1950年以来鄱阳湖流域水沙变化规律及影响因素分析

运用Mann-Kendall趋势检验法和回归分析等方法,对鄱阳湖流域赣江外洲站、抚河李家渡站、信江梅港站、饶河虎山站和修水万家埠站1950~2012年径流量和1956~2012年输沙量的变化进行了系统分析,并探讨了水沙变化的原因。研究结果表明:(1)鄱阳湖流域五大河流水沙的趋势变化特征相异,除李家渡站径流无明显趋势变化外,其余各站均呈不显著的增加趋势(未超过α=0.05显著性检验临界值);外洲站、梅港站和李家渡站输沙量呈减少的趋势变化,且1985年以后呈显著的减少趋势,而虎山站和万家埠站输沙量在1965~1999年呈不显著的增加趋势,1999年以后才开始减少;(2)入湖总水量呈不显著的增加趋势,发生突变的年份为1992年;入湖总沙量呈显著的减少趋势,发生突变的年份为1996年,入湖总沙量突变滞后于入湖总水量;(3)流域径流量变化主要受降雨量的影响,而输沙量变化主要受水土保持和水库建设等人类活动的影响,且水库拦沙是鄱阳湖流域输沙量减少的主要原因。     

华南湿热区小流域水沙变化及影响因子分析——以五华河为例

以韩江上游梅江的一级支流五华河为研究区域,选取近30a来的径流、泥沙和降雨数据,运用累积滤波器、Mann-Kendall、R/S、降水-径流双累积曲线等多种统计模型方法,分析径流、泥沙的年际变化特征、突变和相关关系,并在受人类活动和气候变化影响的基础上,探讨径流、泥沙的变化规律以及贡献率。结果表明:(1)径流年际变化总体略呈下降趋势,但趋势不明显;输沙量则表现出显著下降的趋势;(2)未来年径流量和输沙量可能呈现持续减少的趋势;(3)径流量在1981~1985年、1997~2001年和2004~2008年这3个时段内发生突变;输沙量在1987年发生突变;(4)单位水流的含沙量较少,河床基本处于冲刷状态;(5)降水对径流量变化的贡献率为73%,人类活动对径流量变化的贡献率为27%;输沙量快速减少的变化中,气候变化的贡献率为21%,人类活动的贡献率为79%。可见降水是五华河流域径流量变化最重要的影响因素,而人类活动是输沙量变化最重要的影响因素。     

近四十年来长江源区河流水沙量的变化

长江源区是指直门达水文站以上长江干支流的广大集水区域，是长江的重要水源涵养区。通过统计分析直门达站1957－1999年的43a间年径流量和年输沙量的变化情况，得出几个基本结论：长江源区年径流的变化主要受气候等自然因素的影响，年径流周期性变化较为明显，径流丰水年，偏丰水年出现最多的年份是20世纪60年代和80年代，枯水年和偏枯年出现最多的年份是70和90年代，总体上看40年间节径流基本稳定，但90年代比80年代有趋向偏枯的现象；年输沙量与年径流量的变化基本同步，年输沙量的变化主要取决于年径流量的变化，年输沙量也呈弱周期性变化状态，并有趋向减少的势头，近10a直门达站年径流量呈递减的趋势导致了年输沙量呈相应的变化；长江源区径流量和输沙量年内主要集中在5－10月，分别占年径流量和年输沙量的87．3％和99％；沱沱河由于径流以冰川补给为主，径流量与输沙量的变化呈现出不同的特征。     

1956~2011年鄱阳湖水沙特征及其变化规律分析

近年来,鄱阳湖水沙研究集中在鄱阳湖"五河"各水文站的单站分析上,且水沙数据采用大多仅至21世纪初期,对缺测资料未进行有效插补。将鄱阳湖作为一个研究整体,分析了鄱阳湖水沙特征及其变化规律,以便为鄱阳湖泊形态变化研究以及水、沙资源的合理开发利用提供有利的参考依据。运用水沙相关、上下游泥沙相关法对部分缺测泥沙进行插补,获得1956~2011年的鄱阳湖入、出湖水沙系列数据。利用数理统计法、水沙双累积曲线法、Mann-Kendall法分析鄱阳湖入、出湖径流量与输沙量变化特征,并且探讨了水沙变化的原因。结果表明:(1)入湖径流量和输沙量的年内分配相一致,而长江水沙的倒灌影响了出湖径流量和输沙量的年内分配;(2)鄱阳湖入湖悬移质泥沙从90年代开始下降趋势加剧,而出湖悬移质泥沙1956~2000年整体呈下降趋势,2001~2011年呈现上升趋势;(3)鄱阳湖入、出湖年输沙量出现明显的突变点分别在1998年左右、2003年左右;(4)径流量总体处于相对稳定状态,但近10a来径流量略下降,主要受到降水量变少的影响,入湖输沙量变化受"五河"流域的水库蓄水拦沙、流域水土保持工作加强、人类河床采砂等因素影响;而出湖河段河床深度下切、江湖水面比降加大、人类在鄱阳湖采砂扰动河(湖)床均加大了近10a来出湖悬移质泥沙的输出。     

