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我国主要河川径流演变规律与归因及其区域特征

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水利水电科技进展 2024年第1期44卷 1-8页

作者：徐宗学班春广张瑞北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100120 华北科技学院应急技术与管理学院河北廊坊065201

从径流演变规律主要分析方法和主要河川径流演变规律、径流主要归因方法和主要河川径流归因分析、案例分析、我国主要河川径流演变规律与径流归因分析区域分布特征4个方面系统总结和梳理了我国近年来在主要河川径流演变规律与归因及其... 详细信息

从径流演变规律主要分析方法和主要河川径流演变规律、径流主要归因方法和主要河川径流归因分析、案例分析、我国主要河川径流演变规律与径流归因分析区域分布特征4个方面系统总结和梳理了我国近年来在主要河川径流演变规律与归因及其区域特征研究方面取得的主要研究成果。结果表明:Mann-Kendall非参数趋势检验方法是较为常用的径流演变规律分析方法,水文模型法、统计分析方法和Budyko假设的流域水热耦合平衡方法是进行径流变化归因分析的常用方法,其中Budyko假设的流域水热耦合平衡方法应用较为广泛;我国主要河川径流量除西北诸河和西南河流源区部分河流呈增加趋势外,其他区域河川径流大多呈减少趋势;人类活动是引起我国主要河川径流变化的主要原因。

关键词：河川径流气候变化人类活动演变规律归因分析

城市社区尺度降雨径流快速模拟——以福州市一排水小区为例

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水力发电学报 2021年第10期40卷 81-94页

作者：叶陈雷徐宗学雷晓辉陈阳班春广苏恒北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819

随着城市化进程的不断加快,我国城市正面临着越来越严峻的洪涝问题。本文在社区尺度上构建雨洪管理模型(SWMM),使用遗传算法率定SWMM模型参数;在对研究区降雨分析的基础上,采用模糊识别法筛选出最具代表性的两种雨型;基于不同的降雨情景... 详细信息

随着城市化进程的不断加快,我国城市正面临着越来越严峻的洪涝问题。本文在社区尺度上构建雨洪管理模型(SWMM),使用遗传算法率定SWMM模型参数;在对研究区降雨分析的基础上,采用模糊识别法筛选出最具代表性的两种雨型;基于不同的降雨情景与SWMM模拟值组成的数据集,建立长短期记忆神经网络(LSTM)模型模拟研究区降雨径流关系,并使用不同工况评估了LSTM模型效果。结果表明,LSTM模型对降雨径流的模拟与SWMM模型基本吻合,而其对洪峰流量的拟合略有偏差。在较小降雨下,LSTM模型模拟洪峰流量较SWMM输出结果偏小;在较大降雨下,模拟结果偏大;在中等降雨时,模拟效果最好。此外,50个隐含层单元的拟合效果更好,但同时更多的隐含层单元对洪峰流量拟合效果更好。

关键词： SWMM模型长短期记忆神经网络模式识别法遗传算法 Mann-Kendall趋势检验

高寒流域水文模拟与径流水源解析——以雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为例

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北京师范大学学报（自然科学版） 2023年第1期59卷 85-93页

作者：班春广徐宗学左德鹏李鹏王静达瓦次仁北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 西藏自治区水文水资源勘测局西藏拉萨850000

为深入研究高寒流域河川径流的水源解析,选取雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为研究区,采用月流量、遥感积雪面积数据、实测冰川径流数据等多目标率定方法,改进单一依靠流量数据率定模型的方法,基于SPHY(Spatial Processes in Hydrology)水... 详细信息

为深入研究高寒流域河川径流的水源解析,选取雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域为研究区,采用月流量、遥感积雪面积数据、实测冰川径流数据等多目标率定方法,改进单一依靠流量数据率定模型的方法,基于SPHY(Spatial Processes in Hydrology)水文模型开展水文模拟及径流组分研究,提高了总体建模质量.结果表明:在率定期和验证期Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.95和0.94,模型具有较好的适用性.降雨径流、融雪径流、冰川径流和基流作为径流来源,占总径流的比例分别为10%、25%、45%和20%,冰川径流和融雪径流是最重要的补给来源.月尺度上,冰川径流在7-8月占比最大,融雪径流在4-6月占比最大,降雨径流在各月占比最小.冰川径流占比最高,短期内可提供更多水资源保障社会经济发展,长期而言冰川径流将逐渐减少,造成水资源短缺.因此,当地需提高应对径流变化潜在风险的策略.

