亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        松花江干流依蘭-佳木斯段近40年徑流量時間序列分析

        2016-03-23 05:30:33王春雷邢貞相閆丹丹劉美鑫
        中國農(nóng)村水利水電 2016年4期
        關(guān)鍵詞:趨勢分析

        王春雷,邢貞相,付 強(qiáng),閆丹丹,劉美鑫

        (1.黑龍江省黑河水文局,黑龍江 黑河 164300;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與建筑學(xué)院,哈爾濱 150030)

        徑流作為地貌形成的外營力之一,參與在地殼中的化學(xué)過程,影響土壤發(fā)育,植物生長以及湖泊、沼澤形成等。徑流量作為地區(qū)工農(nóng)業(yè)供水的重要來源,制約著地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模,在國民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的意義。

        中國東北地區(qū)的松花江、烏蘇里江、黑龍江匯流而成的三江平原腹地,是國家重要的商品糧基地的重要組成部分,2014年實(shí)現(xiàn)糧食總產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)“十一連增”,對保障我國糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。近些年來,由于盲目擴(kuò)展水田面積,加之農(nóng)民節(jié)水意識淡薄,使得地下水位普遍下降,進(jìn)而誘發(fā)了一系列水資源短缺問題。

        對流域年徑流量進(jìn)行時間序列分析[1-3],對研究旱澇變化規(guī)律,水資源量評估及農(nóng)業(yè)水資源的可持利用都具有重要的意義。松花江干流依蘭-佳木斯段地處三江平原西部,流經(jīng)依蘭、曙光農(nóng)場、湯原農(nóng)場多個國有農(nóng)場,徑流量是水資源重要的自然補(bǔ)給來源和灌溉水源。為此,陸志華[4,5]曾對松花江干流中游段的年內(nèi)分配規(guī)律進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該河段徑流年內(nèi)分配極不均勻。為進(jìn)一步獲取松花江干流年徑流總量的多年變化趨勢性和周期性規(guī)律,本文擬采用趨勢分析法、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)法和小波分析技術(shù)研究松花江依蘭-佳木斯段的年徑流量的變化特征。

        1 研究區(qū)概況

        松花江流域介于北緯41°42′~51°38′、東經(jīng)119°52′~132°31′,流域面積為55.68萬km2,約占黑龍江總流域面積的30.2%。流域西部以額爾古訥河、大興安嶺為界,海拔高度介于700~1 700 m之間;北部以黑龍江、小興安嶺為界,海拔高度介于1 000~2 000 m之間;東南部以張廣才嶺、完達(dá)山脈與烏蘇里江、圖們江等為界,海拔高度介于200~2 700 m之間;西南部以遼河、松花江的松遼分水嶺為界,海拔高度介于140~250 m之間。于同江附近匯入黑龍江的松花江,與黑龍江、烏蘇里江下游的廣袤土地共同構(gòu)成著名的三江平原。

        本文主要以松花江干流依蘭站、佳木斯站為研究對象,探究其徑流量的時間變化特征,以期為今后工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃的制定提供依據(jù)(見圖1)。

        圖1 研究區(qū)域概況Fig.1 The geographic location of the Sanjiang Plain

        2 數(shù)據(jù)與方法

        2.1 基本氣象數(shù)據(jù)

        徑流量數(shù)據(jù)摘錄自《黑龍江省水文年鑒》。根據(jù)收集的已有年鑒整理結(jié)果,分析發(fā)現(xiàn)1972-2010年期間的依蘭、佳木斯兩站的徑流資料均包含豐水年13 a、平水年12 a、枯水年14 a,具有較好的代表性,因此選取該時段內(nèi)的徑流量觀測數(shù)據(jù)作為本次研究的基礎(chǔ)資料,通過進(jìn)一步分析和計算得到依蘭站和佳木斯站的年徑流量。

        2.2 徑流量時間序列分析

        本文從趨勢性、突變性和周期性三方面分別對徑流量時間序列分析。其中,趨勢性分析采用趨勢分析法,該方法能夠較好地獲取長序列總體變化趨勢特征,但無法分析序列內(nèi)部的具體突變特征,因此,本文在進(jìn)行徑流序列突變性分析時選用世界氣象組織(WMO)推薦的Mann-Kendall突變分析法[6-9],該方法可獲取長序列內(nèi)部具體突變點(diǎn)和突變特征;以上兩種方法均無法確切地分析長序列周期性變化特征,故在分析徑流序列周期性時采用Morlet小波分析法[10-13]對其進(jìn)行綜合判斷,該方法能夠準(zhǔn)確地確定序列各個主周期,獲取序列的周期性變化特征。

