甘肃省气象干旱的多尺度时空变化综合分析

为给甘肃省抗旱减灾提供理论和决策依据,选取甘肃省境内的52个气象台站1951~2010年的月降水数据,基于标准化降水指数（SPI）,采用干旱强度分析、干旱频率分析及小波分析等方法对不同时间尺度的气象干旱强度、频率、空间分布、周期分析等时空变化特征进行了研究。结果表明,不同时间尺度的SPI对干旱表征效果有差异;干旱频率和强度呈规律性的时空变化,年代际变化呈现大旱大涝的特征;中旱以上频率分布在26%~60%之间,极端干旱以上频率分布在2.01%~18.00%之间;雨季和旱季干旱强度均呈现下降趋势;干旱以13年为主周期变化;全省旱情分布呈现出从西北地区向东南地区逐渐减弱的趋势,局部湿润地区有变旱的趋势。     

基于信息熵的淮河流域降水时空变异特征研究

为了深入研究淮河流域的降水时空变化特征,以淮河流域1961~2005年36个气象站日降水数据为基础,基于信息熵理论,首先利用边际熵研究年、季、月等不同尺度下降水的变化特征;再利用分配熵和强度熵研究年内不同月份降水的分配情况;然后利用改进的Mann-Kendall趋势检验方法对淮河流域降水序列不确定性的变化趋势进行检验;最后对降水月份分配情况与极端降水量进行相关分析,以研究极端降水量与降水月份分配的关系。结果表明,淮河流域降水量较小的季节或地区,其降水量的年际变化也较大,淮河流域北部降水的不均匀性及其较小的降水量可能加剧该区的干旱风险;降水量与降水天数月份分配的不均匀性均表现出由南向北增大的空间分布特征;对于淮河流域大部分站点,降水量月分配不均匀的年份面临洪灾的风险也会增加,而淮河流域西部降水月份分配不均的情况可能加剧,且该区面临的洪灾风险也可能加剧。     

秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应

为探索秦岭南北典型流域径流特征及其降水变化响应,选择月河流域和灞河流域为典型流域,根据两流域干流站1960~2010年逐月径流资料,用距平累积法、非参数Mann-Kendall法和R/S分析法等方法对年代际、月尺度径流特征进行对比分析,并考虑年内降水变化,建立降水径流关系模型,定量分析降水变化和人类活动对径流的贡献率。结果表明,两流域径流具有较高的相关性,趋势变化规律大体一致,径流系数基本相同;径流年际变化中径流深接近,均呈震荡下降趋势,且灞河流域下降趋势更明显;年代际变化均呈W型,突变点均在1985~1987年之间,灞河流域通过显著性检验;灞河流域径流年内分配比月河流域更平均,灞河流域年内径流呈双峰型,月河流域径流年内变化呈单峰型;随着时间尺度的降低,两流域径流相关性降低。     

不同干旱评估方法在滇中地区的适用性研究

不同干旱评估方法对干旱的识别能力不同,研究适合滇中地区的干旱评估方法很有必要。基于滇中地区月降水量、农作物受旱面积、因旱临时饮水困难人口和因旱粮食减产量资料,对比分析了降水量距平百分率(P a)、标准化降水指数(S PI)、Z指数(Z)、农作物受旱率(I)、因旱临时饮水困难人口比率(Y)五种干旱评估方法确定干旱等级的一致率。结果表明,年尺度上,P a、S PI、Z确定的干旱等级平均一致率在74%~82%之间,季尺度上三种方法的平均一致率在40%~57%之间;I、Y的平均一致率为54%。P a、S PI、Z与I、Y确定的干旱等级在年尺度上差异较大,而在季尺度上P a确定的干旱等级与I、Y确定的干旱等级的一致率较高;P a相对其他四种方法更适合用于滇中地区的干旱评估。     

淮河流域汛期极端降水时空演变规律分析

研究淮河流域极端降水时空演变规律对流域防洪减灾、水资源规划等意义重大。基于淮河流域24个气象站1961~2011年汛期逐日降水资料,建立极端降水序列,并对极端降水频度和强度的趋势、突变及周期变化特征进行了年尺度和年代尺度的时空变化分析。结果表明,极端降水频度和强度均呈较显著的上升趋势,且均在2000年代出现大幅提高,时间变化的第一主周期为4年;频度和强度的空间分布基本符合右岸强、左岸弱,南部强、北部弱,从上游内陆至下游沿海逐渐增加的分布规律;各年代极端降水空间分布发生变化,沿海与内陆的频度差异逐渐缩小,左右岸的强度差异越来越显著。研究成果可为水资源规划管理工作提供参考。     

