长江宜昌站径流变化过程分析
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第三章地球上的水第1讲自然界的水循环和水资源的合理利用考纲考点考题考情命题规律1.自然界的水循环2019·全国Ⅰ卷,37(2)(3)2018·全国Ⅰ卷,37(2)(3)2018·全国Ⅱ卷,9~102018·全国Ⅲ卷,82017·全国Ⅰ卷,6~8通过某区域陆地水体的运动情况、水循环的主要环节,考查水平衡以及人类活动与水循环的相互影响。
2.陆地水体的补给类型2019·全国Ⅰ卷,9、112018·江苏卷,92016·全国Ⅱ卷,9~112016·全国Ⅲ卷,7~9通过区域图、气候图、河流流量过程线图等,考查河流的补给类型、河流的水文、水系特征。
3.水资源的合理利用2019·江苏卷,27(1)(2)(4)2018·海南卷,22017·全国Ⅰ卷,82015·海南卷,2通过不同地区水资源的利用状况和水资源短缺现状,考查水资源分布不均的原因及水资源持续利用的具体措施。
一、相互联系的水体1.水体类型:气态水(数量最少,分布最广)、液态水(数量最大)、固态水。
2.关系:陆地上的各种水体之间具有水源相互补给的关系。
3.陆地水体的补给类型:陆地水体主要包括河流水、地下水、湖泊水及冰川水等类型,它们之间的补给关系如下所示:(1)地下水与河流水的相互补给关系(2)湖泊水与河流水的相互补给关系(3)湖泊水与地下水的相互补给关系二、水循环及其地理意义1.三大类型及主要环节类型环节名称特点、作用海上内循环A蒸发→B降水循环水量最大,对全球的热量输送有着重要意义海陆间循环最重要的循环,又称大循环。
使陆地水不断地得到补充,水资源得以再生陆地内循环D降水循环水量少,但对干旱地区非常重要2.水循环的意义(1)维持全球水的动态平衡。
(2)缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾。
(3)海陆间联系的主要纽带。
(4)塑造着地表形态。
2001年长江泥沙公报水利部长江水利委员会一、概述本期泥沙公报发布长江干、支流若干主要测站(分布情况见图1)(图1缺)2001年水沙特征值及水量、沙量的逐月分布,并将2001年的特征值与上一年及多年平均值进行比较。
同时还介绍了近年来葛洲坝水库下游近坝段、荆江河段、长江口河段的冲淤变化,以及葛洲坝水库的淤积情况。
重要泥沙事件包括荆江部分河段的洲滩变化、主支汊易位、崩岸以及长江河道采沙管理。
2001年长江主要支流水文控制站的年径流量,仅岷江高场站略大于多年平均值与上年度值,其余均小于多年平均值。
年输沙量除鄱阳湖湖口站略大于多年平均值外,其余均明显小于多年平均值(多数站还小于上年度值)。
其中嘉陵江北碚站沙量减少的绝对值最大,比多年平均值减少0.97亿吨(81%)比上年度减少0.13亿吨(36%)。
根据固定断面及水下地形图计算,葛洲坝水库库区1981-2000年累计泥沙淤积量为1.22亿立方米。
葛洲坝水库下游近坝段1981-1994年以冲刷为主,1995-2000年淤大于冲。
长江口河段1998--2001年以冲刷为主,累计冲刷量为0.43亿立方米。
二、径流量与输沙量(一) 2001年实测水沙特征值干流四站2001年实测水沙特征值见表1。
与多年平均值及2000年实测值的对比见图2、图3。
表1 2001年长江干流四站实测水沙特征值屏山水文站2001年径流量比多年平均值大22%,比2000年小2%;输沙量比多年平均值小5%,比2000年小11%;含沙量比多年平均值小21%,比2000年小11%;中值粒径0.014毫米,与2000年相同。
宜昌水文站2001年径流量比多年平均值小5%,比2000年小12%;输沙量比多年平均值小40%,比2000年小23%;含沙量比多年平均值小37%,比2000年小15%;中值粒径0.008毫米,与2000年相同。
汉口水文站2001年径流量,比多年平均值小8%,比2000年径流量小12%;输沙量比多年平均值小29%,比2000年小15%;含沙量比多年平均值小24%,比2000年小4%;中值粒径比2000年小0.001毫米。
