近50 a澴河上游汛期降雨径流多尺度时空演变

人类活动和气候变化可能导致水文资料的一致性遭到破坏。为研究澴河上游汛期降雨、径流的一致性,基于澴河花园水文站及流域内6个雨量站1963~2013年汛期实测资料,以全汛期、最大1日、3日、7日为时间尺度,首先通过Pettitt检验和Mann-Kendall检验对降雨、径流序列进行趋势与突变检验;其次采用不均匀系数和重心模型对降雨时空变化进行定量分析,基于日流量历时曲线分析不同相对历时流量的变化规律;最后分析降雨径流关系的时间变化特征。结果表明:澴河上游流域汛期降雨存在不显著下降趋势,各历时降雨空间分布未发生显著变化,降雨重心基本分布在广水站和草店站之间。花园站汛期平均流量呈减小趋势,最大1日、3日、7日平均流量显著减小;高流量下降趋势和低流量上升趋势均较明显,高、低流量相对于中流量的离差均为减小趋势。汛期径流系数呈下降趋势,降雨、径流深多年平均下降率分别为11.6、20.8 mm/10 a;径流系数与降雨量呈分段线性关系,约在汛期降雨为565 mm处出现转折。     

贡嘎山森林系统小流域基流分割与降雨入渗补给计算

利用不同的方法对贡嘎山黄崩溜沟水文站实测日径流资料进行了基流分割,并利用数理统计方法对基流指数的均值、均方差、变异系数进行了计算,并对黄崩溜沟基流过程和地表径流、基流的滞后时间进行了分析。黄崩溜沟基流分割指数为0.65~0.74,平均值为0.71;枯水期,黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间为2.7~14.5d,平均滞后8d,基流量相对地表径流滞后0.7~3d,平均滞后1.8d;丰水期,黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间为0.7~3.7d,平均滞后1.8d,基流量相对地表径流滞后0.9~2.6d,平均滞后1.5d;考虑流域整体,计算黄崩溜沟流域降雨入渗补给系数为0.16~0.28。研究表明:利用数字滤波法中F4方法对黄崩溜沟径流进行基流分割,其结果的稳定性与可靠性最佳;丰水期黄崩溜沟地表径流量相对降雨量滞后时间明显比枯水期短,而其基流量相对地表径流滞后时间丰水期、枯水期相差不大;对某一流域径流进行基流分割时应选取多种方法,并需要对其分割结果的稳定性与可靠性进行讨论,按照流域计算降雨入渗补给地下水补给问题应考虑流域整体,尤其是在山区。     

城镇化地区水文过程实验观测与模拟——以太湖西苕溪流域安吉实验小区为例

城镇化的发展使不透水面积不断增加,往往导致地区的水文过程发生较为明显的改变。以太湖上游西苕溪流域内的安吉城镇化实验小区为例,在对研究流域50多a长系列水文气象资料和区域城镇化特征作较详细分析的基础上,结合2005~2008年短时间尺度降雨径流观测实验,通过雨量、水位以及下垫面等数据分析,选用Storm Water Management Model这一暴雨洪水管理模型对该地区的典型洪水过程进行了模拟,对其降雨径流规律进行了分析。结果表明：该模型对该区域的模拟效果较好,误差较小,可以用于该城镇化地区的降雨径流过程模拟和洪水规律定量分析;分析该实验小区降雨径流过程可知,城镇化使该地区洪水上涨过程明显加快,6场典型洪水的峰型系数均值为305,洪峰流量增大而滞时缩短,较快的汇流速度使该地区的防洪压力较大。实验观测方法及模拟分析成果将有助于对太湖地区小流域城镇洪水过程特征与规律的认识,对我国东部城镇地区的防洪、规划与管理也具有重要的借鉴意义     

