径流对气候变化和人类活动的响应——以渭河流域为例

定量区分气候变化和人类活动对径流的影响,对区域水资源管理具有重要的现实意义.本文基于实测径流数 据和前人重构的自然径流数据,借助趋势分析、突变检验、多元线性回归等方法,定量分析渭河流域气候变化和人类活动 对径流的影响,并通过与水文敏感性系数方法的分析结果相比较,进一步验证结果.结果表明:1965-2012年华县站、张 家山站和状头站的实测径流分别以7.99×108、2.86×108 和0.787×108 m3·(10a)-1的趋势减小(α<0.05).气象要素 中,渭河干流的风速和相对湿度呈显著减小的趋势,气温呈显著增加的趋势(α<0.05);泾河流域的相对湿度呈显著减小 的趋势,潜在蒸散发和气温呈显著增加的趋势(α<0.05);北洛河流域各气象要素的变化趋势同泾河流域相似.突变检验 表明华县站、张家山站和状头站的年实测径流分别在1993、1996 和1994 年前后发生了突变,其径流分别下降了 38.81%、47.67%和42.22%.多元回归分析表明气候变化对华县站、张家山站和状头站径流变化的贡献率分别为 49.30%、38.05%和69.86%.水文敏感性分析方法的结果同多元回归方法相似,气候变化对3个水文站径流变化的贡献 率分别为48.61%、39.21%和64.86%.      

集合经验模态分解在区域降水变化多尺度分析及气候变化响应研究中的应用

集合经验模态分解(EEMD)是一种适用于非线性、非平稳序列的信号分析方法, 将EEMD 应用于气候要素时间序列, 可提取可靠真实的气候变化信号, 同时, EEMD可以得到气候变化的固有时间尺度.本文使用EEMD方法, 从气候时间序列中提取气候信号中各个尺度的变化, 对渭河流域过去50年来的秋季降水进行多尺度分析,结果显示, 对于20世纪70年代末80年代初的全球气候突变, 渭河流域的秋季降水也有很好的响应, 而且大尺度上的响应要早于中小尺度, 其中在大尺度上主要表现为波动形式, 即降水距平正负位相持续期的变化, 从持续正位相到正负位相周期性交替出现; 而在中小尺度上主要是振幅大小, 即降水距平正负位相量级的变化, 量级从相对较大变为相对较小再逐渐增大. 关键词： 集合经验模态分解 多尺度变化 秋季降水 渭河流域     

基于DEM河网干支拓扑关系的子流域编码规则

为实现子流域划分、编码过程中多汇流编码并达到加密无分叉河段的要求，提出一种新型的子流域编码规则——干支拓扑编码规则。它以河网干支流拓扑关系为基础，采用层次继承式编码规则，从流域出口逆流而上逐个对子流域进行编码。该编码规则能确保上游子流域编码始终包含下游编码信息，从而实现上下游拓扑关系运算。渭河流域应用实例表明，干支拓扑编码规则符合单向流不规则树状结构编码要求，能实现单枝结构、二叉结构以及多叉结构的拓扑编码。     

渭河流域水足迹空间化及水资源评价

基于水足迹理论,结合GIS数据空间化方法,计算分析了渭河流域栅格、行政单元、子流域3种不同尺度下的水足迹人口密度、水足迹经济效益和水资源匮乏程度.结果表明:渭河流域人均水足迹为829.67 m3/人,陕西省的人均水足迹要小于宁夏回族自治区和甘肃省;农业耗水量最大,高值区位于流域下游西安、渭南附近,工业、生活、生态耗水的...     

渭河流域近50年来气候变化趋势及突变分析

基于渭河流域1958—2008年的主要气象数据,采用Mann-Kendall和R/S方法,对渭河流域降水和气温2个要素的时间序列进行趋势分析,在此基础上采用Mann-Kendall法对其突变点进行检验.结果显示:1)渭河流域年均气温在时间上呈现出明显上升的趋势,其中春季、秋季、冬季的上升趋势非常显著;在空间上则表现为中游地区气温最高;从整个流域Hurst指数分析看,未来渭河流域年平均气温仍将持续升高,但变异程度不显著.2)渭河流域的年降水量在时间上呈现出一定的减少趋势,其中春季和秋季降水显著减少,冬季降水量增加;在空间上表现为从上游到下游逐渐增加;从Hurst指数看,渭河流域的降雨序列处于弱变异状态,未来的降水变异不显著.3)对渭河流域近50a的气温和降水进行突变分析,大部分站点气温突变出现在20世纪90年代,之后显著变暖,与突变前相比较有明显差异;降水量突变点较多,每个年代都有不同程度上的突变,20世纪60年代和90年代尤为显著.     