` 学科代码:070701学号:0810********贵州师范大学(本科)毕业论文题目:河流建坝对下游河道水环境的影响分析——以长江为研究点学院:地理与环境科学学院专业:地理科学年级:2008级姓名:苏星奕指导教师:焦树林(副教授)完成时间:2012年4月23日河流建坝对下游河道水环境的影响分析——以长江为研究点苏星奕摘要:河流上游建设水坝将对河流的水文水质、周边环境、水生生物群落等产生深刻的影响,从而影响整个河流的生态系统的功能和结构。
长江作为我国境内极其重要的一条干流如今已经建立各类大小水坝,各类的河坝的建立对于长江各段的影响日益明显。
本文以长江不同河段的水坝建立后的影响情况进行分析,重点分析了河流建坝对于下游河道水环境的影响,并提出两点减少水坝产生不利的建议,为今后的水利工程的建造和有效使用提供建议,使得河坝能够更好的服务于社会经济的发展。
关键词:河坝;水质;生态系统;长江;维护;评价体系Abstract: The river water quality of hydrology, the surrounding environment and aquatic organisms on communities would be notely impacted because of the dam construction in the river upstream,which affect the whole river ecological system function and structure. The Yangtze river,as an extremely important mainstream in China, now have been set up all kinds of large dams which had strikingly impacted the aquatic environment in all reaches of the Yangtze river.The dam influence of the different reaches in the Yangtze river,espacially in low reaches section,were analyzed,and the two countermeasures were drawn up for reducing harmful effects on the channel water environment for further developing and effective utilizing the water resources conservancy projects as well as making the optimum service value of the dam construction for the social-economical development.Keywords: Dam construction; Water quality; Ecological system; The Yangtze river; Maintenance; Assessmental system1 引言经济社会的不断发展使得我们对于河流的利用进一步深化,如今长江的支流和干流都已经建设了不少的水利工程如大坝,一般的筑坝工程都是用于蓄水发电或者灌溉,甚至于在夏季控制水位防止洪水的发生,大家熟知的三峡大坝就是其中一个重要的例子。
