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变化环境下时变标准化径流指数的构建与应用

水利学报 2018年第11期49卷 1386-1395页

作者：李敏李建柱冯平陈亮天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

变化环境下,干旱指数可能表现出非一致性特征。本文假设径流序列为二阶非平稳序列,建立以时间为协变量的时变矩GAMLSS模型,该模型采用非一致性Gamma分布拟合实测径流序列,并基于该模型计算出的时变标准化径流指数SRIt,与传统指数SRI进... 详细信息

变化环境下,干旱指数可能表现出非一致性特征。本文假设径流序列为二阶非平稳序列,建立以时间为协变量的时变矩GAMLSS模型,该模型采用非一致性Gamma分布拟合实测径流序列,并基于该模型计算出的时变标准化径流指数SRIt,与传统指数SRI进行对比分析,以验证其合理性与必要性。结果表明:基于时变矩模型的时变标准化径流指数SRIt更适应于潘家口水库流域变化环境下水文干旱的评价。时变标准化径流指数SRIt的值整体上比基于一致性模型的指数SRI偏小,即所表示的干旱程度更加严重,主要是因为时变矩GAMLSS模型能够反映出变化环境下径流序列的变化趋势,该趋势是影响径流的一系列因素共同导致的,如气候变化,人类活动等。而在受这些因素的影响下,潘家口水库流域的水文干旱事件频率增加,严重程度增强。

关键词：变化环境水文干旱标准化径流指数时变标准化径流指数非一致性

基于Pair-copula函数和标准化径流指数的水文干旱频率分析——以南盘江流域为例

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长江流域资源与环境 2014年第9期23卷 1315-1321页

作者：杨茂灵王龙余航高瑞雷腾云云南农业大学水利水电与建筑学院云南昆明650201

选取南盘江流域3个水文站52a(1961~2012年)的逐月径流资料,联合两个相邻站点,分别计算标准化径流指数(SSFI),运用游程理论识别52a来不同站点干旱特征,并用Pair-copula函数计算不同站点的联合重现期。结果表明:(1)52a来3个站点干旱特征... 详细信息

选取南盘江流域3个水文站52a(1961~2012年)的逐月径流资料,联合两个相邻站点,分别计算标准化径流指数(SSFI),运用游程理论识别52a来不同站点干旱特征,并用Pair-copula函数计算不同站点的联合重现期。结果表明:(1)52a来3个站点干旱特征值的最大值都出现在2011~2012年;从单个站点看,52a来沾益站的干旱次数、最大干旱历时、最大干旱烈度均大于高谷马站和江边街站,最大干旱峰值出现在江边街站;从联合站点看,中游以上高谷马站和沾益站的干旱特征值均大于中游以下高谷马站和江边街站,3个站点联合识别的干旱特征值大于中下游站点联合识别干旱特征值,小于中上游站点联合识别干旱特征值,上游干旱更严重;(2)Frank Pair-copula函数的RMSE、AIC和BIC值最小,拟合程度最高,适合运用于南盘江流域干旱频率分析中;(3)运用Frank Paircopula函数计算得到3个水文站点2009~2012年的连续干旱重现期都在100~200a,是52a来最严重的一次干旱。

关键词：游程理论 Pair-copula函数南盘江流域重现期标准化径流指数干旱频率

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基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法

水资源保护 2024年第1期40卷 71-78页

作者：崔豪江善虎任立良朱永卫杜树平严登华河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河... 详细信息

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河流域非平稳水文干旱实例评估结果表明:黄河流域花园口站径流序列呈现出明显的非平稳特征,径流量1961—2020年发生显著下降,并在1990年发生突变;基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法能够更好地对径流数据进行非平稳概率分布拟合;对于历史干旱事件的识别,NSRI识别的干旱过程与实际更加接近,NSRI比标准化径流指数(SRI)识别效果更好,可以更好地反映变化环境下的水文干旱演变趋势。

关键词：标准化径流指数自然-社会系统 GAMLSS模型非平稳四元驱动

汉江中游径流非一致性及典型指标变化特征研究

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中国农村水利水电 2024年

作者：朱晨雨江明乔川源鲁帆中国水利水电科学研究院水资源研究所中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司中国矿业大学资源与地球科学学院

汉江是南水北调中线工程的水源地，受调水及气候变化、流域内耗水增加等多重因素的影响，丹江口水库下游的水文情势已发生较大变化，深入研究径流序列的非一致性演变规律及影响，对区域水资源调度、管理与安全保障具有重要意义。本文采... 详细信息

