关键词： 丹江口水库   水文   径流量   洪峰   汛期   趋势   突变   周期  

摘要： 为了能够更好地进行中长期径流预报，对1965年-2013年的丹江口水库月平均入库流量进行径流特性分析。首先采用线性回归法和M ailli-Kendall检验法进行趋势分析，然后采用Pettitt突变检验法、Morlet小波法分别进行突变分析与周期分析。结果表明，1965年-2013年间丹江口径流量呈下降趋势，并且分别存在3～5 a,7～9 a、18～20 a的显著周期性。建议进行中长期年径流预报时采用7 a或其倍数年做建模数据序列，同时由于年径流与最大洪峰流量的突变点均为1986年，所以尽量避开1986年，以免影响预报精度。

关键词： 洪水   暴雨空间变化   土地利用/覆被变化   HEC-HMS模型   晋江西溪流域  

摘要： 变化环境下的水循环演变规律研究是目前水文水资源学的研究热点和难点。变化环境主要是指气候变化和人类活动引起的下垫面变化。一方面,人类活动导致土地利用／覆被变化（Land Use and Land Cover Change, LUCC）剧烈,研究LUCC对洪峰流量和洪水频率的影响,对流域土地利用管理和生态环境建设具有重要价值。另一方面,气候变化导致暴雨时空分布更加不均匀,揭示暴雨时空特征对洪峰流量和洪水频率的影响,不仅可以加深对水循环机理的认识,同时对流域洪水预警预报、水利工程建设都具有重要意义。本研究以晋江西溪流域为研究区,开展了5个方面的研究。分析了研究区1985-2010年土地利用／覆被变化情况；基于1955-2011年历年最大一场暴雨洪水实测数据,采用累积距平、Mann-Kendall突变检验等时间序列分析方法揭示了研究区洪水径流演变趋势；通过对HEC-HMS模型参数初损率定方法的改进,以及基于植被指数NDVI计算CN （Curve Number）方法的探讨,建立了流域高精度分布式洪水模型；通过土地利用情景和暴雨空间变化情景的建立,分别定量模拟分析了LUCC和暴雨空间变化对洪水过程和洪水频率的影响。研究结果表明：1)1985-2010年,土地利用/覆被变化特征主要表现为园地和建设用地面积的显著增加,以及林地、耕地面积的显著减少。2)1955-2011年研究区历年最大洪峰流量和洪量均呈现减小的趋势,但下降趋势不显著。3)可以用实测可得的起涨流量反映初损率或初损的变化,初损率或初损与起涨流量之间的关系可以用幂函数来拟合。起涨流量越小,表明流域土壤含水量越小,初损或初损率就越大,且随着起涨流量增加,初损或初损率快速减小,逐渐趋于不变。两种初损率定方法均可以得到较高的模拟精度,但通过率定初损率推求初损的方法,部分考虑了下垫面特征要素,使得初损的空间差异得到体现,更符合理论实际。4)NDVI年内变化呈分段变化,6-10月NDVI基本不变为高值区。基于TIMESAT3种重建算法,对晋江西溪流域2002-2010年全流域NDVI平均值进行重建,结果表明SG算法的保真性最好,AG算法和DL算法保真性相当；NDVI年内变化呈分段变化,1-3月NDVI基本不变为低值区,6-10月基本不变为高值区。5)基于植被指数NDVI估算HEC-HMS模型参数CN的方法是可行的。总体上看,基于NDVI计算的CN值与遥感解译土地利用计算的CN值在空间上差异不大。HEC-HMS模型的模拟结果也表明,基于NDVICN和解译CN的模拟结果基本一致。初步表明基于植被指数NDVI估算HEC-HMS模型参数CN的方法是可行的,而NDVI的提取较为简便,运用该方法计算CN,可大大提高构建HEC-HMS模型的效率与降低成本。6)1985-2010年的LUCC导致洪峰流量和洪量显著增加,多年平均洪峰流量相应增大,且洪水量级越大,LUCC对洪峰流量的影响也越大；各子流域洪水响应程度存在明显差异。7)若不考虑业已发生的土地利用/覆被变化,而以实际发生洪水进行频率计算,所得结果偏小,不利于工程安全。将1955-2011年洪水频率计算结果,与其他条件不变、只变化土地利用/覆被为2010年情景来模拟洪水响应,进而进行频率分析的结果相比较,得到实际发生的百年一遇洪水,只相当于2010年土地利用条件下的73年一遇。表明若不考虑业已发生的土地利用／覆被变化,而以实际洪水进行频率计算,所得结果已有一定程度偏小,将不利于工程安全。8)暴雨空间变差系数Cv和暴雨中心变化对洪峰流量、洪量和峰现时间都具有显著影响。暴雨空间变差系数Cv越大,洪峰流量与洪量就越大。在相同的Cv下,对于研究区晋江西溪流域而言,暴雨中心位于流域中游时,洪峰流量与洪量最大；暴雨越不均匀,暴雨中心变化对洪峰流量和洪量的影响越显著。相同的DSV等级下,不同暴雨中心位置,晋江西溪流域峰现时差为1小时左右；相同的暴雨中心位置下,暴雨空间分布越不均匀,峰现时间越靠前。9)洪水的计算与预警预报工作有必要考虑暴雨中心变化的影响。其他条件不变,只变化暴雨中心于不利暴雨中心情景（流域中游）时,可使实际发生的百年一遇洪水,只相当于65年一遇,相差较大。因此,从更准确的反映洪水规律出发,洪水的计算与预警预报工作有必要考虑暴雨中心变化的影响。