长江口近期来沙量变化及其对河势的影响分析李保;付桂;杜亚南【摘要】长江来水来沙变化影响因素众多,除自然因素外,人类活动对河流水沙运动影响越来越显著.作为长江流域的终端,长江口地区既受自然因素影响,同时也显著地受到流域人类活动的影响.采用Mann-Kendall法分析大通站近几十年的泥沙监测资料,结果表明:近几十年来,大通站的年均输沙量一直呈下降趋势,2003年大通站的年均输沙量出现显著下降.长江口来沙量减少主要是由于流域来沙量的显著减少,与水库工程拦沙、长江上游水土保持工程、人工采沙及中游河道泥沙淤积等因素有关.长江口来沙量减少对南支及口外三角洲影响相对明显,均表现为冲刷特征,对此长江口综合治理相关部门应当充分给予重视.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】6页(P129-134)【关键词】长江口;大通;输沙量;河势变化【作者】李保;付桂;杜亚南【作者单位】长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136;交通运输部长江口航道管理局,上海 200003;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136【正文语种】中文【中图分类】TV148长江河口是江海相互作用的复杂综合体,径流和潮流相互消长非常明显,呈多级分汊格局。
多年来除了自然因素的影响外,人类活动也以多种方式影响着河口的环境。
1988年,鉴于长江上游水土流失的严重性及三峡工程建设的需要,国务院批准将长江上游列为国家水土保持重点防治区,并于1989年开始分期实施以小流域为单元的水土流失综合防治工程。
新中国成立60年来,国家在长江流域建成的各类水利工程数量远远超过之前2 000多年的总和,基本形成全流域水资源的综合利用体系,这其中包括三峡工程等一大批综合利用水利枢纽。
长江上游梯级电站开发、水土保持与南水北调工程的的逐步建设,各关键河段的河势控制工程、沿江引水工程等,均会对来水来沙的时空分布产生影响。
宜昌站H-ADCP流量关系率定及应用曾雅立;张伟革;樊丽娜;张年洲【摘要】受葛洲坝和三峡水利工程的影响,宜昌站水位流量关系曲线局部变形或扭曲更加频繁.对合理选择流量测验时机和控制好测量数据代表性等提出了更高要求.针对传统测流方式存在的监测频次偏少、无法准确反映流量变化过程等问题,建立了H-ADCP在线测流系统.根据2017年收集的8个月测流资料,建立指标流速与断面平均流速线性回归模型,并结合水位和河底高程求得过水断面流量.将2018年H-ADCP测得的指标流速,用建好的线性关系进行推流,并检验模型合理性.与实测流量对比表明,该模型拟合效果较好,计算精度较高,可广泛应用于流量实时监测.【期刊名称】《水利水电快报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】4页(P14-16,25)【关键词】水位流量关系;指标流速;H-ADCP;在线测流;宜昌【作者】曾雅立;张伟革;樊丽娜;张年洲【作者单位】长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局,湖北宜昌443000;长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局,湖北宜昌 443000;长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局,湖北宜昌 443000;长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局,湖北宜昌 443000【正文语种】中文【中图分类】P3321 研究背景宜昌站位于长江中游干流,自建站以来断面水位流量关系主要以绳套线性和单一线性为主。
多年来,河段上游相继建成葛洲坝和三峡水利枢纽,枢纽调度对水沙调节影响较大,增加了把握外业观测时机的难度、测验成本和劳动强度。
受三峡、葛洲坝水利枢纽工程(以下简称“两坝”)联合调度影响,宜昌站水位流量关系曲线局部变形或扭曲更加频繁,具体表现为:受水库蓄放水而产生的附加比降影响,水库放水时,水位上涨,流速增大,流量也增大;蓄水时,则完全相反。
水位流量关系线表现为涨水点偏右,落水点偏左,峰、谷点居中。
如果不间断连时序测验流量,水位流量关系表现为连续绳套,对流量测验时机的把握和数据代表性等要求更高。
