近50年珠江流域降雨多尺度时空变化特征及其影响

利用珠江流域38个站点54 a日降水资料,采用Kendall非参数检验法、线性回归及空间克里格插值,对多种降雨指数时空变化及影响进行了研究。结果表明:1珠江流域西部年降雨有减少趋势,流域大部分的降雨日数则有增加趋势;2流域降雨具有季度、月份集中性,其中,季度集中性趋于空间均匀化,月份集中性趋向空间极端化;3极端降雨阈值东高西低,全区极端降雨在20世纪60、80年代末有突变现象,P0.01%设计值在21世纪达到最高。综合多尺度降雨时空变化结果进行分析,将珠江流域划分为广东(包括江西)、广西中北部(包括湖南)、广西西南及云贵4个降雨特征区,广东尤其是珠三角地区及广西中北部地区应注重防洪安全,广西西南与云贵地区应注重保障用水安全。

气候变化下珠江三角洲网河区洪潮耦合高水位的集中期特征及变异规律

气候变化环境下三角洲感潮河段洪潮耦合条件改变。除高水位量级外,其集中期特征与变化规律也是体现三角洲洪水情势变异的重要因素。采用圆形分布法计算得到珠江三角洲16站的高水位集中日、集中度、高峰期的起止时间等集中期特征,并分析其多年变化规律。结果发现:(1)是否考虑水位量级对于由圆形分布法计算得到的水位集中性没有显著影响;(2)珠三角入口与口门站点的高水位集中期比网河站长;(3)入口与网河站的集中日相近,口门站集中日最迟;珠三角大部分站点的高水位集中日有延后倾向,而发生时间趋于集中稳定;(4)入口及口门站点的集中日波动性都高于网河区站,且珠三角集中日波动性有随时间推进而减小的趋势。研究结果为三角洲洪水情势变异分析提供了新角度,为珠江三角洲的高水位采样、频率分析及重现期设计值计算提供数据基础,并为区域防洪减灾政策制定提供理论支持。

基于分季序列考虑洪源差异的非一致性洪水频率计算

考虑成洪源头差异性造成的洪水样本不一致,根据成洪暴雨的主要类型构建分季序列,进而提高洪水频率分析结果的合理性。以武江上游坪石站为例,将月最大瞬时流量分为枯期(11-翌年2月)、锋面雨集中期(3-6月)和台风雨集中期(7-10月)3组分季序列。通过对比频率结果,分析各分季序列变化对洪水频率的影响,以及基于年最大、分季序列进行洪水频率计算的差异。结果表明:1武江流域上游洪水年内季度差异性显著,枯期均值(295 m^3/s)及对年最大构成比重(2.22%)皆为最小;锋面雨期均值(1 111 m^3/s)及对年最大构成比重(77.78%)最大;台风雨期波动性最大。2分季序列中含有上升趋势,造成同一量级洪水对应重现期增大。其中,锋面雨期变化对洪水频率影响最大,但影响有减小趋势;台风雨期变化造成洪水设计值两极化,且影响有增加趋势。3非一致性频率计算所得同频洪水量级比传统更大,基于分季序列所得设计值则比年最大高,且随重现期增大而增加,百年一遇洪水量级高出约1 000 m^3/s。

河道地形变化对洪潮水面线的影响分析——以西北江三角洲河网为例

洪潮水面线是指导水利规划和工程建设的重要依据,对保障地区防洪安全至关重要。河道地形作为关键影响因子之一,其变化对洪潮水面线有着极大的影响。以西北江三角洲河网为对象,在分析其河道地形近几十年变化特征的基础上,利用一维水动力模型探讨了河道地形变化对三角洲区域整体洪潮水面线的影响。结果表明:(1)受人类活动,特别是20世纪80年代末以来大规模的采沙活动的影响,西北江三角洲的河道地形整体呈冲刷状态,其中90年代前后最为显著;(2)对于西北江三角洲腹部及其以上区域,基于2005年河道地形的区域整体洪潮水面线较1999年的结果显著下降,最大降幅达1.8 m(18%);对于三角洲尾部区域,基于2005年河道地形的洪潮水面线略高于1999年的结果,增高幅度小于0.1 m(2.5%);(3)潮汐及比降变化对洪潮水面线的增高作用强于河道冲刷引起的下降作用是三角洲尾部近口门河道2005年河道地形的洪潮水面线高于1999年的主要原因。研究结果可为地区水利工程建设以及防洪减灾提供参考。

考虑历史洪水的混合分布对不同尾型分布的应用对比研究

考虑历史洪水的混合分布(Historical Flood Concerned Mixed-distribution Method,HFCMM)非一致性洪水频率分析克服了样本序列长度和传统方法不考虑物理成因的不足。以武江坪石和犁市站为例,采用考虑历史洪水的L矩法估参,构建了武江非一致性年最大实测流量序列混合分布模型,并对比了厚、薄、混尾三类不同尾型分布拟合混合分布水文频率曲线的不同应用结果。结果表明:1采用不同尾型分布拟合所得水文频率曲线相对于传统结果皆存在高水尾端上翘;2厚尾分布和三参数混尾分布能在高水端提高拟合优度,而二参数混尾分布不能明显提高高水拟合效果;3采用薄尾分布拟合样本所得水文频率曲线的低水端易上翘,混合分布处理非一致性洪水序列时不宜采用薄尾分布;4HFCMM厚尾分布与三参数混尾分布相对于传统皮尔逊三型更适用于武江流域洪水频率分析。

珠江流域非平稳性降雨极值时空变化特征及其成因

受全球气候变化和人类活动影响,珠江流域极端降雨事件发生的频次和强度均发生变化,变化环境导致极端降雨样本存在非平稳性。本文以珠江流域43个站点1960—2012年的日降雨数据为基础资料,通过分析广义帕累托分布(GPD)的参数时变特性及其空间分布规律,探索珠江流域非平稳性极端降雨的时空变化特征及其成因。结果表明:珠江流域极端降雨序列的极值指数呈从东到西逐渐减小特点,表征强降雨之间的相关性由东向西减弱;极端降雨变化程度大的区域其变化程度呈减弱趋势,而变化程度小的区域其变化程度呈加强趋势;珠江三角洲和东江流域南部、柳江流域东北部地区50/100年一遇的日降雨量级较大,而南盘江西部地区则较小。7个影响因子中,厄尔尼诺指标(SMEI)对流域的极端降雨影响最明显。非平稳时变超定量(POT)模型与平稳POT模型的结果比较表明,本文提出的时变POT模型较好地处理了珠江流域部分区域降雨存在的非平稳性特征。