基于Copula的鄱阳湖流域水文干旱频率分析

选用游程理论识别了水文干旱特征变量,运用Mann-Kendall(M-K)方法分析了水文干旱特征的趋势变化,并运用柯尔莫哥洛夫—斯米尔诺夫方法(K-S法)选出了最适合的8个概率分布函数;引入当前多变量分析中较常用的Copula函数,分析了中国最大淡水湿地鄱阳湖流域主要支流"五河"的干旱历时和干旱烈度的联合概率特征,并对引起该流域水文干旱特征频率变化的原因及影响作了有益的探讨。研究结果表明:(1)对数正态分布是用于研究鄱阳湖流域水文干旱特征的最佳概率分布函数。(2)赣江流域和饶河流域发生的干旱次数最少,干旱历时最长;抚河流域发生干旱次数最多,干旱历时最短。(3)抚河流域的李家渡干旱历时和干旱烈度发生的频率高于其他地区,饶河流域的干旱历时和干旱烈度发生的频率在鄱阳湖流域是最低的。水利设施和森林覆盖率对干旱烈度降低起到了一定的作用,而农业用地的变化对干旱烈度的加强起到了一定的作用。     

鄱阳湖流域天然径流变化特征与水旱灾害

为探讨鄱阳湖流域河川径流的变化过程和规律,深入了解径流特征及其与鄱阳湖水旱灾害的关系,利用时间序列分析方法,对鄱阳湖流域五河水系干流河段主要控制水文测站的天然径流系列进行了研究。研究显示,鄱阳湖五河径流年内分配集中程度在0.43到0.56之间,集中期为每年的5月底6月初,比鄱阳湖汛期提前1-2个月。径流多年变化变差系数变化在0.28～0.33之间,径流年际变率较大,在年代际变化上20世纪90年代径流增加尤其突出;径流序列呈长期的增加趋势,1998年后增加趋势变缓;鄱阳湖流域五河水系出现特大枯水年和丰水年的概率较大,出现平水年的概率略小。以上结果表明,五河汛期来水是影响鄱阳湖洪水的重要因素,而其形成、发展过程还受到长江中上游洪水的控制;径流的长期变化中,气候因素是引起鄱阳湖流域径流变化主导因素,水土流失和水利工程的建设等人为因素起着一定的辅助作用;径流序列枯、丰循环周期的交替变化过程,与过去几十年间流域内出现的干旱、洪水现象具有较好的一致性。     

近40年增暖背景下岷江流域降水异常变化

气候变化是我国西南地区滑坡、泥石流等主要山地灾害的重要致灾因子,而岷江流域又是山地灾害典型分布区。为此,本文采用1979-2018年流域及其周边47个地面气象站点日值观测资料,综合考虑了海拔高度和距海岸线距离等因素对气温、降水空间分布的影响,基于ANUSPLIN空间插值,利用线性趋势、M-K检验和滑动t检验等方法,分析了增暖背景下岷江流域降水时空变化特征;并通过11个极端降水指数,分析了流域极端降水变化趋势和突变特征,检测了降水异常年份,提取了旱涝急转出现频次;在此基础上,讨论了流域气候变化对典型山地灾害事件的影响。分析表明：1979-2018年,岷江流域普遍增暖,上游山区升温幅度更为突出;年、季降水量整体均呈增多趋势,降水增多主要发生在春、秋两季,且以流域上游、中游西部山地增幅最大;流域高山站点有极端降水量增多、降水强度增大的趋势或突变,流域中下游站点则多表现为极端降水减少、降水强度减弱;降水异常变化与西南涡,特别是更加频繁的九龙涡活动有关;流域由旱向涝急转发生的频次显著增多。上述温湿组合与极端降水变化均加大了岷江流域山地灾害发生概率,使得灾害风险加剧。     

流域土地利用／覆被变化的洪水响应——以太湖上游西苕溪流域为例

土地利用／覆被变化是影响流域洪涝灾害的重要因素。基于太湖流域在全国的重要性及太湖流域土地利用／覆被变化洪水效应研究的迫切性,选择太湖上游西苕溪流域为研究对象,利用分布式水文模型HEC—HMS模拟了5种土地利用情景下的2次典型洪水过程,定量分析了单一土地利用／覆被对洪水过程的影响程度。结果表明,对于同场降雨,5种土地利用类型的洪水总量和洪峰流量大小顺序为：林地〈疏林灌丛〈草地〈耕地〈建设用地;涨水历时长短顺序为：林地〉疏林灌丛〉草地〉耕地〉建设用地;峰现时间出现最早的是建设用地,其次是耕地、草地、疏林灌丛地和林地。建设用地对暴雨洪水过程影响最为显著,不仅使得最大洪峰流量和洪水总量增大,汇流时间变短,还大大改变了洪峰形态,使流域原有的坦化洪水波形的能力降低。城市化会严重加剧流域暴雨洪水,而森林则有利于缓和流域暴雨洪水过程。     