河流的水文特征包括水量大小,汛期及水量季节变化,含沙量,流速, 结冰期.外流河的水文特征一般包括河流的水位、流量、汛期、含沙量有无结冰期等方面,影响河流水文特征的因素主要是气候因素,对应如下:外流河水交特征原因水位、流量大小及其季节变化由降水决定的。
夏季降水丰沛,河流流量大增,水位上升,冬季降水秒,河流水量减少,水位下降。
降水的季节变化大,河流流量季节变化也大,汛期长短雨季开始早结束晚,河流汛期长。
雨季开始晚,结束早,河流汛期短。
含沙量大小由植被覆盖情况和土质状况决定的。
植被覆盖差,土质疏松,河流含沙量大。
反之,含沙量小。
有无结冰期由流域内最低气温决定的。
月均温在0℃以下河流结冰,0℃以上无结冰期河水流速大小由地形决定,落差大流速大、地形平坦、水流缓慢水文状况答题如下:1:汛期变化---落实在气候里的降水;2:含沙量多少----沿途植被状况3:有无封冻期---落实在气候的气温;4:有无凌汛---落实在气温与河流流向上水力资源答题:1落差问题----落实在地形上;2水量问题----落实是降水多少上航运问题:1水流要稳----地形;2水量要大---降水;3水位变化要小---雨季长短问题筑港问题:侵岸堆岸问题---地转偏向力;深度问题----等深线的密集程度长江中游水系系指长江宜昌至湖口间的河湖水系,包括长江中游干流、洞庭湖、汉江、鄱阳湖水系和其他分布两岸的湖群以及直接汇入长江的一些支流。
区间流域面积约68万km2。
下荆江裁弯后干流河段长955km。
流域内除各支流上游为山丘区外,平原区面积占较大比重,因此是防洪重点地区。
每年春季南方暖湿气流逐渐向北输送,区域南部4月甚至更早就开始进入汛期;6~7月梅雨雨区广阔,雨量集中;7~8月上游洪水频发,中游干流汇集上游及中游各支流来水,常在这一时期出现年最高水位,成为长江中游干流的主汛期;10月以后,汛期基本结束。
长江中游的年径流和洪水径流主要来自长江上游,其余主要来自洞庭湖、汉江、鄱阳湖三大支流水系。
长江流域水文分析计算史略(2000年)提要本文为韩承荣主编的长江志水文篇的一部分,全文经过多次集体讨论修改后完成,其主要内容是叙述流域内各省市对设计暴雨、设计洪水产流汇流计算、径流、泥沙分析计算及水资源评价等的工作进展过程和成果记录,其中对丹江口水库和三峡水库的水文分析计算的史略较为详实。
关键词:水文分析计算水文手册水文图集设计洪水三峡水利枢纽丹江口水利枢纽水文分析计算是水利水电和有关工程建设中规划设计工作的重要组成部分,为工程项目的规划、设计、施工和管理提供水文数据和成果,是研究工程项目经济合理性、技术可行性的重要依据。
水文分析计算工作的主要内容包括:基本资料的收集和整理统计;设计洪水计算;设计暴雨及产、汇流计算;径流分析计算;泥沙分析计算;水资源评价及地下水、水情、水质等专项水文分析计算。
早期长江流域水利工程建设只是主事者根据对水文现象、河道水流变化的简易观察和一些朴素认识与体验来进行,虽然也有成功的实例,如都江堰工程、运河工程等,但因缺乏水文资料,不可能进行水文分析计算,致失败者屡见(如南阳方城间运河),甚至造成严重危害。
近代水文科学传入中国以后,长江流域水利工程建设开始作些简单的水文分析计算工作,如云南螳螂川水电站在民国初年进行过径流计算。
其后扬子江水道讨论委员会、扬子江水利委员会、长江水利工程总局,曾将长江主要水文测站资料整理统计刊用。
江苏白茆闸、安徽华阳闸、湖北金水闸、四川綦江渠化工程都曾进行粗略的水文分析。
三峡工程的勘测、规划及江汉整治计划中,曾应用汉口、宜昌及有关地区水文资料进行过粗略分析。
1931年、1935年大洪水后曾对洪水形成原因、汉口与汉江碾盘山洪峰流量,运用数理统计频率分析,估算其重现期。
当时的分析方法比较简单,加之战患频仍,政局动荡,工程建设维艰,即令有个别项目兴建,亦均赖外国人设计施工,水文分析计算工作难以开展。
建国后,随着江河的开发治理和水利工程建设,长江流域水文分析计算工作迅速发展,成为水利水电工程及国民经济建设的一项重要基础工作。
长江长江发源于唐古拉山,流经青海、西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏和上海等十省(市、区),在崇明、长兴、横沙三岛附近注入东海,全长6300千米,是我国第一大河,世界第三大河。