关键词：水文模拟径流水源解析 SPHY水文模型雅鲁藏布江帕隆藏布上游流域

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未来气候情景下塔里木河干流日径流过程模拟研究

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干旱区研究 2018年第4期35卷 770-778页

作者：班春广陶辉董义阳赵成义中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

以塔里木河干流为研究区,运用分布式MIKE SHE水文模型,识别了日值尺度下塔里木河干流下垫面各参数,选取干流内6个气象站（阿拉尔、拜城、库车、轮台、库尔勒、铁干里克）1998—2007年实测气象数据,依据干流3个水文站（新其满、英巴扎、... 详细信息

以塔里木河干流为研究区,运用分布式MIKE SHE水文模型,识别了日值尺度下塔里木河干流下垫面各参数,选取干流内6个气象站（阿拉尔、拜城、库车、轮台、库尔勒、铁干里克）1998—2007年实测气象数据,依据干流3个水文站（新其满、英巴扎、恰拉）1998—2007年实测数据对模型进行识别和验证,并结合Had GEM 2-ES气候模式中气温和降水数据,预估了未来（2021—2050年）气候情景下塔里木河干流径流演变特征。结果表明：（1）运用MIKE SHE模型模拟塔里木河干流日径流过程,模型效率系数均达0.63以上,表明该模型适用性较强。（2）未来30 a塔里木河干流多年月平均气温均较基准期（1981-2004年）升高了1.7-2.2℃,且夏秋季节升温较高;降水整体呈增加趋势,且春季增幅较大,秋季增幅较小。（3）未来气候情景下,各水文站年均径流量呈减少趋势,且以夏秋季节表现最为显著（P〈0.01）。其中,下游恰拉水文站平均径流量减少比例最大（5.04%）,上游新其满水文站减少比例最小（0.6%）;各气候排放情景中,RCP2.6（低排放情景）下各水文站减少量最小,RCP8.5（高排放情景）下减少最大。未来气候情景下塔里木河干流年径流呈减少趋势,使区域水资源调配面临更大困难,生态安全面临更大威胁,同时也将加大区域人地关系矛盾。

关键词：日径流模拟气候变化 MIKE SHE 塔里木河干流

1973—2015年年楚河上游流域径流变化趋势及驱动因素分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2019年第6期55卷 748-754页

作者：班春广徐宗学苟娇娇彭凯锋陈浩张瑞北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部遥感科学国家重点实验室北京100875

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区.本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973-2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋... 详细信息

青藏高原是对全球气候变化响应敏感且不确定性最大的地区.本文选取青藏高原雅鲁藏布江年楚河上游流域为研究区,基于流域两气象站(江孜和帕里站)1973-2015年逐日气温、降水数据,以及江孜水文站月流量数据,采用Mann Kendall检验、线性趋势法等多种趋势分析方法,分析了气温、降水、径流的年际和年内变化特征,并探讨了影响径流变化的主要因素.结果表明:1)年楚河上游流域气温呈显著上升趋势,增加速率为0.02℃·a-1,降水呈不显著下降趋势,减少速率为0.39mm·a-1;2)流域径流量年内分配极不均匀,主要集中在5-10月,年均径流量整体呈减少趋势,但在1973-2000年表现为增加趋势,2000年之后呈减少趋势;3)流域内冰川和积雪面积在2006年后呈明显减小趋势,但降水变化仍是流域径流量变化的主要驱动因素.全球变暖引起年楚河上游流域气温升高,降水减少,径流出现先增加后减少的趋势,这将进一步加剧流域水资源短缺,影响流域水资源开发利用、合理配置和区域可持续发展.

