白洋淀流域气温、降水和径流变化特征及其相互响应关系

运用Mann-Kendall趋势检验、突变检验和小波分析法,对白洋淀流域1957—2012年7个气象站点气温、降水和3个典型水文站点径流量的变化趋势、突变点及周期性变化进行了分析,并探讨了径流与降水和气温的响应关系,以期为该地区生态环境保护和水资源合理利用提供基础数据支持。结果表明,研究区年均气温呈上升的趋势,并在1988年后上升趋势增大,其中,冬季和春季的气温增幅对气温升高贡献较大;降水量变化相对复杂,整体呈波动下降的趋势,其中,夏季降水量减少幅度最大,达1.72 mm·a^(-1)。受气温升高和降水量的直接影响,典型站点径流量呈明显下降趋势,并在年际尺度上与气温呈负相关,与降水变化呈显著正相关;在年内尺度上,则与气温和降水变化呈显著正相关。夏季径流量减少幅度最大,阜平、倒马关和紫荆关站分别下降0.85 m^3·s^(-1)·a^(-1)、0.72 m^3·s^(-1)·a^(-1)和0.66 m^3·s^(-1)·a^(-1)。3个指标的周期性变化都比较明显,其中径流和降水的波动变化基本一致,表明径流对降水的响应比较突出。径流变化不仅受气温和降水的影响,还受到水利工程建设、各类农业措施等多种因素的影响。

黄河流域季节降水变化特征分析

利用黄河流域106个代表气象站1960—2010年逐日降水资料,分析了黄河流域季节降水的空间分布以及年内年际分配特点,并采用Mann-Kendall法、降水倾向率和累计距平法等方法对季节降水的变化趋势和变异情况进行了研究。结果表明:空间上,黄河流域各季节降水分布与年降水分布大体相同,但随着季节变化局部地区存在差别;时间上,20世纪90年代后流域降水变化趋势明显改变,季节降雨减少趋势的强度大于增加趋势的,且大多数站点季节降水序列未来趋势与过去趋势相反;各区域同季节降水序列变异点位置虽各不相同但相对集中,说明季节降水变异可能存在内在联系。

霞曲流域1956—2010年降水趋势分析

基于霞曲流域周边站点1956—2010年的降水资料,分别采用滑动平均法、累计距平法、Mann-Kendall检验法、小波分析法等对霞曲流域降水量进行了系统的分析.结果表明:霞曲流域1956—2010年的降水量整体呈现逐年增加的趋势,但变化趋势不显著;年降水量增加的突变点为1989年;年降水量在整个研究时域内经历了丰枯交替4个阶段,年降水量具有17、9、5 a的主周期变化.研究结果可为当地流域水资源规划提供理论依据.

基于汛期分期的洪峰流量特征研究

分期洪水特征研究能进一步了解洪水季节性变化规律。基于龙滩水库1960年~2012年各分期洪峰流量资料,利用滑动平均法、累计距平法、Mann-Kendall检验法和小波分析,对各分期洪水趋势性、突变性和周期性特征的研究显示,前汛期和主汛期洪峰流量分别以平均每年3.31 m^3/s和5.27 m^3/s的速率缓慢上升,后汛期以平均每年30.02 m^3/s的速率下降;前汛期和后汛期洪峰流量突变次数均为4次,多于主汛期的突变次数(2次);前汛期洪峰流量以24 a为变化主周期,主汛期洪峰流量以15 a为变化主周期,后汛期以18 a为变化主周期。

1954—2009年窟野河流域降水与径流变化趋势分析

通过窟野河流域温家川水文站流量实测数据及神木气象站降水观测数据,运用累计距平法、R/S法、Mann-Kendall趋势检验法分析1954-2009年间温家川水文站以上窟野河流域降水与径流的年内、年际变化特征。结果表明,窟野河流域汛期降水量和径流量分别占全年降水量和径流量的76.6%和59.19%。20世纪50年代至90年代,径流变化过程基本与降水过程一致,但到21世纪初期,径流量出现明显下降趋势,截止到2009年,径流量已减小到1.25×108m3。从季节分配上来看,春、夏、秋三季的降水量呈微弱的降低趋势,而冬季降水却以0.04mm/a的趋势递增。通过对1975-2009年的煤炭开采与径流量的相关关系分析表明,虽然在这期间降水量没有明显的衰减,但是窟野河年径流量从20世纪末开始就出现了明显的减少,这主要是煤炭大规模开采等人类工程活动引发的后果。