流域面积180余万平方千米。
年径流总量9335亿立方米。
从河源到河口总落差6600多米,可开发水能资源达1.9亿干瓦,占全国可开发水能资源总量的40%。
1.水系和流域习惯上,从河源至宜昌段为上游,宜昌至湖口为中游,湖口以下为下游。
长江源头历来有南北两源之说,经近年考察,确认发源于唐古拉山主峰格拉丹东雪山西南侧的沱沱河为长江正源。
在长江源地,除沱沱河以外还有楚玛尔河、尕曲、布曲和当曲等几条较大河流,其中以沱沱河为最长,出格拉丹东雪山以后,由南向北穿过祖尔肯鸟拉山,与当曲汇合后称为通天河,流行于海拔4500米的青藏高原之上,河谷宽浅,水流缓慢,两岸草滩成片,是良好的高原牧场。
自青海玉树直门达以下至四川宜宾一段,称为金沙江,长2308千米,奔流于横断山脉峡谷地带,河谷深切,比降增大,水流湍急,到云南石鼓,受北北东与北北西两组断裂构造控制,河道突然拐向北东,进入虎跳峡。
此峡右岸为玉龙雪山,主峰高5596米,左岸为中甸雪山,主峰高5396米,江面海拔1600—1800米,峡谷深达2000—3000米,最狭处(真虎跳峡)江面宽仅30余米,江面以上的悬崖高近2000米,是世界上最雄伟壮观的大峡谷之一。
在这段长仅16千米的河段内,水头落差达200米,激流咆哮,撼人心弦。
出虎跳峡,金沙江穿过云贵高原北部,接纳了雅砻江等支流,进入四川盆地,在宜宾附近又有岷江汇入。
金沙江总落差3000多米,水能资源十分丰富。
自宜宾以下始称为长江,其中流经四川盆地一段习惯上又称为川江;它穿行在紫色砂页岩组成的山地丘陵之间,河床纵比降减至0.2m/km,江面宽展至200—800米,河曲发育,并接纳了沱江、嘉陵江、乌江等支流,流量增至8000—11000m3/s。
气候变化对长江水文水资源影响研究作者:马朝阳来源:《科技风》2019年第10期摘要:这篇论文是借鉴参考了多年从事应用气象服务方面的相关实验研究,并且与湖北省的具体情况结合起来一起观看,而且根据不同地方的气象更进一步的进行与水文水资源方面的关系研究,不仅将他们连在一起看,还对相关的气候方面产生的哪怕是微小的变动或者极少出现的天气现象进行研究。
关键词:长江流域;气候变化;水文水资源一、长江流域气候及水文水资源特点分析(一)概况在世界上排名第三的河就是长江,它的总长超过6300km,目前在我国排名是第一。
长江不仅占地面积大而且在我国的水源方面所占的比例也不小,基本上超过全国水能的五分之二,在这方面的储藏量理论上可以说是超过2.75亿千瓦。
长江汇流经11个省(市)区,并且与之相互有关联的湖泊相当的多,其能够聚集在一起的河流不止700条,而且在整个长江的水能面积中有大约4%的水来自于河流和湖泊水。
长江经过的整个流域中,其雨水的量都不在少数,大部分情况下会达到2000-3000mm。
(二)自然环境长江流域地处北纬25-360,东经91-122之间,如果从气候方面来看的话,我国的长江流域绝大部分的地区都是亚热带季风气候区,并且对于长江流域降水来说与季风息息相关深受影响。
并且长江最后流入东海的时候会经过我国三大台阶地形,这些地方的地址相对来说西边要比东边的低,因此東西气候差别相对来说十分的明显。
(三)水汽来源印度洋孟加拉湾和南海北部湾以及太平洋等海洋这些地区的水汽是流域内降水的水汽的主要来源之一,并且它的到来完全是因为西南季风和东南季风。
长江地区的水环境相对来说要比一般地区的要好,是因为最近几年的平均输入流域上空的年水汽量较大,使得多年平均水深都不止1000mm,因此在其中扮演了一个很重要的角色。
二、气候变化对水文水资源的影响研究(一)气候变化对长江流域地表径流的影响用来使得气候变化并且同时对地表径流方面的的影响做一个比较重要的预测,可以运用的方法不在少数。
金沙江中游与长江中下游洪水遭遇规律分析郑静1,周鹏飞2,许银山1【摘要】摘要:按照《长江流域防洪规划》和《长江流域综合规划》的安排,金沙江中游已建及在建的6座梯级水库每年7月份共预留防洪库容17.78亿m3,配合三峡水库进行长江中下游防洪。
