为探究变化环境下金沟河流域径流和气象因素的关系变异情况,根据八家户水文站1964—2016年的水文气象数据,采用极点对称模态分解(ESMD)方法、Spearman相关分析和滑动Copula函数对流域内水文气象要素进行了分析。结果表明:金沟河流域的径流序列整体上呈微弱的减小趋势,降水和气温序列呈增加趋势,ESMD趋势项反映出金沟河流域的径流、降水和气温序列均呈非线性趋势变化;降水和气温序列的突变时间分别为1983年和1997年,径流序列的突变时间为2002年和2015年;滑动Copula函数不同窗口下的相关系数显示径流-气温关系变异时间为1997年,联合序列的最佳Copula函数由1964—1997年阶段的Gauss-Copula函数变异为1998—2016年阶段的Gumbel-Copula函数。气候变化和人类活动是造成金沟河流域径流-气温关系变异的主要原因。研究结果有助于了解金沟河流域内水文气象要素的变化特征及径流气象要素的关系变异时间,可为流域内的其他水文计算提供参考依据。
Abstract
To explore the variation of relations between runoff and meteorological factors in Jingou River basin under varying circumstances, we examined the variations of hydrometeorological factors and the variations of relations between meteorological factors and runoff by using ESMD (Extreme-point Symmetric Mode Decomposition), Spearman's correlation analysis, and sliding Copula function based on the hydrometeorological data of Bajiahu hydrological station from 1964 to 2016. Results suggest that the runoff series of Jingou River basin displays a weak decreasing trend in general, while the precipitation and temperature series show an increasing trend. The ESMD trend item reflects that the runoff, precipitation and temperature series of Jingou River basin vary in a non-linear trend. The precipitation series and temperature series change abruptly in 1983 and 1997, respectively, while runoff series in 2002 and 2015. The correlation coefficients under different windows of the sliding Copula function indicate that the runoff-temperature relation varied abruptly in 1997. The optimum Copula function of the runoff-temperature joint series varied from the Gauss-Copula function in 1964-1997 to the Gumbel-Copula function in 1998-2016. Climate change and human activities are the dominant reasons for the variation of runoff-temperature relation in Jingou River basin.
关键词
径流 /
气象 /
关系变异诊断 /
滑动Copula函数 /
ESMD分解 /
Spearman相关分析 /
金沟河流域
Key words
runoff /
meteorology /
diagnosis of relational variation /
sliding Copula function /
ESMD /
Spearman correlation analysis /
Jingou River basin
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参考文献
[1] 顾海挺, 谢 平, 雷 旭. 东江流域枯水径流变异根本原因分析[J]. 水力发电学报, 2016, 35(6): 20-29.
[2] SCHIERMEIER Q. Increased Flood Risk Linked to Global Warming[J]. Nature, 2011, 470 (7334): 315.
[3] 包丽娜, 唐德善, 胡晓波, 等. 基于小波分解及Arima误差修正的径流预测模型及应用[J].长江科学院院报, 2018, 35(12): 18-21,33.
[4] 武连洲, 白 涛, 哈燕萍, 等. 水文序列变异对水库调度运行的影响研究[J]. 水资源与水工程学报, 2016, 27(4): 88-92.
[5] 李彬彬, 谢 平, 李析男, 等. 基于Hurst系数与Bartels检验的水文变异联合分析方法[J]. 应用基础与工程科学学报, 2014, 22(3): 481-491.
[6] 谢 平, 陈广才, 雷红富. 基于Hurst系数的水文变异分析方法[J]. 应用基础与工程科学学报, 2009, 17(1): 32-39.
[7] 何 睿, 庞 博, 张兰影. 基于水文变异诊断系统的黑河流域上中游径流序列变异[J]. 生态学杂志, 2015, 34(7): 1937-1942.
[8] 谢 平, 陈广才, 雷红富, 等. 水文变异诊断系统[J]. 水力发电学报, 2010, 29(1): 85-91.
[9] 李艳玲, 畅建霞, 黄 强, 等. 基于滑动Copula函数的降水和径流关系变异诊断[J]. 水力发电学报, 2014, 33(6): 20-24,60.
[10]刘丽芳, 王中根, 姜爱华, 等. 近50年济南三川流域降雨-径流关系变化分析[J]. 南水北调与水利科技, 2018, 16(1): 22-27,56.
[11]郭爱军, 畅建霞, 王义民, 等. 近50年泾河流域降雨-径流关系变化及驱动因素定量分析[J]. 农业工程学报, 2015, 31(14): 165-171.
[12]陈心池, 张利平, 闪丽洁, 等. 基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(8): 1425-1433.
[13]岳春芳, 何训江, 艾力米古力·艾萨. 金沟河流域水权分配及转让研究[J]. 水资源与水工程学报, 2012, 23(3): 48-50.
[14]王盈盈, 王志良, 张泽中, 等. 基于SPEI的贵州省分区干旱时空演变特征[J]. 灌溉排水学报, 2019, 38(6): 119-128.
[15]WANG J L, LI Z J. Extreme-Point Symmetric Mode Decomposition Method for Data Analysis[J]. Advances in Adaptive Data Analysis, 2013, 5(3): 1350015.
[16]王金良, 李宗军. 极点对称模态分解方法:数据分析与科学探索的新途径[M]. 北京:高等教育出版社, 2015:41-61.
[17]樊 嵘, 孟大志, 徐大舜. 统计相关性分析方法研究进展[J]. 数学建模及其应用, 2014, 3(1): 1-12.
[18]何 兵, 高 凡, 唐小雨, 等. 基于滑动Copula函数的新疆干旱内陆河流水文气象要素变异关系诊断[J]. 水土保持研究, 2019, 26(1): 155-161.
[19]董 奎. 金沟河流域气温、降水及径流的变化趋势[J]. 水利科技与经济, 2010, 16(5): 490-492, 497.
[20]董 奎, 刘 兵, 郑旭荣. 金沟河流域气温、降水与年径流量演变规律研究[J]. 人民黄河, 2010, 32(5): 32-33.
[21]钱永甫, 王谦谦, 黄丹青. 江淮流域的旱涝研究[J]. 大气科学, 2007, 32(6): 1279-1289.
基金
国家自然科学基金项目(51569032);新疆农业大学2018年“水利工程”重点学科研究项目(SLXK-YJS-2018-07)
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