势及周期变化特征进行分析,分析其变化规律对鄱阳湖水资源合理利用、水生态保护具有重要意义。结果表明:1957—2012年鄱阳湖流域各站点枯水期径流大致呈增加的趋势,平均增加幅度约为0.199/a,且在0.1的显著水平下,万家埠站、梅港站、虎山站枯水期径流增加趋势显著;鄱阳湖流域各站点的枯水期径流变化具有较显著的周期特征,其中21 a为鄱阳湖流域枯水期径流变化主周期,各站点径流变化还存在5,12,28 a的变化小周期。鄱阳湖流域枯水期径流的周期规律的研究,为流域水利工程建设、生态环境保护及水资源合理利用提供了科学依据。     

洞庭湖入出湖径流泥沙年内变化规律及成因分析

根据洞庭湖入出湖水文站实测月径流泥沙长序列观测资料,运用不均匀系数、集中度和集中期、MannKendall趋势检验法等方法,分析了洞庭湖入出湖径流泥沙年内变化规律及其成因。结果表明:四水入湖径流量年内分配不均,集中于5-7月;输沙量年内分配极为不均并呈现出越来越不均匀的趋势,集中于6-7月;荆江三口各站历年径流量年内分配整体趋势上变化不大,三口径流集中期均为每年的7月份,输沙量年内分配越来越不均匀;城陵矶径流量和输沙量不同年代之间的C_(V_y)值差异较大,输沙量C_(V_y)值呈较为明显的波动增大趋势,径流量C_(V_y)值无明显趋势性变化;径流集中在7月,输沙在水沙交互影响下集中于4月;水利工程和水土保持工作的实施使得洞庭湖水沙年内分配更加均匀。四水、三口和出湖集中期呈逐渐推迟的规律,泥沙的集中度均高于径流。     

碧流河水库流域降水和径流特征变化及成因分析

为全面分析碧流河水库流域降水和径流变化特征,根据流域内1958-2011年的日降水及径流资料,运用基尼系数法、R/S分析法和小波分析法分别分析了降水和径流的年内变化特征、年际变化趋势和周期性特征。结果表明:流域内降水和径流年内分配极度不均匀,年内分配过程呈单峰型,月降水峰值在20世纪80年代后有峰值后移的特点;多年降水量和径流量均有减少趋势,径流量的减少趋势更显著,说明除降水减少外,还受其它因素的影响,如各种人类活动等;降水径流序列都呈现丰-枯交替变化周期,变化主周期均为12～16a,可能与太阳黑子周期活动有关;20世纪80年代后的径流周期较降水震荡性减弱,说明径流周期变化还受除降水外的其它因素的影响。     

江西抚河流域56年径流变化特征研究

为分析抚河流域径流变化特征,基于抚河流域廖家湾、娄家村水文站1953～2008年实测月径流资料,运用不均匀系数、变差系数和极值比指标分析径流时变特征。借助小波方法分析径流周期变化。从该流域1955～2008年降水变化总体趋势,初步分析了其径流变化的原因。结果表明:抚河流域径流年内分配呈现单峰型变化,非汛期水量供需矛盾凸显;流域径流年际变化不均,径流量时间序列表现为递增趋势,但趋势不显著;流域径流变化存在多时间尺度特征,2008年以后一段时间流域将处于偏枯期。     

寇河流域径流变化及其影响因素分析

采用线性回归分析法、Morlet小波分析法、Spearman相关法和降水-径流双累积曲线法,分析寇河流域1965-2012年间降水和径流的年际变化特征。结果表明:寇河流域降水与径流年内分配不均,降水主要集中在6-8月,径流主要集中在7-9月;年降水量和年径流量都呈增加趋势,相对降水而言,年径流序列年际变化更大一些;年降水和年径流变化的第一主周期分别为17年和15年,第二主周期均为7年;径流量变化的主要影响因素是降水,其次是下垫面变化。     

雅鲁藏布江流域天然径流特征及规律分析

选取雅鲁藏布江流域1956-2008年各干支流10个代表站的年径流实测资料,分析年径流的变化特征及其内部相依性,并进行趋势分析和周期成分分析。结果表明,雅鲁藏布江流域径流的年际变化较小,径流受季节影响较大。年内分配极不均匀;流域干支流年径流序列的前后相依性较弱,但同步性较好;1956-2008年53年内年径流呈现阶段性变化趋势;流域年径流序列存在11年和4年左右的周期。     

