斜率累积直线插补原理及其应用

取一段直线的较长坐标为基本坐标，斜率值为累积值，而后按基本坐标进给单位的个数进行斜率累积，则累积的结果便是另一个坐标进给单位的个数．本方法适用于斜率值ｋ＜１的直线的插补，在ｋ＜０．２５条件下效果最佳．

斜率累积直线插补原理在螺纹加工中的应用

介绍了在数控车床上如何利用脉冲编码器实现螺纹的切削,并提出一种新的直线插补方法——斜率累积直线插补方法来进行螺纹切削的插补计算,最后给出硬件实现方法,为在数控车床上进行螺纹加工提供了新的思路。

累积量斜率变化分析法及其在径流变化归因中的应用

综合考虑降水和气温对径流的影响,提出了一种新的径流变化归因分析方法——累积量斜率变化分析法,该方法原理简单,能客观地定量分离出气候变化和人类活动对径流量变化的贡献,进而以釜溪河流域为例,探讨了累积量斜率变化分析法的可行性和合理性。结果表明,釜溪河流域年径流序列存在1989、2002年两个突变点,可以此为界将序列划分基准期和影响期;气候变化和人类活动对径流变化的贡献率在1989~2001年期间分别为63.20%、36.80%,在2002~2014年期间分别为55.64%、44.36%。计算结果符合釜溪河流域的实际情况,可在流域径流变化归因分析中应用。

青藏高原大通河流域径流变化归因分析

大通河流域地处青藏高原东北部边缘,生态环境敏感脆弱,开展变化环境下水资源演变、归因研究对保护区域水生态环境,保障水生态文明建设具有十分重要的意义。采用线性倾向估计、集中度、集中期、有序聚类检验、小波分析等统计方法,分析了流域径流的年际变化、年内分配、周期和突变变化特征,基于累积量斜率变化率法和双累积曲线定量评估了气候因素和人类活动对径流变化的影响。结果表明:(1)近60 a大通河流域气候暖湿化明显,年平均气温、降水量、潜在蒸发量增幅分别为0.42℃·(10a)~(-1)和8.9 mm·(10a)~(-1)、5.6 mm·(10a)~(-1),年径流呈减少趋势,倾向率0.67×108m3·(10a)~(-1)。(2)径流集中度和不均匀系数呈微弱下降趋势,枯季径流增加趋势明显,年内分配更趋于均匀,集中期有推迟趋势,延迟速率为3.0 d·(10a)~(-1)。(3)年径流在44 a左右尺度上周期震荡明显,突变发生在1990年,突变后径流量减少3.52×108m3,流域冰川分布呈减小趋势,植被覆盖无显著变化。(4)气候、人类活动对大通河径流减少的贡献率分别为~(-1)7.7%和117.7%,降水量是流域来水的主要补给来源,跨流域调水是引起径流减小的主要驱动因素。

大通河流域径流演变特征及其影响因素

大通河流域是青海和甘肃两省重要的调水水源.它生态环境敏感脆弱,开展径流变化归因识别对区域生态环境、水资源开发和管理至关重要.采用气候倾向率、累积距平、滑动t检验、Hurst指数等方法探究了大通河流域1961—2020年气象水文要素的演变,基于Budyko假设的水热耦合平衡方程和累积量斜率变化率法定量评估了流域径流变化的主要影响因素.结果表明:近60年大通河流域气候暖湿化明显,气温、降水倾向率分别为0.39℃·(10 a)^(-1)、9.1 mm·(10 a)^(-1),未来一段时间这种趋势还将持续;年径流于1990年发生突变,上游增加,中下游衰减明显,受水库调蓄影响汛期径流比重减小,年内分配趋于均衡;大通河流域以草地为主,研究期土地利用、植被覆盖未发生明显变化.流域冰川萎缩严重,面积减小20.9 km^(2),储量减少2.99 km^(3),冰川年消融量0.37×10^(8) m^(3),约占径流的1.3%;气候变化为流域上游径流增加的根源,降水的影响远大于潜在蒸散发和气温,跨流域调水是中下游径流减少的主导因素,对中游的影响高于下游.