渭河流域致洪暴雨的天气学分析

目的对渭河流域致洪暴雨进行分析,以便得出其时空分布特征、天气环流特征,以及暴雨型和天气型之间的对应关系,为致洪暴雨预报和机理研究奠定基础。方法利用1954年至2004年渭河流域70个气象站的观测资料、流域洪水灾害资料和高空天气图资料,应用统计学和天气学方法,得出近50年来渭河流域致洪暴雨的时空分布规律和天气环流特征,总结出了暴雨型和天气型等不同类型,讨论了它们之间的对应关系。结果近50年来渭河流域年均出现1次致洪暴雨过程,最多年份出现5次;致洪暴雨发生频率最高在7月上、下旬和8月上、中旬;致洪暴雨分为上游暴雨型、连阴雨中暴雨型、本区域暴雨型和叠加暴雨型4种类型,产生暴雨的大气环流形势分为低槽型、西南气流型、低涡切变型和副高控制型4种。结论渭河流域洪灾的形成与本地暴雨有密切关系,多数致洪暴雨都有低空急流相伴,低槽型和西南气流型是产生致洪暴雨的主要环流形势。     

渭河流域大型底栖动物多度及其影响因子研究

大型底栖动物多度对于河流生态环境评估具有重要意义,为研究渭河流域大型底栖动物多度及其影响因子以渭河干流陕西段的眉县、咸阳、草滩、临潼、华县等研究点为例,进行了生物采集、野外现场实验和室内实验等.通过对河流水质的分析,结合各研究点大型底栖动物的种类及多度,分析渭河流域环境因子对大型底栖动物多度的影响.结果表明:底栖动物在各研究点不仅个体数目不同,而且在各研究点总个体数中的比例和频度也有差异,造成这些差异的主要原因是各研究点环境因子的异质性.其中,影响底栖生物群落分布的环境因子主要有总氮、总碱度、化学需氧量、六价铬、总溶解固体、流量、水温、渗透系数等.     

基于变分模态分解和引力搜索算法的径流预测模型研究

针对月径流数据的数据量小、高度非线性和非平稳性特点,提出了一种基于变分模态分解(VMD)、引力搜索(GSA)与支持向量回归机(SVR)的组合预测模型.首先对月径流样本进行Mann-Kendall(M-K)检验,找出突变点划分训练集与测试集;然后用VMD分别对训练集与测试集进行分解;最后对训练集数据进行训练,利用GSA对...     

基于浮游动物群落特征的渭河橡胶坝景观河流水质生物学评价

为了解城市景观河流浮游动物群落结构以及水生态环境状况,于2018年对渭河关中段4个城市景观河流开展季节性采样.共计鉴定出浮游动物78种,其中轮虫46种,枝角类和桡足类分别为14和18种.全年浮游动物总密度介于0.452～7.482×10³ ind./L,轮虫密度占总密度的83.51%.全年浮游动物总生物量介于0.207～6.834 mg/L,以枝角类、桡足类为主,占总生物量的74.05%.全年浮游动物优势种属17个,萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）、蒲达臂尾轮虫（Branchionus budapestiensis）、针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、矩形龟甲轮虫（Keratella quadrata）等优势度较高,优势种多为中污染或富营养水体的指示种.Shannon-Wiener多样性指数（H′）春、夏、秋、冬季均值为2.27,2.72,2.06,2.13;Margalef丰富度指数（d）均值分别为0.990,0.069,0.020,0.830;Pielou均匀度指数（J）均值分别为0.32,0.02,0.01,0...     

基于VMD-CNN-LSTM模型的渭河流域月径流预测

为了提高月径流预测的精度,解决月径流的非线性和不稳定性对于预测结果的影响,提出了变分模态分解(VMD)、卷积-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)组合的VMD-CNN-LSTM模型.通过选取渭河流域张家山站和魏家堡站1960—2005年的实测月径流数据进行训练和测试,并与EMD-LSTM、EMD-CNN-LSTM、V...