鄱阳湖流域气候变化及其对入湖径流量的影响

为分析鄱阳湖流域气候变化特征及评估其对流域径流的影响,研究利用1961-2010年间鄱阳湖流域29个气象站和入湖"五河"水文控制站观测数据,分析该时段内流域气候和径流量变化趋势,建立统计模型分析其对流域径流量的影响。研究结果表明:鄱阳湖流域年气温呈显著性(99%置信度检验)波动上升趋势,流域降水总体呈略上升趋势,降水天数呈下降趋势。受气候变化的影响,鄱阳湖流域径流量呈上升趋势。统计模型计算结果表明,径流量与降雨变化呈非线性关系,径流量对降雨变化有着较强的敏感性,相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,表明降水变化对径流量有着不同程度和方向的影响作用。气温对径流的影响呈线性,但其影响不明显。未来气候变化情景下,2050年前鄱阳湖流域在高排放A2和RCP8.5情景下呈现明显增长趋势,但其径流量低于其他排放情景。     

近60年来长江对鄱阳湖倒灌水量的变化特征

鄱阳湖是长江中下游典型的通江湖泊,其出流特征及水位涨落同时受五河及长江来水的双重影响,进而形成较为复杂的江湖水文情势关系。为研究长江对鄱阳湖作用的变化规律,依据鄱阳湖五河以及出湖控制水文站1956—2016年水文数据,探讨长江对鄱阳湖倒灌水量的变化规律。研究结果表明:鄱阳湖五河七口控制站2003—2016年年平均径流量相比1956—2002年有所降低。鄱阳湖倒灌水量、倒灌天数均与汉口站来水和鄱阳湖入湖水量之差呈较好的正相关关系。2003年后,三峡水库的蓄水或放水在一定程度上影响了江湖作用的季节变化和鄱阳湖流域的旱涝机遇,一定程度上减少了长江对鄱阳湖的倒灌频次。通过对倒灌水量和倒灌天数的分析可知,在1960年代、1980年代和21世纪初,长江上中游来水对鄱阳湖的作用相对强烈;而在1970年代、1990年代和2010年以后,长江上中游来水对鄱阳湖作用较弱。研究成果对于认识变化条件下长江与鄱阳湖江湖关系变化规律具有重要意义。     

三峡工程与两湖河川径流丰枯遭遇研究

基于多种常用的统计技术对三峡工程坝址控制站与两湖入湖控制站天然径流序列进行趋势诊断,识别了其变化趋势;采用多种拟合精度评价方法,从构建的多种边缘分布和Copula联合分布模型中优选出拟合精度较高的模型,计算分析三峡工程与两湖天然径流量丰枯遭遇概率及其变化规律。研究表明:三峡工程坝址控制站径流量呈现不显著下降趋势,两湖入湖控制站径流量呈现不显著增大趋势;三峡工程与鄱阳湖丰枯遭遇概率较洞庭湖略大,全年期三峡工程与洞庭湖、鄱阳湖遭遇同丰同枯概率较汛期、非汛期要大,同丰概率分别为42.10%和44.71%,同枯概率分别为11.74%和16.62%。研究成果可为三峡水库供水调度研究提供理论参考。     

1950—2016 年赣江径流量变化特征及其影响因素分析

为了阐明赣江径流近50 多年的变化特征及影响因素,以赣江外洲水文站1950—2016 年水文资料为基础,利用距平累积法分析赣江径流年际变化特征,结合 Mann － Kendall 检验法和滑动 T 检验法对赣江径流特征进行突变性检验,采用 Morlet 小波分析法对径流序列进行周期性分析,并对导致赣江径流序列产生这种特征及其变化趋势的原因进行了讨论。结果表明: ( 1) 赣江 10a 径流量呈现增加趋势,10a 径流量最小值发生在20 世纪60 年代,最大值发生在2010—2016 年; ( 2) 1962—1963 年和 2010—2011 年的赣江径流累积距平和年均径流量均呈现显著下降状态,且前者的变化特征比后者更加显著; ( 3) Mann － Kendall 检验结果和滑动 T 检验结果均表明赣江年均径流在 1991 年前后存在着明显的突变性特征; ( 4) 17a、6a 和3a 这 3 个周期的波动控制着赣江外洲水文站在1950—2016 年这整个时间域内的变化特征; ( 5) 赣江径流受气候变化和人类活动共同作用,气候变化主要影响径流长期 变化趋势,径流变化的突发点与人类活动关系更大。研究结果可为鄱阳湖流域赣江水资源科学、合理的规划及利用提供一定的参考依据。     

