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基于时序模型对黄河水沙通量变化的研究

软件 2024年第5期 15-24页

作者：陈培辉郑东荣吴志锐汕尾职业技术学院广州新华学院

根据2023年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛E题提供的黄河某水文站近6年的历史监测数据,对水沙通量变化规律进行研究。首先,基于年均比值关系和Pearson相关系数探讨了含沙量与水位、流量和时间的关系,结合统计方法估算年总排水量、... 详细信息

根据2023年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛E题提供的黄河某水文站近6年的历史监测数据,对水沙通量变化规律进行研究。首先,基于年均比值关系和Pearson相关系数探讨了含沙量与水位、流量和时间的关系,结合统计方法估算年总排水量、年总排沙量；其次,以年、月为单位时间粒度分别对水沙通量的突变性、季节性和周期性进行探索性分析,进一步检验数据服从正态分布,以天为单位时间粒度,基于ARIMA时序模型对水沙通量变化规律进行拟合；考虑到“调水调沙”工程对水沙通量变化存在一定的影响,在前者的基础上,以月为单位时间粒度,建立SARIMA季节性时序模型,并预测未来2年水沙通量的变化趋势。实验结果表明,模型拟合效果显著,且“调水调沙”工程对水沙通量的影响呈明显的一致性。

关键词：水沙通量探索性分析 ARIMA SARIMA 调水调沙

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黑河流域水沙通量多尺度变化特征及影响因素

泥沙研究 2023年第2期48卷 59-66,50页

作者：卢晗王昱李小宁周伟兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 酒泉天和建设工程有限公司甘肃酒泉735000

采用小波分析法和累积量斜率变化率法分析了黑河上中游水沙通量的周期性变化特征,定量计算了气候变化和人类活动对水沙通量变化的贡献率。研究结果表明:黑河上中游径流变化周期基本一致,上游输沙量变化周期也基本一致,但中游输沙量在1类... 详细信息

采用小波分析法和累积量斜率变化率法分析了黑河上中游水沙通量的周期性变化特征,定量计算了气候变化和人类活动对水沙通量变化的贡献率。研究结果表明:黑河上中游径流变化周期基本一致,上游输沙量变化周期也基本一致,但中游输沙量在1类和2类时间尺度的变化周期相差较大,且干流两个水文站的径流输沙突变时间存在差异。1981-1989年上游干流影响径流的主控因素为人类活动,但1990年以后主控因素逐渐变为降水,2003年以后主控因素又变为人类活动。影响输沙的主控因素在时间序列上均为人类活动,但影响程度略有不同。干流中游影响径流的主控因素在2005年以后逐渐变为降水影响,而人类活动一直是引起中游输沙变化的主要原因。

关键词：黑河流域水沙通量小波分析贡献率主控因素

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瓯江汛期和非汛期水沙通量变化规律

海洋学研究 2023年第2期41卷 61-70页

作者：张婉莹陆莎莎夏小明刘金贵自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海洋空间资源管理技术重点实验室浙江杭州310012 广东海洋大学海洋与气象学院广东湛江524088

瓯江为典型的山溪性河流,其水沙通量具有洪枯季差异悬殊的特征。该文基于瓯江干流控制水文站71年(1950—2020年)月均径流量和43年(1956—1998年)月均输沙量观测资料,采用年内分配不均匀系数、Mann-Kendall非参数统计检验、双累积曲线等... 详细信息

瓯江为典型的山溪性河流,其水沙通量具有洪枯季差异悬殊的特征。该文基于瓯江干流控制水文站71年(1950—2020年)月均径流量和43年(1956—1998年)月均输沙量观测资料,采用年内分配不均匀系数、Mann-Kendall非参数统计检验、双累积曲线等方法,分析了瓯江汛期(梅汛期4—6月和台汛期7—9月)和非汛期(10月—次年3月)水沙通量的变化规律及其原因。结果表明:1)径流量和输沙量的峰谷期一致,峰值出现在6月,谷值出现在12月,其中,梅汛期是瓯江的主汛期。2)1950—2020年瓯江径流量在梅汛期呈显著减少的趋势,在非汛期呈显著增加的趋势,在台汛期变化趋势不显著,径流量的年际变化主要受降水影响;径流量的年内分配趋于均匀化,受水库调蓄影响较大。3)1956—1998年瓯江输沙量在梅汛期呈显著减少的趋势,在台汛期和非汛期变化趋势不显著,其中梅汛期输沙量的减少与水库拦截有关;输沙量的年内分配不均匀性变化不大,可能与降水量的不均匀性变化有关。4)台汛期、非汛期的输沙量-径流量关系分别在1975年、1959年各发生了一次明显突变,均与流域内的强降水有关。

