1961-2015年雅鲁藏布江流域径流演变规律分析

基于雅鲁藏布江流域奴下水文站1961-2015年逐月径流量资料,采用启发式分割算法识别径流突变年份,继而采用Mann-Kendall非参数检验分析径流的长期变化趋势,应用集中度和集中期研究径流的年内变化规律。结果表明:(1)年径流量呈现先减少后增加的变化趋势,且转折点为1992年,即年径流量在转折点前以2.715 mm/a的速率呈现显著的下降趋势,但在转折点后呈现不显著的上升趋势;(2)湿润季径流量占全年径流量的71.6%±4.4%,主导着雅鲁藏布江流域的年径流量变化过程,而在转折点后干旱季径流的变化是年径流呈现增加趋势的另一个重要原因;(3)雅鲁藏布江流域的径流年内分配规律呈“坦化现象”,即径流量最大值出现时间推迟且年内分配更加均匀,这可能归因于该地区植被覆盖状况的恢复和改善。研究结果可以进一步识别气候变化和下垫面在径流变化过程中的作用奠定良好的基础,为区域生态环境可持续发展提供建议和指导。

1970-2019年河南省年内降水分配非均匀性的时空演变

[目的]分析河南省年内降水分配非均匀性的时空演变规律,为区域水资源管理提供依据。[方法]依托河南省113个气象站1970—2019年逐月降水数据,评估了降水季节性指数(PSI)的时空变化。[结果]①PSI的空间分布表明河南省北部呈现出较高的降水非均匀性,超过28%的降水集中在7月;②基于主成分分析,河南省可以划分为4个呈现不同PSI演变特征的子区域,分别为西部、中东部、北部、南部;③西部、中东部、及南部地区的PSI在1990年后呈现出一定的上升趋势,而北部地区PSI呈现出更为强烈的短期振荡;④河南省大部分地区PSI的年代际变化主要受厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)影响;⑤与其他粮油作物相比,冬小麦产量的年际波动对PSI更为敏感。[结论]河南省年内降水分配的时空变异性较强,其与大尺度环流信号的相关性存在显著的区域差异。

新疆和田河流域河川径流时序特征分析

根据新疆和田河流域3个测站的多年实测径流资料,从径流的年内分配和年际变化2个方面分析了和田河流域河川径流的变化特征。计算结果表明,在年内分配方面,由于径流补给来源的作用,流域径流绝大部分集中在夏季,这就使得径流年内分配不均匀系数和集中度普遍较高,而计算所得的集中期也与实测最大月径流出现的情况相吻合。在径流的年际变化方面,尽管和田河流域的年降雨量存在递增的趋势,但是由于源区高山的雪线高程上升、冰川退缩,再加上人类活动的影响越来越显著,从而导致流域的河川径流呈现微弱的下降趋势。经过周期图法分析得到,和田河流域的年径流量不存在明显的周期成分。

近50年来淮河干流径流演变规律分析

基于淮河干流1956-2008年的实测径流资料,从不均匀性和集中程度等方面分析了径流年内分配的时空变化特征,并采用Mann-Kendall非参数检验和距平累积等方法对径流年际变化的趋势性与阶段性进行定性和定量分析。结果表明:(1)淮河干流径流年内分配极不均衡,年际变化较为剧烈。汛期径流量约占年径流量的63%,而最小年径流量仅占多年平均径流量的14.0%～18.2%。1980年以后,径流年内分配不均匀性与集中程度进一步加剧,空间差异有所减小,而集中期则延迟于7月份。(2)年径流量总体表现出递减的变化趋势,且中游递减趋势较上游明显,但均不显著。四季径流量变化趋势与变化幅度不尽相同,息县站和王家坝站仅在春季呈现递减趋势,而鲁台子站与吴家渡站在春、秋季均呈现递减趋势。总体而言,枯水期径流量的进一步减少将加剧流域水资源的供需矛盾。(3)年径流量序列中存在2个持续丰水时段和3个持续枯水时段,且持续枯水时段较持续丰水时段要长。在1996-2008年间,年径流量丰枯交替变化频繁,这主要与该时段流域内降水量年际变化大、旱涝交替出现有关。

沂河流域天然径流变化规律分析

根据沂河主要控制站-临沂站1958-2000年共43a的天然径流资料,采用线性倾向估计法、Mann-Kendall法和小波分析法等方法分析了临沂站天然径流年际变化的趋势性和周期性。选取天然径流年内分配的不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和绝对变化幅度等指标分析了径流年内分配特征。最终获得了临沂站天然径流年际变化规律、年内分配特征,可为沂河流域水资源的合理开发、利用、优化配置和可持续发展提供一定的参考依据。

