《水文》杂志(双月刊)创刊于1956年,是由水利部主管、水利部信息中心(水利部水文水资源监测预报中心)主办,国内外公开发行的我国水文水资源专业学术性科技期刊,是全国中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库来源期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊、《中国学术期刊(光盘版)》全文收录期刊、中国期刊网和“万方数据--数字化期刊群”入网期刊。

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    • 南水北调中线工程运用以来汉江中下游水文情势演变分析

      曾凌, 陈金凤, 刘秀林

      Abstract:

      本文选取汉江中下游黄家港等六个水文站1975-2013年的长序列资料和2014年中线工程建成运用以来的短序列资料,进行了统计分析,并采用Mann-Kendall检验和Spearman秩次相关检验,对各站流量时间序列进行趋势性分析。主要结论如下:(1)中线运用后中下游水量较历史时期显著减少,黄家港、襄阳、皇庄和仙桃多年平均径流量减少幅度分别为31.8%、30.8%、27.7%和24.4%;水位也显著下降,皇庄以下河段平均水位较历史时期降幅在1m以上;在加高后的丹江口水库调蓄下,径流年内分配进一步均化,且大量拦蓄夏汛、秋汛初期洪水使得径流量月最大值出现时间延迟至10月。(2)经趋势检验分析,黄家港、襄阳、仙桃水文站年径流、汛期径流序列和皇庄站汛期径流序列均呈显著下降趋势,黄家港年径流序列近期突变点发生在2015年,与2014年12月中线通水时间一致,目前汉江中下游来水量处于偏枯时期。(3)中线工程建成运用以来汉江中下游水量减少主要受天然降水减少、外调水量增加、沿江取用水量增大等三方面因素影响,综合水库调度等其他因素,引起汉江中下游水文情势发生显著变化。

      • 1
    • 不同偏差校正法对GCM降水数据的应用效果分析

      李昕潼, 李占玲, 韩孺村

      Abstract:

      大气环流模式(GCM)是获取时空连续气候数据的主要手段之一,它模拟的气候变量能弥补气象站点稀少的不足,但由于其输出数据往往存在一定偏差,因此在使用前需要进行校正。本文以黑河流域为研究区,提取了CMIP6中的BCC-CSM2-MR模式的降水数据,采用线性标度法(LS)、经验分位数映射法(EQM)和γ分位数映射法(GQM)对1985-2014年逐月降水数据进行偏差校正,选择标准化均方根误差(NRMSE)、平均绝对误差(MAE)、皮尔逊相关系数(R)和森斜率(Sen’s slope)为评价指标,将校正后的GCM降水数据与同期实测数据进行比较,分析校正前后评价指标的变化以及不同校正方法结果的差异和有效性。结果表明:(1)LS方法校正后降水数据总量指标值有明显改进,NRMSE、MAE和均值误差明显减小,然而由于该方法没有将频率上的差异考虑进去,因此,通过LS校正后的降水数据在频率上仍存在一定偏差;(2)经过EQM和GQM方法校正后,NRMSE、MAE指标均有所改进,虽然总体效果不如LS方法,但较校正前均有很大提升;在频率指标方面,这两种方法的校正结果明显更优,校正后的降水频率空间分布与变化趋势更加符合实测数据;另外,通过分析各指标,EQM方法在本研究区的适用性更强。

      • 1
    • 区域气候模式的广义联合偏差修正方法及其应用

      公雪婷, 李昱, 王国庆, 张冰瑶, 席佳

      Abstract:

      气象产品与气候模式预测数据与地面观测数据仍有偏差,通常需要对其进行偏差修正以保证数据可靠性;常用的偏差修正方法的修正效果受区域特征和气象要素等的影响,对于覆盖多个气候带、空间异质性大且多气象要素综合影响的区域,单一偏差修正方法效果不甚理想。为此,本文提出一种广义联合偏差修正方法,该方法根据降雨、气温双要素间时空相关性及两者对区域水文过程的作用程度,耦合了Quantile Mapping(QM)法和Joint Bias Correction(JBC)法联合修正。将该方法应用于澜沧江湄公河流域,结果表明:与Quantile Mapping(QM)法相比,广义联合偏差修正考虑了降水气温相关性改善了降水和温度极值的修正效果,纳什系数明显提升,尤其是5、6月份,纳什系数提升了0.5以上;与Joint Bias Correction(JBC)法相比,该方法考虑了气象-水文的动态关系降低了降水和温度频率分布及均值的偏差,使修正数据分布更贴近实测数据分布;利用修正后的气象数据驱动分布式水文模型时,径流模拟精度提升了91.2%;在此基础上将该方法修正气象数据用于流域未来气象水文预测。广义联合偏差修正方法实现了传统方法间的互补优势,推广了适用范围,提升气象数据修正精度,为后续流域未来径流预测和水资源规划管理提供可靠依据。

