集对分析在水文水资源中的应用

集对分析是处理不确定性问题的理论,在一个系统中确定性与不确定性相互联系、影响、制约,并在一定条件下相互转化,用联系度及其数学表达式统一描述系统的各种不确定性,由此实现系统的评价和决策。以黄河、长江两大河流径流资料为例,通过集对分析方法,建立了评价区域径流变化程度的新模型,表明该方法在水文水资源中具有广阔的应用前景。     

集对分析法在云南径流丰枯分类中的应用

年径流丰枯分类既取决于年径流本身大小,又与年内时程分配的特点有关,以云南省七星桥站为例进行实例研究,利用集对分析法,建立径流丰枯状态的分级标准,用集对的联系度描述年径流丰枯状态的同异反程度。集对分析法既反映了年径流的大小,又兼顾了径流的时程分配信息,分类结果较常规法更实际、客观。     

基于集对分析的径流丰枯分类探讨

年径流丰枯不仅与年径流大小有关,而且与径流的时程分配有关。传统径流分类方法仅考虑到年径流大小,而未考虑时程分配信息。以长江寸滩水文站55 a逐月流量资料为依据,选用集对分析法,以分类集合与分类标准集合构造集对,用联系度描述集对的关系并进行年径流丰枯分类。提出了联系度、联系度元数K及联系数的确定方法。研究表明,集对分析法较常规方法更能反映年径流丰枯实际,在水文水资源分析计算中具有一定的推广应用价值。     

模糊聚类法在径流丰枯特性分析中的应用

径流丰枯特性分析是河流水文系统分析的重要环节,为探讨径流丰枯的长期演变规律,在对孤立点进行检测和径流序列模糊聚类分析的基础上,通过引入模糊模式识别理论,提出了基于S型隶属函数和多维空间下丰枯贡献价值比重的径流丰枯特性分析方法。该方法的多维径流特性分析结果综合考虑了流量大小和分布状况因素,较好地描述了径流丰枯状态及其相对隶属程度。     

基于集对分析的相似流域选择方法

集对分析（SPA）是处理不确定性问题的一种新理念，认为在一个系统中确定性与不确定性相互联系、影响、制约，并在一定条件下相互转化，用联系度来描述系统的各种不确定性，由此实现对系统的决策。为了改进水文计算中选择相似流域的经验性方法，首次提出了水文计算中相似流域选择的集对分析方法，用联系度来描述设计流域与参证流域的同异反程度。与其他方法相比，该方法具有概念明确、计算简便和实用的特点。     

集对分析法在地表水水质评价中的A 用

集对分析是对2个集合的确定性与不确定性以及确定性与不确定性间的相互作用所进行的一种系统的数学分析。在这个系统中,确定性和不确定性相互联系、相互制约,并在一定的条件下相互转化,用联系度滋来统一描述模糊、随机和信息不完全所致的各种不确定性,从而将其转换成具体的数学运算。     

我国主要河流丰枯变化研究

河流丰枯变化，主要是大气环流作用。文章研究了我国南北河流径流丰枯变化，并通过南北河流典型年径充变化类型与大气环流相联系，探其南北河流径流变化规律，这对防汛抗旱，减灾防灾工作有着重要的参考价值。     

集对分析法在地表水水质评价中的应用

正集对分析是对2个集合的确定性与不确定性以及确定性与不确定性间的相互作用所进行的一种系统的数学分析。在这个系统中,确定性和不确定性相互联系、相互制约,并在一定的条件下相互转化,用联系度μ来统一描述模糊、随机和信息不完全所致的各种不确定性,从而将其转换成具体的数学运算。1.基于集对分析的地表水水质评价原理由两个集合A_x,B_y组成集对H={A_x,B_y},集对分析就是从同、异、反3个     

西大洋水库唐河支流丰枯演化特征研究

唐河支流入库径流状态的变化对于西大洋水库运行管理及保障雄安新区水量供给都具有十分重要的现实意义,为此本文以西大洋水库唐河支流上下游倒马关、中唐梅水文站实测径流资料为研究基础,运用Archimedean Copula函数及Markov相关理论对两站丰枯遭遇概率及丰枯转移状态进行系统研究。结果表明:丰枯遭遇概率分析中,下游中唐梅水文站承接上游来水效果较好,两站丰枯遭遇概率中具有很强的同步性,概率接近0.8;丰枯转移状态研究中,两站在丰水状态都具有最强的自保守性,倒马关径流序列更显平稳,相较更适合预测;在稳定状态下倒马关水文站极端情况的重现期呈现相反态势,即特枯状态平均重现期最长,约为14年,而中唐梅水文站特丰状态平均重现期最长,约为10年,极端情况下的上游有利趋势并没有在下游水文站更好地呈现。     

