基于GCM模式的渭河流域未来气象干旱特征分析

研究流域未来气象干旱演变在防旱减灾、水资源合理利用等方面具有重要意义。考虑到影响渭河流域未来气象干旱的多种不确定因素,基于两种代表性浓度路径(RCP4.5、RCP8.5)下全球气候模式(GCMs)的降水变化率,选取前五和后五个GCMs耦合成A、B两种新模式,对应降水增幅、降幅较大的湿润情景和干燥情景,计算其标准降水指数(SPI),预测未来气象干旱变化特征。结果表明:(1)未来流域干旱整体呈减小趋势,其中在2037、2043、2044、2050年左右的突变概率较大。除RCP4.5排放情景下降水量减少导致的干旱增加外,其余情况各区域干旱都将减小;(2)2025—2068年,干旱最长持续时间为7~10个月,集中于9月—次年6月;(3)未来全流域发生无明显干旱和轻度干旱的可能性较大,不能排除偶尔发生重度干旱及特旱。研究结果为干旱半干旱地区不同情景下的水资源管理提供参考。

基于人工鱼群算法改进栖息地法的河流生态流量计算

广泛应用于生态流量计算的栖息地法,近年来理论基础受到许多国外学者的质疑。针对其存在的问题,通过采用人工鱼群算法中的视野、奖励权重、拥挤度参数对栖息地法进行了3个方面的改进,其中,视野、奖励权重、拥挤度参数分别代表鱼类搜寻适宜栖息地的能力、鱼类聚群后优选栖息地的倾向和鱼类实际选择栖息地时的逻辑。以淮河中游鲁台子~淮南段为研究区域,发现改进后的计算方法具有较好的稳定性,能够体现鱼类自我优化栖息地选择的过程,可以反映栖息地的利用情况,显著提高了栖息地法计算结果的可信度。

长江干流径流同位素同步监测

基于2003年1月长江干流径流同位素同步监测资料,分析了径流同位素与大气降水同位素18O和D相对丰度之间的关系,探讨了18O相对丰度和氘盈余(Ed)的空间变化规律.分析结果表明:长江干流径流同位素时程变化主要受降水同位素季节变化的影响;区域降水同位素场是长江干流径流同位素18O和D相对丰度空间变化的主要影响因素;长江流域湖泊或水库蒸发效应是导致长江干流径流重同位素沿程富集的主要因素之一;监测期间长江流域上中游蒸发较为强烈,中游区蒸发最强烈,下游区蒸发变化剧烈.

识别合适的降雨强度-历时-频率模型的方法

提出一种基于IDF模型对未来事件预测能力来选择合适的IDF模型的方法 .通过对香港气象台 13个不同历时的年最大降雨资料的数据分析 ,发现IDF模型的预测能力取决于它的数学形式。

利用同位素质量守恒原理估算太湖河网受水量

为配合太湖流域管理局开展的"太浦河调水改善下游及黄浦江水质试验"研究,利用水量平衡与同位素质量守恒原理构建了河网地区水量分配模型,以解决太湖通过太浦河泄水时河网区(两省一市)的受水量或受水比例问题.模型计算结果表明,利用落潮时的同位素丰度计算的两省一市的受水比例与实际监测成果较为接近.在优化站点、取样频次和取样时间后,该模型具有快捷、简便和经济的特点,可以用来近似估算河网区不同地点的受水量,但其精度有待进一步检验.

非正态随机变量的可靠性评价方法研究

不确定性及可靠性分析技术已广泛应用到水利及土木系统工程分析中,可靠性计算的核心之一是对随机变量进行正态转换.文中旨在对土木工程系统不确定性及可靠性分析中有着潜在应用前景的非正态随机变量的多项式正态转换方法进行研究.通过在各种条件下非正态随机变量的正态多项式转换成果之评价,发现在水利及土木工程系统可靠性分析中常用的许多分布可以保留其自身的比较好的特征.