      • 1
    • 深度学习的LSTM-GRU组合模型及其在水文模拟中的应用

      陆冠宇, 郝永红

      Abstract:

      在深度学习方法中,长短期记忆网络(LSTM)和门控循环单元(GRU)是两种模拟时间序列的神经网络,其各有优缺点。为了弥补各自的不足,提高河流流量的预测精度,建立了LSTM-GRU组合模型,并将该模型应用于海河流域大清河水系白沟河流域流量预测。基于东茨村水文站2006-2019年的日观测数据,以8个水文气象因子(气压、水温、相对湿度、降水量、日照、地温、风速、水位)的观测数据为输入,河流流量为输出,建立了LSTM-GRU水文模型。其中2006-2015年数据为训练集,2016-2019年数据为验证集,采用均方根误差、确定性系数作为评价指标。为了验证模型优势,将LSTM-GRU的模拟结果分别与LSTM和GRU的结果进行比较。结果表明,LSTM-GRU组合模型的稳定性和精确度明显优于单一的LSTM与GRU模型,为河流流量的预测提供了一条新途径。

      • 1
    • 降雨误差微分响应岭估计

      杨姗姗, 曾明

      Abstract:

      从模型输入降雨出发,考虑到动态系统响应误差修正方法中用最小二乘估计存在的共线性以及求解不稳定问题,在微分响应降雨误差估计的基础上,用岭估计替换原最小二乘估计,提出降雨误差微分响应岭估计方法。通过试算和作图综合确定最优岭系数后进行降雨误差岭估计从而修正流量,并将降雨误差微分响应岭估计分别应用于理想模型和七里街流域进行检验,结果表明:降雨误差微分响应岭估计是一种切实可行的洪水预报误差修正新方法,能提高洪水预报的精度,修正效果明显,值得进一步推广与应用。

      • 1
    • 金沙江旭龙水电站生态流量及过程研究

      樊皓, 李薇, 张登成

      Abstract:

      旭龙水电站下游分布有鱼类产卵场、滇中引水工程水源、长江第一湾奇观等重要的生态环境敏感目标,电站下泄生态流量需要统筹鱼类产卵繁殖、工程水源保障、景观等因素综合确定。在深入分析鱼类产卵繁殖需要的水力生境参数满足程度的基础上,采用水量平衡法,协调上下游流量及过程关系,确定旭龙水电站3-4月下泄不低于317m3/s,5-7月不低于280 m3/s,8-9月不低于453 m3/s,其余时段不低于210 m3/s的生态流量泄放过程。

      • 1
    • 基于改进RVA法的云龙水库流域生态调度研究

      王大双, 邹 进, 刘磊, 李琳静, 赖敬明

      Abstract:

      云龙水库是掌鸠河引水供水工程的水源工程,为满足昆明市的用水需求,云龙水库截蓄了大量径流来水,导致下游河道的生态用水难以得到满足,水文情势发生严重改变。本文探究在保障水库正常供水情况下,如何通过水库调度降低水库对下游河道原有水文情势的影响,减弱对生态环境的破坏。本文首先对RVA法进行改进,建立了基于改进RVA法的多目标生态调度模型,再使用EMO platform中内置的NSGA-Ⅱ算法对云龙水库流域内的双化水库和云龙水库进行连续5年的联合调度求解,得到了保障经济效益、社会用水需求和水文情势改变度最低的一组方案集,并使用Tennant法对得到的方案进行生态流量优度评价。结果表明,通过生态调度各水库下泄流量基本满足了生态基本用水需求,验证了模型的合理性。本文最后针对水库现状,提出了改善云龙水库供水与提高生态用水补偿能力的意见。

      • 1
    • 分布式水文模型参数分类优化方法研究

      周祖昊, 刘清燕, 韦瑞深, 刘佳嘉, 严军, 王鹏翔, 贾仰文, 王浩

      Abstract:

      计算效率低及异参同效(局部优化)是分布式水文模型参数优化研究中存在的主要问题。本文基于RAGA(基于实数编码的加速遗传算法),提出一种分布式水文模型参数分类优化方法,即将需要率定的参数根据物理意义分成若干类,逐类进行优化。这种方法可降低待优化参数的维度,一方面可以提高优化计算的速度,另一方面可以在一定程度上逼近全局最优,减少异参同效的问题。本文采用分布式水文模型WEP-L(Water and Energy Processes in Large Scale Basin)模型,针对黄河流域玛曲水文站以上区域1997-2000年逐月流量过程进行参数率定,并对2006-2016年系列进行验证。对比参数不分类优化方法,发现采用参数分类优化方法后,WEP-L模型参数优化的速度提高37%左右,纳什效率系数(NSE)从0.739提高到0.829。说明参数分类优化方法既可以节约时间,又可以保证优化算法的全局性,提高模拟的精度。

      • 1
    • 典型参数优化算法在新安江模型中的对比研究

      向 鑫, 敖天其, 肖钦太

      Abstract:

      为详细对比研究典型参数优化算法在新安江模型中的应用情况,选用4种典型优化算法:自适应遗传算法(AGA)、改进粒子群算法(IPSO)、SCE-UA和贝叶斯优化算法(BOA),以确定性系数为目标函数值,每种算法独立操作50次,每次迭代300次,在安徽省黄山市呈村流域对新安江模型参数进行率定,对比结果表明:AGA收敛值平均水平和集中程度较好,但收敛速度和稳定性较差;IPSO在所有算法中应用效果最好,但对参数初始值敏感,计算量大;SCE-UA稳定性和收敛速度较好,但收敛值平均水平和集中程度较差;BOA应用效果较差,但其计算量小,计算速度快。因此,应用IPSO优选新安江模型参数时,可以利用BOA优选结果作为IPSO初始参数值。应用AGA或SCE-UA率定新安江参数时,可以两者结合使用。

      • 1
    • 高原湖泊抚仙湖湖滨湿地影响下的生态系统水动力学模拟

      程浩亮, 杨具瑞

      Abstract:

      针对高原湖泊抚仙湖污染状况,依据抚仙湖生态环境建设规划,在考虑湿地综合糙率、污染物去除速率及底泥释放系数等基础上,建立了抚仙湖二维生态系统水动力学模型。模拟研究了抚仙湖现有水体(方案1)、拓展水域后水体(方案2)、拓展水域内建设生态湿地后水体(方案3)的流场及氮、磷污染物浓度场。分析了拓展水域、湿地建设对抚仙湖流场及氮、磷污染物浓度场的影响。研究结果表明:1.抚仙湖蓄水量较大,水体自净能力较强,北岸及南岸水体水质为Ⅲ类,东岸及西岸水体水质为Ⅱ类,湖中央水体水质为Ⅰ类。2.拓展水域改变了抚仙湖局部水域边界条件,使局部水体流速变大,其他区域影响不大。如北岸区域平均流速由2.84 cm.s-1增加至4.31 cm.s-1,增大了51.76%;南岸区域平均流速由3.10 cm.s-1增加至4.54 cm.s-1,增大了46.45%;原抚仙湖水体的平均流速由2.85 cm.s-1变为2.91 cm.s-1,仅增加了2.11%。拓展水域增加了沿湖岸水体体积,使沿湖岸水体自净能力有一定提升,9个监测点的总氮(TN)、总磷(TP)质量浓度较拓展水域前分别降低了7.23%与7.43%,但沿湖岸水体水质类别与水域拓展前一致,水质无实质性提升。3.拓展水域内建设生态湿地后,湿地区域水流流速相对于只拓展水域减小明显,其他区域影响较小。如北岸、东岸、南岸及西岸湿地区域平均流速相对于只拓展水域分别减小了63.29%、51.11%、67.84%及51.44%;原水体的平均流速由2.91 cm.s-1变为2.79 cm.s-1,仅减小了4.12%。生态湿地对抚仙湖水质提升效果显著,9个监测点TN、TP质量浓度与只拓展水域相比分别降低了69.88%与71.54%,除个别入湖河道口附近区域水质介于Ⅰ-Ⅱ类之间,全湖水体TN质量浓度均小于0.2mg.L-1,TP质量浓度均小于0.01mg.L-1,水质达Ⅰ类。因而,生态湿地的建设对抚仙湖生态环境的修复与改善具有重要作用。