土地利用变化对城市洪涝灾害的影响

选择经历了快速城市化过程的深圳地区一典型小流域——布吉河流域，使用分布式水文模型就土地利用变化对城市化流域暴雨洪水汇流过程的影响进行了模拟。模拟结果表明，土地利用结构与格局的变化，使得暴雨洪水的最大洪峰流量和洪量加大，汇流时间变短。与1998年相比，2000年在前期土壤较干的情况下，频率为1％，2％和5％的3种设计暴雨洪水的最大洪峰流量，其增大幅度分别为20．2％，23．0％和28．9％。同时，土地利用状况对暴雨洪水的影响还与土壤前期湿润程度和暴雨强度有关：随着前期土壤由较干向较湿润变化和暴雨强度的增大，土地利用状况向城市化方向的发展对暴雨洪水的影响趋于减弱。深圳1980年以来洪涝灾害加剧的统计结果证实了这一模拟结果。     

基于TOPMODEL与统计降尺度模型的泾河流域未来径流变化分析

通过美国国家环境预报中心NCEP再分析资料和泾河流域10个气象站的历史降水及蒸发资料,采用逐步回归法建立了降水、蒸发统计降尺度模型,利用TOPMODEL模型模拟了未来时期的径流量,分析了泾河流域未来的径流变化趋势。模拟结果表明:基于逐步回归法的降尺度模型与TOPMODEL模型的结合能较好地分析未来径流变化;未来时期的降水量和蒸发量呈现增大趋势;在RCP4.5情景下,年径流呈现先增大后减少再增大的趋势。在RCP8.5情景下,年径流呈现增大的趋势。     

鄱阳湖冬季水位变化特征及其淹没影响分析

非汛期洪水对湖泊湿地植被结构、生态系统稳定性、栖息环境质量等具有重要的潜在影响。为探究鄱阳湖非汛期洪水规律,基于星子站1953—2013年冬季(12月至次年2月)水位数据,从涨水幅度、涨水持续天数、日均涨水速率等角度分析了近60 a冬季洪水特征,结合MODIS遥感影像探讨了鄱阳湖冬季典型洪水事件的淹没规律。结果发现：2003年后鄱阳湖冬季水位相对2003年前偏低,呈下降趋势;鄱阳湖共发生冬季洪水事件208次,冬季洪水最大涨水幅度6.69 m,涨水持续天数最长达31 d;大部分冬季洪水事件涨水幅度小于2 m、涨水持续天数小于20 d、日均涨水速率低于20 cm/d;短历时慢速洪水、中速洪水为鄱阳湖冬季洪水事件的主要类型;在冬季涨水时期,与鄱阳湖南部湖区相比,鄱阳湖北部、中部受影响较大,淹没范围明显增加。研究表明：鄱阳湖非汛期洪水主要以短历时、缓慢涨水为主,冬季涨水对湖泊中北部低位滩地淹没影响较明显。鄱阳湖冬季水位下降是多因素结果,其中,在2004—2013年人类采砂活动导致的湖盆变化的影响显著,研究结果可为鄱阳湖湿地保护和水资源管理提供参考。     

宁夏回族自治区干旱致灾危险性时空变化特征

基于宁夏地区22个气象站1971-2011年月降水量和月平均气温资料,综合考虑降水和蒸发,引入标准化降水蒸散指数(SPEI),分析该地区气象干旱变化情况,并在此基础上通过构建SPEI值与干旱等级的加权综合评价模型,评估该地区干旱致灾危险性,剖析其时空变化特征。结果表明:宁夏地区气象干旱呈显著加重趋势,年均SPEI值1972-2011年以0.37·(10a)-1的速率显著减小;该地区气象干旱呈现自南向北逐渐加重的空间分布格局,且干旱加重速度呈现由中部干旱带向南北分别递增的空间变化特征。1972-2011年,宁夏地区干旱致灾危险性呈显著增大趋势,干旱致灾危险性指数近40年减小速率为0.12·(10a)-1;该地区干旱致灾危险性在空间分布上表现为北部引黄灌区高于中南部地区,且危险性的增速呈现中部较缓、南北较快的空间变化特征。     

福建省主要流域的暴雨洪涝特征

利用1989-1999年近11年的水文、气象资料分析了福建省6个主要流域主控站水位与降水量的关系和洪涝的时间变化规律,进而分析了暴雨致洪的特征,结果表明:(1)福建省6个主要流域洪峰水位与上游有关气象站前期平均总降水量相关显著,暴雨是福建省洪涝发生的主要原因;(2)根据闽江(竹歧站)、九龙江(浦南)、交溪(白塔)、木兰溪(濑溪)4个站的达警戒水位或危险水位的降水指标,可利用暴雨预报作为洪涝预警预测的依据。(3)上世纪80年代后,洪水的高低变化有增大的趋势,应进一步完善抗洪防洪预警系统,提高抗洪防洪的应变能力。     

松花江嫩江流域洪涝发生与流域内降水的关系

利用松花江、嫩江流域１９５１￣１９９５年期间的气象和水文资料,采用相关分析、经验正交分析等方法,讨论了该流域洪涝发生的规律及其与流域内降水分布的关系。文章指出,江流域的水闰变化有明显的阶段性,且具有全流域一致的特性,目前正处在８０年代以来洪涝较严重的阶段;嫩江流域降水异常偏多对松花江洪涝的影响比第二松花江的作用要大;１９９８年夏季,松花江、嫩江流域出现超历史纪录特大洪水的关键原因是嫩江流域６￣８月