黄河上游人工增雨效益评估研究及应用

为缓解黄河上游来水不足和下游严重缺水的状况,自1997年开始开展了黄河上游河曲地区人工增雨作业。近20 a来已经取得较为显著的增雨效果。回顾和总结过去黄河上游河曲地区人工增雨作业,对于以后工作的开展有着承前启后的作用。同时,如何对人工增雨的效果进行全面系统的评估,科学合理地指挥高效人工增雨作业,仍然是一个亟待深入研究的问题。通过系统分析黄河上游河曲人工增雨作业区与对比区域的降水过程中云雨物理量的变化特征,采用统计检验与物理检验两种手段来评估人工增雨效果,进而采用统计分析方法与具有物理机制的分布式水文模型分析降水过程变化流域径流响应过程,从作业区及其代表子流域详细评估径流过程及各水平衡分量的差异。通过集成适宜于本区域云雨物理过程分析方法、分布式降水径流物理模型、时序差异性监测统计方法,提出科学客观、全面系统的研究区人工增雨降水效果与径流响应的定量方法,给出作业区客观全面的降水量与径流量评估结论,并对20 a来人工增雨工作进行回顾总结分析。     

1997—2016年黄河上游河曲地区人工增雨综述

对黄河上游河曲地区1997—2016年的人工增雨工作进行了总结,通过对黄河上游水汽来源的简要分析,明确了人工增雨范围;通过对人工增雨的飞机、火箭、燃烧炉作业原理进行介绍,分析了人工增雨的作业方法,介绍了黄河上游河曲地区各阶段人工增雨进展情况和增雨效果检验方法,并统计了人工增雨取得的成效,对下一步开展人工增雨工作提出了建议:1加强研究,争取在人工增雨效果的检验和评估方法上有所突破;2在增雨时间和范围、站点布设、作业方式等方面,确定一个可以长期执行的科学、经济、实用的方案;3加大对增雨区部分群众的宣传和科普工作。     

黄河上游径流量的长期演变特征

根据黄河上游唐乃亥水文站１７３６￣１９９８年年径流量丰、枯等级指数资料，采用滑动滤波，功率谱分析以及突变分析等方法，对其自身的演变规律进行了诊断分析。结果表明：近２６０年来黄河上游径流量长期变化的基本特征为丰、枯水交替变化，但枯水期持续的时间长要一些，２０世纪３０年代一直到８０年代末是一个来水相对丰沛的时期；流量变化表现出明显的３年和８年周期；在１９３４年附近黄河上游径流量发生了由枯水期向丰水期的     

三明市人工增雨作业思考

2003年至2004年,三明市遭受罕见的特大干旱。该文介绍三明市为抗旱保生产,先后实施六波次人工增雨作业情况。并针对人工增雨作业中存在的问题提出相应的对策。     

黄河三门峡年径流量频率线型分析

通过三门峡1919至1989年71年径流量的统计分析，对P-Ⅲ、正态分布线型和对数Г分布线型与经验频率点据拟合结果进行了比较。作为一种尝试，采用四参数对数Г分布线型拟合三门峡年径流量资料系列进行频率特性分析，取得了较为合理的分析研究成果。研究结果表明，四参数对数Г分布线型优于P-Ⅲ和正态分布线型，验证了三门峡年径流量频率分布服从四参数对数厂分布线型。     

黄河唐乃亥以上地区径流量变化分析

分析了黄河唐乃亥以上地区2002年以前径流的区域分布、各区间径流量年际和年内分配变化情况以及20世纪90年代以来年径流量减少的原因。分析指出，该地区多年径流量年际变化上游段大于下游段，近年来径流量减少主要是由于自然因素和人为因素造成的。     

黄河兰州站520年汛期径流量变化规律及预测

利用兰州站重建的520年径流量资料,采用统计学方法对黄河上游兰州站汛期天然径流量的历史演变规律和未来30年变化趋势进行了分析,结果表明:①黄河上游兰州站近520年汛期天然年径流量大体上经历了8个枯水段和7个丰水段,目前尚处于自1989年开始的枯水段;②兰州站520年汛期天然径流量序列存在准30年、准4年等显著且比较稳定的变化周期;③兰州站未来30年汛期天然径流量变化趋势大体可以分为平水段(2005～2012年)、丰水段(2013～2018年)、枯水段(2019～2028年)、丰水段(2029～2034年)4个时段.     