      • 1
    • ENSO对珠江流域雨季降雨的影响

      曹青, 陈玺, 张越关

      Abstract:

      为明确珠江流域雨季特征及ENSO对雨季降雨的影响,利用多尺度滑动T检验法划分了珠江流域雨季,阐明CPW、EPC、EPW、传统ENSO和ENSO Modoki五种ENSO类型在发展期和衰减期对珠江流域雨季降雨产生的影响及其物理归因。研究结果表明:在EPC发展期和衰减期,珠江流域的雨季降雨显著减小;ENSO和ENSO Modoki在发展期更容易引发洪涝,而衰减期更容易引起干旱;更强的印度洋季风和北太平洋西部的反气旋会为珠江流域雨季带来更多的降雨。明确多种ENSO类型对珠江流域雨季降雨空间分布的影响,可为我国防汛抗旱及水资源管理提供技术支持和理论依据。

      • 1
    • 基于随机森林法的弥河-潍河流域地下水质量评价研究

      林艳竹, 韩忠, 黄林显, 邢立亭, 刘扬, 梁浩, 侯金霄

      Abstract:

      准确掌握地下水的环境质量状况是合理确定地下水资源开发策略和有效进行地下水资源保护的重要前提。通过随机森林(random forest)法构建了地下水质量评价模型,利用弥河-潍河流域的152组地下水水质数据进行模型训练,并利用剩余的65组水质数据进行验证,结果表明:(1)随机森林法在进行地下水水质分类时具有分类精度高、泛化能力强及收敛速度快等特点,且在进行超参数优化后,其分类精度和运算效率均会进一步提高,证明将随机森林法应用于地下水质量评价是可行的,并且其综合性能要优于逻辑回归模型;(2)研究区地下水水样均为Ⅳ类和Ⅴ类水,说明地下水水质状况整体较差;(3)通过分类指标重要性评价可以看出,研究区地下水水质的主要影响指标为硝酸盐、总硬度和溶解性总固体,而此类指标的主要来源是蔬菜种植化肥的不合理使用及河流污染入渗,因此要进一步加强对蔬菜种植污染排放及河流水质的监测和控制。

      • 1
    • 城市化下沿海小流域水文观测试验与产汇流机制

      赵艳, 王强, 高斌, 林芷欣, 于志慧, 许有鹏, 傅维军

      Abstract:

      变化环境下暴雨洪涝灾害呈现加剧趋势,但由于水文过程的复杂性以及观测资料的缺乏,探讨变化环境下水文响应机理成为了地理、水文等学科关注的重点与难点问题之一。基于野外综合水文对比观测试验,探讨了不同土地利用/覆被下的水文响应特征及产汇流机制。结果表明:长三角地区长时间序列土壤含水率季节性变化较小,其变化幅度总体表现为表层和汛期较大,而深层和非汛期较小。杨梅林纵剖面土壤含水率总上到下呈现逐渐增加的趋势,而耕地和竹林趋势相反。从表层到深层,山坡地、城镇用地和荒地土壤含水率呈现反S型、W型和V型波动变化趋势。试验流域洪水特征与总降雨量相关性较强,说明蓄满产流是该地区主要产流方式,其洪水特征主要受到流域自然地理特征和降雨的影响。城市化区域不透水面扩张,可能导致降雨下渗减少,径流系数增加,从而导致洪峰水位上升。

      • 1
    • 1986-2020年黄河三角洲湿地水文连通性及驱动力分析

      陈柯欣, 丛丕福, 曲丽梅, 梁书秀, 孙昭晨

      Abstract:

      实现湿地内水文连通对黄河三角洲湿地生态系统的完整性具有重要意义。本研究利用Google Eearth Engine在大尺度上从湿地水体面积、整体水文连通指数、像元月均淹没频率对黄河三角洲湿地水文连通量化,并利用灰色关联进行驱动力分析;在淡咸水交互的典型区域尺度上选择水文网络连通指数进行分区水文连通分析。研究结果发现:1)整体上黄河三角洲湿地水体面积上升和整体连通性指数减少趋势,研究区域内发生了连通阻断,重度淹没和永久性淹没主要集中在浅海区域。2)黄河三角洲湿地水体面积和整体连通性指数均呈现季节性趋势,湿地水体面积变化驱动要素年平均气温>径流量>降水量>输沙量。3)依据水文连通评价标准,从区域尺度黄河三角洲湿地水文连通性30年一直保持中等水平。整体上黄河三角洲湿地水文连通性呈下降趋势,气温的变化对水文连通影响较大。该研究结果可为黄河三角洲湿地水文连通保护和修复提供参考。