基于极端日流量的延河径流变化特征研究

日流量能更细致地刻画和表征河流径流量的变化,其变化特征对流域生态治理以及水资源的开发利用都具有重要的指导作用。按照频率分布定义了极端日流量及其计算方法,并以延河甘谷驿水文站1953—2010年实测逐日流量为基础数据,选取日流量大于或等于第95百分位的日流量的发生天数及其平均流量作为极大日流量指标,小于或等于第5百分位的日流量的发生天数及其平均流量作为极小日流量指标,采用Mann-Kendall趋势检验法、累计距平法和小波分析法,分析了近60 a来延河极端日流量的趋势性、阶段性和周期性变化特征。结果表明:延河极大和极小日流量发生天数及其平均流量均呈显著减小趋势;在季节变化中,极大日流量主要发生在汛期,占全年的93.03%,且代际间变化稳定,而极小日流量的发生集中在12月—次年2月和5—7月,其中5—7月占全年的45.2%,且12月—次年2月的代际间波动较5—7月的大;极大日流量发生天数的突变年份为1971年、1996年,其平均流量的突变年份为1971年、1986年、1996年,且较极大日流量发生天数的变化大,而极小日流量发生天数及其平均流量开始减小的突变年份较极大日流量突变年份稍有延迟,且极小日流量发生天数较其平均流量不稳定,极小日流量发生天数的突变年份为1976年、1991年,其平均流量的突变年份为1976年;极大和极小日流量发生天数及其平均流量均存在5、15、30 a的周期,且以30 a为第一主周期,各指标近年来均呈减小趋势。

伊塞克湖典型小流域径流变化差异性及其影响因素分析

基于伊塞克湖流域近70年来气温、降水和径流量资料,采用Mann-Kendall法、突变检验和小波分析进行研究流域气温、降水和径流量的变化特征及差异性,在此基础上,探讨区域气候变化对径流量的影响。结果表明:(1)1951-2012年伊塞克湖典型小流域气温呈上升的趋势;其中,乔尔蓬-阿塔站(湖盆中部)和克孜尔苏站(东部)气温分别在1975年和1989年后上升趋势增大,秋季增温幅度均对气温升高的贡献较大;2个水文站降水量变化相对复杂,整体呈增加趋势,秋季降水量增加幅度最大。(2)受气温升高和降水量的直接影响,研究区4个典型水文站年径流量变化趋势不一致,乔尔蓬-阿塔、琼-阿克苏和琼-克孜尔苏站径流量呈明显增加趋势,曲线值分别在1987年、1983年和1987年后开始表现为增加趋势;而卡拉科尔站径流量呈明显下降趋势,曲线值在1982年后开始表现为下降趋势。从年内不同季节的径流分配来看,乔尔蓬-阿塔站和琼-克孜尔苏站径流量增加趋势明显,夏季增加幅度最大;而卡拉科尔站夏季径流量减少趋势明显,下降幅度最大。(3)通过皮尔逊相关分析法和主成分分析法分析,在年际尺度上,各水文站径流量与气温、降水量之间呈较显著的相关性,气温的升高与降水量的多少影响径流量产量的多少。(4)从周期性变化分析来看,气温、降水和径流量的周期性变化均比较明显,波动变化基本一致,表明径流量对气温和降水的响应较突出。

1992-2019年长春市多年降雨量和蒸发量变化特征分析

根据1992-2019年长春市年降雨量和蒸发量资料,采用线性趋势法、滑动平均法、Mann-Kendall检验法等方法,分析长春市年降雨量和年蒸发量的变化趋势。结果表明,长春市在2013-2019年平均降雨量最多,在1992-1998年平均蒸发量最多,但随着时间的增加降雨量和蒸发量的年代际变化差异在减少。长春市年降雨量呈上升趋势,上升速率为6.8055 mm/a,但上升趋势不显著,发生突变的时间范围为2007-2015年;在28年降雨量距平基本呈正负交替出现,正负距平以2004年为界限年。长春市年蒸发量变化波动较大,呈下降趋势,下降速率为45.549 mm/a,下降趋势显著,发生突变的时间范围为2003-2004年;在2001年之前年蒸发量距平以正距平为主,蒸发量偏大,2001年之后以负距平为主,蒸发量偏小。

