水文变异对水库汛期分期及汛限水位确定的影响

为科学探讨水文变异对水库汛期分期及汛限水位的影响,基于广西澄碧河水库53年径流数据,采用Mann-kendall、滑动T和Morlet小波等分析水文变异情况并确定突变年,应用集对分析法分别对变异前后的水库汛期进行分期,并结合调洪演算推求和比较水文变异前后的汛限水位。结果表明:径流序列呈现下降趋势,并存在19年的主周期,突变年为1990年。水文变异对水库汛期分期结果有一定影响,主要表现为缩短了前过渡期历时,延长主汛期历时。前汛期汛限水位可调控范围变异前为185~187 m,变异后为185~187.97 m,水文变异使前汛期汛限水位调控上限增加0.97 m,而后汛期变异前为185~188 m,变异后为185~187 m,水文变异使后汛期汛限水位调控上限减少1 m,可见水文变异主要影响着前后汛期汛限水位调控的上限,主汛期无明显变化。

基于弹性系数法的径流对气候变化与人类活动响应研究

基于永定河流域内1957~2010年降雨、蒸发和径流数据,采用Mann-Kendall趋势检验法结合距平序列变化情况分析蒸发能力、降雨和径流的变化趋势;运用Mann-Kendall突变检验法、Hurst系数法分析流域径流序列的突变年及对应的突变程度;在此基础上以径流突变年为界划分基准期和变化期,采用弹性系数法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响,并简要分析其原因。结果表明:流域蒸发能力呈现上升趋势,降雨和径流呈现递减趋势;径流序列突变点发生在1984年,突变程度属中度变异;永定河流域由气候变化引起的径流变化率为28%,而由于人类活动引起的径流变化率为72%,可见人类活动是影响永定河流域径流变化的主要驱动因素。

变化环境下桂林市降雨趋势及周期特征分析

为探讨在变化环境下降雨的变化特征,基于广西桂林市1951~2014年降雨序列,首先采用Mann-kendall突变检验法确定降雨序列的突变年,并以突变年为分界点分离出变化环境下的降雨序列;然后采用线性趋势、累积距平和Mann-kendall等分析变化环境下的降雨序列趋势特征,最后通过Morlet小波分析方法分析了变化环境下降雨序列的周期特征。结果表明,降雨序列在1970年发生突变,1970~2014年为变化环境下的降雨序列;变化环境下降雨总体呈现下降的趋势,下降幅度为3.968 mm/a,但下降趋势不显著;受环境变化的影响,降雨序列存在5~8 a、18~29 a的多时间尺度相互嵌套周期特征,第一主周期为28 a,第二主周期为7 a。

Fisher最优分割法在澄碧河水库汛期分期中的应用

在深入分析澄碧河流域汛期变化特性的基础上,以澄碧河水库为例,选取暴雨日数、旬平均雨量、旬最大3天雨量、旬多年平均入库流量、年最大洪峰出现次数等5个指标,采用Fisher最优分割法进行汛期分期研究,将汛期分为前汛期、主汛期和后汛期3个时期。结果表明,Fisher最优分割法不仅能够考虑多个指标,而且能够有效避免常规方法在阈值选取和最优分期数目确定上存在主观性强的缺点;与之前对澄碧河水库分期的相关结果对比,该方法则更为客观科学,分期结果也更加合理可靠。

澄碧河水库流域降雨变化分析

为了研究气候变化条件下,澄碧河水库流域降雨变化特征,以流域内8个雨量站点1966-2015年共50 a的降雨资料,运用线性趋势法、滑动平均法、距平百分比、变异分析法和Arcgis空间插值法等对澄碧河水库流域降雨变化趋势和变异性进行分析,结果表明:过去50 a,澄碧河水库流域降雨呈减少趋势,变化幅度为-3.53 mm/a,空间分布上,降雨自西北向东南递减,其倾向率则大致与降雨空间分布呈互逆变化趋势;流域降雨在年系列内发生弱变异~巨变异不同程度的变异,与降雨倾向率有相似空间分布趋势,东南地区最为显著,年代间变异强度中心大致呈集中于库区(20世纪60年代、80年代和21世纪)-分散于库区(20世纪70年代和90年代)往复变化趋势;结合流域气温和蒸发资料分析,统计时段内流域气温呈增加趋势(气温倾向率为0.013 6℃/a),蒸发则与降雨有相同减少趋势(蒸发倾向率为-2.42 mm/a),可见,流域呈现暖干趋势。

岩溶区流域降雨径流趋势变异分析

为了识别变化环境下岩溶区流域水文序列趋势发生的变异及变异程度并预估未来变化趋势,采用趋势分析法和变异分析法分析了澄碧河水库流域降雨径流序列在3个时间尺度下的趋势性及变异性,并结合相关函数法预估其变化趋势。实例研究表明,流域内降雨序列在不同时间尺度下总体上均呈持续下降趋势(倾向率为-13.6^-32.2mm/10a),相应发生了不同程度的变异(h=0.512~0.956),其中百炼站发生了巨变异,变异强度大致以全年—雨季—枯季尺度递减;年径流与雨季径流呈同步微弱下降趋势,而枯季径流则呈微弱上升趋势,但均处于弱变异(h=0.675)状态;未来一定时期内,水库流域3个时间尺度下降雨序列呈显著下降趋势,而径流则呈微弱减少趋势。