大型深水库流速比测方法研究及比测结果相关性分析

ADCP测流具有快捷、方便等优点,ADCP测流方法、及其与常规流速仪对比测试是一个值得研究的课题,也是全面推进ADCP在测流中应用的基础。国内开展了一些ADCP与常规流速仪在天然河道中的对比测试研究工作,获得了ADCP与常规流速仪测试成果之间的相关关系。由于ADCP与常规流速仪在水库中对比测试的实例较少、缺乏可借鉴经验,因此本文依据ADCP与常规流速仪、动船与定船ADCP在不同调节性能水库中的对比测试结果,初步得出:在水库流速较小的条件下,ADCP与常规流速仪、动船与定船ADCP对比测试相关性较好,随着流速的增大,两者相关性显著提高。

二滩水库温度原型测试定位误差初探

由于大型深水水库测船定位困难,水温、流速测量只能采用动船测试方法。为确保测船在一定摆动范围内量测之水温满足测验精度要求,需研究船舶定位、测时及环境温度对测验精度的影响。本文在所研究的水库中央选一50m×50m试验区,采用差分GPS定位技术分成编号为1-28的正方形网格,随机测量每网格的水温。试验结果表明采用船舶测试水库同一断面水温,在施测始末环境温度差值小于6℃,必须在2h内完成;当施测始末环境温度差值大于6℃时,水库断面水温测试应在更短时间内完成。船舶摆动振幅在25m内,可以保证测试的水温满足精度要求。

不确定分析技术中的多项式正态转换方法研究

不确定性及可靠性分析技术已广泛应用于水利及土木系统工程分析中,可靠性计算的核心之一是对随机变量进行正态转换。对土木工程系统不确定性及可靠性分析中有着潜在应用前景的非正态随机变量的多项式正态转换方法进行了研究,通过在各种条件下非正态随机变量的正态多项式转换成果之评价,发现在水利及土木工程系统可靠性分析中常用的许多分布可以保留其自身的比较好的特征。

极大熵准则在降雨强度-历时-频率模型参数估计中的应用

根据频率与重现期的关系推导出三类常用降雨强度-历时-频率模型的无条件及条件概率分布(概率密度)函数及与模型相对应的约束。极大熵与极大似然准则产生一致估计,本文尝试基于极大熵准则建立降雨强度-历时-频率模型参数估计的优化模型,应用模拟退火算法求解该优化模型。根据比较发现,极大熵估计有时比常用的极大似然估计和最小二乘估计更精确。

降雨强度-历时-频率模型的固有概率特征研究

根据重现期与频率的关系，推导出了三类常用降雨强度－历时－频率模型所对应的概率分布函数及密度函数。经推导发现，为了保证模型的参数服从概率公理，每个模型的参数自身隐含一个约束。在估计模型参数时，必须考虑模型参数固有的隐含约束，否则将导致错误的结果。在应用香港特别行政区气象局年极大值降雨资料估计三类模型参数时，演示了这一重要的概率特征。

同位素水文学的若干回顾与展望

从降水径流、非饱和带水分运移、地下水来源及年龄测定、古洪水研究等方面回顾了同位素水文学研究的现状,认为同位素示踪技术可以从更微观的角度研究径流形成、流域汇流过程中的水分转换关系等;概述了河海大学近年来在同位素水文学研究方面的相关进展,指出其研究主要包括同位素水文数学模型、平原区同位素径流组分划分试验、同位素在地下水中的应用、"引江济太"水量分配、流域氮源示踪等方面。在综述同位素水文学研究进展基础上,对当前同位素水文学研究存在的问题进行了分析,并对同位素方法在水文学中的应用前景进行了展望。

基于随机森林模型的需水预测模型及其应用

为解决需水预测模型精度问题,尝试基于随机森林模型的分类和回归功能构建需水预测模型。以苏州市需水量预测为研究实例,首先应用随机森林模型的分类功能将需水预测因子分类,经计算发现第一产业比例、人口、灌溉面积、万元产值用水量和国民经济生产总值为最重要的解释变量。在此基础上,用随机森林模型的回归功能对需水进行预测,同时采用相同的训练数据建立基于BP神经网络和RBF神经网络的需水预测模型,通过对比3个模型的预测结果,发现随机森林模型能有效预测需水量,且精度较高。