关键词：瓯江汛期非汛期水沙通量不均匀性 M-K趋势

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近年来三峡水库水沙通量变化过程及原因分析

中国农村水利水电 2022年第8期 35-40,49页

作者：郭率周曼胡挺肖扬帆谭政宇中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心湖北宜昌443100

三峡水库入库水沙通量及组成发生较大变化,对水库调度运行产生重要影响。借助三峡水库入库重要控制站点的长系列水沙资料,采用统计分析的方法,系统研究了三峡水库入库各组分水沙通量的变化过程及原因。结果表明:三峡水库入库径流量变化... 详细信息

三峡水库入库水沙通量及组成发生较大变化,对水库调度运行产生重要影响。借助三峡水库入库重要控制站点的长系列水沙资料,采用统计分析的方法,系统研究了三峡水库入库各组分水沙通量的变化过程及原因。结果表明:三峡水库入库径流量变化不大,入库输沙量显著减少,三峡水库蓄水后入库泥沙减少主要是由金沙江输沙减少引起的;各组分年均径流量无明显趋势性变化,但各组分输沙量占比变化较大,受溪洛渡和向家坝水库蓄水影响,2013年后金沙江输沙占比由最大变为最小的区域,支流来沙占比明显增加,嘉陵江和沱江成为三峡水库入库沙量的主要来源,同时向家坝至朱沱区间河床由淤积转为冲刷而补给泥沙,成为三峡水库入库泥沙来源的重要组成部分。

关键词：水沙通量三峡水库组成入库泥沙

梯级开发对黑河水沙通量变化的影响及泥沙拦截效率研究

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梯级开发对黑河水沙通量变化的影响及泥沙拦截效率研究

作者：卢晗兰州理工大学

学位级别：硕士

河流是全球物质循环的重要通道之一,而水沙通量是河流物质循环的重要载体。近年来随着国家大力发展水能资源,流域梯级水电建设成为水能资源利用的重要途径,但梯级水电建设阻断了河流泥沙的输移通道,这不仅使得河流水沙通量发生变化,导... 详细信息

河流是全球物质循环的重要通道之一,而水沙通量是河流物质循环的重要载体。近年来随着国家大力发展水能资源,流域梯级水电建设成为水能资源利用的重要途径,但梯级水电建设阻断了河流泥沙的输移通道,这不仅使得河流水沙通量发生变化,导致水体理化指标发生变化、水体富营养化、生物多样性锐减等问题,进而影响营养物质的化学循环,而且对水库的防洪能力和安全运行造成严重的影响。黑河属于我国典型的内陆河,其河流季节性较强,夏季汛期输沙量巨大,河流出山后携带的大量泥沙因流经山前冲积平原而逐渐沉积,河流常以宽浅性为主。随着人类活动(梯级开发)的加剧,黑河水沙通量发生了改变,大量泥沙淤积在库区,对黑河流域水库安全及水生态环境产生了一定影响。本文利用黑河上中游5个水文站多年水沙观测数据,分析梯级开发对黑河水沙通量变化影响,定量估算梯级水库建设对河流泥沙的拦截效率,以期为流域水资源合理开发利用和梯级水库安全运行提供支撑。主要研究结论如下:(1)径流量和输沙量在上中游不同河段的周期性变化规律差异显著,上游支流八宝河尤为凸显,有4类时间尺度周期;中游干流输沙量周期性变化的复杂程度高于径流量,其中径流量具有相同尺度的周期性变化规律,而输沙量第1、2类时间尺度各不相同。(2)黑河上中游径流量的年际变化相对稳定,年际输沙量变化较为剧烈。径流量在上中游均呈增加趋势,而输沙量在各站点呈现不同的变化趋势。基于累积距平曲线可知,黑河上中游径流量和输沙量在时间尺度上发生不同层次的突变,且不同时间段影响河道沿程尺度上径流量和输沙量的主控因子存在差异,其中上游径流量在1981～1989年主要受人类活动影响(126.9%)。1990～2002年受降水影响较大(118.9%),2003～2020年主控因素也是人类活动(72.3%),但影响程度小于1981～1989年。上游干流输沙量在三个时期均受人类活动影响,但其影响程度1974～1999年最大(156.3%),2000～2020年次之(128.6%),1962～1973年最小(122.5%)。1990～2004年人类活动是影响中游径流变化的主控因素(136%),2005年以后降水逐渐成为径流变化的主要影响因素(71.1%)。在1990年以后,人类活动一直是引起黑河中游干流输沙变化的主要原因(117.7%)。(3)基于Brune模型与物质守恒模型的计算,2001～2020年梯级水电建设对黑河流域的输沙量影响较大,拦沙率均在75.91%以上。

