资水流域柘桃区间中小河流域面雨量算法比较分析

为探析国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品在中小河流面雨量计算中的可行性,该文以湖南省资水流域柘桃区间为例,利用泰森多边形法、算术平均值法、克里金插值法以及国家气象信息中心多源融合格点降水实况产品,以2020年9月的主要降水过程为代表,对4种方法计算的面雨量结果进行比较分析。结果表明:(1)4种方法的计算结果相关性显著,均能较好反应出不同强度降水及不同子流域之间的差异。大多数情况下算术平均值法的结果偏大,多源融合格点实况法的结果偏小,插值法和泰森多边形法的结果介于二者之间。(2)当地面雨量站分布密集或降水空间分布均匀时,4种方法计算结果的标准差较小;当地面雨量站分布稀疏或降水空间分布不均时,4种方法的结果标准差较大,此时采用多源融合格点实况法比算术平均值法、泰森多边形法更合理可靠。(3)对于地形地貌复杂多变的山区,尤其是暴雨以上强降水天气,降水空间分布十分不均,实际计算中小河流域面雨量时,针对不同的子流域、不同的天气过程,应当根据天气系统及降水空间分布综合分析,合理利用多种方法才能准确把握面雨量的大小和可能的误差。

基于信息熵的流域水电开发环境系统演化分析

通过构建流域水电开发环境系统熵流指标体系,运用Shannon信息熵原理,定量计算了系统“压力型正熵流”和“支持型负熵流”。定义了系统总熵流和扰动系数,揭示了流域水电开发环境系统稳定性和水电开发活动对环境系统的扰动能力。最后以资水流域为例对该模型进行了验证。研究结果表明:2006年资水流域总熵流值为正,此时流域环境系统结构处于一种不稳定状态;2007—2016年总熵流值转为负值,系统有序度增强,处于良性循环状态;研究期内系统扰动系数呈波动发展,除2011年和2014年外,扰动系数均为负,系统支持型负熵流增长较快,说明资水流域整体具备一定的活力。

资水流域生态环境多元主体协同治理的困境与对策研究

生态环境治理是一项复杂的系统工程。探究资水流域生态环境多元共治机制,可以为加强生态环境治理提供参考。以资水流域为对象的研究表明,构建生态环境多元共治机制在认知能力、组织运行、制度构建等方面还存在明显不足,要形成多元共治机制需要进一步树立共治理念、明确权责、健全制度和优化结构。

湖南省资水流域极端降水量时空变异特征及重现期极端降水量的推算

【目的】为了解湖南省资水流域各国家气象站1960-2016年年最大日降水量、年最大过程降水量的时空变异特征。【方法】利用经验正交函数(EOF)分解、空间自相关分析、线性倾向估计法、Mann-Kendall检验、复Morlet小波变换等方法,并基于数理统计方法推算了一定重现期各站点极端降水量值。【结果】①资水流域极端降水量空间上存在"北多南少、西多东少"的特征,地处迎风坡的站点极端降水量值较大,盆地、背风坡处的站点极端降水量较小,极端降水量EOF分解特征向量主要存在3种典型模态,南-北型、西北-东南型和全局型;20世纪80年代后年最大日降水量空间上存在一定的集聚倾向,尤其是2000年后集聚趋势十分显著,表现为明显的两极分化特征,年最大过程降水量则表现出一定的空间负相关性;②流域平均极端降水量呈增加趋势,年最大日降水量气候增长率为2.8 mm/10 a,20世纪80年代后期-20世纪90年代初期是极端降水量突变阶段,空间自相关性和变化趋势均存在显著变化;上游地区极端降水量存在准周期变化规律,准周期为10 a左右;③50 a以上重现期极端降水量分布与极端降水量EOF分解特征向量分布形态高度一致;极端降水量大的站点,其极端降水量随重现期显著增加,极端降水量小的站点,其极端降水量随重现期增加变化不明显。【结论】近年来频发的厄尔尼诺现象与资水流域极端降水量时空变异特征关系密切,其中的具体关联有待进一步研究。