近65年合肥市降水变化规律分析

为分析合肥市的降水变化规律,根据合肥市1951~2015年共65年的逐月降水资料,采用线性倾向估计法、累积距平法、Mann-Kendall法和Morlet小波分析法分析了合肥市降水年际变化趋势和周期特征,采用不均匀系数、完全调节系数和集中度等指标分析了合肥市降水的年内分配特征。结果表明,合肥市降水量呈不显著增加趋势,3~5、9、10、12月的降水量呈减少变化,其余各月降水量呈增加变化,仅有6月降水量变化趋势通过了90%置信度检验;15年主周期尺度下的降水丰枯交替明显;降水年内分配较不均匀,主要集中于夏季,年内分配各特征指标呈微弱增加趋势。研究成果可为水资源管理工作提供指导。

黑龙江哈巴罗夫斯克站径流变化规律

以黑龙江哈巴罗夫斯克站1897—2005年共109a年径流时间序列和1897—1985年共89a月径流时间序列为基础,应用累积距平法和Mann-Kendall法等,分析计算哈巴罗夫斯克站年径流丰枯特征及其阶段性、径流年内分配不均匀性、集中度。结果表明:哈巴罗夫斯克站径流连丰年、连枯年交替出现,径流年际变化阶段性明显;哈巴罗夫斯克站径流量年内分配不均匀,主要集中在夏秋两季,占全年的76.01%;20世纪60年代径流年内分配最为均匀,10年代最不均匀。

径流年内分配不均匀性的度量指标及其应用

河川径流的年内分配不均匀性直接影响水利工程的运行方式。为准确度量径流年内分配不均程度,尝试引入变率指数FI、分摊熵A_E、基尼系数Gini、集中指数CI、余期望系数SEI和赫氏指数HHl等六种度量指标,并以沂河临沂站天然月径流为例,分析各指标的适用性及存在的不足。结果表明,各指标年际变化相似度极高,峰、谷值出现时间基本一致,可以使用其中的任何一个指标度量径流年内分配的不均匀性;Gini考虑了径流年内时程分布及各月径流量大小的影响,能够定量地评价径流年内分配的不均匀程度,比其他指标有更高的分辨力,用Gini度量径流年内分配不均匀程度最合适。

1956—2016年中国年降水量及其年内分配演变特征

为分析中国降水时空演变格局,本文在月尺度上对水利部门与国家基本气象站的降水量监测数据进行融合,针对融合后的4177个站点,使用趋势分析、突变检验和年内分配向量法等方法分析了集中度、集中期和最大4个月累积降水量占全年之比等多个指数的分布格局,分析了1956—2016年中国年降水系列的趋势性和突变性特征,以及降水年内分配过程的时空演变。主要结论如下:①中国降水时空分布不均,自东南到西北,年降水量总体递减,降水年内分布集中度递增;站点年降水量序列的变化趋势呈现较强的地带性,自东南到西北呈“增—减—增”的3个条带;显著增加条带分别位于东南和西部地区,显著减少的条带位于中部,从东北地区向西南绵延至边境;年降水序列的趋势性变化大多伴随着突变,发生在20世纪80年代的站点最多。②沿200 mm和400 mm年降水量等值线,中国北方出现1个“汛期降水减少”条带,但其时间尺度效应较强;在月尺度上,站点汛期降水占比下降,非汛期降水占比增加;而在日尺度上则相反,连续3~7 d累积降水量的波幅加大,表明降水事件的极端程度在增强。③降水序列变化与径流的同步性较好,中国西北和东南地区年降水量呈增加趋势,典型水文站的还原径流量同步增加;年降水量显著减少、且最大4个月累积降水量占比指数减少超过10%的区域集中在北方的辽河、海河与黄河流域等非湿润区,相应水文断面的还原径流量显著减少。

基于本底线的2008年北京奥运会客流量预测

依据多种调查资料和旅游本底趋势线理论，对2008年北京奥运会引致下的旅游客流量变化及客源结构进行细致的预测，主要结论如下：（1）奥运庆典引致下，未来3年北京市入境旅游进入一个超常增长期，客流量统计线将掀起一个“凸形峰”，2007～2009年入境客流量分别达到433．6万、517．2万和465．3万人次，较起本底趋势线净增长8％、25％和10％；（2）国内旅游也将进入一个超常增长期，2007～2009年国内客流量分别达到14410万、17384万和16285万人次，较本底趋势线净增长4％、20％和8％。入境旅游的相对贡献率高于国内旅游；（3）奥运庆典引致下的北京市国际／国内客流量超常增长是一个具有特定周期的事件旅游，可划分为“奥前”、“奥中”和“奥后”三个阶段，本文依据客流量年内变化和奥运庆典生命周期，给出了2007-2009年3年各月客流量的预测值；（4）奥运盛典及其设施与活动像“磁场”吸引着国内外游客，结合近年来主要客源市场调查资料，给出了国际国内客源地客流量预测值。

