Multiple Time Scale Analysis of River Runoff Using Wavelet Transform for Dagujia River Basin, Yantai, China

Based on monthly river runoff and meteorological data, a method of Morlet wavelet transform was used to analyze the multiple time scale characteristics of river runoff in the Dagujia River Basin, Yantai City, Shandong Prov- ince. The results showed that the total annual river runoff in the Dagujia River Basin decreased significantly from 1966 to 2004, and the rate of decrease was 48×106m3/10yr, which was higher than the mean value of most rivers in China. Multiple time scale characteristics existed, which accounted for different aspects of the changes in annual river runoff, and the major periods of the runoff time series were identified as about 28 years, 14 years and 4 years with decreasing levels of fluctuation. The river runoff evolution process was controlled by changes in precipitation to a certain extent, but it was also greatly influenced by human activities. Also, for different time periods and scales, the impacts of cli- mate changes and human activities on annual river runoff evolution occurred at the same time. Changes in the annual river runoff were mainly associated with climate change before the 1980s and with human activities after 1981.

大沽夹河生态健康的生物学评价

通过背景资料调查、野外采样、实验室分析与鉴定,获得大沽夹河流域23个采样点的物理、化学和生物学指标数据.采用全部采样点数据的95th(或5th)百分位标准化指标数据,利用简单加和法计算综合指数,并根据参考点综合指数的25th百分位划分生态健康级别,评价各采样点生态健康.结果表明:底栖大型无脊椎动物是河流生态健康最综合的指示器,但其特征不能准确指示水质现状;利用采样点数据百分位进行指数标准化和生态健康级别划分,可体现评价标准的区域性特征;评价结果显示,大沽夹河生态健康不佳.

山东半岛丘陵区典型流域河流径流的影响因素分析

应用3S技术生成数字高程模型(digital elevation model,DEM),解译出大沽夹河流域范围。采用空间内插法计算流域内年平均降水量,通过选择流域内人类活动的人口数量、GDP、土地利用现状以及气候变化的降水量和气温等9个因子,采用单因子相关分析和主成分分析(PCA)方法,分析了各因素及综合因素对径流量的影响。单因子分析表明,降水量、林地和果园与径流量的相关程度显著。主成分分析表明,人口数量、耕地面积、果园面积、林地面积和水域面积对径流量影响较大,占所有分析因子贡献率的73.96%;降水量对径流量的影响次之,因子贡献率为11.38%。

大沽夹河流域径流年内分配特征的量化研究

采用Mann—Kendall法和最小方差法，对大沽夹河流域1966～2004年逐月实测径流数据进行均值变点分析，根据变点分析结果，将径流划分为水文变化特征相似的4个时段，并分析了各时段年内分配不均匀系数、集中度和集中期及变化幅度等特性。结果表明：（1）大沽夹河流域径流年内分配十分不均匀，径流量主要集中在6～10月份，11月至次年4月所占比重不大。（2）1966～1971年和1982～1996年的年内分配特征比较接近，1972～1981年和1997～2004年的比较相似。（3）1997～2004年的径流年内分配特征发生了较大变化（年内分配极不均匀、集中度较高、变化幅度较大等），致使流域水资源开发利用的难度加大。

胶东半岛丘陵区典型流域径流衰减态势及驱动力分析

利用大沽夹河流域1966-2004年各水文站逐年月实测水文资料,从年际、年内和年代际三个不同时间尺度,分析了近40年来大沽夹河流域径流变化趋势及其影响因素。结果表明,近40年来,在不同时间尺度上,大沽夹河流域径流均呈明显衰减态势。由年际变化知,流域年径流量自20世纪70年代初至80年代中期下降明显,70年代年径流距平值均大于0,变化范围为0．58-2．81亿m3,平均距平值高达1．73亿m3,80年代以后,距平值基本处于0线以下,为径流低值期。年内各季变化趋势和年际变化基本相似。从年代际变化看,20世纪80年代径流衰减幅度最大,年平均径流量仅为70年代的23．24％,多年平均的53．91％,表明近20年来大沽夹河流域径流锐减。降水、气温与径流量的统计、相关分析表明,流域径流量随降水减少和气温上升呈明显下降趋势,两者与径流量的相关系数分别为0．8861和-0．3842,分别在α=0．001和α= 0．05时达显著相关。此外,水利工程取用水量(蓄、引、提河道来水)也是导致大沽夹流域径流量衰减的主要因素。