三江源区径流退水过程演变规律

利用三江源区1960~2009年间的月径流数据,使用数字滤波法进行基流分割并使用Depuit-Boussinesq方程进行退水系数计算,同时对径流量、基流量、退水系数分别进行Mann-Kendall趋势检验。结果显示:(1)过去50 a间黄河与澜沧江年内径流量显著减少,而长江源区径流变化趋势不明显;(2)三江源区冬季枯水期径流量主要受基流控制,基流占冬季径流的比值最高可达100%,黄河源区与澜沧江源区过去50 a来基流在不断减少基流的变化趋势和突变点与径流呈现出高度一致;(3)在过去50 a,长江源区的年径流退水过程正在减缓,气候变化影响下,降雨是三江源区径流退水过程的主要影响因素,降雨量的增加会导致退水系数的减小,而温度对三江源区的退水过程影响存在着不确定性。研究为揭示气候变化下三江源区径流退水过程的演变过程提供了理论参考。     

基于不同卫星降雨产品的澴水花园流域径流模拟比较研究

卫星降雨产品作为缺资料或无资料地区估算流域降雨径流的一种途径,适用性尚需大量实验研究。以澴水花园流域为研究区,综合评估了TRMM(3B42V7)、TRMM_RT(3B42V7)、PERSIANN CDR和CMORPH 4个卫星降雨产品在流域平均雨量计算与径流模拟中的精度,设置多方案与多种水文模拟情景全面检验各降雨产品的可靠性与适用性。研究表明：(1)在研究期2002~2013年,没有一个卫星降雨产品对所有精度评价指标均表现最优,PERSIANN始终表现为最差;(2)各卫星降雨产品对于不同年代和不同统计时段的精度差异明显,且一般汛期精度高于全年精度。各年代精度最高的卫星降雨产品在年与汛期尺度上与实测雨量相关系数均超过0.9;(3)各卫星降雨产品对有雨日降雨探测能力较强,但空报率较高,所有卫星降雨产品对于年最大1 d、3 d和7 d降雨估算误差较大,无法达到可利用精度;(4)采用卫星降雨产品进行径流模拟时,以相应的卫星降雨进行水文模型参数率定可获得更高的模拟精度。TRMM_RT与CMORPH日径流模拟精度较好,CMORPH月径流模拟精度较好。总体而言,CMORPH更适用于径流模拟。对于典型的3场大洪水模拟结果表明,TRMM_RT和CMORPH对洪峰与洪量（径流深）的模拟精度相对较高。     

1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

红壤和紫色土坡面产流产沙特征对比

利用人工模拟降雨实验,比较了长江中上游地区两种代表性土壤(红壤和紫色土)的产流产沙特征,从而为统筹配置水土保持措施,控制长江流域水土流失提供本底数据支撑。人工模拟实验降雨历时为60 min,设置小中大三组雨强(0.8、1.1、1.4 mm/min)和四组坡度(10°、15°、20°、25°)。结果表明：(1)两种土壤的初损历时都随雨强的增大而减小,红壤的初损历时小于紫色土;(2)在相同雨强和坡度情况下,红壤的径流深大于紫色土,且红壤先达到稳定状态;(3)小雨强时红壤的侵蚀速率大于紫色土,但中大雨强时情况与之相反。该结果主要是由于两种土壤机械组成差异所造成的。由于红壤黏粒含量较高,在雨强较小时,雨水在红壤坡面入渗少产流量大,因此红壤坡面遭受更强的细沟间侵蚀,致使红壤的侵蚀速率更大。当雨强增大后,红壤与紫色土坡面均出现较大产流,但由于紫色土粉粒含量较高,致使紫色土坡面出现细沟侵蚀,从而进一步加剧了紫色土坡面的侵蚀,导致紫色土坡面侵蚀速率反超红壤坡面。     