近60年赣江水沙变化特征及影响因素分析

赣江是鄱阳湖流域最大水系,赣江水沙变化对鄱阳湖入湖径流、泥沙等水文特征有重要影响。目前对赣江水沙研究主要集中在下游外洲站河段,不足以反映全流域水沙变化规律。选取赣江上游4站、吉安和外洲水文站分别代表上、中、下游河段,基于近60 a的实测流量、悬移质泥沙资料,采用水文学和数理统计相结合的方法,分析赣江水沙年际变化特征以及可能影响因素,以期为流域水沙资源管理提供参考。结果表明:(1)赣江径流年际变化大,1970s、1990s水量较丰,其它年代径流偏少,年径流序列无显著变化趋势和突变点;(2)输沙量年际变化剧烈,呈显著降低趋势,上游4站、吉安站、外洲站输沙序列突变点分别为2002年、1995年、1995年,突变后年输沙量较突变前减少52%、71%、67%;(3)赣江上游水土保持建设是上游4站输沙量减小的主要原因;1993年后万安水库拦沙是吉安、外洲站输沙量显著减少的主要原因,水土保持、河道采砂也是引起吉安、外洲站输沙量减少的直接因素。(4)水土保持减沙的作用是缓慢和滞后的,而万安水库对下游河道的减沙作用是迅速而显著的。可见,赣江入鄱阳湖的年径流无明显减少趋势,入湖输沙量显著减少,有利于减少鄱阳湖的泥沙淤积、促进湖泊生态的良性发展。     

近50年来鄱阳湖流域降雨多时间尺度变化规律研究

利用鄱阳湖流域16个气象站1960~2008年共49 a的月降雨资料，采用Morlet小波函数，对该流域降雨季节变化、年际和年代际时间序列进行小波分析，揭示了流域降雨变化的多时间尺度特征，分析了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点。研究表明：①1960~1990年，年降雨量呈明显年际和代际振荡，并无显著趋势；进入90年代以后，年降雨呈现显著上升趋势；进入21世纪，尤其从2002年开始，年降雨量开始减少；②流域季节降雨和年降雨都存在多时间尺度特征，夏季降雨、冬季降雨和年降雨都存在18 a的第一主周期；春季、冬季和年降雨存在6 a次主周期；此外，春季、秋季、冬季和年降雨均存在3 a次主周期；③夏季降雨在18 a时间尺度上与年降雨变化具有相同的趋势和相位，春季降雨在3 a和6 a时间尺度上与年降雨变化具有相似趋势和相位变化     

长江大通站输沙量时间序列分析研究

长江来水来沙直接影响着河口三角洲的发育过程以至入海物质通量变化。大通站作为长江河口的第一个关键界面,有近50年左右的输沙量和流量连续观测资料（1953~2001年）。利用肯德尔、有序聚类和熵谱分析等方法,着重对输沙量时间序列进行了统计分析。大通站径流量在保持稳定的情势下,输沙量在过去49年中有明显的下降。输沙量变化主要呈跳跃式下降,同时表现出16年左右周期性阶梯下降规律,1968年和1984年分别为阶梯下降的跳跃点。尤其1984年后,年均输沙量比1984年前下降26.4％,且最大值未超过1984年前的平均值。输沙量减少与人类活动密切相关。20世纪80年代末的“长江上游水土保持重点防治工程”的实施,使长江上游的来沙减少,这是大通站输沙量减少的主要原因;其次是长江流域内水利工程的拦沙作用。     

