关键词： 演变趋势   年径流量   年降水量   汾河水库  

摘要： 应用Kendall秩次相关法、游程分析法和自相关分析法,研究了汾河水库上游半个世纪以来年径流的演变趋势。结果表明:①年径流量总体呈下降趋势,但在20世纪70年代以前的演变趋势并不明显;②各时段间的转折点跳跃均不显著;③年径流系列的相依性并不明显;④20世纪70年代以后年径流量呈减少趋势的原因与年降水量的变化无关。

关键词： 演变规律   降水   径流   嘉陵江   人类活动  

摘要： 流域降水与径流演变规律的异同性,可有效表征人类活动对流域径流的影响。基于嘉陵江流域1958—2008年水文、气象资料,探寻流域年降水量、年径流量的空间分布规律,采用经验正交函数和时间序列分析法,研究年降水量、降水量年内分配指数和年径流量的演变规律,对比演变规律的同步及异步变化特征。结果表明:年降水量自流域东南向西北递减,年径流深分别于涪江、渠江上游和流域北部、涪江中游、流域中游干流段出现相对高值和低值。流域年降水量、降水量年内分配未呈现显著变化趋势,无突变点,把口站北碚站年径流量下降趋势明显,于1990年产生突变;年降水量和年径流量主周期一致,均为35a和21a,但主周期显著程度不同;年降水量和年径流量于2002—2008年丰枯状态不同,径流相对于降水呈现强减少趋势。流域自然条件和水利水保措施、城市化等人类活动造成降水与径流主周期显著程度的差异,以及降水与径流趋势性、突变性及阶段性变化的不同步。

关键词： 累积距平   Mann-Kendall   小波分析   周期  

摘要： 叶尔羌河是塔里木盆地西部最大的河流。文中以叶尔羌河流域的卡群站1957-2004年径流量的年序列资料为基础,通过累积距平探讨了径流的多年变化趋势,运用Mann-Kendall突变检验法分析了径流的突变特征,采用小波分析方法,进一步识别了叶尔羌河径流的周期演变特征。结果表明:1)叶尔羌河多年径流量呈现出略微增加的趋势,并有一定的阶段性;2)叶尔羌河径流量在统计上无明显的突变出现;3)叶尔羌河多年净流量存在4类尺度周期变化规律,2年左右、4-6年、11-13年、17-19年;主周期为2年、5年、13年和18年,其中5年的周期最为显著。