五元联系数在黄河健康评价中的应用

河流健康系统是由众多不确定性和复杂性因素组成的,五元联系数是集对分析中同异反联系数的推广,它可更深入地分析系统中的各种不确定性。用层次分析法确定指标权重,从主客观两方面定量计算河流健康程度,将五元联系数应用于黄河健康系统的评价,用联系度可描述评价对象与评价标准之间的关系,其结果简便直观,能清晰地反映评价对象和评价标准间的联系。得到河流健康评价等级为"亚健康",其结果与有序度熵的河流健康评价方法所得结果一致。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。     

黄河上游径流丰枯空间分布特征及其影响因素

针对目前青藏高原背景下的区域径流丰枯空间分布特征与其影响因素之间的联系仍不清楚,以及单站点或多站点平均的丰枯指标难以反映区域径流空间分布特征的问题,采用不同时间尺度的标准径流指数,结合经验正交函数、奇异值分解等方法分析了黄河上游1969—2012年径流丰枯的空间分布特征及其与青藏高原降水、气温和积雪3种气象因子的关系。结果表明:黄河上游径流丰枯情况具有区域一致的主要空间分布模态(主要受气象因子的影响)和东北—西南反位相分布的次要空间分布模态(主要受人类活动的影响);夏、秋季比冬、春季更可能出现多年径流量偏丰或偏枯的情形;青藏高原降水、气温和积雪是影响黄河上游径流丰枯空间分布的主要气象因子,降水对径流丰枯变化起主控作用,积雪和气温的季节性影响较明显;青藏高原东北部、东部、北部是影响径流丰枯变化的关键区。     

汉江上游径流变化趋势及特征分析

南水北调中线工程从汉江中上游的丹江口水库引水,作为调水工程水源区,研究汉江上游的径流变化趋势及特征具有重要意义。采用累积距平法和Mann-Kendall趋势分析法分析典型测站的长系列年径流量变化趋势,采用滑动t检验和有序聚类法分析年径流量突变情况。以汉江上游典型水文站武侯站、洋县站、汉中站和石泉站为例。结果表明:20世纪50年代以来,汉江上游径流量总体呈减少趋势,尤其在20世纪90年代以后减少趋势显著。各站年径流量的变化趋势相似,年代平均径流量存在高低交替的现象。突变分析表明4个水文站径流的突变年份均为1990年。汉江上游径流量减少主要受降水量的减少、社会经济用水的增加及水资源开发利用等方面的影响。     

漓江流域上游径流变化分析

利用桂林水文站、大溶江水文站、灵渠水文站的多年实测径流资料,采用统计分析法、Mann-Kendall非参数检验法,分析漓江流域上游径流年内分配和年际变化特征。计算结果表明:漓江流域上游径流年内分配极不均匀,不均匀系数C_n的范围为0.73~0.78;径流年际变化相对比较均匀,且均匀程度相似,变差系数C_V值的范围为0.19~0.21,年极值比K的范围为2.53~2.69;1954~2016年漓江流域上游径流量整体呈现上升趋势;桂林水文站在1991年前后发生突变,大溶江水文站在1958,1963年等年份发生突变,灵渠水文站在1968年等年份发生突变。     

北洛河上游生态建设的水沙调控效应研究

采用双累积曲线法和Mann-Kendall检验法，确定了19802004年北洛河上游流域的径流、输沙变化趋势和时段，并结合不同时段的气候特征和生态建设资料，分析了流域水沙变化的驱动因素。在此基础上，利用双累积曲线法、径流\输沙系数还原法和统计系列对比法计算了生态建设的水沙调控效应。结果表明：（1）19802004年间，北洛河上游流域径流量和输沙量的变化可划分为19801994年、19952000年和20012004年3个阶段。其中，20012004年为生态建设的水沙调控效应期；（2）以19801994年为基准期，20012004年间，在年均降雨量、年均侵蚀降雨量和年均降雨侵蚀力分别增加14.0%、25.2%和46.1%的气候背景下，由于生态建设的水沙调控作用，流域年均径流量和年均输沙量分别减少2 432.5万m3/a和2 009.1万t/a；（3）排除气候因素的影响，生态建设4年间累计减少流域径流13 808.0万m3、减少流域输沙14 250.8万t，实现减水、减沙效应31.11%和65.14%。单位面积生态建设的年均减水、减沙能力分别达4.7万m3/(km2•a)和4.8万t/(km2•a)。     