淮河流域近58年降水特征分析

为了更明确、具体地了解淮河流域降水的时空分布特征,基于1959～2016年淮河流域170个高密度站点逐日降水资料,采用Spearman秩次相关和对趋势分析较准确的成对斜率回归中值等统计方法,分析了流域不同级别降水的降水量、降水日数和降水强度等指标的时空分布特征。结果表明,淮河流域年降水南北差异较显著,由西北向东南递增,年降水量和降水日数最大的地区均位于流域最南部大别山地区,其值为最小值的2倍左右;平均日降水强度及年暴雨量和暴雨日数的分布相似,东部沿海地区和西南部山区为大值区,西北部海拔流域最高的地区为最小值分布区,在流域中部由西北向东南方向逐渐增多;平均暴雨强度的一个大值区位于流域中部偏西的河南驻马店地区,淮河流域极端强降水的发生地也集中在此地周围;流域整体年降水量有轻微下降趋势,降水日数明显减少(东北部地区尤其显著,干旱风险增加),导致平均日降水强度显著增加。这主要是由10mm以下的小雨尤其是0.1～1mm的微量降水的频数显著减少导致的,而50mm以上的暴雨各指标在流域整体上均无显著的变化趋势;流域春秋两季降水量呈减少趋势,夏冬两季降水量呈增加趋势,属于春秋变干、冬夏变湿的地区。     

基于标准降水指数的河南省干旱时空演变规律分析

基于河南省17个气象站1960~2010年的月降水资料,采用标准降水指数（SPI）统计分析了年尺度和季尺度的SPI干旱指数,探讨了不同时间尺度下不同干旱等级的时间演变趋势及空间分布特征。结果表明,河南省年尺度干旱总体上呈增加趋势,不同年代呈现不同的变化趋势;季尺度干旱表现为春旱和秋旱的干旱强度和干旱站次比均呈增加趋势,而夏旱和冬旱有所减缓,在当前气候变化背景下,河南省干旱整体上呈现对农业生产不利影响加重的趋势。在区域上,河南省北部易发生干旱,但干旱程度较低,而南部和西南部相对易发生严重干旱和极端干旱。     

标准化综合干旱指数在北汝河流域干旱评价中的应用

河南省北汝河流域频发的干旱灾害严重影响工农业生产和人民生活,分析评价干旱旱情对指导抗旱救灾、减轻干旱灾害损失具有重要意义。采用新安江模型模拟计算北汝河汝州站以上流域1985～2016年日尺度径流深、蒸散发、土壤含水率,对其月尺度值与月降水量进行核熵成分分析,构建综合干旱指数,在对比分析不同分布函数拟合优劣的基础上选取拟合最优的对数逻辑斯特分布函数对综合干旱指数进行标准化得到标准化综合干旱指数;基于标准化综合干旱指数分析流域1985～2016年干旱情势演变,并与标准化降水指数和降水距平百分率的评价结果进行比较。结果表明,北汝河流域1985～2016年干旱事件发生频率呈增加趋势;标准化综合干旱指数对轻度干旱事件更为敏感,能较好地反映流域干旱特性及典型干旱事件的演进过程。研究结果为北汝河流域抗旱减灾提供了科学支撑,亦对其他地区干旱评价具有借鉴意义。     

江苏淮北地区春季旱情的气象影响因子分析

鉴于江苏省淮北地区常常出现连续枯水年组,是我国干旱最为频发和灾害损失最为严重的区域之一。基于江苏淮北地区1961～2012年11站降水资料,利用流域年和季降水距平百分率指数,分析了江苏淮北地区近52年旱情特征,并选取大气环流指数,进一步探讨了江苏淮北地区春季干旱的主要影响因子。结果表明,1961～2012年江苏淮北地区春季降水距平百分率呈弱的下降趋势,自2000年以来,春季是重旱最多的季节;1月北美区极涡面积指数对淮北地区重大干旱事件有显著影响,即当影响冷空气活动的极涡较弱时,易于引起淮北地区的严重干旱甚至特旱;1月北美区极涡面积指数减小时,春季西风急流加强,位于急流左后方的淮北地区下沉气流加强,进而降水减少引发干旱。     