关键词：黑河梯级开发水沙通量主控因素拦沙率

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岸线变化下渤海湾水沙通量变化研究

岸线变化下渤海湾水沙通量变化研究

1954-2011年间珠江入海水沙通量变化的多尺度分析

作者：罗克志陶建峰河海大学港口海岸与近海工程学院

渤海湾内海岸连续开发利用导致岸线发生较大变化、海床冲淤,同时影响着湾内的水沙通量。根据不同开发进程,选取1983年、2006年和2017年三个年份,结合实测地形和水文泥沙资料,分析了海床冲淤分布,构建渤海潮流泥沙数学模型,模拟了35年间... 详细信息

渤海湾内海岸连续开发利用导致岸线发生较大变化、海床冲淤,同时影响着湾内的水沙通量。根据不同开发进程,选取1983年、2006年和2017年三个年份,结合实测地形和水文泥沙资料,分析了海床冲淤分布,构建渤海潮流泥沙数学模型,模拟了35年间渤海湾内不同时期的水沙分布,分析了海岸连续开发对水沙通量引起的累积影响。结果表明:渤海湾岸线变化主要发生于200年后,2015年的岸线长度为1975年的242.8%;曹妃甸港区南侧海域出现冲刷,冲刷幅度基本在2 m以内、最大超过5 m,而近岸和港池水域基本呈现淤积的趋势,大部分淤积幅度在2 m以内,局部超过2 m。1983年与2006年的潮流通量变化很小,但2017年的潮流通量明显弱于前两个年份;泥沙通量的变化和潮流通量具有一致性;岸线变化的累积效应是潮流通量和泥沙通量变化的重要原因,自然岸线为主的小部分海域泥沙通量随时间变化小。

关键词：渤海湾岸线变化人类活动水沙通量潮流变化

来源： cnki会议评论

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地理学报 2014年第3期69卷 422-432页

作者：吴创收杨世伦黄世昌王珊珊浙江省水利河口研究院杭州310020 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062

基于高要（西江）、石角（北江）和博罗（东江）水文站1954．2011年的连续径流量和输沙率资料，采用Mann-Kendall非参数秩次检验和小波分析的方法，分析珠江流域的入海水沙通量变化特征。结果显示：（1）1954-2011年珠江的入海径流量没... 详细信息