关键词：径流变化趋势突变雅鲁藏布江年楚河

基于Copula函数的深圳河流域降雨潮位组合风险分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2020年第2期56卷 307-314页

作者：陈浩徐宗学班春广赵彦军胡昌伟北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国水利水电科学研究院北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

在全球气候变化背景下,降水和潮位变化是滨海城市洪涝灾害的主要原因.定量评估滨海城市降雨潮位组合风险率,对于滨海城市洪涝灾害的防治具有十分重要的现实意义.本文基于深圳站53 a最大日降水量与赤湾站相应最高潮位数据,通过K-S检验、C... 详细信息

在全球气候变化背景下,降水和潮位变化是滨海城市洪涝灾害的主要原因.定量评估滨海城市降雨潮位组合风险率,对于滨海城市洪涝灾害的防治具有十分重要的现实意义.本文基于深圳站53 a最大日降水量与赤湾站相应最高潮位数据,通过K-S检验、C-vM检验、AIC准则和BIC准则进行边缘分布函数优选,采用Archimedean Copula函数,定量评估了深圳河流域不同重现期下降水和潮位的双阈值组合风险率和单域值组合风险率.结果表明:深圳河流域降水序列和潮位序列的最优边缘分布函数分别为GEV和Lognormal分布;降水和潮位之间呈现较弱的正相关性;Clayton Copula函数对于深圳河流域雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;随着降水和潮位重现期的增大,深圳河流域的双阈值组合风险率和单域值组合风险率均呈减小趋势,但二者之间的差距逐渐增大;对于降水和潮位重现期不同时的特定组合风险率,若降水重现期较大,则潮位重现期较小,反之亦然.

关键词：滨海城市洪涝灾害雨潮组合边缘分布 Copula函数

基于Z指数的雅鲁藏布江流域径流丰枯变化及其特征分析

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北京师范大学学报（自然科学版） 2019年第6期55卷 715-723页

作者：白君瑞徐宗学班春广刘江涛张瑞北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室

雅鲁藏布江流域地处青藏高原,近年来受极端天气影响,该流域的径流演变过程以及水文循环过程各要素之间的响应关系已成为目前研究的热点问题.本文利用雅鲁藏布江流域5个水文站60a(1956-2015年)年、月流量资料,对各站流量进行趋势分析及... 详细信息

雅鲁藏布江流域地处青藏高原,近年来受极端天气影响,该流域的径流演变过程以及水文循环过程各要素之间的响应关系已成为目前研究的热点问题.本文利用雅鲁藏布江流域5个水文站60a(1956-2015年)年、月流量资料,对各站流量进行趋势分析及突变检验,并对径流演变的主要驱动因子进行相关性分析;正态化处理各站实测流量计算出流量的丰枯指数Z,将丰枯指数Z划分为7个等级,并对Z指数进行突变检验.结果显示,年平均流量除奴各沙和唐加站为减少趋势,其他3站为增加趋势,且近十几年来雅江流域水枯现象有缓解或有向平水或丰水方向发展的微弱趋势;通过分析月尺度径流丰枯等级发现,多数站点冬、春季水量偏丰,且各站Z指数在7月份有增加趋势,而8月份却为减少的趋势.本文对于认识雅鲁藏布江流域气候与水文特征以及雅鲁藏布江流域防洪抗旱的预警预报具有重要的指导作用.