PERSIANN-CDR产品对淮河流域干旱特征辨识性能评估

基于淮河流域164个地面观测站1983~2016年的降水观测资料,对PERSIANN-CDR降水产品的降水反演性能进行评估,并将其应用于淮河流域的干旱评估工作中。通过精度检验,认为PERSIANN-CDR对淮河流域月尺度的面雨量具有良好的估算性能,在时空尺度上均能较好地反演淮河流域降雨的演变规律。采用标准化降水指数,从干旱事件的发生时间、发生次数、发生强度、覆盖面积和空间分布特征等多方面对该卫星降水产品的干旱辨识性能进行了评估,发现卫星数据对干旱事件的识别、干旱强度的估算及干旱时空分布特征的反演结果均较为可靠。但PERSIANN-CDR卫星数据对干旱空间分布特征的辨识能力会随着干旱事件时间尺度的增大而减小,此外,其对淮河流域干旱强度和覆盖面积的评估略偏严峻。     

条件植被指数在海河流域干旱评价中的应用

鉴于海河流域干旱问题突出,根据2001~2013年MODIS的NNDVI数据构建了条件植被指标(VVCI)对海河流域进行月尺度干旱评价,并采用标准化降水指数(SSPI)和河北省农业干旱受灾面积(AADAA)资料与其对比验证,在此基础上,进一步分析了海河流域近13年干旱特征。结果表明,VVCI指标较传统的SSPI指标在海河流域具有更好的适用性;海河流域整体干旱呈减缓趋势,而平原区白洋淀平原和子牙河平原的干旱均呈加剧趋势;3~6月和10~12月是海河流域干旱易发期,表明海河流域冬小麦受干旱影响的风险较大,尤其是春旱问题突出。     

大伙房水库流域降水变化特征分析

采用五点滑动平均法、趋势系数法、Mann-Kendall趋势检验法和方差分析法对大伙房水库流城1951～2006年的降水资料进行了分析.结果表明,1980年前年降水序列明显下降,1980年后微弱上升;季降水序列中夏季降水与年降水变化基本一致,秋季降水明显下降,春,冬两季降水变化趋势不明显;年降水和季降水序列均具有明显的周期变化规律.这些规律可为大伙房水库流域降水的中长期变化趋势估报提供参考.     

三种干旱指标在北京地区的应用对比研究

基于北京地区的气象资料,比较分析了月尺度、季尺度、年尺度的标准化降水指数(SPI)、降水成数(Deciles)、干旱侦测指数(RDIst),采用1958～2008年的气象资料研究了三者的相关关系,并分析了其在北京地区1999～2007年连旱期间的应用效果。结果表明,SPI和RDIst的相关关系较好,RDIst考虑了蒸发因素对干旱的作用,对实际情况的反映最好,且计算结果稳定,略优于在我国使用广泛的SPI指标。Deciles对降水的敏感度高,月尺度和季尺度的Deciles指标不适于在北京地区应用,而年尺度的Deciles则最能反映干旱过程在历史系列的严重程度。     

贯通式袋型阻尼密封动力特性影响因素研究

采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了贯通式袋型阻尼密封(fully partitioned pocket damper seal,FPDS)三维数值模型,并研究密封齿数Nb、密封齿厚度b及主/副腔室长度比λ对密封动力与泄漏特性的影响。结果表明：FPDS有效阻尼Ceff与直接刚度K的频率依赖性较高,直接阻尼C与交叉刚度k的频率依赖性较低且随着涡动频率的增加而降低;有效阻尼Ceff随齿数、密封齿厚度的增加而增大,而主/副腔室长度比对Ceff影响相对较小,在研究工况范围内,Nb=12时Ceff最高,较原始模型平均提高约12.69%,密封齿厚度b=5.048 mm时有效阻尼Ceff为原始模型的111%~138%,当主/副腔室长度比λ=5.1时有效阻尼Ceff仅为原始模型95%~105%;FPDS泄漏量随密封齿数减小而急剧增加,且主/副腔室长度比λ存在最佳值(λ=1)使密封泄漏性能最优,而密封齿厚度对密封泄漏量影响较小。     

三种气象干旱指数在塔里木河流域应用的对比分析

为分析塔里木河流域的干旱情况,选取K指数、降水距平百分率(P_a)指数和S指数,对比分析三种气象干旱指数在塔里木河流域的时空分布特征和典型年的干旱评价结果。结果表明,三种指数对降水量敏感性较高。流域干旱变化趋势评价结果中,K指数和P_a指数结果呈湿润化,S指数则相反;流域干旱频率的评价结果中,K指数和S指数保持一致,频率自西南向东北递减,而P_a指数为递增趋势;K指数对干旱频率高的地区评价结果较好。典型干旱年的验证结果表明,K指数和P_a指数能较好监测到流域重特旱年的干旱站点,S指数各等级的监测效果较差。综合分析表明,K指数在塔里木河流域的干旱监测适用性较好,研究结果对干旱半干旱地区的干旱监测具有重要参考价值。     