基于高要（西江）、石角（北江）和博罗（东江）水文站1954．2011年的连续径流量和输沙率资料，采用Mann-Kendall非参数秩次检验和小波分析的方法，分析珠江流域的入海水沙通量变化特征。结果显示：（1）1954-2011年珠江的入海径流量没有明显变化趋势，但输沙率呈明显下降趋势，其间不同阶段的变化趋势不同：1954-1983年珠江水沙均处于增长阶段，该阶段气候变化和人类活动对输沙的贡献率分别是70％和30％；1984-1993年珠江水沙通量呈先降后升（1989年是转折点1波动阶段，主要与气候变化有关；1994-2011年珠江的水沙通量均呈下降趋势；气候变化和人类活动对输沙率下降的贡献率分别是20％和80％。（2）龙滩水库蓄水后的2007-2011年与2006年以前相比，珠江年均入海径流量减少了14％，而年均入海输沙率是减幅达到70％。这一时期水库蓄水和水土保持对输沙率减少的贡献率达到90％以上；（3）珠江的水沙通量变化具有明显年代际周期和年际周期变化特征，且不同子流域的周期有所不同。例如西江的径流量主要存在24年和13年的年代际周期以及4～7年的年际周期，而输沙率主要存在16年左右和10年左右的年代际周期和4～7年的年际周期；北江径流量主要存在12年左右年代际周期和2年左右以及8年左右的年际周期和和输沙率年代际周期主要13-16年，而年际周期是4～7年和2-3年；东江的径流和输沙率主要存在12年左右年代际周期和2年左右以及6年左右的年际周期。这些年代际和年际变化周期与珠江流域降雨量的变化周期有较好关联性。

关键词：珠江水沙通量 Mann-Kendall趋势分析小波分析

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长江入海水沙通量变化过程分析及变化趋势

长江流域资源与环境 2019年第12期28卷 2980-2991页

作者：朱博渊李义天余文钧孙昭华邓金运柴元方张春财长沙理工大学水利工程学院水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室长江航道规划设计研究院

针对河流入海水沙通量变化问题,以长江为研究对象,基于1950~2017年大通站及各组分实测水沙和降雨量数据,在分析入海水沙和各组分变化过程及各组分贡献比例的基础上,确定主要贡献组分,进而预测入海水沙通量的变化趋势。结果表明:(1)各组... 详细信息

针对河流入海水沙通量变化问题,以长江为研究对象,基于1950~2017年大通站及各组分实测水沙和降雨量数据,在分析入海水沙和各组分变化过程及各组分贡献比例的基础上,确定主要贡献组分,进而预测入海水沙通量的变化趋势。结果表明:(1)各组分年径流量和降雨量的多年变化均不大,使得大通站入海年径流量多年变化不大,宜昌站对入海年径流量的贡献比例为48%。(2)大通站入海流量年内分配过程逐渐坦化,其中宜昌站为主要贡献组分,洪枯季平均贡献比例分别为233.79%和80.36%;宜昌站的主要贡献作用体现了其上游梯级水库群对大通站入海流量过程的调平效应。(3)流域水库建设将使得大通站入海流量过程坦化和年径流量稳定的趋势得以维持。(4)大通站年入海沙量自1985年起显著减少,三峡水库蓄水前大通站泥沙主要来自宜昌,其贡献比例为116.04%,三峡水库蓄水后,大通站泥沙主要来自宜昌-大通区间的河床补给,其贡献比例为53.29%;水库下游河床补给逐渐减少和水库淤积平衡时间延长将使得大通站多年平均入海沙量在较长时期内(>300年)不超过1.5×10^8 t/a。

关键词：长江大通站组分水沙通量贡献比例

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近50年来浙江入海河流水沙通量变化过程

泥沙研究 2015年第6期40卷 21-26页

作者：张伯虎吴修广谢东风浙江省水利河口研究院浙江省河口海岸重点实验室浙江杭州310020

基于1961—2012年浙江主要入海河流年径流量和输沙量的时间序列资料，结合流域降水量和相关人类活动，通过数理统计，阐述了河流入海水沙通量的多尺度变化过程。结果表明：1961—2012年浙江入海河流径流量基于多年平均值上下波动、无明... 详细信息

基于1961—2012年浙江主要入海河流年径流量和输沙量的时间序列资料，结合流域降水量和相关人类活动，通过数理统计，阐述了河流入海水沙通量的多尺度变化过程。结果表明：1961—2012年浙江入海河流径流量基于多年平均值上下波动、无明显趋势性变化，降水量的波动是径流量年际变化的主要影响因素。近50年来，河流的输沙量年际波动比较剧烈，整体呈减少的态势。径流模数和输沙模数双累积拟合陆线表明，输沙量存在2—5个不等的时间尺度变化特征，各阶段输沙量明显减少与人类活动关系密切，流域的水土保持、水利枢纽兴建、人为采砂等活动改变了河流的水沙过程。

关键词：浙江水沙通量时间尺度降水量人类活动