长江中游荆南三口河系径流演变特征及趋势预测

以荆南三口五站1951~2015年实测径流数据,利用Mark-Kendall趋势突变检验法、累计距平、Morlet复小波等方法分析三口河系径流演变特征;选用ARIMA模型和时间序列模型预测荆南三口河系径流演变趋势。结果表明:(1)荆南三口径流年际变化较大,径流年内分配不均匀,5~10月为丰水期,11月~次年4月为枯水期,呈现出明显季节差异;(2)三口径流总体上呈下降趋势,其中以1959~1980年径流下降趋势最为明显,其趋势幅度p的绝对值达到了698.313,2003~2015年径流下降趋势较为缓慢,无明显趋势,但其p的绝对值仍达到了166.524;(3)运用Mark-Kendall突变检验及累计距平法共同检验,三口径流突变年份为1970年、1985年;(4)1951~2015年间三口径流变化过程主要存在48~58 a、20~28 a、10~18 a 3个尺度的周期变化,以55 a、24 a、14 a为周期中心,其小波方差显示三口径流序列第一、第二、第三主周期分别为55 a、24 a、14 a;(5)三口径流在2016~2030年呈现出先减小后增大的趋势,即2016~2018年为波动增减期,2019~2026年前后为枯水期,2026~2030年为丰水期。     

淮北平原太阳总辐射的估算及时空特征分析

利用合肥、固始辐射站太阳总辐射资料和淮北平原境内6个气象站气象观测资料，基于ngstrm模型推算出淮北平原1959~2015年太阳总辐射。应用线性倾向率和Kriging空间插值法分析地区57 a来太阳总辐射趋势变化及空间分布特征，综合采用累计距平、Mann-Kendall检验以及滑动T检验法以准确判断太阳总辐射突变年份，同时结合Morlet小波进行太阳总辐射的周期变化分析。结果表明：全年与四季，淮北平原太阳总辐射均呈现出北部辐射强，南部弱的分布差异，年太阳总辐射变化范围为 4 600~5 020 MJ·m-2，南北间年辐射平均差值为200~400 MJ·m-2；趋势与突变呈现东西分布差异，淮北平原西部太阳总辐射57 a来的减少趋势明显，均通过0.01水平的显著性检验，夏季辐射减少幅度最大。太阳总辐射的减少突变主要集中在平原西部于1980年前后发生，且突变均至少通过0.05水平的显著性检验；平原东部辐射变化幅度较小，只有夏季辐射呈显著减少趋势，其他时间段变化不显著，东部代表区域宿州在全年和四季均无突变发生；淮北平原全区存在29 a的第一主周期以及17 a的第二主周期，西部地区以27～30 a的长周期振荡为主，东部地区以9~17 a 中长周期振荡为主，西部周期振荡强度高于东部。总体淮北平原北部地区太阳总辐射资源丰富且稳定。分析表明，日照百分率的下降是导致太阳总辐射减少的主要气象因素，日照百分率还随着风速的降低而减少。 关键词： 太阳总辐射; 趋势系数; 突变点；小波分析；淮北平原     

近50年鄱阳湖水位变化特征研究

基于鄱阳湖棠荫水文站近50 a(1962～2012年)水位资料，采用Mann Kendall法和最大熵谱法分析鄱阳湖湖区水位的演变趋势和周期性。研究表明：(1)年平均水位、年最高水位没有显著变化趋势，年最低水位具有显著下降趋势；(2)年平均水位、年最高水位的突变点为2005年，突变后期转为微弱下降趋势，年最低水位的突变点为2003和2005年，突变后期下降速度加快；(3）年平均水位以25~26 a为第一主周期，6~7 a为次主周期，11 a、12 a、16 a年为第三主周期，年最高水位以19 a为主周期，年最低水位以6 a为第一主周期，16 a为次主周期;(4）未来10 a内鄱阳湖水资源量并无显著衰减趋势，洪水位并无上升趋势，年最低水位持续走低，进入枯水时间提前，枯水持续时间延长     

中国灾害性对流天气日数的时空变化特征

采用1961~2016年中国2 481站的冰雹、大风、雷暴和闪电日数数据，利用多种数理统计方法，分析了中国4种灾害性对流天气日数时空分布特征、周期变化规律和气候突变特征。结果表明：（1）在时间上，中国4种灾害性对流天气日数呈减少趋势，且冰雹和雷暴日数具有“先增 后减”的分段变化特征。中国冰雹、大风、雷暴和闪电日数分别具有3~5 a、2~3 a、1~2 a和1~4 a左右的振荡周期，且冰雹和雷暴日数分别于2002和1992年发生突变。（2）在空间上，青藏高原 四川西部地区是冰雹、大风和雷暴日数的高值分布区。同时长江以南地区也是雷暴日数的高值分布区。华南及其同纬度的西南地区是闪电日数的高值分布区。（3）在趋势上，中国冰雹日数主要在青藏高原地区呈减少趋势。大风日数变化趋势呈东部减少 中部不变 西部增减镶嵌的空间格局。雷暴日数在西藏、华北、重庆、浙江和黑龙江西北部呈增加趋势。中国闪电日数变化趋势在长江以南地区减少明显。（4）在波动上，中国冰雹日数在东南地区波动较大，大风日数在胡焕庸线以东波动较大。中国雷暴日数波动特征呈西北高 东南低的空间格局，闪电日数除在新疆北部和华南地区波动动较小外，其它地区波动相对较大。     