汉江是南水北调中线工程的水源地，受调水及气候变化、流域内耗水增加等多重因素的影响，丹江口水库下游的水文情势已发生较大变化，深入研究径流序列的非一致性演变规律及影响，对区域水资源调度、管理与安全保障具有重要意义。本文采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验和GAMLSS模型，分析汉江中游皇庄站1960—2020年径流量序列的趋势变化和突变特征，并基于标准化径流指数，低水位出现频率和水文变化等典型指标，揭示非一致性条件下汉江中游丰枯变化特征及影响。结果表明：①汉江中游径流序列已经发生变异。皇庄站年、枯水期（1—3月）、汛末蓄水期（9—11月）等径流量序列皆呈现出显著的非一致性，基于GAMLSS的时变矩模型中，三个径流量序列以时间t为协变量的最优非一致性模型分别服从LOGNO、GA、LOGNO分布；②皇庄站年径流量呈衰减态势，枯水发生概率增大；年内尺度上，枯水期径流量增加，汛末蓄水期径流量减少。年、逐月的平均水位皆显著下降，最低通航水位在南水北调中线工程运行后下降了0.78m。低流量脉冲发生次数、持续时间和反转次数都已经发生中度改变，应关注径流多时间尺度演变对汉江中游的影响。研究结果可为汉江中游水利水运工程规划设计、水资源调度管理、生态流量调控等方面提供科学依据和参考。

关键词：非一致性 GAMLSS模型标准化径流指数低水位汉江中游

滇中引水工程水源区与受水区径流丰枯遭遇及水文干旱研究

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水电能源科学 2024年第6期42卷 23-27页

作者：陈晶张天力顾世祥云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

滇中引水工程水源区为金沙江虎跳峡河段,受水区为云南滇中高原区,研究两者径流丰枯遭遇及水文干旱变化趋势,可为滇中引水工程的水资源调度和区域水旱灾害防御提供理论指导。通过多元Copula函数描述径流系列的独立结构,运用游程理论基于... 详细信息

滇中引水工程水源区为金沙江虎跳峡河段,受水区为云南滇中高原区,研究两者径流丰枯遭遇及水文干旱变化趋势,可为滇中引水工程的水资源调度和区域水旱灾害防御提供理论指导。通过多元Copula函数描述径流系列的独立结构,运用游程理论基于标准化径流指数分析水源区和受水区的水文干旱历时、烈度和重现期,用于定量评估滇中引水工程水源区和受水区径流丰枯遭遇情况及其对水文干旱的影响。结果表明,滇中引水工程供水后,水源区标准化径流指数变幅较小,其识别的水文干旱事件历时、烈度和重现期也相对平稳;受水区标准化径流指数变幅较大,其识别的水文干旱事件历时变短、烈度减弱、重现期增大,特别是严重干旱、多年干旱事件。这说明实施滇中引水工程可有效增加受水区水资源量,显著提高受水区水旱灾害防御能力。

关键词：滇中引水工程标准化径流指数水文干旱丰枯遭遇 Copula函数

新安江流域气象干旱和水文干旱特征及两者之间的关系研究

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干旱气象 2024年第2期42卷 157-165页

作者：朱占云张露萱李福刚张珏张玮玮李强浙江省气象服务中心浙江杭州310017 国网新源有限公司新安江水力发电厂浙江杭州310000

新安江流域是传统丰水区,对该区域进行干旱演变规律以及气象-水文干旱传播特征及其响应关系的研究,对于流域水资源的调度和管理具有重要科学意义。基于新安江流域近63 a的降水和径流数据,利用标准化降水指数(Standardized Precipitation... 详细信息

新安江流域是传统丰水区,对该区域进行干旱演变规律以及气象-水文干旱传播特征及其响应关系的研究,对于流域水资源的调度和管理具有重要科学意义。基于新安江流域近63 a的降水和径流数据,利用标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)和标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI),研究不同时间尺度的新安江气象干旱和水文干旱的演变规律,并分析流域水文干旱对气象干旱的时滞效应。结果表明:(1)1960—2022年新安江流域的气象干旱和水文干旱主要发生在20世纪60年代、70年代末到80年代中期以及21世纪初,2010年至今新安江整体处于水资源丰盈状态,其余时段则干旱与湿润交替发生。(2)近63 a的数据显示,新安江流域总体呈现变湿趋势,干旱事件有所减少。其中冬季和夏季变湿最为明显,且水文角度变湿趋势比气象角度更为明显。(3)新安江流域的水文干旱与气象干旱显著相关,通常在气象干旱发生后1~3个月出现。水文干旱对气象干旱在汛期的相关性和响应速度均高于非汛期。因此,应更加关注汛期的流域干旱并采取针对性措施。