漓江流域径流演变归因分析

在气候变化和人类活动的背景下,进行漓江流域径流演变归因分析,有利于漓江流域生态功能的可持续利用。采用线性趋势法和累积距平法对1991—2020年流域年径流量、年降水量、年均气温、NDVI指数进行分析,结果表明各要素均呈上升趋势,分别于2015年、2012年、2017年、2010年前后发生突变。采用Pearson相关系数法分析各要素与径流演变的相关性。最后定量分析气候变化和人类活动对径流的影响,进一步佐证相关分析结果。研究表明,降雨量与径流量的相关性最高,气温与径流量的相关性最弱。气候变化对漓江流域径流演变的贡献率为58.59%,人类活动对漓江流域径流演变的贡献率为41.41%。

金沙江支流关河流域水文情势评价

水文情势变化是影响河流生态系统、功能的主要驱动力。为研究人类活动影响前后关河流域水文情势变化,在研究豆沙关水文站相关数据的过程中,以1959—2018年间的数据为参考资料,结合Mann-Kendall法分析水文数据的演变趋势,水文指标变化范围法分析年径流输沙年际、年内变化趋势及其水沙单项水文指标改变度;在分析该地气候变化情况时,运用双累积曲线法,同时,为了更好地分析影响径流水沙的变化的因素,特别是对人类活动因素进行分析,引入累积量斜率变化率法。结果显示:1)1959—2018年,豆沙关水文站多年平均流量和年降水总量呈下降趋势,趋势不显著;年平均输沙率呈下降趋势,趋势显著;2)在人类活动的干扰下,该流域的流量发生了一定改变,体现为月均流量值变化明显,与之前相比,变化幅度已经突破34%;月均含沙量值水文改变度达到40.58%,呈中度改变;3)人类活动、年降水量、年潜在蒸发量分别对年输沙量的贡献率分别为69.22%、29.66%和1.12%,1996—2018年总减沙量为2564.66万t,平均每年为116.57万t,分析造成输沙变化的因素可知,虽然许多因素都具有一定影响作用,但人类活动是最为核心且影响最大的因素。

城市化进程对贾鲁河径流变化的影响分析

随着城市的不断发展,受气候变化和人类活动的影响,城市水系径流量发生较大变化。为进一步研究城市化所带来的径流量变化趋势及其主要影响因素,对累积斜率变化率法在水文变化分析的应用中进一步创新,从人类活动因素中分离出下垫面对径流量变化的贡献率,并以贾鲁河流域郑州段为例结合Mann-Kendall检验法,求出气候变化因素和下垫面因素及其他人类活动因素对径流量变化的贡献率。结果表明,1980~2019年实测径流量呈上升趋势,并在2008年发生突变。在对径流量的影响分析中,下垫面变化和其他人类活动为主要影响因素,其贡献率分别为69.76%、56.19%。针对主要影响因素分析原因主要为下垫面硬化使产汇流增大及人口增多排放量增大。

抚仙湖水位变化特征及影响因素研究

近年来抚仙湖水位出现严重下降现象,研究其水位变化特征及影响因素对维持湖泊生态系统稳定有重要意义。基于1953~2020年抚仙湖流域水文气象数据,采用Mann-Kendall趋势检验、累积距平、Pettitt突变检验等方法分析水位年际、年内变化规律,用水量平衡法分析湖泊水量变化,用累积量斜率变化率法探究气候变化与人类活动对抚仙湖流域径流的影响。结果表明:①1953~2020年抚仙湖年际水位变化呈上升-下降-上升-下降趋势,季节性变化特征为秋季水位高、夏季水位低;②与基准期1962~1974年相比,1975~2008年气候变化和人类活动对径流的贡献率分别为10.0%和90.0%,2009~2020年的贡献率分别为18.1%和81.9%,人类活动影响占主导作用但近年来贡献率有所降低;③人类活动对径流贡献率的减少与抚仙湖流域取水许可管理、工业园区搬迁、引调水工程运行等因素有关,减少人类活动对湖泊水位的影响,有利于保障抚仙湖水位稳定。

清水河流域不同尺度水沙变化归因分析

【目的】揭示清水河流域水沙变化的驱动因素,为黄河上游流域的水土流失治理提供理论依据。【方法】基于1970—2019年清水河流域上、中、下游水文站的实测水沙数据及气象数据,采用Mann-Kendall检验法和Pettitt检验法对流域内不同尺度的水文气象序列进行趋势性分析和突变检验,基于Budyko弹性系数法、双累积曲线法和累积量斜率变化率比较法对流域不同尺度水沙变化进行归因分析。【结果】1970—2019年,清水河流域年径流深呈显著增加趋势,年输沙模数呈不显著减少趋势,流域上中游区域的年径流深和年输沙模数呈显著减少趋势;与突变前相比,人类活动对上游区、上中游区和全流域的年径流量减少的贡献率分别为99.9%~114.3%、77.5%~104.0%和-117.4%~-74.0%,对年输沙量减少的贡献率分别为104.7%~116.4%、110.2%~132.2%和113.0%~139.0%。【结论】引黄灌溉、水土保持措施等人类活动是影响清水河流域水沙变化的主要因素。

预焙铝电解槽阳极效应的智能预报方法

开发了以槽电阻斜率和累积斜率为主要判据、以物料平衡估算值以及电阻针振强度为辅助判据的阳极效应智能预报方法 .该方法的步骤是 :首先获取用于阳极效应预报的信息 ,包括槽电阻采样、槽电阻低通滤波、槽电阻斜率与累积斜率计算、槽电阻针振强度计算以及物料平衡估算 (即估算一定时间内累计加入电解槽内的氧化铝量与该时间内理论消耗量之差 ) ;然后据此进行阳极效应预报 ,即利用当前解析周期内的电阻斜率与累积斜率推理确定当前预报阳极效应的可信度 ,依据近期槽电阻针振强度的变化趋势以及物料累计偏差的取值情况对可信度进行调整 ,依据可信度值对阳极效应预报的进程标志进行处理 .测试结果表明 ,该方法的阳极效应预报成功率达 90 %以上 .