中国不同强度降雨量的多属性时序变化特征及其对ENSO的响应

ENSO是影响全球和区域降雨最显著的海气环流因子之一,且具有明显的周期性发展变化特征。基于1961～2016年中国545个气象观测站的日值降水数据,依据中国气象局中央气象台划定的日降雨强度标准,将降雨分为8种强度类型,诊断其8种不同强度降雨量的多属性时序变化特征,及其在不同时频域上对ENSO的响应。结果表明:(1)1961～2016年中国低强度降雨量以减少趋势为主,高强度降雨量则以增加趋势为主。不同强度降(暴)雨量对总降(暴)雨量的贡献率也有类似变化特征。由低强度降雨向高强度降雨转变过程中,中间强度降雨量及其贡献率呈现出先增后减的现象。说明中国降雨在朝着极端化方向发展。(2)除大雨与总降雨外,其它强度降雨量均存在4年及以内的振荡周期,其与ENSO发生发展周期具有较好的一致性。(3)除小雨外,其它强度降雨量的突变均通过了0.05显著性水平的检验,其中中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨、总暴雨和总降雨量分别在1967、1972、1995、1995、1996、1994和1973年发生了突变。上述突变中,低强度降雨量突变多在拉尼娜年发生,而高强度降雨量则多在厄尔尼诺年发生。(4)除小雨外,其它强度降雨量在1961～2016年与ENSO具有良好的相关性,均通过了0.05显著性水平的检验。在不同时频域上,中国不同强度降雨量与ENSO多在4年及其更短尺度上具有较好的一致性变化特征。尤其在低能量波谱区的高强度降雨和总降雨量与ENSO在长期变化上一致性较高。     

基于多模式的乌江流域径流对气候变化的响应研究

采用经统计降尺度与偏差订正的4种全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES,IPSL-CM5A-LR和MIROC5)1861 ～ 2005年的历史气候模拟试验和2006 ～ 2018年的RCP4.5情景预估资料,驱动SWAT水文模型,分析了1861～2018年乌江流域气候变化特征及其对径流的影响.同时,采用1861～2018年4种全球气候模式在工业革命前控制试验(piControl)数据,对比分析了"自然"和"人为+自然"强迫下流域气候及径流变化的差异.研究结果表明:(1)1861～2018年乌江流域平均气温呈现显著上升趋势,气温倾向率为0.03℃/10a;降水呈显著下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/10a.流域主要水文控制站武隆站年平均流量呈显著下降趋势,倾向率为-20.8 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-10.8、-46.1、-20.1、-5.9 m3/s/10a,均呈显著下降趋势;枯水极值流量倾向率为-7.6 m3/s/10a,丰水极值流量倾向率为-43.5 m3/s/10a,下降趋势显著.(2)"自然"强迫控制试验下,1861～2018年乌江流域年平均气温无明显变化趋势;降水则为不显著上升趋势,倾向率为1.9 mm/10a;年平均流量呈微弱上升趋势,倾向率为0.1 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-1.1、-18.6、11.0、8.9 m3/s/10a,春季平均流量不显著下降,夏季显著下降,秋季不显著上升,冬季显著上升;枯水极值流量倾向率为2.5 m3/s/10a,丰水极值流量为-9.5 m3/s/10a,变化趋势均不显著.(3)相对"自然"强迫序列,人类活动引起的气候变化导致1861 ～ 2018年乌江四季平均流量分别减少7.1％、9.7％、8.7％、11.9％;枯水与丰水极值流量分别下降9.3％和5.0％.     

长江口拦门沙河槽季节性冲淤的主控因子探讨

根据长江口南槽 3a中的 2 3次地形实测资料 ,揭示拦门沙航道的季节性冲淤规律及其主要影响因子 ,并利用所获得的经验关系对入海水沙特征年份及洪水、风暴迭加情况下河床的冲淤幅度进行了预报。结果表明 :拦门沙航槽的季节性冲淤变化主要受洪水和风暴控制。在不受风暴干扰的前提下 ,河槽纵向上各点的水深同大通站径流量之间存在负相关关系 ,相关性以径流同落后 1～ 2月的地形之间的关系为最好 ;随着向海距离增大 ,这种“滞后”时间有延长趋势。正常年份径流引起的洪枯季最大冲淤幅度约为 0 .6～ 0 .7m量级 ,特枯水 (沙 )年和特丰水 (沙 )年引起的洪枯季最大冲淤幅度估计分别为 0 .4～ 0 .5m和 0 .9～ 1.0m量级。十年一遇的风暴引起约 0 .4m的淤积。若特丰水 (沙 )年洪水和百年一遇的强台风碰头 ,拦门沙河床的洪枯季冲淤幅度可能达 1.5m左右量级。     