基于SWMM模型的城市道路LID设施设计参数优化研究

以深圳市光明新区为例,运用SWMM模型研究了生物滞留设施、透水沥青道路、透水铺装三种LID设施对区域内道路综合径流总量和污染负荷总量控制效果的影响中7个设计参数的优化,模型中水文水力、水质参数通过典型降雨过程进行率定。结果表明,ENS、R2值基本在0.77和0.80以上,SWMM模型模拟与实测水量水质过程趋势线基本一致,精度较好;7个设计参数中,DA和DC对径流总量和污染负荷总量控制呈负相关,其余参数呈正相关,且影响最大是DC;BH、ST1和ST2的设计优化值分别为0.15～0.3、0.6～0.8、0.5～0.7 m,DC的设计优化值为0.5～1.5,HA和DA应在10%范围内予以优化。     

辽西北地区45年来降水量变化趋势及其空间差异

辽西北地区是辽宁省的重点旱区。选取该地区39个雨量站1966~2010年的逐月降水资料,在分析该地区年、季降水量基本空间分布特征的基础上,采用线性倾向法分析其全年及各季降水量的长期变化趋势,并分析该趋势在空间上的差异性。结果表明,辽西北地区降水量季节分配不均,夏季占全年降水量的2/3;春、秋季多雨中心位于黑山县、新民市,冬季北移,夏季位于南部的绥中县和兴城市;全区春、冬季平均降水量呈增加趋势,夏、秋季呈减小趋势;年际变化上,春季降水距平高频振荡明显,夏季与年降水距平变化相似,秋季有尺度较长的丰枯周期,冬季降水量负距平年份较多,常连续出现;年降水量线性倾向与年降水量空间分布呈显著负相关,由东南向西北递增;季降水量空间分布为东南—西北分异,而其线性倾向值则以东—西分异为主。     

基于标准化降水指数与Z指数的萍乡市干旱特征分析

基于萍乡市6个监测站点1965～2013年的逐月降雨资料,结合历史干旱资料对比分析了标准化降水指数及Z指数在萍乡市干旱评估中的适用性,并从干旱频率、覆盖范围及强度角度分析了年际和季节干旱特征。结果表明,标准化降水指数在月尺度和季尺度上对萍乡市干旱识别能力优于Z指数,在年尺度上二者表现基本一致,前者更适用于分析萍乡市干旱特征;年尺度上,轻旱及中旱多发于莲花县及芦溪县南部,重旱和特旱则多发于湘东区、上栗县及芦溪县北部,干旱强度和影响范围均呈增大趋势;季尺度上,春旱多发于湘东区、莲花县,夏旱、冬旱多发于中部和东西部,秋旱则多见于湘东区、莲花县和芦溪县,四季干旱具有全域性和局域性特征且多为轻、中旱,冬旱覆盖相对均匀,其余三季干旱覆盖范围呈缩减趋势。     

沂沭泗流域降水变化特征分析

分析区域降水变化特征可为区域水资源可持续开发利用提供科学依据、为防汛抗旱提供科技支撑。以沂沭泗流域为例,利用1960~2011年日降水资料和Mann-Kendall趋势检验法研究了该流域降水变化特征。结果表明,该流域降水量主要集中在汛期;20世纪70~90年代降水量相对较少,其他时期相对较多;降水量、有效降水特征量和极端降水特征量均具有减少的趋势,其中降水频率和年最大连续有效降水日数减少趋势显著。     

青海湖流域径流变化趋势及归因分析

针对青海湖流域近年来径流量增加的现状,根据流域内1976~2016年水文、遥感观测数据,采用滑动平均法、Mann-Kendall趋势检验及突变检验法、距平累积法和双累积曲线法研究了流域气温、降水、径流及积雪等的时空特性。结果表明,青海湖流域气温总体变化呈上升趋势,并在1998年前后发生突变;1976~2016年气温上升率为0.06℃/a;流域内降水量呈缓慢上升,2014年后降水量显著增加。布哈河流域近5年冰雪覆盖面积缩小较迅速且入湖径流量上升趋势显著;通过径流影响因素分析,2005~2015年冻土及冰雪融化对径流影响占主导地位,达75%,降水量占25%。这说明青海湖流域正向暖湿化发展,近年来青海湖湖泊的扩张主要是由降水和径流增加所致。