青弋江干流径流变化规律分析

为了解青弋江干流径流变化规律,以青弋江流域主要控制站西河镇水文站1970~2010年的径流时间序列为基础资料,采用M-K趋势检验法和小波分析法分析西河镇水文站年际径流变化趋势和变化周期,选用年内分配不均匀系数、完全调节系数、集中度、变率指数等指标分析了径流年内分配特征。结果表明,西河镇水文站年际变化趋势较为平稳,15年周期尺度下的径流丰枯交替较为明显,年内分配各特征指标呈减小趋势,年内径流过程趋于均匀。所得结果可为青弋江流域防洪和水资源合理规划、开发利用提供一定的参考依据。

穆棱河流域上游径流年内分配特性

为分析穆棱河流域上游径流年内分配特征,根据穆棱河干流上游主要控制站——梨树镇水文站1962～2009年逐月天然径流资料,在分析该站径流年内分配变化过程及比例的基础上,采用不均匀系数、完全调节系数、集中度、集中期和绝对变化幅度等指标研究了该站径流年内分配特性,以Man-Kendall检验法和R/S分析法探讨了该站各月径流及其年内分配特征分析指标变化趋势。结果表明,径流年内分布呈"单峰型",径流主要集中在4～10月,占全年径流量的94.9%;最大月径流量出现在5～8月,占全年径流量的19.4%～33.7%;21世纪初的春、冬季径流量偏丰,其余各季径流量偏枯;21世纪初的CV、Cr、Cd和D基本为各年代最大值,ΔR小于多年均值,径流年内分配最不均匀、最集中;CV、Cr、Cd和D在现在和未来均为不显著增加趋势,径流年内分配将更不均匀、更加集中;加之,全年来水减少、汛期来水增加,不利于区域水资源开发利用。可通过地表水、地下水和再生水优化配置,保障流域经济社会良性发展。研究成果对合理开发和利用区域水资源具有一定指导意义。

呼兰河流域河川径流年内分配变化特征分析

掌握河川径流年内分配变化特征对优化区域水资源利用具有重要意义。基于呼兰河流域兰西站1952~2014年逐月径流资料,分析了流域径流年内各季、各月分配情况,运用不均匀系数Cu、集中度Cd、绝对变化幅度ΔR和相对变化幅度Cm等指标分析了流域径流年内分配特征,并采用累积滤波器法、Mann-Kendall法和R/S分析法分析了径流及其特征指标的历史、未来变化趋势。结果表明,呼兰河流域各季年代、年际径流量相差较大,各季径流量均呈减少变化;径流年内分布呈"单峰型",主要集中在4~10月,该时段平均径流量占到全年的94%以上;未来一段时间内,年、各季、1、5、6、8~12月径流量将表现为减少变化,其余时段呈增加变化;Cu、Cd、ΔR和Cm分别以-0.007/10a、0.004/10a、-0.511×108 m3/10a、-42.727/10a的趋向率变化,现在和未来的年内各月径流差异逐渐减小,径流年内分配趋于集中。流域内农业迅猛发展,尤其是灌溉用水的急剧增加,在一定程度上改变了流域河川径流年内分配特征。研究成果可为呼兰河流域水资源规划管理提供参考。

淮河流域渠北地区降水年内分配特征研究

基于淮河流域渠北地区6个站点1956—2017年月降水数据,计算各站点降水年内分配不均匀系数、降水集中度和降水集中期等降水年内分配指标,分别采用Mann-Kendall方法和线性回归法分析各指标年际变化及随降水年型变化趋势,并进一步分析各指标随降水年型变化成因。结果表明:淮河流域渠北地区降水年内分配不均匀系数、降水集中度和降水集中期在时间上呈波动变化,未有显著线性趋势和突变点。随降水年型变丰,降水年内分配不均匀系数和降水集中度有增加的趋势,主要原因在于降水更加集中于6—9月,而年内1—5月和10—12月降水占比有所降低;降水集中期未有随年型线性变化的趋势,主要原因在于6—9月单个月份降水占比随降水年型变化趋势不显著。