关键词： 径流演变   水文过程   湿地   径流深   驱动机制   挠力河   三江平原  

摘要： 径流是水循环研究中的重要对象,同时也是极为复杂的内容,一直是水文与水资源研究领域内的难点。由于径流过程与生态过程的相互影响极为明显,因此径流成了水文生态学或生态水文学的重要关注焦点,受到科学家的高度重视。流入湿地径流量的减少以及径流过程与天然状况下的时空变化差异导致了湿地结构改变与功能的退化,是径流影响生态过程的一个典型现象。以流域为单元,识别影响径流的变化因子并阐明其驱动机制,综合调控人为影响因子,合理利用自然因素,基于水文过程来恢复湿地生态过程具有科学和实践意义。 径流变化是流域水文过程变化的关键。流域面上径流的产汇流过程决定了河流水位、流速与流量的变化过程,进而影响流域各类生态系统物质和能量的输入与输出,所以径流能在较大程度上影响流域生态安全格局的走向。流域径流的演变对流域内自然因素变化和人为活动影响能作出客观的响应,但这种响应,既存在一定的累积性,同时也表征出一定的突变性。 挠力河流域面积为24,863km2,作为中国黑龙江省三江平原最大流域和沼泽分布区域。挠力河流域湿地水文演变过程已对人类活动作出了明显的生态响应,也反映了中国东北三江平原干旱化发展趋势。研究该流域内径流的演变特征以及各关键驱动因子的驱动机制,极具有典型性和代表性,对今后科学地配置该流域甚至整个三江平原水资源具有重要的现实意义。 本研究分析了挠力河流域内4个不同水文站控制集水区域内下垫面的变化过程,并结合降水、蒸发、气温和地下水位等变化因子,分析影响了径流变化的主要因子及其未来的趋势。分析了各水文站控制集水区域内径流对各自影响因子的响应特征,基于挠力河流域分析了径流的演变的时空规律,根据径流天然-人工二元演化理论,阐明了北方寒区有湿地保护目标的流域,如何实施有效的可持续水资源调控机制。 本研究得出挠力河流域径流演变特征主要体现在：(1)自1961年至2005年的45年期间,挠力河菜咀子水文站月平均水位在不同年代表征出一个明显的下降趋势。年平均水位自1960～1969年的96.63m下降到2000～2005年的平均水位95.59m,下降幅度达1.04m。挠力河菜咀子水文站月平均水位自1961年至2005年表现出明显的下降趋势。此外,挠力河菜咀子水文站日最高水位与日最低水位也表现出一个下降的趋势；挠力河菜咀子水文站最高水位与最低水位之间的变化幅度也表现出一个下降的趋势。总之,挠力河菜咀子水文站水位的变化表征出湿地水文过程在变弱,并对湿地结构与功能产生了负面影响。(2)进入挠力河流域湿地的年径流总量正在减少。挠力河及其支流出现连底冻的天数正在增加。水位在冻结季节下降幅度也在增大。挠力河流域湿地的贮水能力也在下降。(3)湿地区域地表水与地下水的水力联系十分紧密。在挠力河流域湿地区域地下水水位变幅明显大于地表水水位的变化。地下水水位的下降促进了地表水位的下降。近20年来,挠力河上游水稻田面积的扩大对湿地水文过程已产生了明显的负面影响。 本研究得出挠力河径流演变的驱动机制主要体现在：(1)挠力河流域湿地面积的减少和耕地面积的增加对径流深的减少有明显的贡献。尽管耕地面积与径流深和湿地面积与径流深的相关系数,小于年面降水量与径流深的相关关系,但径流深的变异已受到人类活动与不包括降水在内的其他因素的严重影响。(2)水库减少了进入湿地的径流总量,并削弱了挠力河流域下游的洪峰。(3)沟渠和堤防改变了径流的产汇过程。(4)冻土层的变薄和蒸发量的增加对径流深的减不和河流水位的下降也存在一定的贡献。 总之,挠力河流域径流深的变化已受到人类活动的极大干扰。全球气候变暖也对挠力河流域湿地水文过程演变具有一定的贡献。挠力河流域的干旱趋势在一定程度上代表了中国东北三江平原的现状,这已对湿地水文情势和生物多样性保护产生了不利影响。然而,因粮食安全是中国一个严重挑战,挠力河流域和三江平原商品粮基地建设将处于优先发展地位。因此,农业灌溉节水措施的采用和推广显得十分紧迫。适合湿地补供水与水量贮存的生态水利工程应当进行开发与设计。 本研究为开发挠力河综合流域管理,特别是恢复湿地水文过程,维持或改善湿地结构和提高湿地服务功能提供了科学依据。