水库人工增雨发电的效益评估

通过对湖北省1990年底已建成的200座以上大、中型水库的资料分析,并运用统计对比法进行增雨量的收集,建立数学效益模式从而得到部分水库的增雨效益值。结果表明,水库人工增雨具有相当的经济效益,前景是可观的。     

黄河兰州站天然径流量变化及其计算方法探讨

根据黄河兰州站1934年以来天然径流量资料,分析了天然径流量的阶段性和周期性变化规律,探讨了天然径流量计算方法和现有数据的可信情况。结果表明:(1)天然径流量的年、汛期和非汛期变化趋势基本一致,且有前期和中期偏多,近期偏少特点。(2)近70年天然径流量的变化经历了各3个丰、枯水段,而且存在较明显的准3年周期,同时还显示出不同时段的主要周期存在一定差异的特点。(3)现有天然径流量量值较实际值偏小,其原因可能与还原计算值不够全面和尚未考虑气候影响因素等有关。     

黄河三门峡站天然年径流量枯水段分析

通过绘制多年均值和天然年径流量过程线以及模比系数差积曲线,得出三门峡站1919～2002年系列中存在1922～1932年和1990～2002年两个连续枯水段,并对这两个连续枯水段在长系列中的重现期做了分析研究,结果表明,连续11年枯水段重现期为70～80年,连续13年枯水段重现期为130～140年。     

黄河径流变化规律的小波分析

以黄河为研究对象,从系统的观点出发,同时考虑时空变化条件,采用不同类型的小波变换 对其上、中、下游的径流变化过程进行了周期性检验、突变点检测和趋势性分析。研究结论表明:黄 河径流在不同的时间尺度所对应的径流丰枯变化是不同的,大尺度的丰枯变化中嵌套着较小尺度下的 丰枯变化,呈现较为复杂的丰枯结构。为此,黄河径流变化具有多层次结构和局部特征,某个周期变 化在某一时段表现明显,但在其他时段表现可能并不明显,周期变化仅在特定的时段内才有意义。因 而,径流时间序列的长度会影响分析结果,随着径流序列的延长,可以分析出径流变化更长的周期特 征。本研究可以为黄河流域水资源开发利用和减灾防灾提供相关科学依据。     

黄河河川径流利用的阈值

在黄河来沙大幅减少、社会经济耗用水量不断增加的背景下,调整1987年颁布的黄河可供水量分水方案,逐渐成为热点问题,黄河径流利用的阈值显然是调整分水方案时必须考虑的因素。本文认为,如果调整分水方案,不仅要考虑预留输沙用水,还要考虑1980年代末考虑的黄河口三角洲生态需水,而且使用输沙用水应达到的河床维护目标也须由当时的"允许下游淤积4亿t/a"提高到"维持下游河槽过流能力≥4000 m3/s";此外,调整分水方案还要考虑现状水库群仍难以调蓄的洪水。利用实测数据,本文分析了河口三角洲淡水湿地、近海鱼虾繁殖、黄河鱼类繁衍生息、下游嫩滩湿地和维持下游现状河槽冲淤平衡对黄河径流条件的要求,提出了在不同来沙条件和年内不同时段用水时需预留的生态流量和生态水量。基于对未来不同时期的黄河水沙情势判断,并考虑了难以调蓄的洪水后,分别在规划和调度层面提出了黄河径流利用的阈值,其中2020—2050年黄河可供水量不超过330亿m3、沙量反弹至2.5亿t/a以上后可供水量更少。在生态环境和径流调控工具的双约束下,预计未来大部分年份黄河将很难支撑人类用水的进一步增长,遇连续枯水年时情况更严重。     

黄河流域径流演变归因研究

本文首先分析了黄河流域近43年天然径流量的变化规律,得出了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子的变化规律,利用M-K、聚类分析等多种方法判别了黄河流域及6个集水区天然径流受人类活动影响较小的基准期。根据基于傅抱璞公式的流域尺度水均衡模型区分了降水、蒸发、土地利用和水利工程调蓄四个主要影响因子对于流域天然径流量变化的贡献。结果表明:流域内的天然径流量出现明显的衰减,其中4个主要影响因子中降水改变对于天然径流量的变化贡献最大,土地利用和水利工程调蓄因子的变化对各个集水单元的贡献率因为地区的差异也有很大差异。     

黄河流域天然径流量评价探讨

针对现有径流系列一致性处理方法不够具体的问题,提出了一种黄河流域天然径流量还原、还现算法。根据黄河流域入海口利津站的实测径流、利津断面以上流域地表水消耗量、地下水开采引起的地表径流减少量、人工水库和淤地坝水面蒸发增加量、水库蓄变量等数据,对利津站的天然地表径流量进行还原分析,并以2001—2016年下垫面作为参照下垫面估算下垫面还现后的天然径流量。结果表明:1956—2016年长系列的黄河利津站地表水天然径流量为577.72亿m³,下垫面还现后的天然径流量为551.72亿m³,还现天然径流量比流域机构给出的第三次水资源评价结果多61.72亿m³。     