基于金沙江攀枝花站和长江中游螺山、城陵矶、宜昌站的洪量和洪水过程并考虑泄水传播时间及区间来水过程,详细分析了金沙江中游洪水与长江中下游洪水的遭遇规律。
研究结果可为金沙江中游梯级水库防洪调度方式的建立提供技术支撑,有利于充分发挥水库群的防洪效益。
【期刊名称】人民长江【年(卷),期】2015(046)018【总页数】5【关键词】关键词:洪水遭遇规律;金沙江中游;长江中下游【文献来源】https:///academic-journal-cn_yangtze-river_thesis/0201215209640.html按照《长江流域防洪规划》和《长江流域综合规划》的安排,金沙江中游(以下简称金中)已建及在建的6座梯级水库(梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉和观音岩)7月份共预留防洪库容17.78亿m3,防洪任务为配合三峡水库分担长江中下游防洪压力,必要时,与上游水库群联合运用减轻川渝河段防洪压力,其中观音岩水库还承担攀枝花市的防洪任务。
目前除梨园、鲁地拉、观音岩仅部分机组投产发电以外,其余电站已全部投产运行,金中梯级即将由建设期转入运行管理期。
因此,分析研究金沙江中游洪水与金沙江下游、川江及长江中下游洪水的遭遇规律,合理拟定金中梯级水库的联合防洪调度方式,以充分发挥金中梯级水库的联合防洪效益势在必行。
目前对洪水遭遇规律的分析主要采用水文分析法进行。
赵英林提出洪水遭遇可以分为洪峰遭遇和过程遭遇两种情况,若多个洪峰(用最大日平均流量表示)同日出现,即为洪峰遭遇;若最大7 d或最大15 d洪水过程超过1/2的时间重叠,即为洪水过程遭遇,并基于该理论分析了洞庭湖洪水遭遇规律[1]。
第34卷第12期2012年12月2012,34(12):2306-2315Resources ScienceVol.34,No.12Dec.,2012收稿日期:2012-04-25;修订日期:2012-08-21基金项目:国家自然科学重点基金(编号:50939003);华东师范大学河口海岸学国家重点实验室开放基金(编号:SKLEC201205);九江学院博士科研启动基金(编号:8869209)。
作者简介:赵军凯,男,河南新郑人,博士,主要研究方向为水文水资源。
E-mail :junkaizhao@ 通讯作者:李九发,E-mail :jfli@文章编号:1007-7588(2012)12-2306-10长江宜昌站径流变化过程分析赵军凯1,李九发2,戴志军2,王一斌2,张爱社1(1.九江学院生命科学学院,鄱阳湖生态经济研究中心,九江332000;2.华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062)摘要:采用长江流域宜昌、寸滩和武隆站长系列水文资料,借助Mann-Kendall 统计分析、dbN 小波分析、径流集中度与集中期等方法对宜昌站几十年来径流量年际和年内变化,尤其是三峡工程运行对宜昌径流变化的影响进行了分析。
结果表明:近60年来宜昌站径流汛期有显著减少趋势,枯季则有不明显增加趋势,年内分配比例也发生了变化,在2000年-2010年时段表现最明显;2000年后,宜昌站2月(径流量最小月)和10月(汛期末端)径流有突变现象,径流跳跃点(2006年)恰好与三峡水库二期蓄水时间一致。
径流变化的时空分析结果证实,三峡工程运行加剧了长江上游径流汛期减少与枯季增加的趋势,使年内分配差异减小。
枯季水库增泄发电使同期坝下游径流量增加,保证了中下游枯季基流量;汛末蓄水使同期坝下游长江径流量减少,可能使枯水年中下游提前进入枯水季节;这必将对长江中下游地区的水资源利用乃至生态环境产生深远影响。
关键词:长江;宜昌水文站;三峡工程;径流量;洪枯季;统计分析方法1引言长江是我国第一大河,以径流量大而著称于世。
由于近几十年来长江流域高强度人类活动,流域出现了生态环境问题[1-3]。
世界自然基金会(WWF )指出长江是全球已经出现水资源短缺的十条河流之一[4]。
长江径流特征及其变化问题已引起了国内外学者普遍关注[5-9]。