关键词： 径流演变   小波分析   希尔伯特-黄变换   秃尾河   人类活动   气候变化  

摘要： 受环境因子变化的影响，在过去50年中黄河流域的水循环规律发生了巨大的变化，主要表现在水量减少、河床抬升、水质污染等方面。秃尾河流域是黄河中游河口-龙门区间右岸支流，著名的榆林神木煤化学工业区贯穿流域中部，使其成为陕北地区能源重化工基地的重要组成部分。近年来，大规模的水土保持措施和水利工程建设的实施，造成流域地表与地下产水的下垫面条件发生了变化，引起了水资源利用及其分布格局的改变。因此分析研究该区域的河川径流变化特征、演变成因，对今后水利水保工程建设和水资源开发具有十分重要的意义。 论文以秃尾河流域为研究对象，以随机理论、希尔伯特-黄（HHT）变换理论、小波变换理论等方法为基础，结合传统数理统计方法，重点针对流域径流趋势和突变特性、多时间尺度的波动变化、气候变化及人类活动对年径流变化的影响展开系统的研究与分析，主要取得了以下主要成果： （1）秃尾河流域多年平均径流量为3.46×10～8m3（1956-2005年），径流年内分配不均，汛期降水量集中于7～8月，最大月径流量发生在8月，最小月降水在1月。在20世纪70年代以前流域径流量比较丰富，其多年平均径流量达到4.23～4.33×10～8m3，从1970年以后，多年平均径流径流量迅速减少，到2000-2005这一时段，径流量减少到2.20×10～8m3。 （2）秃尾河流域降水量整体有下降的趋势，且下降趋势显著，但其没有显著的突变点。流域年径流序列也呈显著的下降趋势，而且不同站点出现了明显的变异点，其中上游高家堡站对应的径流序列发生发生突变的年份为1983年，而高家川站径流序列发生突变的年份为1979年。由降水和径流序列的变异性差异以及上下游水文站点对应径流序列变异点的不同说明：流域径流发生突变的主要原因是由于人类因素引起的。 （3）秃尾河流域径流序列通过EMD分解为3个具有不同波动周期的IMF分量和一个显著递减的趋势分量。分别就径流序列各分量对原始序列的影响程度进行显著性检验发现，径流序列的3阶IMF分量中，第一、二阶IMF分量通过了95%置信度检验，即表明第一、二阶IMF分量包含了原始序列的主要信息，其对应的周期（3～4年、8～9年）为径流序列的主要周期。 对秃尾河流域降水IMF分量与径流IMF分量进行相关性分析发现，流域降水与径流在小尺度范围内相关性较好，降水的小尺度波动可能导致了径流序列发生相应较小幅度的波动变化，而径流序列的大尺度波动变化则是由人类活动的变化引起的。 （4）利用小波分析方法得到秃尾河流域年径流和年降水序列在不同时间尺度下的波动变化特征以及不同时间尺度下径流序列的丰、枯变化情况： 秃尾河流域径流序列存在尺度为5年、13年、38年左右的周期波动。这三个周期的波动控制着流域径流在整个时间域内的变化特征。在1956-1975年时段，年径流在3～9年时间尺度下振荡剧烈，波动变化频率快，丰枯交替变化比较清晰；在10～16年时间尺度，径流序列也表现出清晰的丰枯交替变化，且波幅变化基本一致；在30～45年时间尺度上，径流序列有个跨度比较大的丰枯变化，丰枯变化表现为：两个丰水段，即1963～1974年，1989～2000年；一个枯水段，1975～1988年。 （5）采用HHT方法和小波分析方法分析流域径流序列的变化原因，其结论在小尺度范围内是一致的，即秃尾河流域降水的小尺度波动可能导致径流序列发生较小的波动变化，对于径流序列的大尺度的波动变化，则是由于人类活动的影响造成的。 （6）受到降水和人类活动综合影响，秃尾河流域径流近年来呈明显下降趋势。以1956-1978年作为基准期，建立基准期年径流与年降水量的多元回归方程，分离出降水和人类活动对河川径流量的影响量及其比例；分析得出人类活动的影响从20世纪70年代开始已成为秃尾河流域径流减少的主要原因。

关键词： 嫩江流域   径流   R/S分析法   m-k检验   Morlet小波分析  

摘要： 全球变化是目前人类社会面临的重大环境问题，既包括气候变化，也包括人类活动对环境的影响。近年来，在气候变暖和人类活动的双重影响下，流域河川径流过程发生了深刻的时空变化，其演变过程既包含确定性，同时也有强烈的随机性，导致水旱灾害频繁发生。与此相对应的是以河川径流为载体的社会、经济和环境状况发生动态改变，水生生态系统退化及其服务功能降低，直接影响水资源的开发利用和优化配置，给人类社会带来巨大的经济损失，甚至威胁人类的生命财产安全。因此，对径流变化趋势及气候变化和人类活动对水资源的影响的研究已成为社会关注和研究的热点问题。 本文首先采用累积滤波器法、曼-肯德尔秩次相关检验法、R/S分析法等多种统计检验方法以及小波分析法，结合嫩江干流各气象站、水文站1956-2004年气温、降水、蒸发及径流数据，从径流变化的一般特征，变化趋势，突变特征及周期特征4个方面对嫩江流域径流演变规律进行研究。研究结果表明，径流年内分配不均匀，年际变化在整体上表现为下降趋势。径流突变点为60年代初、84年附近和90年代末。多时间尺度分析结果表明江桥站径流存在3个时间尺度的周期，分别为20-35年尺度，其尺度中心在25年附近;8-15年的时间尺度，其尺度中心在11年附近;5年左右的时间尺度。通过25年时间尺度下小波系数变化图可以初步估计流域将在2013年左右进入丰水期。 其次，采用定性和定量研究相结合的方式，分析气候变化和人类活动对流域径流的影响。研究结果表明，对径流影响显著的气候因子为降水，其次为蒸发、气温。嫩江流域径流自1977年开始受到了显著的人类活动影响。河川径流对人类活动的响应程度因时间而异，1986-1997年人类活动对径流的贡献率为30.07%，1999-2004年为51.99%，1956-2004年为97.86%。整体来讲，随着时间的推移，人类活动对径流的影响有增大的趋势，而降雨对径流的影响逐渐越小。 影响径流变化的因素是相当复杂的，本文在定量分析人类活动对径流量的影响时某些环节研究还不够，例如水利工程及植被覆盖等人类活动对径流量的影响等。因此，在今后的工作中加强气候变化和人类活动二者的耦合分析将成为工作重点。