长江干支流输沙量减少趋势及其影响因素浅析

通过对长江干支流各主要水文控制站的多年径流量、输沙量、含沙量、中值粒径等水沙基本特征值的统计分析，表明在过去的近50年时间内，长江干支流的年径流量中心趋势不存在具有显著统计意义的变化，而输沙量、含沙量、中值粒径值均有明显的下降态势。以水库建设和水土保持为主的人类活动是长江干支流泥沙输移量减少趋势的重要影响因素，在20世纪90年代以前长江输沙量的减少主要是水库建设的影响，之后随着“长治”工程的展开则兼具了水库建设和水土保持的影响，未来水土保持工作对长江保水减沙的长期效益将更为显著。     

岷江径流变化特征及其对青藏高原气候变化的响应

依据1961~2003年水文气象资料，运用Mann Kendall检验和线性倾向估计方法进行了岷江年径流、青藏高原年气温与年降水长期变化特征分析及其变化趋势显著性检验，利用Pearson相关分析研究了岷江径流变化与青藏高原气温和降水间的相关性。结果表明：(1)在青藏高原年平均气温显著升高而年降水略有增加但不显著的气候环境下，岷江径流量总体呈减少的变化趋势，年变化率分别为上游紫坪铺站-2619 0 m3/s、下游高场站-6538 5m3/s，其中紫坪铺站径流减少趋势十分显著，通过了5%显著水平的信度检验；从季节变化上看，岷江径流减少主要发生在夏季和秋季，而以春季变化最少；从时间变化特性看，在60~80年代，岷江年径流呈现出年代际的周期性波动变化。(2)岷江径流随青藏高原平均气温的升高而减小；青藏高原降水与岷江径流间的相关性在上下游及季节上则表现不同，与春季径流的相关性最强，与上游紫坪铺站径流具有弱负相关性，而与下游高场站径流具有显著的正相关性；同时，岷江径流变化对青藏高原气温和降水变化在时间响应上还表现出季节上的滞后性。     

基于HHT的三峡水库蓄水后坝下游水情多尺度时频特征

利用基于噪声辅助经验模态分解（EEMD）的改进型希尔伯特-黄变换（HHT），对三峡蓄水后8 a的三峡日入库、出库流量和坝下各水文站日水情信号进行多尺度时频分析，并与连续小波和离散小波变换进行异同性比较。结果表明，三峡蓄水后2004～2011年三峡日入库、出库流量和宜昌、大通站日径流量均具显著的1 a尺度主周期振荡规律，三峡季节性调蓄对坝下流量1 a尺度的主周期振荡规律无显著影响。三峡蓄水后河口北支江水位的半月主周期振荡特征始终占主导地位，表明三峡调蓄影响下上游来水量变化对河口北支水位波动的影响权重小于河口自身海潮波动的影响权重。与离散小波变换固定频带下的信号分解比较，基于HHT的水文信号多尺度分解有更好的自适应性；与连续小波变换比较，HHT方法在水文信号高频部分周期振荡特征的揭示和频域混叠现象的避免方面更具优势     

长江-黄河源寒区径流量波动变化的气候因素分析

长江－黄河源区属典型寒区,降水、冰雪融水等共同成为径流的补给来源,径流量的变化同时受到区域内降水量和气温变化的影响。采用互谱分析方法研究表明,长江、黄河源区降水与径流周期波动间的关系明显好于气温与径流之间的关系,降水对径流量的主要周期波动有较明显的控制作用。气温虽然对径流量的部分周期波动变化有一定的影响,但不如降水明显。相对来说,黄河源区降水对径流量的波动变化的影响要好于长江源区。20世纪80年代后期长江－黄河源区径流量大幅下降的主要原因是区域内降水量的减少。     