南京市近53年气温和降水量特征分析

基于南京站1960-2012年月平均气温和月降水量资料,利用滑动平均、小波分解、Mann-Kendall检验、Mexican Hat小波变换和R/S分析,对年平均气温和年降水量进行趋势分析、突变检验、周期分析,并对其变化趋势做了预测。结果表明,南京市近53年年平均气温有明显上升趋势（显著性水平α=0.01）,在1996年左右发生突变,年平均气温存在16年的主周期,未来一段时间内气温将呈上升趋势;南京市近53年年降水量有增加趋势但不显著,近53年未发生突变,年降水量存在2年和18年的周期,未来一段时间内年降水量将呈增加趋势。

同位素水文学研究综述

综述了国内外同位素水文学研究的主要成果,认为同位素示踪方法在解决某些水文、水资源及环境地质问题方面优势比较明显,并且有助于从宏观和微观上阐明水循环过程中各相关要素的变化情况,揭示某些水文基本现象的内在规律;指出了同位素水文学研究当前存在的问题和今后的一些重点课题,并对同位素技术或方法在水文学中的应用前景进行了展望.

径流年内分配不均匀性的度量指标及其应用

河川径流的年内分配不均匀性直接影响水利工程的运行方式。为准确度量径流年内分配不均程度,尝试引入变率指数FI、分摊熵A_E、基尼系数Gini、集中指数CI、余期望系数SEI和赫氏指数HHl等六种度量指标,并以沂河临沂站天然月径流为例,分析各指标的适用性及存在的不足。结果表明,各指标年际变化相似度极高,峰、谷值出现时间基本一致,可以使用其中的任何一个指标度量径流年内分配的不均匀性;Gini考虑了径流年内时程分布及各月径流量大小的影响,能够定量地评价径流年内分配的不均匀程度,比其他指标有更高的分辨力,用Gini度量径流年内分配不均匀程度最合适。

柘林水库坝址洪水与入库洪水系列分析

柘林水库的设计洪水以建库前历史坝址洪水为依据而设计,为了编制水库调度方案,需统一分析坝址洪水和入库洪水系列.为此,首先整理坝址洪水和入库洪水的基本资料,然后推算建库前及建库后的坝址洪水系列,最后建立洪峰与洪量系列之间的相关关系.计算和分析结果表明:柘林水库入库洪水洪峰流量增大系数为1.113,1 d洪量增大系数为1.058,3 d洪量系列与坝址洪水基本一致;将建库前的坝址洪水洪峰流量、1 d洪量资料系列还原到建库后的入库洪水系列,用入库洪水推求设计洪水,更符合水库运行的实际情况.

改进的有序聚类分析法提取时间序列转折点

对有序聚类分析法进行改进,使其更加适用于序列转折点或突变点的提取。分别将传统和改进的有序聚类方法应用在长江下游区域年平均气温系列的转折点提取中,对两种方法提取的结果与滑动平均的结果进行比较,发现改进的方法更接近于实际。对提取点分别采用秩和检验法、游程检验法进行检验,均通过了α=0.05的置信度检验,改进后的置信度比改进前更高。

沂河流域天然径流变化规律分析

根据沂河主要控制站-临沂站1958-2000年共43a的天然径流资料,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall法和小波分析法等方法分析了临沂站天然径流年际变化的趋势性和周期性。选取天然径流年内分配的不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和绝对变化幅度等指标分析了径流年内分配特征。最终获得了临沂站天然径流年际变化规律、年内分配特征,可为沂河流域水资源的合理开发、利用、优化配置和可持续发展提供一定的参考依据。

基于PDSI指数的三江源干旱气候特征分析

根据三江源地区12个气象站点1971—2004年的气象资料,利用修正的Palmer旱度模式,计算分析了三江源地区PDSI指数的时空变化特征,并采用Morlet小波变换系数分析了PDSI指数的变化周期。结果表明:三江源地区有变干趋势,但变化趋势不显著,其中黄河源显著变干对三江源变干影响较大;三江源地区干旱发生年份与厄尔尼诺现象出现的年份基本相近;三江源地区西北较干旱、东南较湿润;经小波分析,三江源PDSI指数大约有20 a的第一主变化周期,与太阳双黑子活动周期相近,在20 a周期内还包括11～12 a和6 a的小周期;三江源干旱化与气候变暖、降水减少密切相关,尤其是夏、秋两季。