降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响

定量评估降水变化和人类活动对浏阳河流域径流的影响,有助于更合理地利用流域水资源。采用线性拟合、滑动平均和累积距平等方法分析了1969—2013年浏阳河流域径流和降水的演变规律及其相关关系,应用累积斜率变化率比较法定量估算了不同时期降水变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明:浏阳河流域降水量表现为增加趋势,上升率为3 mm/(10 a);年径流量表现为下降趋势,下降率为2.7(m3·s-1)/(10 a);降水和径流在1988年和1999年均发生显著性突变,经历了"减少—增多—减少"的交替变换。与基准期1969—1988年相比,1989—1998年和1999—2013年这2个时期的降水量变化对径流量变化贡献率依次为56.8%,7.62%,而人类活动对径流量的贡献率依次为43.2%,92.38%,可见人类活动已成为影响浏阳河流域径流变化的主要因素。

察汗淖尔流域径流演变及影响因素分析

采用趋势分析方法、累积距平曲线法和Mann-Kendall突变检验法分析了察汗淖尔流域径流演变规律和降水、气温和蒸发量等气候因素的年际变化特征和突变年份,利用像元二分法获取1990-2020年的植被覆盖度(FVC),揭示其演变规律和突变性,通过累积量斜率变化比较法得到气候因素和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率。结果:(1)1990-2020年察汗淖尔流域流域年径流量呈显著减少趋势,突变发生于2004年;(2)察汗淖尔流域自1990年后呈现降水量下降,气温上升,蒸发量下降,植被覆盖度(FVC)增长的趋势,且降水、气温、蒸发量和植被覆盖度(FVC)的突变年份为分别为2017年、1993年、2006年和2013年;(3)降水、蒸发和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率分别为为2.48%、-0.29%和97.81%。因此,人为因素—植被覆盖度的退化是造成流域径流消失的主要原因。

光衰减系数与悬浮颗粒物浓度的关系

海水中光合作用有效光强(PAR)的变化受多种因素影响,其中分布在海水中的悬浮颗粒物是造成PAR在水中衰减的重要因素之一,尤其是在风与潮混合作用较强的近海。已有的研究表明:PAR在水中是呈指数衰减的,并且在悬浮物颗粒物分布比较稳定时,光衰减系数k与悬浮物体积浓度线性相关。在生态模型中,往往需要利用k获得水下光强,而衰减系数k很难直接通过观测得到,因此本文目的就是建立衰减系数与悬浮颗粒物体积浓度的关系,后者可通过观测得到。经过对2个航次与2个定点观测数据的处理,得到了PAR衰减系数分别与所有粒径悬浮物颗粒物总体积浓度以及3种粒级(黏土、粉砂、细砂)悬浮物体积浓度之间的线性关系式,并且发现相对于细砂,较小粒径的黏土、粉砂的浓度能更好的表征PAR的衰减特性。

降水和人类活动对黄河源区径流的影响

根据唐乃亥水文站以上的黄河源区1960-2011年的观测资料,以黄河源区的径流量及降水量为评价指标,利用线性回归分析法、累积距平法以及5 a滑动平均法对评价指标进行演变规律分析,同时利用累积距平联合滑动T检验法进行突变分析,并根据累积斜率变化率法判断降水量和人类活动对黄河源区径流量的贡献率。研究结果表明近52 a来,黄河源区的降水量和径流量均有所下降,且二者间的年代、年际变化特征基本一致。降水和径流序列存在一定的相关关系,在1990年都发生显著突变。当以1960-1990年为基准期时,定量区分降水量以及人类活动对黄河源区径流量的贡献率分别为37.96%、62.04%,说明此时的人类活动已经成为引起黄河源区径流量下降的主要影响因素,降水量变化是其下降的次要影响因素。