长江入海水沙通量变化过程分析及变化趋势

针对河流入海水沙通量变化问题，以长江为研究对象，基于1950~2017年大通站及各组分实测水沙和降雨量数据，在分析入海水沙和各组分变化过程及各组分贡献比例的基础上，确定主要贡献组分，进而预测入海水沙通量的变化趋势。结果表明：（1）各组分年径流量和降雨量的多年变化均不大，使得大通站入海年径流量多年变化不大，宜昌站对入海年径流量的贡献比例为48%。（2）大通站入海流量年内分配过程逐渐坦化，其中宜昌站为主要贡献组分，洪枯季平均贡献比例分别为233.79%和80.36%；宜昌站的主要贡献作用体现了其上游梯级水库群对大通站入海流量过程的调平效应。（3）流域水库建设将使得大通站入海流量过程坦化和年径流量稳定的趋势得以维持。（4）大通站年入海沙量自1985年起显著减少，三峡水库蓄水前大通站泥沙主要来自宜昌，其贡献比例为116.04%，三峡水库蓄水后，大通站泥沙主要来自宜昌—大通区间的河床补给，其贡献比例为53.29%；水库下游河床补给逐渐减少和水库淤积平衡时间延长将使得大通站多年平均入海沙量在较长时期内（>300年）不超过1.5×108 t/a。     

三峡库区近百年来气温变化特征

利用1924～2011年重庆和宜昌站气温资料，分析了三峡库区近百年来气温变化特征。结果表明：从线性趋势、年代变化、突变和周期分析表明近88 a重庆和宜昌气温的变化特征是比较一致的，两段显著偏暖的时期分别是20世纪20年代中期至40年代和20世纪90年代中期至今。用重庆和宜昌站的平均来代表三峡库区，库区气温阶段变化与重庆、宜昌站基本一致，20世纪90年代中后期至今出现的显著增温现象迟于我国1986年前后开始的普遍增温。库区各季节气温变化存在差异，4个季节最近一次增暖主要集中在20世纪90年代中期或中后期。近88 a来三峡库区年平均气温发生两次突变， 1947年左右突变为降温趋势； 1996年左右突变为增暖趋势。三峡库区年平均气温2～4a周期变化最为显著，4 a左右的周期1980年代后期开始显著。1920年代到1980年代存在的16～20 a的年代际周期，但能量较年际周期弱。近88 a三峡库区与全球气温变化存在较大差异，最近一次显著增暖时间比较，三峡库区比全球滞后约10 a     

2006年长江特枯径流特征及其原因初探

2006年长江流域出现了百年罕见的特大枯水,对长江流域用水和生态环境都产生了深远影响。使用2006年长江干支流主要水文站水情资料和长江流域气象资料,并同时考虑了三峡蓄水的影响,分析了2006年长江径流过程特征及其原因。研究发现,2006年长江径流量减少主要是汛期径流量显著减少所致,表现出“汛期特枯”的特点。径流量和水位最大降幅都出现在8~9月份,各站径流量最大减幅都超过50％,水位汛期也有显著下降。洞庭湖、汉江与历史同期相比,汛期来水也明显偏小;而鄱阳湖来水略丰,对干流枯水起到一定的缓和作用。7、8月份长江上游区（特别是屏山至宜昌区间）降水少气温高是形成长江汛期特枯的主要原因。气象变化与径流变化存在较好的对应关系。三峡蓄水使2006年10月宜昌站径流量减少了一半左右,而对10~11月大通径流减少影响率为187％。     

赣江上游章水流域水沙变化的驱动力分析

为揭示赣江上游流域输沙量急剧减小过程中各影响因子的相对贡献率，以上游的章水流域为代表区域，采用流域控制站坝上水文站1956~2015年流域面雨量、径流和输沙数据，并结合趋势检验、Pettitt突变检验等方法，计算并分析了该流域多年降雨量、径流量和年输沙量的变化趋势和突变。采用累积量斜率变化率比较法分析了自然因素和人类活动在章水流域水沙关系变化中的相对贡献率。结果表明：流域降雨和径流60 a间无显著变化趋势和突变点，年输沙减少趋势显著，在1994年发生有超过显著性水平0.001的突变。相对于1956~1994年，在1995~2015年，人类活动对章水流域水沙关系的贡献率为99.4%；研究表明水利工程建设和水土保持等人类活动对赣江上游章水流域输沙量变化影响及其显著。研究对于准确评价水利工程和水土保持效益具有重要的指导意义。 关键词： 水沙关系；赣江上游流域；人类活动贡献率；双累积曲线     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料，结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料，基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征，主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a；中低频变化周期有22 a、36 a；低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明，前4个模态的累积方差贡献率为93.68%，收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致；第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致；第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明，旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD；EOF；旱涝变化；时空特征；鄱阳湖流域