府仁寿宏观分析了长江干支流各主要水文站水沙变化趋势[10];夏军等分析了长江流域上游径流变化及其原因,认为长江上游干流径流有微弱减少趋势,主要是由于气候发生变化的结果[11];邹振华等分析了人类活动对长江径流特性的影响,认为人类活动已经改变了长江径流的特性[12];黄峰等在对长江上游枯水期及10月径流情势分析的基础上,得出长江径流变化可能是上游水库运行所致等[13]。
可见,三峡工程运行是否对宜昌站径流变化产生影响急需进一步研究。
2研究区域三峡大坝建在长江上游,宜昌水文站位于大坝下游43km 处,寸滩水文站位于三峡大坝上游,武隆水文站位于乌江下游(图1)。
显然,寸滩和武隆的来水量都汇入三峡水库,经水库调蓄后宣泄而下。
宜昌水文站是长江干流重要节点水文站,表征上游的径流量,其多年平均径流量为4321亿m 3,其中汛期5月-10月份径流量3412亿m 3,占全年78.96%;枯季径流量仅909亿m 3,占全年的21.04%。
寸滩站是长江上游干流的重要水文站,多年平均径流量3478亿m 3,是构成宜昌站径流量的主要部分,占宜昌站径流量的80.50%,其中汛期径流量2786亿m 3,占全年的80.10%。
武隆站代表乌江汇入长江干流的径流量,其多年平均径流量为495亿m 3,占宜昌站径流量的11.46%。
2012年12月赵军凯等:长江宜昌站径流变化过程分析3数据来源与研究方法3.1资料收集数据采用了长江流域宜昌、寸滩和武隆水文站的水文资料[14-16]。
主要包括长江干流宜昌1950年-1999年的月平均流量和2000年-2010年的日平均流量资料;寸滩站和武隆站2000年-2010年日流量资料。
3.2研究方法3.2.1Mann-Kendall 方法Mann-Kendall 是非参数统计分析法,简称M-K 法,国内外学者常用该方法来分析水文变量的趋势变化和突变现象,其优点是变量不需要服从一定分布,而且检验精度高[17-18]。
用M-K 法进行趋势性检验时,M 为正值表明原序列有上升的趋势,负值表示原序列有下降的趋势;当M 的绝对值大于或等于1.96时,表示通过了α=0.05的显著性水平检验。
用它进行突变分析时,通过秩和检验法来检验跳跃点的显著性[19],统计量U 的绝对值大于或等于1.96时,表示通过了α=0.05的显著性水平检验。
3.2.2dbN 小波分析法小波分析(Wavelet Analy-sis )是Fourier 分析发展史上的里程碑,具有时频同时局部化的优点,被誉为数学“显微镜”[20-21]。
Daubechies 小波由著名小波学者Ingeid Daubechies 所创造,它由一系列小波组成。
该系列小波简写为dbN ,其中N 表示阶数。
研究发现:在分析时间序列突变信号时,db5与db2、harr 小波相比,db5小波效果最好,此小波分解后的3层高频系数重构图形可以清楚的确定出序列突变点的位置[22-23]。
因此,本次采用db5小波来分析日径流序列的变化突变性。
3.2.3径流年内分配的研究方法集中度与集中期是由汤奇成等人引入径流年内分配的分析方法[24],把一年内各月的径流量作为矢量,将一年中各月径流按矢量求和,合矢量的模与年径流的百分比为年径流集中度(R d ),合矢量方向(方向角度)为年径流集中期(R p )。
集中度的意义是反映径流量在年内的集中程度。
集中期是指各径流向量合成后的方向,反映全年径流量集中的重心所出现的时期(月份)。
系数C vy 是反映径流年内分配不均匀性一个指标,C vy 越大,表明各月径流量相差越悬殊,即年内分配越不均匀,反之相反。
4宜昌径流变化过程分析4.1实测资料年际分析1950年-2010年宜昌站不同时期多年平均径流变化过程如图2。
图2显示:近60年来宜昌年径流量在1954年达最大值5752亿m 3,2006年达最小值2873亿m 3;不同年份有波动现象:1960s 、1980s 到1990s 前期和1990s 后期到2000s 中期年径流量偏图1研究区域示意Fig.1Hydrologic stations and study area2307第34卷第12期资源科学大,而1970s中期、1990s中期和2000s后期径流量相对偏少;总的来说年径流量有减少的趋势。