鄱阳湖流域气候变化和人类活动对入湖水沙的影响

近些年鄱阳湖湖区季节性干枯问题频繁出现,有必要对鄱阳湖入湖水沙变化进行进一步研究。利用鄱阳湖流域"五河"基本水文站1961～2016年实测的水沙及流域降雨量资料,通过线性趋势、双累积曲线、经验统计法和统计系列对比法研究鄱阳湖入湖水沙演变过程及影响因素。结果表明:鄱阳湖流域降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力年际变化均呈不显著的上升趋势(P0.05)。入湖径流量年际变化趋势不显著,而入湖输沙量呈极显著的下降趋势(P0.01),且存在1985年和2000年两个突变点。影响入湖径流量和输沙量的关键降雨指标为年降雨量和降雨侵蚀力。以1961～1984年为基准期,1985～1999年经验统计法和系列对比法计算的水利水保工程减沙效应分别为41.8%和33.4%,在2000～2016年分别为70.6%和66.8%,水库拦沙是入湖输沙量减少的主要原因。     

三峡枢纽运用后鄱阳湖的水位变化特性分析

为了探究三峡水库运用前后鄱阳湖水位的变化特性,分析了湖口、星子、都昌、棠荫和康山5个水文站1964-2016年的水文资料。研究结果表明:除湖口站的年最低水位为显著增大的变化趋势外,其余4站的年最高水位、年最低水位及年平均水位以及湖口站年最高水位和年平均水位均为下降的变化趋势;鄱阳湖枯水期10月份水位变幅最大,从10月至次年3月枯水水位变幅递减,除湖口站外,其余4站3月水位变幅最小;枯水期鄱阳湖区的水位变化幅度呈北高南低的状态,12月至次年3月,星子站的月均水位变化幅度小于都昌站的月均水位变化幅度,枯季湖口水位较建库前有所抬高;鄱阳湖枯水时间延长,平均延长了41 d,枯水出现时间呈波动提前的趋势。     

Streamflow Trends and Climate Variability Impacts in Poyang Lake Basin, China

Under the background of global warming, does the effect of the rising global surface temperature accelerate the hydrological cycle? To address this issue, we use the hydro-climatic data from five sub-basins in Poyang Lake basin in the southeast China over the past 50 years, to investigate the annual and seasonal trends of streamflow and the correlations between streamflow and climatic variables. The Theil–Sen Approach and the non-parametric Mann–Kendall test are applied to identify the trends in the annual and seasonal streamflow, precipitation and evapotranspiration series. It was found that annual and seasonal streamflow of all the stations had increasing trends except Lijiadu station in wet season. Only 37.5% hydro-stations in annual streamflow increased significantly, while most stations increased at 95% significance level in dry season. Trends in annual and seasonal precipitation during the whole period were generally not as significant as those in evapotranspiration. The correlations between streamflow and climate variables (precipitation and evapotranspiration) were detected by the Pearson’s test. The results showed that streamflow in the Poyang Lake basin are more sensitive to changes in precipitation than potential evapotranspiration.     

黄河上游天然年径流长期变化趋势预测

基于神经网络理论与传统分析方法,采用改进的BP网络算法,利用黄河青铜峡水文站278年(1723~2000年)的天然年径流时间序列,建立了黄河上游年径流长期变化的BP网络预测模型,并以此模型对2001~2050年黄河上游天然年径流变化趋势进行预测分析,结论认为:①黄河上游天然年径流在未来50 a变化的大趋势是丰水时段占优势,且黄河干流天然年径流变化要经历3个不同的时段,即2001~2013年以多年平均水平为基准上下波动的时段、2014~2037年相对丰水时段和2038~2050年相对枯水时段;②用神经网络理论建立了黄河天然年径流中长期BP网络预测模型,模型预测分析的未来几十年黄河天然年径流变化的大趋势是可信的。     

拉萨河流域水循环要素演变趋势分析

采用Mann Kendall秩次相关检验法、线性回归分析等方法对拉萨河流域水循环要素长期变化趋势进行了分析研究。结果表明,拉萨站的年平均气温总体上均呈上升趋势,每10年增加0.33℃,气温上升趋势显著;年蒸发能力总体上均呈上升趋势,但上升趋势并不显著;年降水量长期变化趋势不明显;拉萨站的年平均流量总体上呈上升趋势,但上升趋势并不显著;自2000年以来,拉萨站出现中水年的机会较少,出现丰水年的机会较多且丰枯变化剧烈;拉萨站径流年内分配不均匀系数和7—9月降水量占全年比例年际间较稳定。