东江水沙通量的年内分布规律分析

结合1957~2012年东江博罗站的水沙资料,运用Mann-Kendall趋势检验和连续小波变换方法,定性分析了东江水沙通量的年内分布规律,引入RRI指数定量研究了流量年内分布的均匀性。结果表明,东江流域水沙通量的年内分布规律在近50年内不断变化,枯季平均径流量呈较明显的增大趋势,洪季平均含沙量呈显著的减小趋势。结果表明,大中型水库建设和取水用水等人类活动作用是影响水沙通量年内分布规律的主要因素,气候因素影响较小。

黑河流域过去40a来降水时空分布特征

对４０ａ来黑河流域降水的时空变化特征进行了分析．在空间上，降水由西北向东南呈现出明显的增加趋势，但平原区和山区、东部和西部之间存在着差异．在纬向上约以９９５°Ｅ经线为界，降水在水汽补给上存在一定差异，导致流域东、西部降水年内分配具有不同特点．在经向上降水由北向南递增．在东、西部地区，降水随高度的变化有所不同：西部呈线性增加，而东部为非线性增加，且在海拔２４００～３０００ｍ之间出现最大降水高度带．根据降水在空间上的分布特点，分别讨论了山区和平原区、东部和西部各季节降水的差异与联系以及降水系列的变化特点．对全流域而言，无论是山区还是平原区，是东部还是西部，在过去４０ａ中降水的变化趋于一致：在缓慢增加的背景下，以８０年代初为界，在此之前和之后降水变化的趋势明显不同．

咸海流域降水时空特征及趋势分析

基于CRU(Climate Research Unit)数据集1945—2019年咸海流域月降水序列,利用气候倾向率、集中度与分摊熵、样本熵与排列熵方法,分别分析了咸海流域年降水量变化、降水的年内分配、降水序列复杂性变化的时空特征,并用Mann-Kendall法检验了各方法所得结果的趋势性。结果表明:咸海流域年降水量总体基本保持不变,呈微弱的上升趋势,其中,流域西北部及中东部区域降水量呈显著上升的趋势;咸海流域降水集中于每年的3月左右,降水的年内分配有微弱的均匀化趋势,流域西部、北部及东部降水年内分配相对更均匀,流域中部及南部降水年内分配相对更集中;咸海流域西部、北部及东部降水序列的复杂性相对较高,中部及南部降水序列的复杂性相对较低,流域整体的降水序列的复杂性呈一定的上升趋势,其中,流域北部与南部降水序列的复杂性呈显著下降的趋势,流域西部、中部与东部降水序列的复杂性呈显著上升的趋势。

近45年安徽省降雨侵蚀力年内分配特征的时空演变

依托77个气象站点1973~2017年的逐日降水资料,将降雨侵蚀力与降水集中性指数有机结合,全面探讨了安徽省降雨侵蚀力年内分配特征的时空变化。主要结果如下:(1)安徽省年降雨侵蚀力由南向北逐步降低,而降雨侵蚀力集中性指数(RECI)的高值区域主要集中西北部和最南部;(2)大部分地区的降雨侵蚀力主要集中在3~4个月内,其中7月份的贡献率最高;(3)基于主成分分析,安徽省可以划分为中南部、最南部、中北部、西南部、东北角这5个呈现不同RECI变化情形的子区域,并且各子区域的RECI均呈现出主周期为2.5~3.5 a的年际振荡;(4)1973~2017年间全省大部分地区降雨侵蚀力的年内分配不均匀性呈现加剧态势,特别是2000年后的上升态势尤为显著。

变化环境下浑河流域近50年来径流变化特征研究

浑河是辽河重要支流,研究其径流变化特征,对做好区域水资源相关工作具有重要的参考意义。基于浑河流域上游大伙房水库站、中游沈阳站和下游邢家窝棚站的1962～2011年逐月实测径流资料,借助累积滤波器法、Mann-Kendall法、小波分析法、集中度和集中期等方法和指标研究了变化环境下浑河流域径流的年际、年内变化特征。结果表明,浑河流域径流存在阶段性特征,其中1962～1984年径流偏枯,1985～2011年径流偏丰;各站年径流变化主周期均为11年,第二周期均为5年,第三周期存在微小差别;径流年内集中度逐渐减小,各月分配的径流量趋于均匀;浑河流域各站年、非汛期径流量分别呈减少、增加变化,总体上,汛期各月径流量呈减少变化,非汛期各月径流多呈增加变化,这些变化有助于发展流域社会经济和保护河流生态系统的健康。

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%~80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%~49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C~EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。