基于M-K法和小波分析法的昭苏县四季降水变化特征分析

选用昭苏县1955—2018年的逐月降水资料,利用线性倾向率法、M-K突变检验法及Morlet小波分析法对昭苏县64年四季降水量进行倾向、突变和周期特性分析。结果表明:(1)64年间春季、秋季和冬季降水呈增加趋势,夏季降水呈减少趋势。(2)64年间四季降水量呈现阶段性波动变化的特点,其中春季和夏季降水变化不显著无突变点,而秋季和冬季降水变化趋势呈显著增加趋势。(3)64年间夏、秋、冬三季降水量呈现5~6 a的周期性变化,春、夏、秋三季降水量呈现出10~13 a的周期性变化,春季降水量呈现25~26 a周期性变化,夏、秋两季降水量呈现33~34 a的周期性变化,冬季降水量呈现16~18 a周期性变化。

基于M-K检验法与R/S法的宜宾市降水量分析

依据宜宾市1963—2012年的年均降水量数据,运用Mann-Kendall法、R/S法对宜宾市的年均降水量变化趋势及特征进行分析.结果表明:宜宾市近50年年均降水量总体呈波状下降趋势,并以56.36 mm/10 a的速率递减.进一步对宜宾市的年均降水量进行Mann-Kendall突变分析,得出突变年份为1990年,R/S法分析发现宜宾市近50年年均降水量的Hurst指数为0.698 7,具有持续性特征,由此表明在将来一段时间内,其年均降水量仍具有持续下降趋势.同时诊断发现该序列存在变异点,变异年份在1982年.

抗滑桩全桩内力计算“m-k”法的有限差分法

传统的弹性地基系数“m-k”法在计算抗滑桩内力时,需分受荷段和锚固段分别查表计算,不但计算过程繁琐,容易出错,而且受查用表格中各系数截断误差的影响,常使计算结果出现某些误差,以致出现与边界条件不相一致的现象。针对这些问题,基于“m-k”法的原理,提出了便于编程的有限差分法,可对弹性抗滑桩全桩内力进行统一分析。编写了计算和图形处理程序,并用一算例与传统方法进行了验证和对比。结果表明,只要等量差分段取得足够小,就可获得符合边界条件的高精度数值解。实例表明,可根据内力计算图形处理结果,优化钢筋笼的配筋,使抗滑桩的结构设计安全而经济。

弹性抗滑桩内力计算的有限差分“m-k”法

基于地基系数“m -k”法的原理 ,提出了进行锚索抗滑桩全桩内力计算的有限差分法 ,同时 ,编写了该法的计算和图形处理程序。实例计算结果表明 :只要等量差分段取得足够小 ,虽然所耗机时稍长 ,但可获得高精度数值解 ,其精度高于采用传统手算法所得的精度 ,而且图形处理结果可优化抗滑桩的结构设计 ,且考虑了各种桩底支承条件。本方法基本原理同悬臂桩法 ,滑动面以下锚洒桩的内力计算同普通桩完全相同 ,滑动面以上不同的只是此时的桩顶条件有所不同 ,必须考虑锚索拉力的作用。地基系数“m -k”法适用于滑动面以上地层为土层或严重风化岩层 ,滑动面以下为岩层的情况。

基于气候统计分析法的福建省主汛期降水时空演变研究

选取福建省1990—2020年共30年主汛期(4—9月)逐小时站点降水资料,采用经验正交函数分解法、九点平滑法、非参数统计检验法、M-K检验、小波分析法等气候统计方法,对福建省主汛期降水气候时空演变及其周期变化特征展开研究。应用气候统计分析方法研究福建省近30年主汛期降水气候的时空演变和周期性,反映出明显的气候不均匀性和周期性,可为气象业务部门降水预报预测提供有力依据,实现预报在前、决策在前、防范在前的目标。