2016年湖北省梅雨期暴雨特征及灾情影响分析

通过对2016年湖北省梅雨期降雨量特征及其与灾情之间的关系进行分析,得到承灾体与雨量的关系及暴雨致灾阈值。结果表明,梅雨期6轮降水灾度均在3以上,6月30～7月6日的暴雨过程灾度高达8。不同承灾体（受灾人口、倒损房屋、受灾面积）与直接经济损失均为正相关,其中倒损房屋最高,达0.9以上。灾情发生阈值日最大降雨量和过程雨量分别为35 mm和50 mm。过程降雨量和有效降雨指数与灾情的相关性较好,大于0.5。承灾体中死亡人口集中区域与降水量大值区对应,分散区域与局地短时强降雨有关;而农作物绝收面积在降雨强度指数相当或偏低时,降雨叠加效应会促使其占比增加。 关键词： 梅雨期;暴雨;过程降雨量;灾情     

1961～2010年金沙江流域降水时空演变特征

基于金沙江流域1961~2010年逐日降水资料,对流域长时间尺度降水要素和多个典型降水日数进行分析,研究金沙江流域降水的时空演变特征。结果表明:1961~2010年,金沙江流域年降水量呈一定的增加趋势,但未通过显著性检验,汛期雨量变化趋势不明显,逐月降水除9月和12月外其他月份均呈微弱增加趋势。小雨等级和中雨等级的降水日数空间变化趋势相似,呈中上游地区微弱增加、下游地区微弱减少趋势,大雨及以上等级的降水日数则以微弱增加为主,仅在源区、德格一带呈不明显减少趋势。年无雨日数和年连续无雨日数呈比较明显的中上游地区减少、下游增加趋势,特别是年无雨日数在昭觉、昭通、会泽等区域增加趋势显著,年连续有雨日数则呈全流域减少,在下游小部分地区显著减少。研究还表明金沙江流域下游地区无雨日数及连续无雨日数特别在2000s偏多,而年连续有雨日数则在2000s明显偏少,表明近年来流域下游地区发生干旱事件的可能性增加。     

淮河流域暴雨灾害时空分布及趋势规律研究

选用1958~2007年淮河流域16个地面测站50 a逐日降水观测资料,利用降水距平百分率和线性趋势法以及Morlet小波分析法,对淮河流域暴雨分布的时空规律和波动演化规律进行了研究。结果显示：（1）淮河流域暴雨日数呈现3个阶段,1958~1964年和1994~2007年为暴雨日数增长期,1965~1993年为暴雨日数减少期,且大多数年份正负距平约1~2 a交替出现,淮河流域暴雨日数在进入21世纪以来明显增加;（2）淮河流域6~8月份暴雨量偏多的年份有13次,从20世纪80年代开始洪涝也较为频繁,尤其2000年以后雨量明显增加;（3）Morlet小波的时频变化规律研究显示,淮河流域显示出一定的周期性时间序列,2、5、15、27 a是重要的周期性时序,淮河南北两部分表现出不同的暴雨发展趋势,淮河南部地区是暴雨中心地带,南强北弱的趋势日趋明显     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

9月至翌年4月宜昌、大通来流趋势及两站流量关系初探

利用长江上、下游代表水文站宜昌、大通站1951~2008年逐月月均流量资料,采用线性倾向估计、非参数Mann Kendall检验、滑动t 检验等方法,对两站9月至翌年4月（三峡蓄水期及枯季）各月多年来的流量变化趋势进行探讨,分析了流量发生突变的时间,并对各月两站流量间关系进行初步的研究。研究表明：宜昌、大通各月流量多年变化趋势基本一致,多年来,两站9~10月流量减少,1~3月流量显著增加,流量突变大多发生在20世纪80年代,流量的变化主要与水利工程的建设及流域降雨量的变化有关;宜昌、大通站两站流量存在一定的内在关系,9~10月份两站流量间关系较好,其余月份宜昌、大通两站流量的比值与大通流量间关系较好,所得关系式可初步用于流量预测     