大沽夹河底栖大型无脊椎动物耐受值估算

耐受值表现为水生生物在一定水平的干扰作用下生存和繁殖的相对能力,在生物学评价中起着不可或缺的重要作用。通过查阅文献资料、野外采样和实验室分析与鉴定,获得大沽夹河23个采样点1998～2007年环境要素数据和2006～2007年底栖大型无脊椎动物数据。应用等标指数法和算术平均法计算环境梯度值,利用加权加和法估算底栖大型无脊椎动物的耐受值,建立底栖大型无脊椎动物44个分类单元的耐受值谱。研究表明:(1)根据环境要素值和底栖大型无脊椎动物数据、采用数学方法估算底栖大型无脊椎动物耐受值,比专家经验或以生物多样性划分环境梯度等方法,更加客观;(2)耐受值谱表明,大沽夹河底栖大型无脊椎动物以敏感性和耐受性类型为主,过渡性类型较少。(3)与前人研究成果对比,耐受值在目、科分类单元比较一致,在属、种分类单元存在差异;(4)限于条件,底栖大型无脊椎动物分类鉴定有些粗略,环境梯度计算未包含底质、水文要素,需进一步改进。

胶东半岛丘陵区典型流域气温—降水的变化特征及突变分析——以大沽夹河为例

利用大沽夹河流域1966～2003年各水文站逐年、月气温和降水实测资料,采用线性倾向估计和Mann-Ken-dall法,对流域气候变化趋势的年季特征及突变性进行了分析。结果表明,①近40年来,大沽夹河流域年平均气温整体呈上升趋势,降水呈下降趋势,气候倾向率分别为0.20℃/10a和-42.17 mm/10a。②春、夏、冬3季平均气温均呈上升趋势,秋季呈下降趋势。春、冬季的气温倾向率大于全年且冬季高于春季（分别为0.216和0.583℃/10a）,夏季的气温倾向率（0.01℃/10a）小于全年;各季平均降水的变化趋势与年降水量变化趋势基本相似,整体亦呈减少趋势,但减少的幅度均明显小于全年平均降水。其中,夏秋季下降趋势较快,春冬季较慢,倾向率分别为-21.76、-15.52、-2.52和-2.25 mm/10a。③除冬季外,各季及年平均气温均在1972年左右发生突变。其中,夏季在1994年左右发生第2次突变,秋季突变次数相对较多;降水的突变多发生在1970年和1980年初。

山东半岛典型流域土地利用变化对径流的影响分析

采用3S技术，根据1：250000地形图生成DEM，确定出大沽夹河流域的边界，以烟台市1986年、1992年和2000的ETM影像为基础信息源，分析了1986-1992年和1992～2000年两个时期的土地利用变化，建立了两个时期的径流量与降雨量的回归方程。研究结果表明，1986-1992年间，果园和居民地分别增加了14286．99hm^2和5363．63hm^2，仅农村居民地与城镇分别增加了100％和138．10％。其中，由农田转化为果园的面积最大，为10754．35hm^2，占果园增加量的75．27％，而居民地主要由果园和农田转化而来，其中842．40hm^2是由果园转化而来，4093．14hm^2是由农田转化而来，分别占居民地增加量的15．71％和76．31％；与此同时，农田和有林地的面积却分别减少了14108．46hm^2和9383．13hm^2，分别主要转化为果园、有林地和农田，仅水浇地就比1986年减少了23％。1992-2000年间，果园的增幅比1986-1992年间增大，居民的增幅降低，有林地的减幅却比1986～1992年间明显增大，减少了25．54％。两个时期的径流量与降雨量分别呈线性回归关系和对数回归关系，1986-1992年这一时期的土地利用变化对径流的影响与降雨量的变化是同向的，而1992-2000年期间土地利用变化对水的需求降低，有利于径流量的增加。