疏勒河流域径流量和输沙量变化规律

[目的]探索疏勒河流域水沙变化特性,可为国家实施西部生态安全战略提供科学支撑。[方法]基于疏勒河流域昌马堡、潘家庄、党城湾3个水文站的实测径流量和输沙量序列资料,运用滑动平均、Mann-Kendall突变趋势检验和小波分析法等方法,分析了疏勒河流域径流量和输沙量变化规律。[结果]疏勒河流域年径流量和年输沙量均呈递增趋势,且输沙量增大趋势大于径流量,昌马堡、潘家庄、党城湾3个水文站径流量分别在1999年、2016年、1982年发生突变,昌马堡和潘家庄年输沙量突变均发生在1998年,党城湾输沙量没有突变;疏勒河流域3个代表站的径流量和输沙量都呈现出多时间尺度的演化特征,昌马堡径流量主周期为58 a,31 a,14 a,9 a和5 a,输沙量主周期为48 a,23 a,14 a,7 a和5 a,潘家庄径流量主周期为59 a,32 a,14 a,输沙量主周期为37 a,14 a,8 a和5 a,党城湾径流量主周期为42 a和5 a,输沙量主周期为16 a和8 a。[结论]疏勒河流域水沙总体呈递增趋势,且存在明显的周期变化,除党城湾的输沙量没有突变发生以外,其余站点水沙均有突变发生,同一水文站输沙量的突变的发生滞后于径流量的突变。

响洪甸水库流域降水序列特征分析

采用Mann-Kendall法(M-K法)对响洪甸流域1951年~2022年降水量进行分析,采用小波分析的方法对M-K法分析结论进行验证。结果表明,采用M-K法与小波函数能够正确地反映响洪甸水库流域降水序列的突变性和周期性规律,可为其他流域降水系列特征分析研究提供借鉴。

三峡水库运行后汉口—九江河段水位变化特征及成因

大型水库的修建引起坝下游的水位调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究汉口—九江河段水位变化特征及成因,采用M-K分析法分析1988—2022年汉口、黄石港和九江站的水位变化趋势,并使用基于距平残差的水位变幅分析方法和一维水动力模型,分析河道冲淤、下游水位和阻力变化对不同特征流量下水位变化的影响。研究结果表明:①三峡成库前,除九江站枯水位呈显著性下降趋势,各级流量下的水位均没有显著性变化趋势。②三峡成库后,九江站的水位变化趋势与建库前相同;汉口站、黄石港站在12000 m^(3)/s和20000 m^(3)/s下的水位呈显著性下降趋势,12000 m^(3)/s时降幅分别为0.072、0.045 m/a,20000 m^(3)/s时降幅分别为0.048、0.027 m/a;水位变化的临界转换流量约为30000 m^(3)/s,在该流量附近水位未出现明显变化;当流量大于30000 m^(3)/s时,水位呈非显著性上升趋势,45000 m^(3)/s下的升幅分别为0.037、0.049 m/a。③临界转换流量以下水位下降的主导作用为河道冲刷,临界流量附近的水位未出现明显变化源于阻力增大作用接近抵消了河道冲刷的影响,临界转换流量以上的水位上升源于阻力增大作用更加明显,个别年份的洪水位上升显著源于下游水位顶托作用明显。

弹性抗滑桩全桩内力计算的地基反力荷载法

地基系数法是弹性抗滑桩内力计算的常用方法,基于地基系数"m-k"法的基本原理,将抗滑桩作为整体进行内力分析,提出了弹性抗滑桩全桩内力计算的反力荷载法,详细推导了有关计算公式;运用Matlab语言编写了全桩内力计算和图形处理程序,可对全桩进行整体分析,不需要像传统方法那样以滑动面为界将抗滑桩分成受荷段和锚固段分别计算其内力;与有限差分法相比,无需利用滑动面处的连续性条件进行迭代计算;计算实例表明,其方法与传统方法计算结果能很好吻合,图形处理结果有利于抗滑桩结构设计,且程序运行时间短,可提高抗滑桩内力分析效率。