关键词：径流趋势 Z指数丰枯特征雅鲁藏布江

基于InfoWorks ICM的城市洪涝模拟及其风险分析——以福州市白马河片区为例

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北京师范大学学报（自然科学版） 2021年第6期57卷 784-793页

作者：叶陈雷徐宗学雷晓辉李鹏班春广左斌斌北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

在气候变化与城市化的双重影响下,我国沿海城市面临日益严峻的洪涝形势.本文以沿海城市福州市中心城区白马河片区为例,基于InfoWorks ICM建立水文水动力耦合模型,并采用2021年2月10日实测降雨及检查井液位数据对模型参数进行了校验.利... 详细信息

在气候变化与城市化的双重影响下,我国沿海城市面临日益严峻的洪涝形势.本文以沿海城市福州市中心城区白马河片区为例,基于InfoWorks ICM建立水文水动力耦合模型,并采用2021年2月10日实测降雨及检查井液位数据对模型参数进行了校验.利用了重现期分别为10、20、50和100 a这4种工况作为降雨驱动模型,其结果表明:在10 a一遇设计降雨时,模型在10:12时达到最大水深0.402 m;在20 a一遇设计降雨时,模型在10:07时达到最大水深0.419 m;在50 a一遇设计降雨时,模型在10:02时达到最大水深0.438 m;在100 a一遇设计降雨时,模型在10:00时达到最大水深0.450 m.本文在水文水动力学模型分析的基础上,基于地形数据构建二维水动力模型作为补充,并采用洪水风险率危险性分析法分别对片区洪水危险性进行了量化计算和空间分析,可以为典型城市洪涝情景模拟及风险量化分析提供一定的技术支撑.

关键词： InfoWorks ICM 城市洪涝情景模拟洪涝风险

高寒区多源降水产品精度与水文模拟效果评估——以雅鲁藏布江流域和拉萨河流域为例

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水土保持学报 2023年第2期37卷 159-168,226页

作者：班春广左德鹏徐宗学董义阳王静达瓦次仁北京师范大学水科学研究院北京100875 城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 西藏自治区水文水资源勘测局拉萨850000

卫星降水产品在缺资料地区开展水文气象研究及径流模拟中发挥着至关重要的作用,然而卫星降水产品的精度可能会影响径流模拟效果。采用多种统计指标和VIC水文模型综合评估5种卫星降水产品(CMORPH-BLD、GSMaP_Gauge、CMFD、MSWEP和PERSIAN... 详细信息

卫星降水产品在缺资料地区开展水文气象研究及径流模拟中发挥着至关重要的作用,然而卫星降水产品的精度可能会影响径流模拟效果。采用多种统计指标和VIC水文模型综合评估5种卫星降水产品(CMORPH-BLD、GSMaP_Gauge、CMFD、MSWEP和PERSIANN-CDR)在雅鲁藏布江流域的精度和拉萨河流域的水文模拟效果。结果表明:(1)CMORPH_BLD和GSMaP_Gauge在少雨季存在低估,CMFD在少雨季与观测值具有很好的一致性。MSWEP和PERSIANN-CDR在多雨季和少雨季存在高估。降水量方面,CMORPH-BLD和CMFD均较为接近观测值,其他降水产品存在不同程度的高估。(2)日尺度上,除CMFD外其他卫星降水数据与观测值具有较小的相关性(0.26~0.45),CMORPH-BLD和CMFD和观测值具有较好的一致性,CMFD和MSWEP探测小降水事件(0.1,0.5,1 mm/d)的能力优于GSMaP_Gauge。各卫星降水产品在探测强降水(2,5,10 mm/d)方面能力不足。日降水2 mm/d的降水阈值为各分类指数的变化点。(3)月尺度上,各降水产品与观测值具有很强的相关性(0.73~0.99),CMFD和CMORPH_BLD的精度较高,其他产品稍微偏低。(4)CMFD水文模拟效果最好,CMORPH-BLD次之,MSWEP产生令人满意的模拟结果,GSMaP_Gauge和PERSIANN-CDR表现不佳。CMFD和CMORPH-BLD在雅鲁藏布江地区水文气象研究及径流模拟中具有较大优势。研究结果对该地区的水文气象应用及水文水资源研究具有重要意义。

关键词：卫星降水产品 VIC模型 SCE-UA算法径流模拟雅鲁藏布江流域