考虑水文变异的河道生态径流研究

采用Mann-kendall等多种突变检验方法对广西澄碧河流域坝首和平塘两水文站径流序列进行突变综合检测,并用逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法分别研究变异前和变异后的河道内最小生态径流和适宜生态径流情况。结果表明,变异后最小生态径流总体小于变异前,丰水期时段变异前适宜生态流量普遍小于变异后,平水期变化不明显,枯水期时段变异前适宜生态流量普遍大于变异后;坝首及平塘适宜生态径流满足率枯水期平均下降分别为10.8%和7.5%,丰水期则平均上升分别为3.7%和5.8%,平水期无明显变化。

五元集对分析在澄碧河流域径流分类中的运用

针对现有集对理论径流分类差异性细化不全面的现象,全面考虑径流5类丰枯分级标准的同一性、轻度差异性、中度差异性、重度差异性和对立性5种特性,建立五元集对分析法对水库流域径流丰枯进行分类研究,并与频率分析法和四元集对分析法分类结果进行对比。实例研究结果表明:所研究的水库流域年径流丰枯类型交替出现,特丰年、丰水年、平水年、枯水年和特枯年发生的概率分别为4%、9%、45%、33%和9%,平水年居多,其次为枯水年;水库流域45年水文序列中,后23年的水文极值年出现频率较前22年有较大增加,变化环境下的水文极值现象在该流域有所体现;五元集对分析法全面考虑集对理论差异性,能充分体现流域径流丰枯类型,较其余方法更能反映年径流实际丰枯,在水文水资源分析计算中有一定的推广应用价值。

基于变权法的南宁市人水和谐度评价

针对固定权重不考虑权重随评估值变化的现象,采用变权法,以健康度、发展度及协调度为准则,选取18个指标,通过单指标量化、多指标综合、多准则集成和权重确定对南宁市2011~2015年人水和谐程度进行量化研究。结果表明,南宁市人水和谐度不断提高,由2011年的0.580 8上升至2015年的0.738 6,总体上处于较为和谐状态的中等档次;变权法确定的权重跟随指标值变化,使三大准则基值与变化幅度均大于固定权重,进而求取的人水和谐度更优;建议南宁市以"海绵城市"为契机,不断落实节水型社会建设最严格水资源管理制度相关措施,保持人水和谐良好状态,进一步实现人水和谐,从而保证社会经济健康发展。

基于FSPA-SPEP模型的南宁市水资源承载能力及其影响因子分析

针对水资源承载能力评价具有不确定性的特点,选择10个评价指标,采用模糊集对分析(FSPA)理论结合集对指数势(SPEP)建立FSPA-SPEP模型,以定量评估南宁市2005-2015年水资源承载能力并进一步分析其影响因子。结果表明,2005-2009年南宁市水资源承载能力明显降低,而自2010年南宁市大力推行节水型社会建设以来,水资源承载能力明显逐步提高,2010-2015年南宁市水资源承载能力最主要影响因子为生态环境用水率和日人均城市生活用水定额。建议南宁市加强节水型社会建设力度,促进社会经济可持续发展。

基于T-S模糊神经网络模型的钦州市主要河流水质评价

为客观评价河流水质,基于钦州市6条主要河流水质监测数据,将T-S模糊神经网络模型用于钦州市主要河流水质评价。结果表明:通过训练的T-S模糊神经网络模型具有很强的泛化能力,训练样本最大误差绝对值小于0.05;检验样本最大误差绝对值仅为0.092 4,能满足水质综合评价要求;钦州市内主要河流水质相对较好,处于Ⅱ~Ⅲ类,其中大风江、张黄江水质较好,马江较差。

基于综合权重可变模糊集的最严格水资源管理评价

在深入解读最严格水资源管理中"三条红线"的基础上,构建了3层结构的指标评价体系,利用层次分析-信息熵主客观相结合定权法确定了各指标的综合权重,采用可变模糊集法对广西各市2013年最严格水资源管理水平进行评价计算。结果表明:广西各市2013年的最严格水资源管理水平等级均为Ⅱ级,各市等级平均值和变化范围有一定差异,但整体评价结果与《广西最严格水资源管理制度考核工作》所得考核结果相一致;梧州市管理水平等级最高,等级平均值为1.988,北海市和南宁市次之,等级平均值分别为2.039和2.044,河池市、贺州市和钦州市排在最后,等级平均值分别2.325、2.329和2.392;通过分析评价结果,对广西各市未来的最严格水资源管理提出了建议。