关键词： 气候因子   变化趋势   突变   径流预测   神经网络   阿克苏河  

摘要： 新疆地处中国西北边陲，水资源短缺，其气候和水文的变化特征研究可为水资源的合理开发利用提供技术支撑，对保障经济的可持续发展具有重要的理论意义和应用价值。通过对新疆阿克苏河流域1961～2000年40年的气温、降水、蒸发、径流序列的年际、年代际和季节变化特征进行研究，分析气候变化对径流的影响，并将人工神经网络的用于阿克苏河流域的径流预测中，主要研究内容及成果如下： （1）应用线性趋势法、距平法和累计距平法对气候资料进行趋势分析。结果表明阿克苏河流域近40年来年平均气温变化率为0.305℃/10a，气温上升趋势显著。流域多年平均年降水量呈明显的增长趋势，年平均降水变化率为0.582mm/10a，降水的年内分配多集中于夏季。蒸发量呈先降低后升高的趋势，年平均蒸发量变化率为4.045mm/10a。除冬季外，其它三季蒸发量都是呈明显的上升趋势。 （2）采用Mann—Kendall方法对40年气候序列进行突变检验。气温于1985年发生了突变，之后气温逐渐升高，降水量未出现突变，蒸发量于1994年发生突变。 （3）通过对阿克苏河流域径流资料的统计分析，发现近40年来年径流量在波动中呈下降趋势，下降率为2.98×108m3/10a。径流量下降趋势显著，并在1963年、1965年、1972年和1998年产生突变。 （4）通过对阿克苏河流域径流与气候因子的相关性分析，得出气温是促使蒸发量增加的要素；气温与径流量、降水量与径流量、蒸发量与径流量、降水量与蒸发量之间线性相关不显著。 （5）分别建立基于影响因素和时间序列的BP径流预测模型。两种径流预测模型的拟合精度均很高，但基于时间序列的BP径流预测模型的预测精度高于基于影响因素的BP径流预测模型。

关键词： 非趋势波动分析法   长程相关性   标度指数   兰村站  

摘要： 采用非趋势波动分析法(DFA)对汾河上游兰村站45年的天然月径流量进行了长程相关性分析,并计算出了标度指数。结果表明汾河上游径流演变具有正长程相关性,汾河上游历史径流量的演变呈衰减趋势状态基本保持一致,并会在未来的演变中继续保持这种衰减趋势状态的变化规律。

关键词： 径流   气候变化   弹性分析   闽江流域  

摘要： 基于1960-2006年闽江流域月径流、降水和气温资料,采用弹性分析和Mann-kendall检验的方法,探讨流域径流演变与气候变化之间的关系.结果表明:(1)采用非参数方法和改进公式方法计算弹性系数,均具有简便、可靠的优点,适于分析径流对气候要素的响应特征和规律.(2)1960-2006年闽江流域控制站点竹岐站径流对降水的弹性系数,以非参数和改进公式方法计算分别为0.91和0.98,对气温的弹性系数分别为1.00和0.91.(3)从时间变化来看,1960-2006年流域径流对降水弹性系数呈下降的趋势,对气温弹性系数在80年代末至90年代中期为高值.分析其原因,一方面是人类活动加剧对径流变化产生了重要的影响,引起降水弹性系数有所下降;另一方面是区域气温上升引起水循环加快,从而引起气温弹性系数上升.

关键词： 径流演变规律   小波分析   丰枯   周期   宜昌站  

摘要： 为了分析宜昌水文站径流演变规律,利用宜昌站1950~2007年实测日均径流量资料,采用MATLAB编程,运用复Morlet小波方法对其径流年际变化和洪枯季节变化进行多时间尺度分析,并剖析了不同尺度下的变化周期。计算出了宜昌水文站年均径流量、汛期与枯水期丰枯交替的时间尺度和主周期。结果表明,1950~2007年不同时间尺度下的演变规律较显著,但其水文规律的长时间尺度结构和记忆有待于进一步分析与探讨。