福建省河流枯水径流的自然地理环境影响研究

选取福建省内22个受人类影响和自然条件改变均较小的水文站控制流域,应用3S技术,对各流域的面积、河长、河流平均坡度、形状系数、植被覆盖率、流域平均坡度、平均高程、年均降水量等地理环境要素进行了定量分析;对22个水文站的年最小月流量及多年平均值、变差系数和年极值比进行了统计分析;应用多元回归模型,建立了多年平均年最小月流量与地理环境要素间的关系。研究表明,福建省河流枯水径流流量年际变化不大,枯水径流流量与流域面积和流域平均坡度显著相关,复相关系数达到 0.994;该模型可用于福建省类似条件无资料地区的枯水径流研究。     

区域水资源可持续利用评价指标体系构建

基于区域水资源可持续利用评价指标体系（Indicators System for Sustainability AssessmentofWater Resources Use, ISSAWRU）构建的一般方法与步骤,论文围绕初始、优化和评价检验三个过程构建ISSAWRU;针对ISSAWRU构建中的指标信息重复和干扰问题,提出相关分析与粗糙集Horafa 属性约简算法相结合的方法实现指标体系的优化,并采用灰色系统理论与粗糙集耦合的评价方法对优化结果进行评价检验。以福建省为例,9 个设区市为研究单元,依据可持续发展理论,从水资源条件、开发利用状况、生态环境和社会经济四个方面,构建由30 项指标组成的初始ISSAWRU,通过筛选得到由12 项指标构成的优化ISSAWRU,进而对这两套指标体系进行评价。结果分析表明：相关分析与粗糙集Horafa 属性约简算法相结合的指标信息优化方案是可靠的;筛除重复和干扰指标信息,简化了繁杂的指标体系,降低了后续评价的计算复杂度,并且信息筛选后的优化ISSAWRU比初始ISSAWRU评价结果更合理。     

多层递阶方法在变化环境下非一致性水文序列分析中的应用

由于受人类活动、气候等外界变化环境的影响,用于水资源评价计算的天然年径流量序列失去了一致性。为了适应变化环境对水文预报的要求,提出了基于时变参数的非一致性年径流序列的多层递阶预报方法。该方法不同于传统带固定参数的模型,它是将预报对象看作为随机动态时变系统,首先进行动态系统的时变参数预报,进而在参数预报基础之上对系统状态预报,从而提高了预测结果的可靠性。以闽江竹岐水文站为例,进行年径流量的中长期预报,为区域水资源的优化管理提供科学的依据。     

SWAT模型水文过程参数区域差异研究

探讨SWAT模型的敏感参数和参数值的区域差异,有助于减少水文过程模拟的不确定性,提高模型在不同区域的应用水平。论文在收集SWAT模型的国内应用文献基础上,依据干燥指数将流域划分为湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区,主要采用定性分析方法,分析模型的敏感参数和参数值的空间差异及其影响因素。结果表明,SWAT模型的敏感参数和参数值具有一定的区域差异。对于地表水文过程,径流曲线系数(CN2)和土壤可利用水量(SOL_AWC)在各个区域都比较敏感,土壤蒸发补偿系数(ESCO)在湿润区和半湿润区较为敏感;由于均受土壤质地的影响,湿润区CN2 值高于半湿润区,SOL_AWC则正好相反;受气温和植被覆盖的影响,湿润区和干旱区的ESCO取值高于半湿润区和半干旱区。地下水参数在湿润区和干旱区较为敏感。降雪融雪参数仅在干旱区融雪对径流贡献大的流域才比较敏感。由于气候、土壤、植被条件的区域异质性,导致了流域水文过程参数的区域差异。结果还表明,由于水文过程还受到局部气象条件、下垫面等多种因子共同作用,以及模型尚未揭示的其它因子的影响,模型参数在相同区域的不同流域也存在着一定的差异。     

19世纪末以来中国洪涝灾害变化及影响因素研究

基于1880年以来全国洪灾灾情、耕地面积以及东部地区年降水量数据,采用EMD分解、MK趋势和突变检验与相关分析等方法,探讨19世纪末至21世纪初中国洪涝灾害的变化特征,及其与降水变化和人类活动之间的联系。结果表明:①19世纪末、20世纪50-60年代和20世纪末这3个时间段,是多世纪以来中国洪灾最剧烈的时期;其中19世纪末和20世纪50-60年代的洪灾剧烈期均对应降水丰沛期,而20世纪末的洪灾剧烈期降水并不十分丰沛。②中国洪灾存在多尺度特征,主要周期有2.7 a、5.2 a的年际变化、9.9 a的年代际和20.5 a、51.6 a的几十年际变化等;东部地区年降水量与洪灾变化周期对应关系较好。③从东部近50 a来年降水量变化来看,20世纪八九十年代洪灾上升并不是降水量增加的结果。降水强度增加、极值降水事件增多可能是其重要原因;另一方面则是由于水土流失加剧、湖泊围垦等人类活动因素的影响。此外,水利投资强度的变化对近50 a洪灾变化也有一定影响。     

