基于多维Copula函数的澜沧江-湄公河流域气象干旱特征分析

为全面揭示变化环境下澜湄流域多维气象干旱特征,采用标准化降水蒸散指数SPEI表征流域气象干旱,基于游程理论分别提取澜沧江段和湄公河段上、中、下游流域1901—1960年和1961—2021年两个时段的干旱事件,利用Copula函数分别构建两个时段不同子流域二维和三维干旱特征变量联合分布,计算不同干旱特征变量组合条件下的干旱联合发生概率,对比分析不同子流域多维气象干旱特征的时空变化。结果表明:时间上,1961—2021年各子流域平均干旱程度均较1901—1960年更严峻,尤其是极端干旱事件(单变量累积频率为25%、50%)的多维干旱联合发生概率增幅最大;空间上,1961—2021年,随着干旱历时、烈度和烈度峰值的增加,“或”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自北向南转移,“且”情况下多维干旱联合发生概率最高值区自南向北转移。

伊犁河三角洲水资源条件变化对景观格局演变的影响

在分析1992—2020年伊犁河三角洲水资源条件和定量评估研究期内土地利用变化的基础上,选取景观类型水平和景观水平指数解析景观格局变化特征,采用皮尔逊相关系数分析了水资源条件变化对景观格局指数的影响。结果表明:乌斯热尔玛水文站年径流总体偏大,巴尔喀什湖年平均水位在2002年发生突变,三角洲水资源补给总体处于增加状态;湿地和稀疏植被面积增大且聚集性增强,裸地向稀疏植被转化且优势度不断下降,林地破碎程度剧烈;景观水平指数在时程上呈阶段性变化,2016年伊犁河三角洲破碎化程度最低,在空间上伊犁河沿岸连通性增强,巴尔喀什湖沿岸景观多样性增加;景观水平指数与巴尔喀什湖年平均水位相关性最高,与乌斯热尔玛水文站年径流量的相关性次之,与伊犁河三角洲年降水量的相关性最低,且景观水平指数对三角洲水资源条件变化存在迟滞响应。

粒子群优化极限学习机模型在河南省干旱预测中的应用

干旱预测是提高防旱抗旱能力的重要非工程措施。在评价不同时间尺度标准化降水蒸散指数(SSPEI)对河南省干旱识别能力的基础上,以能有效表征河南省干旱状况的SSPEI为模型输出,以基于信息变化率和条件互信息的特征变量选择方法(ICR-CMIFS)筛选得到的河南省主要致旱气候系统指数为模型输入,构建了基于粒子群算法优化极限学习机(PSO-ELM)的干旱预测模型,通过对比该模型与标准极限学习机(ELM)、差分进化算法优化极限学习机(DE-ELM)模型的干旱预测结果,验证PSO-ELM模型在河南省干旱预测中的适用性。结果表明,SSPEI-3能有效识别河南省典型干旱事件,从时间和空间上可较准确地反映河南省干旱状况;ICR-CMIFS筛选出的河南省主要致旱气候系统指数为西太平洋副高面积指数和NINO指数;PSO-ELM模型能较准确地预测河南省干旱,且预测精度优于DE-ELM模型和标准ELM模型,在河南省干旱预测中具有较好的适用性。

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。

未来气候变化对长江上游极端径流影响评估研究

选取长江上游罗渡溪站以上集水区为研究区,采用距平分析法、Mann-Kendall趋势检验法分析流域内代表气象站历史降水和气温变化趋势,发现年降水量无明显增减趋势,气温自20世纪90年代以来呈波动上升趋势;采用4种气候模式A1B排放情景气候数据驱动VIC水文模型,发现各模式预估月尺度径流和极端高流量变化情势较不一致,洪水风险可能增加也可能减小,各模式均一致性地预估了年最小连续7日流量呈现减少的趋势,研究区可能存在较明显的干旱化趋势,干旱风险增大.

闸泵调度对扬州市主城区河网水动力水质改善效果的模拟分析

以扬州市主城区为研究区构建水动力-水质耦合模型,设置河网水闸不同的运行方案,分析不同方案下河道水动力水质改善效果。结果表明:该模型能够较好模拟扬州市主城区河网的水动力和水质变化,调整水流路线和泵站引水量可在不同程度上改善主城区河网水动力条件,但对于河道水质改善效果有限,部分河道仍需要结合控源截污措施从根本上控制河道氨氮浓度。研究成果可为沿江河网地区水动力水质改善以及河流生态系统健康保护与修复研究提供参考。

基于多维Copula函数的淮河上游气象干旱特征分析

针对单变量干旱特征分析不能很好地表征干旱事件特征的局限性,论文以淮河上游息县以上流域为研究区,利用42个雨量站1976-2016年逐日降水资料计算气象干旱指数SPI,采用游程理论提取干旱历时、烈度以及烈度峰值三个干旱特征变量,并基于4种对称阿基米德Copula函数构建它们的二维和三维联合分布模型,用于推求其组合重现期。结果表明:三参数伽马分布拟合干旱历时的边缘分布最优,而三参数韦伯分布则拟合干旱烈度以及烈度峰值的边缘分布最优;Frank Copula函数拟合二维和三维干旱特征变量的联合分布最优,由此推求得到组合重现期中联合重现期可作为同频率条件下单变量重现期的下限,同现重现期可作为单变量重现期的上限。研究成果可为淮河流域的防旱减灾和其他流域干旱特征分析提供参考。

基于遗传算法优化极限学习机模型的干旱预测——以云贵高原为例

为准确预测干旱情势,提高防旱抗旱能力,构建了遗传算法优化的极限学习机(GA-ELM)模型进行干旱预测。以近年来干旱频发的云贵高原为研究区,利用该模型以关键致旱因子为输入变量实现了云贵高原中长期干旱预测,并与自适应神经模糊推理系统(Adaptive Neural Fuzzy Inference System,ANFIS)模型、极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)模型的预测结果进行比较。结果表明:GA-ELM模型适用于云贵高原地区的干旱预测;与ELM模型相比,不同时间尺度下GA-ELM模型的干旱预测结果精度均有明显提升;在干旱强度和干旱历时方面,GA-ELM模型的预测精度总体上也优于ANFIS模型。

河南省水权试点实践与探索

2014年水利部决定在河南等7个省区开展不同类型的水权试点工作,计划用2-3a,在水资源使用权确权登记、水权交易流转、相关制度建设等方面率先取得突破,为全国层面推进水权制度建设提供经验。河南省的试点任务主要是开展省内处于不同流域的地市间水量交易,根据各地经济发展水平以及对于水资源需求的程度,河南省水利厅决定在基础条件较好、水资源需求比较强烈的南水北调中线工程受水区率先开展跨区域的水量交易。从一年多的实践来看,已经积累了一定的经验,值得借鉴,也遇到一些问题需要研究与解决。