关键词： 土地利用   水文响应   水资源利用   径流演变  

摘要： 近年来,气候变暖及高强度的人类活动对西北干旱、半干旱地区的水文循环影响越来越大，积极开展气候变化和人类活动（土地利用）对河川径流的影响，对变化环境下的流域水资源合理开发利用及优化配置，都具有十分重要的科学价值和战略意义。本文以西北典型的干旱、半干旱地区渭河流域为研究对象，基于生态水文过程的研究策略，分析流域水文气象演变规律及土地利用变化特征;采用SWAT分布式水文模型模拟流域的生态水文循环过程，结合改进的径流归因识别方法，定量分离流域历史径流演变的归因贡献率;通过设置不同的气候和土地利用变化情景，模拟研究径流对气候和土地利用变化的响应过程。主要研究内容和成果如下：　　（1）应用Mann-Kendall法和滑动t检验，分析了渭河流域水文气象特征。结果表明，流域多年平均降雨量呈逐年减少趋势，多年平均气温呈逐年增加趋势，多年平均径流量呈显著性递减趋势;降雨除林家村以上在1990年发生突变外，其余各区间不存在突变年份，气温发生突变的时间主要集中在90年代初，径流发生的突变时间主要集中在70年代初及80年代中期到90年代初两个时段。　　（2）基于土地利用转移矩阵理论，分析了渭河流域近20年的土地利用变化特征。结果表明：流域主要土地利用方式为耕地、林地和草地，三者的面积之和约占到流域面积的98％，总面积变化不明显，但相互之间的转移频率较高;其余土地利用类型所占面积较小，但总面积变化剧烈，都主要转化为耕地类型。　　（3）渭河流域SWAT分布式水文模型的构建。将渭河流域划分为95个子流域和447个水文响应单元，采用人机结合的方式对渭河流域五个水文站的月径流参数进行了校准和验证;结果表明：渭河流域各水文站月模拟流量过程与实测流量过程均拟合较好，相关系数R2>0.6、纳什系数Ens>0.5和相对误差Re<20%，均满足要求，成功将SWAT模型在渭河流域进行了本地化构建。　　（4）基于SWAT模型模拟结果，采用改进的径流归因识别方法，分析了气候变化和人类活动对径流的影响。与基准期（1978-1986年）相比，90年代气候、土地利用和其它人类活动对各站径流减小的贡献率分别约为75%、10%和15%。00年代气候、土地利用和其它人类活动对渭河流域中上游径流减少的贡献率分别约为60%、10%和30%;对渭河下游（华县）径流减少的贡献率分别约为40%、-3%和60%，状头径流减少的贡献率分别约为50%、40%和10%。　　（5）通过设置不同的气候和土地利用变化情景，分析了径流对气候和土地利用变化的响应关系。年平均径流与气温呈负相关系，与降雨呈正相关关系;月平均径流与气温的响应关系不稳定，与降雨呈正相关关系;气温在1℃范围内波动，径流变化幅度均在3%以内;降雨增加/减少5%，径流约增加/减少10%~15%。降雨增加/减少10%，径流约增加/减少20%~30%。林家村和咸阳站的年平均产流量为耕地>低草>灌木>高草>有林，华县站为耕地>高草>低草>灌木>有林;张家山站为耕地>高草>低草>灌木>有林，状头站为有林>灌木>耕地>高草>低草。

