基于REOF的不同量级降雨侵蚀力时空变化——以重庆市为例

研究重庆市不同地理分区内各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,为该地区进行更加精准的区域性水土流失防治工作提供理论依据。选取1981-2020年重庆市31个站点逐日降雨数据,利用旋转经验正交函数(Rotated Empirical Orthogonal Function,REOF)对降雨侵蚀力进行地理分区,并结合R/S、5年滑动平均、Mann-Kendall检验等方法,分析各分区不同量级降雨侵蚀力时空变化。结果表明:①重庆市降雨侵蚀力可分为6个地理区域(Ⅰ-Ⅵ区);②重庆市多年平均降雨侵蚀力为5784.04 MJ·mm/(hm^(2)·h·a),不同降雨侵蚀力从大到小依次为:大雨、暴雨、中雨、大暴雨;③大雨侵蚀力在Ⅰ-Ⅲ区和Ⅴ-Ⅵ区占主导优势,暴雨侵蚀力在Ⅳ区占主导优势。各分区中,中雨、大雨及暴雨侵蚀力主要集中在5-9月,大暴雨侵蚀力集中在6-8月;④各区不同量级降雨侵蚀力年际变化从小到大依次为:中雨、大雨、暴雨、大暴雨;同一量级降雨侵蚀力的整体变化趋势均不显著;Hurst指数表明,中雨侵蚀力在Ⅰ和Ⅴ区、大雨侵蚀力在Ⅱ和Ⅴ区、大暴雨侵蚀力在Ⅰ和Ⅲ区呈强持续上升趋势;⑤中雨、大雨及大暴雨侵蚀力在渝东南、渝东北占主导优势,暴雨侵蚀力在渝西以及重庆中部占主导优势,且Ⅰ区酉阳和秀山、Ⅱ区开州、Ⅲ区北碚和铜梁、Ⅳ区璧山和永川、Ⅴ区巫溪和云阳及Ⅵ区忠县是不同量级降雨侵蚀力的高峰中心。通过对重庆各分区不同量级降雨侵蚀力的分析,明确了可能引起土壤侵蚀的主要雨型、高发时期和潜在风险较高的地区,可为区域水土流失动态监测和水土保持措施的合理制定提供参考。

泰安市蒸发量变化趋势分析与基于神经网络的预测

蒸发量是水文特征里的一个重要指标,为科学准确地分析及预测泰安市蒸发量的特点和走势,利用泰安市黄前水库、东周水库、大汶口和戴村坝4个代表性水文观测站1985—2021年的调查数据,通过Mann-Kendall检验法、滑动t检验法检测其突变特征后,使用R/S分析法预测未来蒸发量变化趋势。使用泰安站2005—2022年蒸发量日值观测数据,通过Neural-Prophet算法耦合Optuna算法建模进行蒸发量的预测,并与其他预测模型的评价指标做出比较。结果表明:泰安市年及各季的蒸发量都呈现出明显的减少趋势,且在今后的一段时期内,大部分区域都将延续这样的发展态势。模型给出的预测数据准确率很高,符合要求,可以利用到日常生产及科研指导中,为蒸发量的预测提供了一种新途径。

我国人均粮食占有量时空变化特征及驱动力研究

粮食安全问题一直被我国各界所关注,人均粮食占有量是粮食安全度的重要体现。为了明确我国粮食安全状况,根据1997—2010年我国人均粮食占有量及引起其变化的各类驱动力数据,利用TFPW-MK趋势检验法和基于PLS的STIRPAT模型,定量研究了近14年人均粮食占有量的时空变化特征以及各驱动力的影响。结果表明:从时间尺度看,1997—2003年人均粮食占有量波动减少,2003—2010年人均粮食占有量逐年增长,整体呈增加趋势;从空间尺度看,61%的地区近14年人均粮食占有量呈上升趋势,其中内蒙古趋势斜率最大,河北趋势斜率最小。39%的地区近14年人均粮食占有量呈下降趋势,其中上海趋势斜率绝对值最大,四川趋势斜率绝对值最小;人均粮食占有量变化的负驱动力中一产就业人员影响最大,正驱动力中粮食作物播种面积影响最大。我国粮食安全整体呈良性发展态势。

黄河干、支流径流量与输沙量年际变化特征

收集黄河流域干、支流21个主要水文控制站1950-2007年间年径流量与年输沙量时序数据,采用TFPW(Trend-free pre-whitening)-MK法检验年径流与年输沙长期变化趋势,并利用贝叶斯变点分析方法诊断时序数据突变点。结果表明,黄河干(除唐乃亥外)、支(除氵状头站年径流外)流年径流量与年输沙量均呈现显著下降;干、支流年径流与年输沙序列下降变化中均存在显著突变点,除干流年径流序列在1968年前后和1985年前后有共同突变点外,其它序列突变点出现时间极少一致;干、支流年径流量与年输沙量的突变式下降是对流域降水变化与人为干扰复合响应的结果。

辽河流域水资源状况分析

水资源是指陆地表面及表层短中期(一年或数年内)可由降水补给更新的淡水资源,它的丰欠与大气降水量和地表径流量有密切关系。利用1960—2000年我国辽河流域地区30个水文站的月径流资料,采用EOF分析、旋转EOF分析、MK突变检验法,重点分析了辽河流域径流量的变化规律及变化趋势。结果表明:辽河流域的径流量总体呈下降趋势,不同站点的径流量之间的变化趋势和幅度值有所差异,而且径流量也存在时间差异性。

梯级水电站对黑河出山口径流及洪水过程的影响

基于莺落峡水文站的月年径流量、年最大洪峰流量、洪水过程及黑河上游流域降水等资料,运用双累积曲线法、Mann-Kendall趋势检验法(简称MK检验法)、基尼系数法等方法,分析梯级水电站对黑河出山口莺落峡水文站径流及洪水过程的影响。结果表明:黑河上游梯级水电站的建设运行对年径流量变化影响不大,对径流年内分配及洪水过程有一定影响;电站联合调度运行后,坝前库区蓄放水改变了天然径流过程,对径流年内分配产生显著影响,年内分配均匀度在2001年发生转折,2017—2020年呈显著增加趋势;人为升降闸门高度,致使水位直上、直下,洪水过程拉长,峰值变大,呈陡涨直落形态,涨落率和变化频次增加。研究成果可为加强流域水电站科学调度、水生态文明建设及水能水资源可持续开发利用提供理论依据。

区域降雨变化趋势及规律分析——以龙游县为例

由全球变暖引起的环境变化会导致区域水资源的变异,识别处理这些变异对于区域水资源管理至关重要。为研究区域水文要素变化趋势及规律,采用Mann-Kendall检验法以及小波分析方法对近60 a降雨资料进行分析,确定了趋势变化、周期变化以及突变时间,识别了未来龙游县气候变化趋势。

青海省夏季降水变化特征

本文采用常规统计法分析青海省1960—2008年夏季6—8月降水量空间分布特征和时间变化规律,用Mann-Kendall突变检测法、经验正交函数分析(EOF)及小波分析等方法检验降水突变特征,结果表明:青海省降水总量年际变化波动明显,最高值最低值差值不大;降水在青海省呈斜板式从最高向西北部逐渐减少。