      • 1
    • “暴雨洪水(征稿)”气象水文模型耦合的郑州城区内涝预警研究

      郭元, 李玉玲, 王慧亮, 胡钰鑫

      Abstract:

      随着城市化进程不断加剧,地区气候、下垫面等因素发生变化导致城市内涝频发。水文模型预见期有限,气象预报难以明确洪涝对城市的影响,因此构建WRF-SWMM气象水文耦合模型对地区洪涝进行预警预报。通过对郑州城区多场暴雨内涝事件和7.20极端降水事件的模拟分析验证了气象水文耦合模型在郑州城区进行洪水预报的可行性和合理性。结果表明:WRF模式耦合UMC城市冠层方案模拟的降水过程与实测降水过程更接近,可提前6-8小时生成降水预报;基于WRF-SWMM耦合模型可以预测出城市洪涝灾害的洪水过程和量级,生成有效的洪水预报,为城市地区防洪排涝和减灾救灾提供参考。

      • 1
    • 基于网格的暴雨洪涝灾害风险评价 -以哈尔滨市主城区为例

      Abstract:

      以气象数据、社会经济数据和地理信息数据等资料为基础,构建0.01°格网,结合自然灾害风险评估理论,从暴雨致灾因子危险性、暴露度和脆弱性3方面对哈尔滨主城区洪涝灾害进行精细化风险评估与区划。结果显示:哈尔滨主城区洪涝危险性自西北向东南逐渐增加,香坊南部及松北、道里、南岗、道外交汇处受洪涝危害最为严重;暴露度呈现中心高四周低的格局,高风险主要位于绕城高速以内;路网密集地带脆弱性相对较高。洪涝风险呈自西北向东南逐渐增加趋势,东部显著高于西部,主城中心、道外区西部及香坊区大部为高风险区,最大过程降水达215.4mm,受洪涝危害严重。

      • 1
    • 基于社交媒体数据的郑州内涝时空变化分析

      陈艺琳, 宫昌昊, 范泳雅, 李小兰, 梁耀浩, 胡茂川

      Abstract:

      2021年7月由于台风“烟花”的影响,河南省郑州市出现了历史罕见的强降雨天气,造成了严重的城市内涝灾害。以该事件为例,通过爬虫技术获取灾害期间微博数据,利用深度学习模型等方法对微博数据进行筛选、分析和地理位置编码后研究不同时间尺度下郑州内涝的时空变化情况,研究结果表明:郑州“7.20”特大暴雨期间有关内涝信息的微博数据量剧增,基于微博提取的内涝点多于暴雨期间官方公布的内涝点,并可覆盖约82%的官方内涝点;该期间产生的积水内涝点数量分布与降雨量分布一致,且内涝点多集中于老城区地势低洼处。总体而言,基于微博数据提取的城市内涝灾情信息可有效覆盖和补充灾害期间官方观测数据,实时描述内涝灾情变化,为城市内涝防治提供支撑。

      • 1
    • 长江经济带湿地生态系统健康评价与预测

      王浩楠, 余凡, 李军

      Abstract:

      为客观的评价并预测长江经济带湿地生态系统的健康问题,以“压力-状态-响应”(PSR)模型为框架,在压力、状态和响应3方面共选取12个评价指标来构建湿地生态系统健康评价体系,采用层次分析法(AHP)计算各项指标的权重,同时将湿地生态系统划分为“健康、亚健康、脆弱、疾病、恶劣”五项健康状况,通过综合评价指数(CEI)对长江经济带湿地生态系统健康进行评价与分析,并利用整合移动平均自回归(ARIMA)模型预测2025年湿地生态系统的健康状况。结果表明,长江经济带湿地生态系统健康综合评价指数在2005年到2017年从0.4755增长到0.6137,健康等级从“脆弱”转变为“亚健康”,到2025年综合评价指数预计超过0.7000,继续保持“亚健康”状态。其中,长江经济带湿地生态压力子系统有相对风险,状态和响应指标应继续保持湿地生态系统的健康状态。

      • 1
    • 五道沟实验站近57年地温变化及其对气温和降水的响应

      赵雯颉, 鞠琴

      Abstract:

      基于五道沟水文实验站1964~2020年长系列气象资料,采用线性趋势回归方法,开展了近57年汛期、非汛期、年三个不同时间尺度和浅层、中层、深层不同深度地温变化特征研究,并分析了地温与气温和降水变化的响应关系。结果表明,(1)近57年,年尺度,浅层及中层呈上升趋势,深层地温变化不大。汛期,浅、中、深各层地温以0.12~0.17℃/10a的速率减小;非汛期,以0.07~0.29℃/10a的速率增加。年代变化,浅层及中层地温呈先下降后上升趋势,深层地温变幅较小,呈现先上升后下降再上升。(2)年尺度及非汛期,各层地温与气温呈显著及低度正相关,与降水呈弱负相关,汛期与气温呈显著负相关,与降水呈低度相关。浅层20cm地温与气温相关性最强,5cm地温与降水相关性最强,地温与气温及降水的相关程度汛期均大于非汛期,同期均有浅层>中层>深层。

      • 1
    • 基于MCI的近59年新疆干旱变化特征分析

      阿迪拉·阿布都热合曼

      Abstract:

      基于新疆92个国家气象站1961-2019年逐日气温和降水数据,通过气象干旱综合监测指数(MCI),分析新疆干旱过程及干旱强度结果表明:(1)全疆年平均干旱日数在空间分布特征为:各地轻旱、中旱的年平均干旱日多数分布在研究区西北部,少数分布在研究区东南部;重旱年平均干旱日数以昆仑山脉为轴线,自西向东呈递减趋势,北疆特旱年平均干旱日数大于南疆;(2)新疆年平均干旱强度呈自东南向西北依次加重的分布特征,春、夏季新疆区域间干旱强度空间差异较小,秋季区域间干旱强度差异性较大;(3)新疆干旱强度与其影响范围时序变化特征趋向一致;通过REOF的时空分析,将新疆分成三个模态:第一模态南北疆成相反形式的分布特征,第二模态为东西部相反的分布特征,第三模态呈伊犁河谷偏湿的分布特征,且各模态干旱强度随时间变化趋势不同。

      • 1
    • 黄河流域工业水资源利用效率测度与时空分异

      单是豪, 汪党献, 倪红珍

      Abstract:

      工业水资源利用效率是影响工业用水的核心问题,测度并分析其时空特征可为黄河流域生态保护和高质量发展提供评价依据。将工业用水及水污染排放纳入测度体系,建立非期望产出MinDS窗口模型测算黄河流域工业水资源利用效率,采用变异系数法与核密度估计法分析其时空变化,结果表明:2010-2019年黄河流域9省区整体工业水资源利用效率呈现波动性上升的“N”型趋势,总体效率水平有所提高。空间上高效率中心长期位于中下游地区,表现出东高西低的分布态势,效率空间格局非均衡性逐年减弱,分化程度降低。山东、陕西省工业水资源利用效率在流域内处于较高水平,其年平均效率值均超过0.9,2019年流域内中高效率省份占比由2010的44%增加至78%,除青海、甘肃外,均达到中高效率水平。

      • 1
    • 堆叠集成模型径流预报效果的影响因素研究

      林泳恩, 孟越, 杜懿, 王大洋, 王大刚

      Abstract:

      为了研究堆叠集成模型预报效果的可能影响因素,本文以安墩水流域为例,选择支持向量回归、多元线性回归、长短期记忆神经网络、前馈神经网络、梯度提升回归树、自回归积分滑动平均模型以及自适应增强算法作为基学习器,选择多元线性回归、支持向量回归、多层感知机作为元学习器,建立多个堆叠集成模型,并以平均绝对误差、相关系数、均方根误差、平均相对误差、达标率、纳什效率系数等评价指标对各集成模型的预报效果进行了对比。研究表明,堆叠集成模型的预测效果与基学习器的数量无关,与基学习器的质量呈正相关关系。此外,不同的元学习器选择也会对堆叠集成模型的预测效果产生影响。该研究可为利用堆叠集成模型进行径流预报提供科学指导。

      • 1
    • 基于Google Earth Engine 的鄱阳湖面积时空变化及驱动因素分析

      姬梦飞, 汤军, 高贤君, 杨元维, 吴贞江

      Abstract:

      长时间序列的湖泊动态监测对湖泊资源合理利用及生态环境保护有重要意义。作为中国最大的淡水湖,鄱阳湖面积变化受到广泛关注。研究基于Google Earth Engine云平台,以1989—2019年覆盖鄱阳湖的Landsat影像为数据源,在归一化差分水体指数(NDWI)、改进归一化差分水体指数(MNDWI)和自动水提取指数(AWEI)中选用最适水体指数提取鄱阳湖水体,分析鄱阳湖时间及空间变化特征,研究鄱阳湖面积变化与降水、气温、蒸发量和土地利用的关系。研究表明:(1)1989—2019年,鄱阳湖面积呈现下降趋势,西部和西南部是鄱阳湖主要缩减区,湖泊面积变化季节性明显,夏季湖泊面积较大,冬季湖泊水面缩减分散。(2)降水和气温是影响夏季湖泊面积变化的重要因素(R2为0.511和-0.487),蒸发量是2003—2009年冬季湖泊面积变化的重要因素(R2=-0.801)。(3)随着经济发展和人口增加,城市和耕地侵占湖泊,使湖泊大量减少。

      • 1
    • 气候因子对全球洪水的影响及其驱动机制

      王诗琳, 刘剑宇, 游元媛

      Abstract:

      气候变化对洪水时空演变具有重要影响。然而,由于全球水文观测数据的缺乏,现有研究集中于区域尺度,难以形成洪水变化与气候因子关系的全球性认识。因此,本文通过整编全球最新实测水文数据集,系统评估全球洪水变化与气候因子的关系及其影响机理。结果表明,气候因子对全球洪水变化具有显著的影响。其中,南方涛动(SOI)对北美、南美以及澳大利亚的洪水影响最为显著,印度洋海温偶极子型震荡(IOD)对欧洲和南美的洪水影响最为显著,欧洲、北美洪水多受大西洋多年代际振荡(AMO)影响,而太平洋年代际振荡(PDO)主要影响南美和欧洲的洪水。气候因子主要通过改变海平面气压和大气环流,对全球洪水产生影响。本文对理解全球洪水变化及其形成机理有重要意义。

      • 1
    • 海南岛水资源承载力分析及预测研究

      杨波, 王文, 秦大军, 任丙南, 耿静, 杨秀敏

      Abstract:

      从水资源可利用量、万元GDP综合用水量、社会经济发展与水资源承载力之间的相互关系角度来建立水资源承载力分析和预测方法。根据近21年来海南水资源可利用量大小,采用适线法估算了不同保证率下可用于产业发展的水资源可利用量,通过ARIMA模型对海南GDP和人均GDP进行了预测,同时,通过建立的万元GDP综合用水量和GDP的定量关系对海南万元GDP综合用水量进行了预测,最后,通过可用于产业发展的水资源量与万元GDP综合用水量的比值来表达和预测海南水资源可承载的经济规模,采用水资源可承载的经济规模与人均GDP的比值表达海南水资源可承载的人口,从而实现海南水资源承载力的表达和预测。结果表明,在保证率为95%、90%、75%和50%条件下,用于海南全岛产业发展的水资源量分别为59.28亿m3、69.57亿m3、88.86亿m3和113.56亿m3。万元综合用水量和GDP定量关系分析研究表明,二者符合幂函数关系,根据拟合的公式预测得到海南岛万元GDP综合用水量将从2018年的79.74 m3降至2025年的60.12 m3。水资源可承载的经济和人口规模研究结果表明,在水资源可利用量同一保证率下,海南岛可承载经济规模随时间呈现明显上升趋势。在水资源可利用量95%保证率下,2025年可承载经济规模可达到9868.46亿元,较2019年上升29.22%,但可承载人口规模基本维持平稳,约为1400万人。从全年和全岛的平均尺度来看,研究期限内个别年份接近承载饱和状态,其他年份均处于可载状态。

      • 1
    • 2000-2019年宁东北部NDVI时空变化及其影响因素

      田华, 李金芳, 杨嘉懿, 谢祖峰, 张晴, 蒲芳

      Abstract:

      [目的]探究宁东北部植被指数的变化及其影响因素,查明植被指数NDVI的时空变化规律及其与地下水位埋深、气温、降水量和蒸发量等因素之间的响应关系。[方法]应用MODIS NDVI数据结合同时期气象和区域地下水埋深数据,通过ENVI、ArcGIS等软件对数据进行统计分析。[结果](1)2000-2019年宁东北部植被指数整体呈现增长趋势,增长率为68.41%。(2)区域内植被指数由东南向西北逐渐变大,西北部NDVI大于0.3的面积增加了15.63%。(3)NDVI与气温和降水量呈正相关关系,与地下水位埋深和蒸发量呈负相关关系,在地下水位埋深为4m时,植被指数达到最大。[结论]研究区植被指数变化受地下水位埋深和气候因素的共同影响,各因素对NDVI的影响程度表现为蒸发量>地下水位埋深>降水量>气温。