基于贝叶斯网络的黄河径流预测

基于黄河流域1979—2018年的ERA-Interim再分析气候与水文数据,以及CMIP5中10个气候模式下3种典型排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)的全球气候变化数据,采用离散数据的处理方法,建立黄河流域贝叶斯网络模型,推断黄河流域近40余年来气候要素对径流的影响概率,预测黄河流域未来径流量。结果表明:1979—2018年黄河天然径流量呈减小趋势,基于贝叶斯网络分区间概率预测预报的径流量也呈减小趋势;黄河流域的不同区间(低、中、高)径流量对气候的敏感程度不同,但径流始终与降水相关性最高;在RCP2.6情景下,黄河流域未来20年、60年的径流量为585.50亿、588.57亿m~3;在RCP4.5情景下,其值为585.42亿、587.53亿m~3;在RCP8.5情景下,其值为593.50亿、585.11亿m~3。     

黄河河口生态需水初步研究

黄河入海水量及其流量过程对保障其河口三角洲生态健康具有十分重要的作用。本文分析了黄河三角洲生态系统的结构、组成和功能演替特点，认为该区生态关键期为5～9月；分别分析了黄河渔洼以下三角洲生态系统中的陆域湿地、河流湿地和近海湿地等重要生态单元生境修复与黄河河川径流条件的关系，提出了它们对黄河入海水量及其流量过程的要求；统筹考虑黄河天然径流条件、自然功能用水和社会功能用水的平衡、黄河水资源配置条件等因素，提出了现阶段黄河可向其三角洲生态系统提供的生态用水控制指标，其中，5～6月繁殖关键期的适宜水量约22亿m3、利津断面流量宜大于250m3/s，7～9月应保障量级不低于2500 m3/s的漫滩洪水、平水期流量不低于200～300 m3/s，11～4月流量应不低于75m3/s、并争取达120 m3/s左右。     

浅析马边河年径流系数偏大原因

马边河径流系数偏大原因。主要是实测降水资料中缺少流域面积65％的中高山区的降水资料，而采用常规的平面面积加权计算时，其流域平均年降水量是偏小的。建议采用各级高程控制面积加权法，并考虑降水量随高程变化递增的趋势进行计算，将减小误差。     

Human impacts on runoff regime of middle and lower Yellow River

In this study, the 54-year (1950 to 2003) monthly runoff series from February, April,August, and November, as well as the annual runoff series, measured at both Huayuankou and Lijin hydrological stations were chosen as representative data, and the continuous wavelet transform (CWT) was applied to analyze the impacts of human activities on the runoff regime of the middle and lower Yellow River. A point of change in 1970 was first determined, and the observed series before 1970 were considered natural runoff while those after 1970 were restored according to linear trends. Then, the CWT was applied to both the observed and restored runoff series to reveal their variations at multi-temporal scales, including the five temporal ranges of 1-4,6-8, 9-12, 16-22, and 22-30 years, and the trend at the temporal scale of 54 years. These analysis results are compared and discussed in detail. In conclusion, because of the impacts of human activities, there have been significant changes in the runoff regime in the middle and lower Yellow River since 1970. The decaying tendency of annual runoff has become more pronounced, and the inner-annual distribution of runoff has changed, but human activities have had little impact on the periodic characteristics of runoff.     

黄河入海口水沙通量变化规律

根据利津站1950-2003年长系列的水、沙实测资料，运用统计分析方法对比分析研究了长系列及近期（1986-2003年）黄河入海口区水、沙通量的季节性变化、年际变化以及水、沙通量之间的关系。结果表明，①黄河入海口区的水沙通量有明显的季节性变化，其中沙通量的变化更为显著；②丰水年很少连续出现，枯水年有75％以连续两年的形式出现；③多沙年有连续几年出现1次的，也有连续2年或3年都出现的，少沙年基本上以连续形式出现，最多可达7年；④水沙通量间存在一定的相关性，其中细颗粒泥沙通量与水通量之间的相关性较弱。     

气候变化对黄河源区径流过程的影响

本文应用WEPL模型分析了气温和降水变化对黄河源区年、月径流过程的影响。采用唐乃亥水文站1956～2000年的径流观测系列,对 WEP-L模型进行了率定和验证。在模型验证效果较好的墓础上,设定了气温和降水变化的8个情景方案(对历史观测气象数据资料假定气温变化±1、±2℃,降水量变化±10％、±20％),进行了模拟和对比分析。结果表明,年径流量和年内各月径流量对气温变化的响应情况不同。气温增高会引起年径流量减少,每年5～10月径流由于蒸发增大而有较明显的减少,但每年11月至次年4月径流受积雪融雪及冻土入渗