60多年来车尔臣河流域主要水文要素特征分析

开展河流主要水文要素变化特征分析,可为不同来水情景下水资源配置(农业需水量计算、山区水库调蓄计算、水利工程规划布局、水资源优化利用等)提供理论依据。以新疆车尔臣河为例,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析等方法对主要水文要素变化特征进行了分析。车尔臣河径流系列变差系数(Cv)为0.34,偏差系数(Cs)为1.14,径流年际变化相对稳定;1957—2021年间径流整体呈显著增加趋势,其中1957—2003年处于上升、下降的波动状态,在2003年后径流整体呈增加趋势,且在2008年发生突变;径流过程存在11 a和19 a的显著主周期,在主周期内还存在7 a和11 a的小周期;基于距平百分率法得到丰水年来水为6.630亿m^(3),平水年来水量为5.319亿m^(3),枯水年来水量为4.820亿m^(3);流域降水呈现显著上升趋势,气温呈先下降后上升波动,整体呈上升趋势。研究表明,1957—2021年,在车尔臣河流域,径流年际变化相对稳定,整体呈显著增加趋势,过程存在11 a和19 a的显著主周期,降水呈波动上升趋势,气温也呈增加趋势,在未来水资源配置规划时应重点关注以上特征。

基于改进变异系数法的河南省水资源承载力评价

为了解河南省水资源承载能力,促进其水资源开发利用与社会经济之间协调发展,结合河南省实际状况,选取社会、经济、水资源、生态环境4个子系统18个指标构建评价指标体系,基于河南省2005—2020年水资源相关数据,运用区间层次分析法(IAHP)与改进变异系数法(ICVM)组合赋权,并利用综合指数评价模型分析河南省水资源承载能力。结果表明:2005—2020年河南省水资源承载力虽有波动,但总体趋于稳定,水资源承载力综合得分平均值为0.416,承载力等级为“中等”。由M-K趋势检验可知,河南省水资源承载能力呈上升趋势,预测未来几年水资源承载力等级继续保持“中等”且有可能达到“较高”等级。由障碍度分析可知,废污水排放量、人均用水量、地下水供水量占比、氨氮排放量、化学需氧量排放量、水资源总量、人口自然增长率与人均GDP为河南省水资源承载力主要障碍因子,可通过加强水资源保护、合理优化配置水资源提高水资源承载力。

海流兔河径流量年内分配及变化趋势分析

采用不同方法对黄河中游典型风沙滩河流海流兔河1957～2007年的径流资料进行了分析。采用年内分配不均匀系数法分析表明，海流兔流域径流年内分配均匀，集中度低。应用Mann—Kendall秩次检验法，证明年径流序列存在明显下降趋势。而同时期的降雨量不存在显著的趋势。且降水年内分配十分不均，主要集中在夏季的7-9月，冬季少雨。利用情势变化指数法（RSI）分析得到海流兔河年径流变化的几个阶段分别为1957～1967年、1968—1988年、1989—2000年、2001～2007年。通过对比降水资料和径流资料的变化趋势和年内分配，发现降水对径流变化的影响不明显。

新疆和田绿洲气温趋势变化分析

利用4种数学方法——M-K检验法、Spearman检验法、滑动平均法和小波分析,对和田绿洲实测气温序列进行趋势分析。结果表明,和田绿洲的年、夏、秋、冬季平均气温序列均存在显著的递增趋势;经对比分析不同方法的优缺点,推荐小波分析与传统方法结合分析时间序列的趋势变化。

近50年来京津唐地区降水时空演变特征分析

研究京津唐地区降水量的时空分布对于认清该地区水资源的数量变化趋势、合理配置水资源及降低旱涝灾害均具有重要意义。基于京津唐地区6个国家级气象站点50年逐日降水资料,利用滑动均值法、M-K检验法及空间插值法等,分析了京津唐地区降水的空间分布、变化特征及近50年的降水变化趋势。结果表明,该地区降水在时空上分布不均匀,整体上西南降水少,东北降水多,年内降水主要集中在6~9月,50年来降水量整体呈减少趋势,但自2005年以来,年降水量出现回升迹象。

1956-2016年沣河径流量变化特征分析

以沣河流域内秦渡镇水文站1956-2016年实测径流数据为基础,分析年内变化特征;用M-K方法对沣河年际、丰水期、枯水期3个时期的径流量进行了突变分析,再用滑动t检验突变点的可信度。结果表明:沣河年径流量在1956-2016年中整体呈减少趋势,减少率为175.71×10^(4) m ^(3)/a;径流年内分配在20世纪70、80年代较为集中,主要在7-9月,全年占比达43.87%,2006年以后年内分配较为均匀;沣河年径流量在1982年发生突变;丰水期在1977和1985年各发生1次突变,其中1977年的丰水期径流量全年占比从15.2%增加至64.4%;枯水期在2001年发生1次突变。研究结果可以为沣东、沣西新城的防洪和海绵城市建设以及陕西省斗门水库的正常运行提供参考。