关键词：新安江流域标准化径流指数 M-K检验干旱响应

基于Copula的洞庭湖-流域-长江系统水文干旱概率分析

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湖泊科学 2022年第4期34卷 1319-1334页

作者：李珍李相虎张丹蔺亚玲中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,水系格局复杂.近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,江湖关系发生变化,湖泊水文干旱事件频发.基于洞庭湖、流域和长江干流水文站点的实测数据,通过标准化水位指数和标准化径流指数识别了水文干旱事... 详细信息

洞庭湖是长江中游重要的通江湖泊,水系格局复杂.近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,江湖关系发生变化,湖泊水文干旱事件频发.基于洞庭湖、流域和长江干流水文站点的实测数据,通过标准化水位指数和标准化径流指数识别了水文干旱事件,并运用Copula函数分析了洞庭湖-流域-长江系统水文干旱的联合概率分布特征.结果表明:在年尺度上,19642016年间洞庭湖共发生了9次水文干旱事件,水文干旱的发生概率为14.01%,洞庭湖流域系统、洞庭湖长江系统的水文干旱联合概率分别为9.65%和8.58%,表明年尺度上流域来水对洞庭湖水文干旱的影响更大.在季节尺度上,洞庭湖流域系统春季水文干旱联合概率最高,且两者同时发生水文干旱事件的次数最多,表明洞庭湖春季水文干旱与流域入湖补给减少有密切关系;而洞庭湖长江系统,其秋季水文干旱联合概率最大,尤其自2003年以后更加极端和频发,这一方面受秋季降水减少和流域内人类活动的影响,另一方面三峡水库秋季蓄水使长江中下游干流水位降低,长江对湖泊顶托作用减弱也是重要原因之一.

关键词：水文干旱 Copula 洞庭湖-流域-长江系统标准化水位指数标准化径流指数

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黄河源区气象干旱与水文干旱关联性分析

水资源保护 2022年第3期38卷 80-86页

作者：石朋詹慧婕瞿思敏冯进管晓祥河海大学水文水资源学院江苏南京210098

采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)刻画黄河源区气象干旱和水文干旱过程,通过唐乃亥水文站SRI、源区SPI及3种小波分析方法揭示了1968—2020年黄河源区气象和水文干旱之间的周期性特征及相关性。结果表明:广义极值分布是唐... 详细信息

采用标准化降水指数(SPI)和标准化径流指数(SRI)刻画黄河源区气象干旱和水文干旱过程,通过唐乃亥水文站SRI、源区SPI及3种小波分析方法揭示了1968—2020年黄河源区气象和水文干旱之间的周期性特征及相关性。结果表明:广义极值分布是唐乃亥水文站最适宜的流量分布函数;以Gamma分布和广义极值分布分别作为降水和流量的分布函数,基于距离平方倒数法计算出SPI-9和SRI-1的相关系数最高,为0.68;连续小波变换分析表明SPI-9和SRI-1具有相同的周期特征,交叉小波变换和小波相干分析表明SPI-9和SRI-1在不同周期尺度表现出显著的正相关关系;黄河源区气象干旱向水文干旱的传播时间为9月,SPI-9序列可用于水文干旱监测。

关键词：气象干旱水文干旱标准化降水指数标准化径流指数小波分析方法黄河源区

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环境变化下荆南三口河系水文干旱演变特征及归因分析

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冰川冻土 2019年第4期41卷 945-957页

作者：郑嵛珍李欢李景保王丹阳杨波张瑞湖南师范大学资源与环境科学学院湖南长沙410081 武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079

环境变化下水文干旱研究是水科学研究领域的热点问题之一。根据荆南三口河系1956-2017年5个水文站和22个气象站实测数据,采用标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI)、降水-径流多元非线性模型、累积量斜率变化率比较法辅以Mann... 详细信息

环境变化下水文干旱研究是水科学研究领域的热点问题之一。根据荆南三口河系1956-2017年5个水文站和22个气象站实测数据,采用标准化径流指数(Standardized Runoff Index,SRI)、降水-径流多元非线性模型、累积量斜率变化率比较法辅以Mann-Kendall检验法等方法,分析环境变化前后荆南三口河系62年水文干旱演变特征,并定量分解气候变化(降水量、蒸发量)和人类活动对径流量衰减的影响。结果表明:荆南三口河系整体干旱频率较高,变化期干旱事件发生频次多且等级高,多尺度干旱平均频率达42.96%,稳定期极少出现干旱现象;三口地区年径流量、年蒸发量在长时间序列上均呈下降趋势,年降水量较为稳定,年径流量检验的突变年份为1970年、1985年和2003年;人类活动是促使三口河系年径流量逐渐衰减的主要原因,1971-1985年、1986-2003年和2004-2017年三个时期人类活动对径流量变化(水文干旱演变)影响的贡献率依次为91.14%、103.73%、78.33%。

关键词：水文干旱特征标准化径流指数贡献率人类活动荆南三口