关键词： 荆南三口   径流演变   贡献率   水资源承载力  

摘要： 面对自然因素变化与人类活动影响下的水文效应这一水科学研究中的热点问题,本文选择季节性、工程性缺水较严重的荆南三口为研究区,系统研究三口水系径流演变特征,分析引起径流变化的各驱动因素贡献率大小,探讨在径流减少的背景下,三口地区水资源承载力的大小及变化趋势。这对探索荆江流域与洞庭湖区径流演变机理、寻求环境变化下水资源合理开发利用的有效途径等方面具有重大意义。主要研究内容与研究结果如下:（1）统计三口水系1951～2012年水文序列,运用线性回归趋势分析法、累积矩平法、Mann-Kendall趋势和突变检验法分析三口水系时空演变特征,得出以下结论:三口水系多年平均径流量空间分布不均,年内分配不均;年际变化较大,在1951～2012年中呈波动递减趋势;历年径流变化存在明显的阶段性;径流变化过程中的突变年份为1951年、1972年、1988年。（2）运用累积量斜率变化率比较法分离引起径流变化的各驱动因素,得出结论:与基准期相比,Tc时段（1967年1980年）与Td时段（1981年2002年）,降水量增减趋势与径流量增减趋势相反,降水量的贡献率为负值;径流量减少的主要贡献因素为人类活动（下荆江裁弯和葛洲坝水电站建设与运行）的干扰,贡献率分别为101.02%、113.28%。Tb时段（1959年1966年）和Te（2003年2012年）,降水量增减趋势与径流量基本一致,其贡献率超过了30%,人类活动（调弦口堵口及三峡水利工程的建设运行）的贡献率均超过了60%。（3）分别计算了华容县、安乡县与南县2010现状年与2020水平年水资源可承载最大经济、人口规模,并进行了模糊综合评价,得出结论:2010现状年三县水资源承载力大小排序为安乡县>南县>华容县。2020水平年华容县、安乡县经济人口超载现象均有了一定改善,南县水资源承载能力较差。说明三口地区虽然存在水资源短缺现象,但只要合理利用开发,科学管理,其水资源承载能力将有一定提高,其可供量是可以满足本区社会发展需求的。

关键词： 水库   天然入库径流   演变规律   分析  

摘要： 一直以来,入库径流都是水循环系统中一个复杂、重要的研究内容,是水资源和水文研究的一个难点。由于入库径流演变过程中,会对生态造成较大的影响,所以深入研究水库天然入库径流演变规律具有重要意义。基于此,本文结合某水库实例对天然入库径流演变规律进行分析探讨。

关键词： 汾河上游   特性分析   经验模态分解   耦合模型   径流预测  

摘要： 水资源是支撑地球上一切生命和社会经济可持续发展最基本的要素之一，其中径流要素的变化对整个水文水资源系统的演化起着主导作用，并对资源环境和区域经济发展有着深远的影响。对径流演变规律的研究是水资源合理开发与有效利用的前提和基础。受大气环流、太阳活动、水文气象要素、自然地理等诸多不确定因素的综合影响，河川径流的时空演变表现出不确定性、多时间尺度性、随机性、混沌性、弱相依、高度复杂非线性、非平稳特性，这就给径流中长期预测研究提出了新的挑战。前人许多径流预测研究大多是在径流序列平稳的假定下进行的，然而径流序列是的非平稳序列，这往往导致预测精度不高，依据水文要素变化的非平稳特性，引进新的分析方法与研究途径显得尤为重要。本文尝试将基于平稳化序列的方法-经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）的耦合预测方法应用于径流预测中，从流域可变时空尺度及非平稳的角度来对径流系统进行分析和预测。 本研究以汾河上游上静游、汾河水库、寨上和兰村站4个水文站1956～2000年、月径流资料为研究对象，利用数理统计方法、假设检验法、游程理论、距平理论及长程相关理论等对汾河上游径流演变的规律性进行了系统的研究，并在此基础上建立基于EMD的耦合模型对汾河上游年径流序列进行了预测分析，研究的主要内容和取得的主要成果如下： （1）汾河上游径流年内变化特性分析。 汾河上游径流年内分配极不均匀，8月份径流量最大，12月~次年2月份径流量较小，全年径流与汛期径流变化趋势一致性较高。汾河径流年内变化呈现“双峰型”结构，峰值分别出现在3月份和8月份；随着时间的推移汾河上游径流量年内分配的集中程度呈现出先变大后减小，不均匀性先增大后减小，最后均有趋于平稳的趋势。 （2）汾河上游径流年际变化特性分析。 汾河上游径流年际变化大致分为4个阶段：1956～1970年、1970～1994年、1994～1996年和1996～2000年，其中1956～1970年波动上升趋于丰水年，1970～1994年波动下降趋于枯水年，1994～1996年呈现上升趋势，为丰水年，1996～2000呈现下降趋势，为枯水年，汾河上游45年的持续枯水年较持续丰水年多，这与近年来汾河上游易发生干旱的实际情况相吻合；汾河上游径流年际变化较大，变差系数Cv和年极值比P最大出现在上静游站，而其下游三个站的Cv值均小于该站，这可能与上静游站位于汾河支流岚河上，而其他三个水文站位于干流上有关。 （3）汾河上游径流变化的正态、丰枯、平稳、趋势、长程相关性分析。 汾河上游4个水文站的年径流序列具有明显的尖峰厚尾、右偏特性，是非正态时间序列；4个水文站枯水年出现的次数多、历时长，最长4年，丰水时段历时较短，通常只有1～3年，即汾河上游易发生连枯情况；4个水文站的年径流序列为非平稳时间序列；汾河水库站、寨上站和兰村站三个水文站年径流有明显的下降趋势，这种下降趋势自上游往下游越来越明显；而上静游站年径流有下降趋势但这种趋势不显著；汾河上游存在明显的持续性和分形结构，并且是正相关的，即未来的总体趋势与过去相同；汾河上游4站点径流序列具有10年的非周期循环长度。 （4）基于EMD的耦合模型年径流预测研究。 4个水文站年径流序列均为非平稳序列，利用EMD方法对4个水文站径流序列进行平稳化处理，结果表明经EMD处理后得到的各阶IMF均为平稳序列。 在EMD的基础上建立自回归（Auto Regressive,AR）模型，结果显示：4个水文站年径流的预测合格率均在80%以上，其中上静游、寨上和兰村站3个水文站的预测合格率达到了100%，其预测精度明显高于单独AR模型的预测精度。 在EMD的基础上建立均生函数-逐步回归（Mean Generating Function-Stepwise Regression, MGF-SR）模型和均生函数-最优子集（Mean GeneratingFunction-Optimum Subset Regression，MGF-OSR）模型，结果显示：4个水文站MGF-SR模型的拟合合格率在70%85%之间，预测合格率最高只有40%，而EMD-MGF-SR模型的拟合合格率在分别为85%92.5%之间，预测合格率均在60%以上，且有3个水文站的预测合格率达到80%，后者的拟合与预测效果明显优于前者。4个水文站MGF-OSR模型的拟合准确率在87.5%90%之间，预测准确率均为40%；EMD-MGF-OSR模型的拟合准确率均在92.5%以上，预测准确率均为100%，后者拟合与预测效果明显优于前者。 在EMD的基础上建立基于PSO算法的非线性灰色Bernoulli模型（Nash Nonlinear Grey Berno