1960-2006年闽江流域径流演变特征

基于闽江流域1960-2006年逐月径流、降水以及气温等资料,应用Mann-Kendall趋势分析、经验模态分解等方法,探讨流域径流演变规律及其对气象要素变化的响应特征。结果表明:①闽江流域年径流呈上升趋势,其上升主要来自非汛期径流的贡献;秋季和冬季径流始终以上升趋势为主;夏季径流20世纪90年代以来呈上升趋势,而春季径流则呈现下降趋势。②流域降水和气温均存在上升趋势,尤以气温上升为显著;径流的上升趋势比降水显著。③径流和降水变化均存在多尺度特征,降水变化周期大于径流;80年代以来,径流和降水的年代际变化振荡幅度有所减弱,而年际变化的波动幅度在加强。分析表明,闽江流域径流上升趋势较降水显著的原因,一方面是由于流域蒸发的减少和降水强度的增大;另一方面是流域下垫面特征改变等因素的影响。     

闽江下游水环境问题浅析

分析闽江下游的水环境问题是:南、北港分流比变化造成北港冲刷,南港淤积,并带来严重后果;河道采砂过量使河床下切严重,破坏水工建筑物;水质存在一些问题,影响生活及工业用水;湿地遭到破坏,导致温地动植物数量与种类大量减少.针对这些问题,提出解决闽江下游水环境问题需要设计南、北港水量科学合理分配方案;设计合理的河道采沙方案;加强污水管理体制;对闽江河口湿地分区保护和管理;加强河道的监测工作;加强公众环境保护教育.要使专家研究、政府管理和提高公众环保意识相结合.     

福建省近50年旱涝时空特征演变——基于标准化降水指数分析

旱涝灾害是影响我国的主要气象灾害之一。利用福建省60个气象站1960-2006年逐月降水观测资料,采用标准化降水指数(SPI)、M ann-Kendall检验、正交经验分解函数和旋转经验正交分解函数等方法,分析了近50年福建省旱涝时空变化的特征。结果表明:(1)福建省近50年总体上向涝的趋势发展,SPI指数在20世纪60年代先升后降,至70年代中后期开始上升,80年代初发生短暂下降,此后持续上升,上升趋势一直持续到21世纪。(2)旱涝呈现阶段性变化,1960-1972年、2000-2005年为干旱发生频繁的阶段;20世纪70年代中后期、90年代则为雨涝频繁的阶段。(3)根据旱涝特征差异,福建省可划分为闽东南沿海、闽北、闽东与闽西等4大区域,4个区域总体上与全省具有相对一致的旱涝趋势,但在某些时段南北方向上的不同区域之间存在差异。(4)福建省20世纪70年代中期和2000年以后旱涝变率最大,20世纪80年代初变率最小,且4个区域也表现出类似的特征。     

基于Mann-Kendall法的水文序列趋势成分比重研究

目前水文序列趋势研究主要集中于判断一个水文序列是否存在着显著趋势特征和该序列趋势是上升还是下降,但由于水文序列可分解为趋势、周期、随机等成分,论文提出了趋势成分在水文时间序列中的比重问题,并基于Mann-Kendall法,得到了趋势成分比重的计算公式。结果表明,趋势的显著程度与对偶数p和p₀的差值有直接关系,差值越大,显著程度越明显;趋势成分比重取决于该差值及序列长度;显著趋势条件下趋势成分比重分析的结果,初步揭示了序列长度对趋势成分比重的影响,证明了用Mann-Kendall方法分析时间序列趋势特征时至少需要10个及以上的样本,且随着序列长度的增加,比重相应减小,因此当序列长度超过一定的范围时,Mann-Kendall方法是否适用于分析水文时间序列的显著趋势特征有待进一步探讨。应用于闽江流域竹岐站近72 a来径流系列的分析表明,序列呈下降趋势,但趋势不显著;趋势成分占整个时间序列近1/4。     

区域水资源可持续利用评价方法对比研究

为进一步揭示几种典型的区域水资源可持续利用评价方法的特点与应用效果,论文选取两类共7种评价方法或模型,即综合指数型的PCA法、AHP法、灰色关联度法、改进序关系法和等级分类型的模糊综合评判法、BP神经网络、SVM模型。以福建省9个设区市为评价对象,结合DPSIR概念模型的内容,构建水资源可持续利用评价指标体系,从而在指标体系不变的条件下,分别进行区域水资源可持续利用评价,进而比较分析各方法的特点及其评价结果。研究表明：1）相同评价指标体系下,不同方法得到的评价结果有一定差别。2）PCA法和改进序关系法的评价结果一致性最高,其次是AHP与改进序关系法,且综合指数型方法中改进序关系法应用结果更可靠;灰色关联度法存在高估水资源可持续利用水平较低区域的评价值,且综合评价指数分布范围小、区域间分辨间隔较小的不足,而模糊综合评判、BP神经网络和SVM的评价结果差异较大,规律性不明显。3）常规的PCA、AHP、灰色关联度和模糊综合评判法的评价过程相对稳定,虽然BP神经网络和SVM模型能减少赋权的主观干预,但受指标等级标准划分、训练样本生成和参数设置等因素的影响,评价应用的稳定性相对差。4）与BP神经网络相比,SVM用于水资源可持续利用评价相对稳定,但SVM分类器对样本空间划分的状况则直接影响评价结果的可靠程度。