汛期、径流最大月(7月)和汛期末端(10月)径流变化过程与年径流变化过程相似,并且都有减少的趋势;不同的是10月径流减少趋势更明显,尤其2006年之后迅速减少,这可能与三峡水库汛末蓄水有关。
枯季(11月至翌年4月)和径流最小月(2月)径流过程起伏不大。
这是因为,枯季和2月径流量较少,变化绝对量不大。
4.2趋势性分析利用M-K法计算宜昌站61年径流变化趋势结果见表1。
表1显示:宜昌站全年、汛期、7月和10月径流都有减少的趋势,其中汛期和10月径流减少趋势显著,它们的M值分别为-2.2和-3.02,尤其是10月径流减少趋势通过了置信度99%的检验。
枯季和2月径流都呈现增大趋势,其M值分别为0.40和3.62,其中2月份径流呈显著增大趋势,通过了置信度99%的检验。
可见,宜昌年径流呈不显著的减少趋势,汛期径流则呈显著减少趋势,枯季却有不显著的增加趋势。
4.3突变分析利用M-K法分别对宜昌站1950年-2010年全年、汛期和10月份径流序列进行突变分析,结果见表2。
表2显示:年径流序列跳跃点分别为1969年、1998年和2003年,分成的各时段年均流量差值分别为-1000m3/s、1000m3/s和-2300m3/s;汛期径流序列与年径流序列的跳跃点完全相同,分成各时段的平均流量差值分别为-2500m3/s、3400m3/s、-4400m3/s;10月份径流序列跳跃点只有2003年,前后两时段平均流量相差5100m3/s。
显示:1950年-2010年宜昌站不同径流序列都有突变现象,在2000年之后有一个相同的跳跃点2003年,秩和检验结果都是显著;其中10月份径流序列突变最明显,前后两时段平均流量差值达到所有跳跃点中的最大值,其秩图2宜昌站年径流变化过程Fig.2The variety process of annual runoff inYichang gauging station表1宜昌站径流趋势性检验结果Table1The trend inspection results of runoff in Yichang gauging station表2宜昌站径流序列跳跃点分析Table2Analysis on the break point of runoff series 23082012年12月赵军凯等:长江宜昌站径流变化过程分析和检验U 值为-3.64,通过了置信度为99%的检验(表2、图3)。
4.4年内分配分析1950年-2010年宜昌站各年代径流年内分配比例计算结果见表3。
可以看出:对多年平均来说,汛期集中了年内的主要径流量,占全年的79%,枯季径流量较少,只占21%;2月份径流量最少,占全年的2.2%,7月份径流量最大,占18.4%;6月、7月、8月、9月、10月径流量比较大,所占比例都大于10%。
由表4可以看出:多年平均宜昌径流集中度为46.0%,集中期为236°,这与宜昌站汛期径流各月变化相比是一致的,虽然径流绝对变化幅度为699亿m 3,但相对变化幅度只有8.3%。
一年之内径流变化为:夏季最高(46%),秋季次之(31.7%),春季较少(13.9%),冬季最少(8.5%)。
4.5年内分配的年际变化汛期径流量年内分配比例的变化具有年代际波动性。
从1950s 到1980s ,波动幅度较小,到1980s 达到最大值80.0%,之后加速减少,2000年-2010年达到最小值76.9%;枯季径流量年内分配与之相比有相反的变化过程,先增大后减小,然后又增大,其中1980s 达到最小值20.0%,2000年-2010年达到最大值23.1%。
近60年来,7月径流年内分配比例变化情况是先减小再增大,然后又减小,其中1990s 达到最大值20.0%;2月年内分配比例在1950s-1980s 期间基本稳定在2.1%左右,1980s 以后迅速增加,2000年-2010年达到最大值2.7%;10月年内分配比例自1960s 至2000年-2010年没有波动情况,而是持续减少,2000年-2010年达到最小值9.1%。