关键词： 最枯径流量序列   Morlet小波变换   R/S分析   P-Ⅲ型曲线   漓江流域  

摘要： 基于小波和R/S分析方法,探讨了漓江流域桂林水文站55a年最枯径流量序列的演变特性。结果显示：（1）最枯径流量存在12和30a尺度的两个主周期,同时也存在4和6a尺度的两个次周期,使其呈现出较明显的周期性变化;（2）桂林站年最枯径流量有逐渐减少的趋势,并且6,12,30a的最枯径流量也有减少趋势,而4a周期最枯径流量有增加趋势。与此同时,运用P-Ⅲ型曲线对各个周期最小值发生的频率进行了计算,4a周期最枯径流量（8.09 m3/s）发生频率为35%~40%,6a周期最枯径流量（5.3m3/s）发生频率为10%~15%,12a周期最枯径流量（10.2m3/s）发生频率为55%~60%,30a周期最枯径流量3.8m3/s发生频率为1%~5%。

关键词： 气候变化   径流   径流演变   吐鲁番  

摘要： 采用吐鲁番及周边地区6个典型气象站和煤窑沟、阿拉沟2个流域水文站的1960-2012年实测数据,运用Mann-Kendall非参数秩次检验法和Pettitt变点检验法,分析了该地区的气候变化和径流变化趋势。结果表明:1960-2012年,吐鲁番及周边地区的年降水量呈一定的上升趋势,但不显著,平均气温也呈上升趋势,而日照时数和平均相对湿度呈下降趋势;阿拉沟出山径流量呈明显上升趋势,而煤窑沟出山径流量上升趋势不明显;降水量、平均气温、平均相对湿度均与径流量呈正相关关系,而日照时数与径流量呈负相关关系。

关键词： 径流量   输沙量   影响因素   澧水  

摘要： 为了掌握澧水长时间序列的径流泥沙演变规律,运用Pearson相关系数法分析了1955—2009年澧水年径流量和年输沙量。结果表明:近55a来澧水年径流量没有发生明显变化,而年输沙量呈显著下降趋势,并在1983年发生了突变。通过分析降雨、径流及输沙量之间的变化关系可知,在1955—2009年澧水年降水量无明显变化的情况下,人为因素是年输沙量显著减少的主要因素,水土保持综合治理和水利工程拦沙导致澧水进入洞庭湖的泥沙量每年相应减少约4.59×106 t。