基于多尺度熵理论的葛洲坝水库对长江干流径流影响研究

为研究葛洲坝水库对长江水文系统复杂性的影响,采用多尺度熵理论对长江干流宜昌、汉口、大通3个主要控制水文站的径流量序列进行分析。结果表明:长江干流径流序列复杂度从上游到下游表现为逐渐增加趋势;葛洲坝水库蓄水对长江干流径流序列结构复杂性产生了一定的影响,改变了天然条件下的系统复杂度,改变程度随距离的增大而减弱。     

快速BP算法在年径流预测研究中的应用

中长期径流预测是水资源研究领域的一项重要内容,本文针对汾河上游兰村站的径流量进行预测。建立三层BP神经网络模型,采用Levenberg-Marquardt(LM)法对模型进行训练。结果表明:模拟和预测的结果精度较高,满足精度要求。LM-BP神经网络模型在汾河上游兰村站的径流预测中是可行的,研究结果可为区域水资源规划管理提供科学依据。     

长江上游径流混沌动力特性及其集成预测研究

针对长江上游干流主要站点月径流时间序列强非线性和非平稳特征,引入混沌理论和AdaBoost.RT集成极限学习机方法对其月径流时间序列进行分析和预测。首先,以流域径流非线性动力系统混沌特征参数辨识为切入点,研究并发现了流域内在特性作用下月径流时间序列动力响应的混沌现象,推求了月径流时间序列相空间重构的延迟时间和最佳嵌入维数,在此基础上,以重构相空间时间序列作为输入变量,引入基于自适应动态阈值的改进AdaBoost.RT算法改进极限学习机模型的学习性能,得到最佳的混沌集成学习月径流时间序列预测模型。实例研究结果表明,所提方法和模型能够显著提高单一极限学习机模型的泛化性和稳定性,从而获得更优越的预报性能。     

基于Budyko假设的潦河流域上游径流变化归因识别

近50年来,气候变化和人类活动在不同程度上对澡河流域水文过程产生了影响,为了识别径流变化的主要原因,以深河流域上游地区为研究区,利用Mann-Kendall检验法等分析研究区1966-2015年气象及水文要素变化趋势,同时建立基于Budyko假设的水热耦合平衡方程。运用弹性系数法对研究区径流变化的影响因素进行敏感性分析,并对各要素对径流变化的贡献进行定量评估。结果表明,1966-2015年间谍河流域上游地区年径流深呈显著减少趋势,年降水与年潜在蒸散发均元显著变化趋势。 同基准期(1966-1979年）相比,下垫面变化是径流减少的主要影响因素,1980-1997年（影响I期）与1998-2015年（影响E期〉下垫面变化对径流变化的贡献率分别为 52. 68%、88. 12%。 在气候要素中,降水对径流变化的影响大于潜在蒸散发的影响。     

水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制

长江干支流水库群的总库容约占长江入海年均径流量的37.6%,水库群的联合作用改变了进入长江中下游江湖系统的水沙条件,引起江湖系统水沙输移、冲淤演变及江湖关系等发生新的变化,呈现新的特点。本文在综述近年来长江中下游江湖系统水沙输移与冲淤演变特性及江湖关系变化等研究成果的基础上,重点阐述水库群联合作用下长江中下游江湖关系响应机制,形成的主要认识有:水库群联合作用下中下游江湖系统的径流量及比例组成没有明显变化,但输沙量及比例组成发生显著变化,干流宜昌站变化最为明显;中下游河道由自然条件下的中沙河流变为少沙河流,江湖系统由自然条件下的累积性淤积转为持续冲刷,并在较长时期内进行重新塑造与调整;水库群的联合作用对江湖水沙交换与湖区冲淤产生影响,两湖枯水期有所提前,湖区泥沙沉积率显著下降,江湖关系总体趋于向好的方向调整。鉴于长江水沙条件变化的不确定性、人类活动影响的加剧与江湖系统演变的复杂性,今后仍须加强变化环境下中下游江湖系统响应机理研究。