淠河流域不同强度等级降水变化研究

淠河流域降水时空变率大,深入分析不同强度等级降水的特征和变化,对于全面揭示研究区气候变化、合理有效利用水资源、防治洪旱灾害具有十分重要的意义。基于淠河流域12个气象站1958~2012年逐日降水资料,分析年、季不同级别降水量(频次)的变化特点,以及主汛期(5~9月)连续3d最大降水量的概率分布。结果表明,淠河流域小雨量(频次)四季分布比较均匀,级别越高,降水频次越少,分布越集中,夏季暴雨多发。淠河流域年总降水量增加趋势不显著,总降水频次则显著减少。夏季各级别降水量(频次)均呈增加趋势,其中暴雨增加最显著,冬季总降水频次无明显趋势变化,小雨、中雨量增加显著,春、秋季总降水频次和小雨频次的减少趋势极其显著。淠河流域暴雨量、暴雨频次均在1968年发生增多突变,小雨频次在1975年有极显著减少突变,年总降水量有增多突变,总降水频次则有减少突变。自20世纪70年代后期以来,研究区主汛期连续3d极端强降水出现概率加大,不同重现期极值增大,洪涝灾害风险加剧。     

近48年来湘江流域极端降水事件特征分析

基于湘江流域44个气象站1960~2007年的逐日降水资料,将第95个百分位值定义为各台站极端降水事件的阈值。同时,采用线性回归、突变分析和相似系数等方法,分析了该流域极端降水事件的变化特征,研究了不同强度降水事件的时空分布特征。结果表明：湘江流域近48 a来极端降水事件的各指标（降水量、降水日、降水强度、降水指数、日最大降水量）均呈增加趋势。但在不同时期,极端降水事件表现了不同的变化趋势。1970s以前多大雨事件,1970s~1980s各类极端降水事件相对偏少,进入1990s开始明显增加,尤其是暴雨和大暴雨事件显著增多。此外,极端降水事件的分布还表现出明显的区域性特点：湘江上游多暴雨事件,中游多大雨事件,下游多大暴雨事件。
     

城市化对南昌市降雨变化的影响研究

通过南昌市1951~2007年降雨资料市区站与郊区站对比分析的方法研究南昌市城市化对城市降雨的影响程度。分析表明,随着城市化进程推进,虽然城区汛期雨量没有增加,不存在明显"雨岛效应",但是降雨有趋于集中的趋势,降雨年内分配不均匀更加明显;受城市化的影响,城区降雨变化频率将增大,这直接影响到城市现有的和拟建的排水工程标准和雨洪排水工程的安全;城市化使得城区强降雨发生概率增加,其中对大暴雨发生概率的影响最大。     

1959～2008年湖北省暴雨的气候变化特征

利用湖北省17个气象站1959~2008年逐日降水资料,采用克里格插值法、线性趋势、累计距平、滑动平均及Mann Kendall、复Morlet小波函数等方法分析湖北省暴雨的空间分布规律和时间演变特征。结果表明：湖北省存在以鄂东南和鄂东北为两个暴雨高值高频中心、鄂西北为低值低频中心的多中心分布特征,整体呈现出从东南向西北递减的地域分布,且大暴雨高频区、特大暴雨多发区和暴雨极大值区均出现在鄂东地区。时间演变趋势上,近50年来湖北省暴雨日数呈弱的增长趋势,暴雨量经历了偏少 偏少 偏多 偏多 偏少的年代际变化过程,异常暴雨年中暴雨日数偏多年较偏少年出现的频率高,全省暴雨日数和暴雨量在1978年发生突变,且存在9 a和5 a的周期振荡,而各分区暴雨日数均表现出显著地8~10 a的年代际周期特征