大沽夹河清洋河段生态健康的干扰因子识别

大沽夹河清洋河段生态健康的生物学评价结果为"很差"。大沽夹河清洋河段生态健康的干扰因子识别,旨在为清洋河段的生态健康的恢复决策提供科学指导。通过文献调查与现场考察、观测和采样,获得相关证据。利用备选干扰因子列举、备选干扰因子排除和证据力度分析的识别方法,获得下列结论:(1)清洋河段生态健康损伤的主要干扰因子是径流改变引起的适宜栖息地丧失、营养过剩引起的总氨增加、营养过剩引起的藻类适度生长和径流改变引起的藻类适度生长;次要干扰因子是TSS增加引起的藻类适度生长和TSS增加引起的沉积增加。(2)调控过闸、过坝径流,使河道径流量及其变化贴近自然过程,对入河污水进行预处理,降低NH3-N和悬浮物含量,是恢复清洋河段生态健康的主要对策。(3)今后,应重视发展干扰因子识别过程中的定量技术,增强识别过程的客观性,以更加准确地识别干扰因子。

结合RVA法建立天然径流量还原计算的BP神经网络模型

鉴于烟台市水资源短缺,为了更加合理地开发利用水资源,在建立RVA模型评估烟台大沽夹河流域水利工程对水文情势影响的基础上,结合BP神经网络方法对大沽夹河流域径流量进行没有水利工程影响的天然径流量的还原计算。结果表明:(1)水库等水利工程建设后,使天然径流发生了显著的改变,其中月流量改变度在0.3～0.7之间较多,极限日最大最小平均流量改变度在0.3～0.6之间,属中度改变。(2)对RVA法所得结果进行分析,建立大沽夹河流域天然径流量还原计算的BP神经网络模型,通过模型的建立对天然径流量进行还原计算,结合烟台水资源评价提供的实测值进行误差对比,发现构建的BP神经网络模型可行与方便,可以为水利水电工程建设与该地区水资源合理开发利用提供科学依据。

烟台大沽夹河流域水质演变与趋势分析

从时空角度对大沽夹河水质演变规律及主要影响因素进行了探讨。结果表明,近20 a来大沽夹河水质无明显恶化趋势,总体状况良好;污染源以点污染源为主,其次为农业面污染源;选取的14个监测断面中,接近河流末端的福山水闸下断面污染最严重。通过建立灰色GM(1,1)预测模型,对大沽夹河流域未来5 a的水质演变趋势进行了预测,结果显示水质有好转趋势。

基于改进的BP神经网络径流量还原计算研究

针对水文系统复杂性与非线性的特点,加入动量项因子对BP神经网络进行改进,加快收敛速度,将自然因素、人为因素、自然与人为混合因素分别作为输入因子,构建了大沽夹河天然径流量还原计算方案,用逐项还原法的结果验证对比选出最佳方案。结果表明:①经过改进的BP神经网络收敛速度明显加快,由平均的6 028次迭代优化到1 782次迭代;②以降雨量、蒸发量和实测径流量为输入因子的第三种方案模拟误差最小,适用于大沽夹河流域天然径流量还原计算。

大沽夹河流域水环境评价及污染防治对策

根据1998年至2002年大沽夹河流域水环境质量监测资料,选取CODC r、BOD5、总磷(TP)、氨氮(NH3N)、总氮(TN)、pH和溶解氧(DO)7项评价指标,对大沽夹河流域水环境质量现状进行了评价.结果表明,大沽夹河水质污染严重,主要污染物为总氮.根据流域水质污染的特征和存在的问题,提出强化面源削减、城市污水集中处理、严格控制增加新污染源、进行面源污染控制量化研究四方面的综合防治对策.