      • 1
    • 气象干旱指数在半干旱区适用性分析---以河北省为例

      米蔚峰, 邱建秀

      Abstract:

      本研究基于河北省1974~2014年的气象观测和旱情资料,分析降水距平百分率PA、相对湿润指数M、标准化降水指数SPI和标准化降水蒸散指数SPEI这四种常用气象干旱指数在河北省的适用性。通过对比这四种干旱指数与旱情资料和作物产量等农业资料的一致性,结果表明:(1) 对干旱事件分类的总体准确度,M指数最好,PA和SPEI指数监测效果次之。(2) M和PA指数更适用于研究区内时间尺度较长的干旱监测,而SPEI和SPI指数更适用于较短的时间尺度,具体表现在:M和PA指数在生长季尺度与玉米产量的相关性较高,而SPEI和SPI在逐月尺度与玉米产量的相关性较高。(3) 四种干旱指数都能较好地监测河北省历年旱灾发生的空间范围,表现在四种指数的干旱站次比与旱灾受灾比例和旱灾成灾比例都具有较强相关性 (相关系数0.6~0.8,p<0.01)。本研究结论可为半干旱区的气象干旱监测指标选取及农作物估产提供科学参考,为防灾减灾、确保粮食生产安全提供理论依据。

      • 1
    • 不同基流分割方法在黑河流域的应用

      唐 娜, 薄 鑫

      Abstract:

      基流是河川径流中比较稳定的径流组成部分,是枯水期河川径流的主要补给来源。黑河流域地表水与地下水转换频繁,基流对黑河径流影响显著。本文选用了基流指数标准法、单参数数字滤波法与递归数字滤波法对黑河上游莺落峡1954-2018年日均流量和下游正义峡1963-2018年日均流量进行了分割,计算了基流指数,并分析了其变化。莺落峡年均BFI在0.70左右,正义峡年均BFI为0.56以下。1990,黑河中游用水剧增,正义峡年均流量明显减少,而年均BFI增大。近年来,莺落峡和正义峡年均流量有显著增长趋势,BFI值减小。莺落峡、正义峡月均BFI都是先减小再增大。

      • 1
    • 基于组合预测模型的黄河流域水资源生态足迹预测

      朱永明, 魏亚茹, 康艳青

      Abstract:

      黄河流域水资源可持续发展能力深受关注,为充分了解区域水资源超载风险以采取防范措施,运用生态足迹理论与模型,并在此基础上引入3个指标计算并分析2005-2019年间黄河流域水资源生态承载力与生态足迹,同时采用组合预测模型预测2020-2030年间发展趋势。结果表明:①黄河流域水资源生态足迹呈现上升趋势,水资源生态足迹承载力呈小幅上下波动状态,水资源生态赤字和生态压力均过大。②黄河流域各省水资源差异显著,九个省份除四川省外均处于生态赤字状态,生态压力指数均大于1,其中宁夏省生态压力指数远超其他省份,水资源开发潜力最小。

      • 1
    • 1954-2015年叶尔羌流域极端气温和降水的变化特征及其对径流的影响研究

      宋轩宇, 许民, 李振中, 杨成德

      Abstract:

      本文基于1954-2015年叶尔羌流域的气温、降水、径流数据以及极端气候指数,探讨了极端气候与极端水文事件之间的关系,揭示了影响流域水文过程的气候指标结果表明:(1)叶尔羌河流域年平均气温呈显著上升趋势(0.30℃·10a-1),突变时间为1998年,年平均降水呈0.4mm·10a-1的稳定上升趋势。(2)流域径流量呈平稳上升趋势(2.0mm·10a-1),极端径流的阈值为73.9mm,64年间共计发生18次极端径流事件,且极端径流量呈显著上升趋势(1.1mm·10a-1)。(3)流域内的径流以及极端径流变化都由极端气温主导,极端降水的影响较小。影响径流量的因子从大到小依次为暖夜日数,连续无降水日数,夏日日数,霜冻日数,极端降水总量;影响极端径流量的因子从大到小依次为霜冻日数,暖夜日数,夏日日数,极端降水总量,连续无降水日数。

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