近60年淮河流域极端降水和极端温度时空变化特征

基于1962—2019年间淮河流域149个站的气象数据,选择10个典型极端降水指标,12个极端温度指标,运用M-K趋势检验、相关性检验等方法,研究淮河流域降水和温度时空变化特征。结果表明:1)极端降水空间分布由东南向西北逐渐减小;时间序列上,多数极端降水指标呈微弱下降趋势,仅RX1day、CWD、R95P和R99P呈微弱上升趋势。2)极端温度空间分布上,多数极值指标自北向南逐渐升高,仅TXx自西向东逐渐降低;极端暖指标中SU25自西向东逐渐降低,TR20自北向南逐渐升高,其余指标分布规律不明显;极端冷指标中仅FD0、ID0自南向北逐渐升高;时间序列上,极值指标和极端暖指标呈上升趋势,极端冷指标呈下降趋势;极端冷指标下降的幅度高于极端暖指标增加的幅度,二者演变趋势对气候整体变暖的影响表现为同向一致性。3)极端降水指标与大部分极值指标、极端暖指标呈正相关;与大部分极端冷指标呈负相关。

基于地音监测技术的矿震演化规律及预警模型研究

矿震是冲击地压孕育及诱发的重要影响因素,针对煤矿矿震灾害地音预警问题,通过现场地音监测数据,对矿震发生前地音活动演化规律和前兆特征进行了分析,基于M-K趋势评估法,建立了矿震发生危险评价预警模型,并进行了效果检验和应用分析。研究结果表明:矿震发生前在生产班和检修班期间,煤岩体内应力受采动影响处于波动增长状态,导致地音活动具有“波动增长”的前兆模式;危险评价预警模型通过对地音前兆信息给出的定量评价对矿震的发生能够起到较好的预警作用。

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。

安徽省淮北市多年降雨变化及浅层地下水位响应研究

为揭示地下水位对降雨、地下水开采及土地利用变化等因素的响应规律,采用小波分析、M-K趋势检验、滑动平均等方法对安徽省淮北市1956-2020年降雨量及地下水自动监测数据进行对比分析。结果表明:淮北市年降雨量呈现多时空尺度变化特征,具有明显的周期性,以36 a和6 a最为显著,降雨量自1956年以来整体下降是地下水位总体降低的主要原因;地下水位变化可分为水位变化主要受降雨量控制,开采井分布造成了水位变化的空间差异,降雨量引起水位上升、地下水开采引起水位下降、土地利用变化等影响因素在叠加或消减中共同影响了地下水水位变化导致城区水位下降,降雨量、土地利用变化决定地下水的动态变化降雨量占主导作用等四个阶段。研究成果可为淮北市水资源管理提供参考。

逐步回归法在中长期水文预报中的应用

逐步回归法是中长期水文预报中重要方法之一,根据天一站近50年的径流量资料,采用逐步回归方法建立了天一站年枯期平均流量的中长期预报模型。首先,通过单相关系数法对预报因子进行筛选,从中选出了71个因子,采用M-K法检验,分析天一站枯期平均流量变化趋势,发现在1963年和1978年发生了枯期平均流量的突变。然后对预报因子进一步选择,选出7个因子,建立预报模型,代入逐步回归方程,对天一站平均流量的拟合合格率为88.23%,试预报合格率为100%。预报结果较好。

嵌入层状岩体的抗滑桩受力计算方法研究

针对工程中经常遇到的抗滑桩嵌固地层比较复杂的情况,应用弹性地基梁初参数法,推导了上土下岩"m-K"法、层状地基"K-K"法的弹性抗滑桩内力、位移数学解析解,同时为了推广电子表格法在抗滑桩治理滑坡领域中的应用,运用Excel内嵌的VBA语言编写相关的计算表格,使计算更加透明化。工程实例表明:所提出的电子表格法可完成嵌入复杂地层抗滑桩的全部计算并绘出内力图形,可有效提高抗滑桩变位、内力分析效率和计算精度。