基于集中期的大沽夹河年内水文特征分析

选取无过境河流的山东半岛丘陵地区的大沽夹河流域作为研究对象,采用滑动平均、集中期、集中度等方法,在年际、季节、年代及年内各月等时间尺度上,对流域径流的特征进行了较为全面的分析研究。结果显示:大沽夹河1966-2004年间的径流量年际变化呈波浪式减少趋势,没有规律性,波动性较大,变差系数值为0.788。季节上,径流量主要集中在夏秋季节,断流主要出现在春冬季节,夏秋季节断流较少。各年代段的年内平均径流量均集中在6-10月,11月至次年5月径流量很少,最高径流量均为8月。

基于马尔可夫模型的河川径流丰枯状态预测

依据山东半岛丘陵区大沽夹河1966～2003年逐年径流量，根据有序聚类和时间序列分析的马尔可夫预报模型。对大沽夹河2004年的丰枯状态进行了模拟预测。结果显示，2004年径流量的状态2发生率最高，为0．517，即为偏枯水年，与2004年实际情况一致。这说明运用马尔可夫模型进行河径流量的丰枯状态预报是有效可行的。

全新世以来大沽夹河滨海平原的海岸变迁

依据野外实地考察及有关资料,分析了大沽夹河滨海平原的构造基础、沉积层序及其时代,对本区全新世以来的海岸变迁进行了探讨。认为距今5500～6000年海侵达到最大范围,形成超出现代平均海平面3m左右的高海面;高海面之后的海退过程中有两次停顿,形成两道滨岸沙堤。

基于PCA分析的大沽夹河水环境质量综合评价研究

以大沽夹河2004年水质监测资料年均值为依据,采用主成分分析法对大沽夹河水环境质量进行了综合评价.结果表明:全流域水质污染程度不是很重,基本满足功能区需求.只有福山水闸下、新夹河桥和宫家岛3个监测断面水质污染较为严重,其他断面水质较好.

基于TM影像的大沽夹河湿地景观空间格局变化分析

湿地景观格局及其动态变化研究是景观生态学和湿地生态学研究的热点.基于TM影像,在RS和GIS的技术支持下,应用景观生态学的理论和方法,通过采用景观空间格局指标(多样性指数、破碎化指数、优势度指数和斑块面积、斑块数量等),定量分析并研究了1997～2004年大沽夹河湿地景观空间格局的动态变化.研究结果表明:在1997年至2004年期间,大沽夹河湿地面积呈减小趋势,斑块数量增加,并且随着人类干扰强度的增加,景观优势度指数降低,多样性指数上升,破碎化程度进一步加强.因此,加强对大沽夹河湿地的保护刻不容缓.

山东烟台大沽夹河流域中下游地区地下水水质演变特征研究

本文以山东烟台大沽夹河中下游地区1987~2017年地下水水质监测数据为背景,选取对地下水影响较大的钠钾离子、钙离子、镁离子、重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子以及总硬度、矿化度作为研究对象,利用Grapher软件,制作地下水水质动态曲线图,分析地下水水质多年变化特征,并使用AquaChem软件绘制Piper三线图,总结地下水水质类型及其变化规律,对比分析研究区30年地下水质量变化情况,选择时间序列法对大沽夹河中下游地区地下水水质进去趋势预测,结果表明:研究区地下水主要离子浓度呈上升趋势,水化学类型由HCO3-Ca、HCO3·Cl-Ca·Na向HCO3·SO4-Ca·Na、HCO3·Cl·SO4-Ca·Na转变。但地下水质量变化不大。除下游沿海区域外,大部分地区尚未超过Ⅲ类水标准,仅部分地区NO3-超标明显。

胶东大沽夹河滨海平原地貌发育过程

在分析大沽夹河滨海平原沉积结构与地质背景的基础上，依据地貌演化的综合标志，将本区地貌发育划分为：区域夷平期（Ｎ）、构造断陷期（Ｑ１），洪冲积平原形成期（Ｑ２－Ｑ３）、现代滨海平原形成期（Ｑ４）。