基于SWAT模型的巴勒更河流域降雨-径流关系

研究流域的降雨-径流关系可为水资源管理与水土保持等工作提供依据。根据实测降雨资料和历史实测径流数据构建SWAT模型并用于还原径流序列,采用Kendall秩次检验、滑动平均、M-K突变检验、小波分析、累积距平法以及径流系数,分析巴勒更河流域1970—2015年的降雨-径流关系年际变化特征、变化趋势,并运用累积斜率变化率比较方法定量地分离出气候变化和人类活动对径流变化影响的贡献率。结果显示:①将SWAT模型应用在巴勒更河流域时,在校准期时评价指标R^(2)为0.78、纳什效率系数NSE为0.76;验证期R^(2)为0.58、NSE为0.51,这些指标表明将SWAT模型用于巴勒更河流域的径流还原是可行的。②巴勒更河流域1970—2015年降雨有显著上升的趋势,而径流的趋势不显著;降雨突变点出现在1981年,而径流在1995年、2010年均发生突变;此外,在该流域内降雨、径流序列展现出来的周期性变化也存在差异,尤其是在主周期上,降雨主周期为28 a,径流则为23 a。③降雨-径流关系在1989年、2001年均发生变异,且每次发生变异,都导致径流系数下降,其中1970—1988年径流系数是0.15,1989—2006年径流系数为0.11,2007—2015年径流系数为0.10。④以1970—1988年为基准期,1989—2001年人类活动对径流变化占主导地位,其中径流变化人类活动贡献了65%,而气候变化对于径流变化贡献率为35%;2001—2015年人类活动对流域径流变化贡献率为81%,气候变化对径流变化的贡献率为19%;以1989—2001年为基准期,2001—2015年人类活动对径流变化的贡献率为51%,而剩余的49%是气候变化导致的。

渭河流域气候变化与人类活动对径流影响的定量分析

【目的】定量分析渭河流域人类活动和气候变化对径流的影响,为该流域水资源可持续利用与管理提供理论依据。【方法】采用累积距平法和Mann-Kendall法诊断渭河流域径流序列变异位置,以径流变异之前时间段为基准期,变异点之后时间段为计算期,采用累积量斜率变化率比较法定量分析气候变化和人类活动对径流的影响。【结果】渭河流域径流序列分别在1971、1991年发生变异,1972-1991年气候变化对径流减少的贡献率为14.60%,其中降水、蒸发所占比例分别为24.55%和-9.96%,人类活动的贡献率为85.40%;1992-2005年,气候变化对径流减少的贡献率为30.37%(降水占25.00%,蒸发占5.37%),人类活动对径流减少的贡献率为69.63%。【结论】人类活动对渭河流域径流的减少有决定性影响,平均贡献率接近80%。

乌江流域水沙变化趋势及驱动力分析

为对乌江流域水文变化趋势特征及其主要驱动力进行分析,采用Mann-Kendall非参数检验,滑动T检验和累积曲线等方法研究了乌江武隆站1965~2017年输沙量、径流量、降水量及其变化趋势与突变特征,采用累积量斜率变化率法定量计算了乌江流域气候变化和人类活动对输沙量与径流量变化的贡献率,并通过河流影响因子法(River Impact,RI)对乌江水沙情势改变度进行了分析。结果表明:乌江流域径流量、降水量、输沙量均呈下降趋势,其中输沙量的下降幅度最为显著。导致径流量和输沙量下降的主要驱动因素分别是气候变化与人类活动。乌江流域径流量发生轻度改变而输沙量发生严重改变。

气候变化和人类活动对淮河上游径流影响分析

以淮河流域上游漯河站为研究对象,采用Mann-Kendall法、里海哈林法和滑动游程检验法对1957—2010年的年降雨量和年径流深序列跳跃变异进行诊断,结果表明漯河站年径流深和年降雨序列分别于1985年和1999年左右发生跳跃变异。根据跳跃变异检验结果,采用降雨径流关系法与累积量斜率变化率比较法定量计算气候变化和人类活动对该研究区域径流量变化的影响。综合分析结果显示:1986—1999年较前一阶段径流的减少主要因素是人类活动的影响,而2000—2010年较前一阶段径流的增多主要因素是气候的变化。降雨径流关系法与累积量斜率变化率比较法对气候变化和人类活动的水文效应定量评估结果基本一致。

1998-2020年黄河流域径流与降水演变规律研究

利用黄河流域1998-2020年的水文数据,运用距平累积法、M-K趋势检验与突变分析、累积量斜率变化率比较法等方法,对黄河流域径流量与降水量变化趋势进行分析,并对影响径流的降水与人类活动等因素进行定量分析。结果发现,黄河流域径流量与降水量呈现出明显的阶段性的变化特征,径流量在2004年发生突变,降水量在2010年发生突变,且突变后均呈现逐年上升趋势,其中降水量上升趋势更加显著。突变发生后降水与人类活动对径流量共同影响的变化趋势明显增强,降水对径流量增大的贡献率为4.38%,人类活动对径流量增大的贡献率为95.62%。目前人类活动已成为黄河流域径流变化的主要因素。