白石水库流域集水区年降水量及气象干旱时空分布规律研究

采用一年、半年、季度、月4种尺度的标准化降水指数(SPI)和PERSIANN?CDR月降水数据序列系统分析白石水库流域集水区1986-2020年降水及气象干旱时空分布规律,然后从时间序列变化上对4个尺度上的SPI值和月尺度降水利用关联M-K方法进行显著性检验。结果表明:在统计学上1985—2019年白石水库流域集水区年降水量没有显著变化趋势,整体围绕486.63mm上下波动,但呈现出连续下降趋势;从空间上,自东南向西北月降水呈减小趋势,在时间序列上呈不显著变化趋势;SPI显示2002—2012年流域集水区均出现长时间持续干旱,该变化趋势与降水保持一致,应重点关注干旱对白石水库水质、水量及重大生态工程实施效果的影响。

中国北方地区水资源演变和供水构成变化特征

中国北方地区水资源与经济社会发展不匹配的问题日益凸显,为在宏观尺度上全面认识北方地区水资源时空演变过程和各类水源供水分配比例,本文利用Mann-Kendall和Theil-Sen等统计学方法,对北方地区15个省级行政区2003—2019年降水量、水资源量和供水量数据进行分析。结果表明:北方地区近17年降水量低于多年平均值,但处于上升周期,年际水资源总量演变规律与降水量变化基本一致;供水量在2013年达到拐点,由持续增加转为缓慢下降并相对稳定;供水水源以地表水源为主且其占比逐年上升,地下水源供水占比逐渐下降,其他类型水源(污水处理再利用、集雨工程、海水淡化等)供水占比均增长明显。目前我国北方地区供水结构变化主要以需求为主导因素,对水资源演变趋势的考虑和主动适应措施不足,仍有进一步调整和优化的空间。

近50年滁河六合站水位变化及成因分析

为研究滁河下游河道水位演变规律,本文采用M-K检验、数理统计等方法,分析近50年来滁河六合站年最高、年最低和年平均水位及月平均水位变化,并揭示影响年特征水位变化的主导因素。结果表明:六合站年平均、年最低水位呈上升趋势,最高水位呈缓慢下降趋势;年最高水位主要受降水、上游来水和下游潮水顶托影响;近年来年最低水位主要受控于水利工程调度。研究结果可为区域防汛抗旱决策、水利工程调度优化提供支撑。

近40年来中国大陆总辐射的演变特征

利用1961，2002年中国大陆地区60个站月平均总辐射资料，讨论了我国大陆地区总辐射在年际一年代际时间尺度上的演变特征。研究表明：我国大部分地区总辐射的变化特征有很好的一致性。大部分地区总辐射自20世纪60年代开始呈现减少的趋势，这一趋势一直持续到1990年前后，其后大部分地区总辐射有明显增加的趋势。同时分析了各区总辐射的线性倾向系数以及其演变趋势的地理分布。

西江流域干流径流演变特征与趋势分析

为研究西江径流的演变规律，运用 M-K 法对西江流域广西境内3个代表水文站1980~2010年年径流时间序列资料进行了趋势性、突变特征分析，并进一步对各代表站逐月的径流变化趋势进行分析；运用具有多分辨率功能的复 Morlet 小波分析方法对各代表站径流进行多时间尺度周期性和近期径流演变趋势研究。通过趋势性和周期性分析可知，西江干流径流呈现减少趋势；西江径流存在5、15、22 a 这3类尺度的周期变化；从2010年以后5 a 左右，西江径流将处于一个整体相对偏枯期，之后将进入一个小幅震动的丰水期。实测2010~2013年径流显示西江来水较枯。