新疆伊宁市1952年〜2015年气温及降水量变化特征分析

选用新疆伊宁气象站1952年~2015年以来的月年气温及降水量序列资料,采用五年滑动平均法、线性回归分析、累积距平法以及M-K突变检验等数理统计方法对研究区近64 a来水文气象要素变化特征进行了综合分析研究。结果表明,新疆伊宁市在近64 a以来,其年均气温及各季气温在波动中整体明显呈上升趋势,其多年降水量也呈明显上升趋势,说明该地区气候的湿润化程度比较明显,研究区降水量的季节性差异较大,除了春季表现出较小的减少趋势以外,其他各季降水量均呈增加趋势;气温在1995年前后发生突变,突变后年均气温呈显著的上升趋势。年降水量在1998年前后发生突变,其呈现为由减少到增多的变化趋势;自1999年开始呈持续增长趋势,预计未来几年内新疆伊宁市降水量将呈显著增加趋势。

基于生态流量保障的青山水库调度方案研究

为保障水库下游河道生态流量,以长江流域省份的青山水库为例,采用累计距平法分析生态流量控制断面的丰、枯水期,选取Tennant法计算水文年丰、枯水期的生态流量,并引用《中华人民共和国长江保护法》相关规定,明确生活供水、生态需水、灌溉和发电用水的次序,绘制青山水库调度图。结果表明,丰、枯水期采用对应时段平均径流量为基准计算生态流量更符合水文节律。调度方案明确了丰、枯水期间的保障生态流量线和生态流量保障区,保障了枯水期生态流量。研究为综合利用水库调度方案编制提供了可借鉴的经验。图3幅,表1个。

汾河流域蒸发演变规律及变异特征研究

蒸发一直是水文气象学中研究的重点,流域尺度的蒸发规律研究对于深刻理解流域气候变化机理具有重要意义。以汾河流域及周边13个气象站的月值气象数据和Penman-Monteith公式为基础,应用Mann-Kendall法、累计距平等方法分析汾河流域的蒸发年际变化规律。研究表明:汾河流域上游蒸发呈不显著增加趋势,中游、下游及全流域蒸发呈显著下降趋势,流域平均蒸发量每年以0.6 mm递减。汾河流域各部分蒸发序列均出现了变异情况,变异年份集中在20世纪90年代。汾河流域的蒸发变化趋势与气温变化趋势相反,出现了“蒸发悖论”现象。

水利枢纽对下游河道水文情势影响研究

水利枢纽对水力发电、蓄水、排洪泄涝、旅游等有着较大的贡献,但水利枢纽的修建同样会对其下游的水文情势产生一定的影响,进而可能影响其防洪泄涝蓄水能力。以某地水利枢纽的A潮位站为对象,借助非参数检验值与累计距平法等研究方法,通过对A潮位站多年记录的潮位、潮历时的数据进行分析比对,研究其水文情势与该水利枢纽之间的关系。结果表明,该水利枢纽所处位置6、7、8月份为丰水期,潮位增长明显,且潮历时变短,不利于该水利枢纽的自流引水;而9、10、11月份为枯水期,在枯水期结束后至次年的潮位会出现一定的增长,且潮历时较丰水期长,因此该阶段利于引水。在该水利枢纽修建完成后,多年间涨潮、落潮的潮差波动较大,但整体有较小增长,潮历时则略有变短。随着潮位的增大与潮历时的变短,对该水利枢纽的排洪泄涝能力会带来一定的影响。

1980年～2017年大冶市日照时数变化特征分析

日照是一个重要的气象要素,其对农业生产和植物的光合作用等具有较大的影响。本文收集了大冶市1980年~2017年间日照的数据资料,采用线性倾向估计和累计距平法的分析方法,研究了该地区日照的变化规律。统计结果表明:1980年~2017年间,大冶市的年日照时数和各季节的日照时数总体上呈下降趋势,其中1980年~2001年的年日照时数总体处于增长状态,此后呈迅速减少趋势。