湖南省资水流域汛期暴雨气候特征分析

【目的】更好地掌握湖南省资水流域汛期暴雨气候特征。【方法】利用经验正交函数分解、全局Moran’s I指数、线性倾向估计、Mann-Kendall检验分析了湖南省资水流域14个国家气象站1980—2016年汛期(4—9月)暴雨日数、暴雨量、暴雨集中度、暴雨集中期的时空分布与演变特征,基于Γ分布及"雨日-无雨日"演变的一阶Markov链模型,从理论上计算了流域14个国家气象站汛期30d内出现暴雨的概率。【结果】①资水流域汛期年均暴雨日数(暴雨量)空间分布上游较少,中下游较多,年均暴雨日数最高的可达5.4 d,最小的仅为1.9 d,年均暴雨日数(暴雨量)与地形关系密切,迎风坡处的站点年均暴雨日数(暴雨量)较大,背风坡、盆地处的站点其年均暴雨日数(暴雨量)较小;②暴雨日数(暴雨量)EOF分解存在全局型、南北型2种主要模态,以全局偏少出现年份最多;20世纪80年代为暴雨日数(暴雨量)偏少期,20世纪90年代以后为偏多期,20世纪90年代为显著偏多期,中下游地区偏多特征尤其明显,偏少期时暴雨空间分布具有随机性,偏多期时暴雨空间分布正相关性显著;③流域平均暴雨日数、平均暴雨量均呈增加趋势,其气候增长率分别为0.1 d/10 a、13.1 mm/10 a,年际变化中存在明显突变,突变节点在1987年前后;④流域汛期暴雨日数分布上高度集中,平均暴雨集中度高达0.82,暴雨集中期为6月26日,平均暴雨集中度有增加趋势,平均暴雨集中期有提前趋势;⑤流域各气象站汛期10 d内流域暴雨发生概率较低,20、30d内暴雨发生的平均概率分别为23.1%、32.2%,暴雨中心安化发生概率最高,分别为39.1%、46.0%,汛期30d内暴雨发生概率空间分布与平均暴雨日数分布类似,暴雨日数大的站点暴雨发生概率较高。【结论】地形不仅能影响暴雨的空间分布,也能影响暴雨集中度和集中期,湖南省资水流域暴雨日数(暴雨量)时空变化上整体具有较好的一致性,但年均暴雨日数大的地区更容易发生偏涝或偏旱。

资水尾闾区各支流分流关系分析

选用1985-1995连续11年的水文资料，经过计算分析，大致弄清了资水尾间区各支流的分流关系，为该地区的水利和经济建设提供了一定的水情依据。

资水流域及各分区面雨量及雨季特点分析

利用高分辨率再分析降水资料(中国区域地面气象要素数据集),运用格点平均值法求得资水流域及各分区1979-2018年逐日面雨量,并对资水流域面雨量进行统计分析和线性趋势分析。结果表明,资水流域全区年面雨量变化趋势呈现缓慢增加的特征,其中柘溪库区和资水下游面雨量呈现增加趋势,罗家庙以上和罗冷区间面雨量呈现减少趋势。资水全区春季面雨量呈现为减少的趋势,其他3个季节面雨量均呈现为增加的趋势。资水各分区面雨量主要集中在3-8月份,月平均面雨量均在100 mm以上,同时全年逐月面雨量变化呈现双峰型,第一个峰值出现在6月份,第二个峰值出现在10月份。资水全区逐年最大日面雨量呈现出逐年增大的趋势,年最大日雨量主要分布于5-7月份。罗家庙以上和罗冷区间两个分区逐年雨水期中期面雨量整体呈现出下降的趋势,而柘溪库区和资水下游为上升趋势,各分区雨水集中期均主要分布在3-7月份,各分区雨季开始的时间均集中在3月份。

1990~2013年资水流域汛期径流量变化规律分析

分析资水流域汛期径流量变化规律能够为流域水资源开发利用和水旱灾害的防治提供重要的理论依据。根据资水干流主要代表水文站1990~2013年汛期月径流量实测数据,应用分配不均匀系数和变化幅度等方法指标、滑动平均法和Mann-Kendall非参数趋势检验法分析了资水流域汛期径流量的年内和年际变化规律,并应用汛期内分配指标与湖南省水旱灾害状况进行了灰色关联度分析。结果表明:(1)资水流域径流量在汛期内各月之间分配极不均匀,但随时间的推移,逐渐趋向均匀;汛期内各月径流量呈现在波动中递减的趋势;罗家庙站、冷水江站和桃江站各项分配指标值总体呈现下降的趋势。(2)资水径流量汛期内分配特征指标与流域水旱灾害的灰色关联度极高,并能较好的反映当年流域汛期水旱灾害情况。(3)资水流域汛期径流量呈现先上升,再下降,再上升的变化趋势,但总体呈现下降的趋势。(4)罗家庙站和冷水江站分别于2009年和2010年发生了突变,桃江站未发生过突变。