近46年会东县降水变化特征分析

采用滑动平均、Mann-Kendall检验法、累积距平法和气候倾向率等方法,分析了1970—2015年会东县的降水资料,结果表明,近46年来会东县年降水量总体呈减少趋势,气候倾向率为-9.8 mm/10 a;20世纪90年代降水量最不均衡,70—80年代和2010年以后降水量年际分配趋于平衡;季降水量不稳定度从高到低依次为春季、冬季、秋季、夏季;近46年会东县年降水量发生过2次突变,分别发生在1990和2000年。

山东济南市小清河黄台桥水文站降水量多年变化特征及趋势分析

应用Mann-Kendall趋势检验方法对济南市小清河黄台桥站降水量多年变化特征及趋势进行分析,并用单变量人工神经网络非线性时序模型对黄台桥站年降水量进行预测。通过研究发现黄台桥水文站年降水量呈现微弱的上升趋势(1.4 mm/10 a),其中秋季和冬季呈现下降趋势,另两季则呈微弱的上升趋势;基于人工神经网络非线性时序模型来预测2018年和2019年降水量,发现其值大于黄台桥站多年平均降水量。

许昌市1953～2016年降水时空变化特征分析

根据许昌市1953～2016年的日常气象降水资料,应用线性倾向估计、累积距平、滑动t检验、M-K突变分析法,对该区的年降水量、四季降水量的时空变化特征进行分析,结果表明:1953～2016年,许昌市多年平均降水量为726.34 mm,最大年降水量为1 132 mm(1961年),最小年降水量为413mm(1964年),年降水量的倾向率为-10.3 mm/10a,呈下降趋势;年内降水量分配严重不均,主要集中在夏秋两季;春季、夏季和冬季的降水量呈减少趋势,秋季降水量呈增加趋势;春季、秋季和冬季的降水没有明显突变年份,夏季降水显著突变时间区域为1998～2007年,年降水的突变点为2010年。

芜湖市1971～2015年降水变化趋势及突变性分析

运用线性倾向估计法、累积距平法、t检验法、M-K突变检验法对芜湖市1971~2015年(45年)的降水观测资料进行变化趋势及突变特性分析。结果表明:芜湖市年均降水量呈增加趋势;年内降水主要集中在春夏两季,不同季节降水量分别占全年降水量的27.5%(春)、42.9%(夏)、16.7%(秋)、12.9%(冬);春、夏、冬季的降水变化为典型的多峰型,秋季的降水变化为单峰型;春季、冬季降水发生突变,夏季、秋季、年均未发生突变;2004年是春季降水序列减少突变点,1988年是冬季降水序列增加突变点。

近41年南水北调中线工程安阳河以北段冬季气温变化特征

为进一步深化对南水北调中线工程安阳河以北段冬季气温变化规律的认识,选取沿线10个国家气象站1981—2021年的冬季日平均气温数据,借助气候倾向率法、累积距平法、Mann-Kendall突变检验法和Morlet小波分析等方法,对南水北调中线工程安阳河以北段近41 a来的冬季气温变化特征进行了系统分析。结果表明:①在1981—2021年间,南水北调中线工程安阳河以北段各站冬季平均气温整体上表现为由南向北逐步降低的趋势,同时时间序列具有明显的同步相关性和冷暖同步特征,尤其是邻近站点之间,相关系数甚至超过0.9;②在近41 a间,各站点冬季季度及月度平均气温在波动中呈现明显的升温趋势,总体上可将1980年代中后期、2000年代初期和2010年代中前期作为沿线区域冬季平均气温突变的节点;③在研究时域内,南水北调中线工程安阳河以北段多数站点以40 a为第一主周期,冬季平均气温先后经历了低→高→低→高的循环交替,而且在未来一段时间内仍将继续偏高,为冬季实施冰期动态调度提供了有利条件。研究成果可为南水北调中线工程优化冰期输水调度、提升冬季渠道过流能力和防范各类冰冻灾害发生提供科学依据。

长江荆南三口河系水位演变规律及对江湖水量交换关系的响应

为分析荆南三口河系水位演变规律与江湖水量交换关系。依据1956-2017年荆南三口、湖南四水、洞庭湖城陵矶站以及长江干流枝城站月平均水位及流量和该流域8个雨量站的降水数据,运用Mann-Kendall趋势检验法、回归分析、流量年特征值等方法研究了三口水位的时序演变特征及其与流量、降水、江湖水量交换、人类活动的关系。结果表明:①与阶段一(1956-1966年)相比,阶段二(1967-1980年)、三(1981-2002年)、四(2003-2017年)河系年平均水位、年最高水位分别下降0.74 m、0.37 m,年最低水位上升0.07 m;②在涨(4-5月)、丰(6-9月)、退(10-11月)、枯(12月-次年3月)四个水文节点上,最低水位降幅最大(-0.98m),平均水位次之(-0.78 m),最高水位最小(0.55 m),并将其降幅按水文节点排序依次为退水期(-0.95 m)>丰水期(-0.61 m)>涨水期(-0.21 m)>枯水期(0.15 m);③河系水位变化与其流量变化有着较好的一致性(二者的相关系数r=0.65),与降水量相关性较弱(r=-0.16),但2002-2017年相对干旱的气候加剧了河系水位的下降。从总体上看,长江枝城来水量减少和以水利工程为代表的人类活动方式是导致荆南三口河系特征水位下降的主要驱动因素。