        2.2.1趨勢分析法

        將樣本量為n的某氣候變量用xi表示,其所對應(yīng)的時間用ti表示,建立用以描述xi與ti關(guān)系的一元線性回歸方程:

        xi=a+bi(i=1,2,…,n)

        (1)

        式中:a為回歸常數(shù);b為回歸系數(shù)。a、b均用最小二乘法對其進(jìn)行估計。

        對觀測數(shù)據(jù)及其所對應(yīng)的時間ti、回歸系數(shù)b、常數(shù)a進(jìn)行最小二乘估計,分別為:

        (2)

        (3)

        (4)

        其中b為趨勢分析系數(shù)。對于線性回歸的計算結(jié)果,主要分析回歸系數(shù)b的正負(fù)表示氣候變量的趨勢傾向,即b>0時x隨時間t的增加呈上升趨勢,b<0時x隨時間t的增加呈下降趨勢。b值的大小反映了上升或下降的傾向程度。

        2.2.2突變分析法

        設(shè)有一時間序列如下:x1,x2,…,xn構(gòu)造秩序列ri,ri表示當(dāng)xi>xj(1≤j≤i)時的樣本累積數(shù)。定義:

        (6)

        sk均值E(sk)與方差Var(sk)的定義如下:

        (8)

        假定時間序列隨機(jī)獨(dú)立,對統(tǒng)計量UFk作如下定義:

        (9)

        其中UF1=0。UFk為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,k給定一顯著水平α,查正態(tài)分布表得到臨界值Uα,當(dāng)|UFk|>Uα,表明序列存在一個明顯的趨勢變化,UFk表示為UF。把此法應(yīng)用到反序列中,重復(fù)以上計算過程,將計算值乘以-1得到UBk,UBk用UB表示,令UB1=0。

        通過統(tǒng)計序列UFk和UBk可對序列x的變化趨勢進(jìn)一步進(jìn)行分析,同時明確突變時間,指出突變區(qū)域。若UFk>0,則序列呈上升趨勢;若UFk<0,則序列呈下降趨勢;當(dāng)它們超過臨界直線時,則序列變化趨勢顯著。

        2.2.3小波分析法

        小波分析是將一簇頻率各異的振蕩函數(shù)作為窗口函數(shù)φ(t)對信號f(t)進(jìn)行掃描和平移。時間序列f(kt)(k=1,2,…,N;Δt為取樣的時間間隔)的小波變換:

        (10)

        式中:a為尺度因子;b為平移因子;Wf(a,b)稱為小波系數(shù)。

        基本小波函數(shù)涵蓋墨西哥帽小波(Mexican hat)、Morlet小波和Wave小波等。本文采用Morlet小波,小波系數(shù):

        (11)

        式中:c為常數(shù);i為虛數(shù)。

        它是周期函數(shù)經(jīng)由Gaussian函數(shù)平滑得到,其伸縮尺度a與Fourier分析中的周期T有如下關(guān)系:

        (12)

        因此當(dāng)取c=6.2時,周期T可以近似用a來替代。時間域上將與a相關(guān)的全部小波變換系數(shù)進(jìn)行平方然后積分,即為小波方差:

        (13)

        式中:Var(a)為小波方差;Wf(a,b)為小波系數(shù)。

        小波方差反映的是波動能量隨尺度a的分布,可用以確定各尺度在一個時間序列中擾動的相對強(qiáng)度,與峰值處相對應(yīng)的尺度即為該序列的主周期。

        3 結(jié)果分析

        3.1 趨勢性分析

        年際變化上,近40年來松花江依蘭站和佳木斯站年徑流量均呈下降趨勢(見圖2),年際傾向率分別為-2.532 3、-5.142 4 億m3/a。依蘭站2010年徑流量為603.111億m3,同1972年徑流量相比,增加了7.72%;佳木斯站2010年徑流量為621.495億m3,同1972年徑流量相比,減少了10.40%。為消除周期變化對數(shù)據(jù)進(jìn)行五年滑動平均,結(jié)果表明近40年來徑流量無明顯的總體變化趨勢,呈波動狀態(tài)。

        圖2 1972-2010年徑流量總體變化特征Fig.2 The overall variation characteristics of annual runoff from 1972 to 2010

        3.2 突變性分析

        為進(jìn)一步分析松花江依蘭-佳木斯段徑流量變化趨勢,現(xiàn)采用M-K方法深入分析徑流量的突變特征。M-K突變檢驗(yàn)分析研究結(jié)果見圖3(圖3中虛線表示α=95%的顯著性水平的臨界值)。

        根據(jù)圖3分析可知:依蘭站UF和UB兩條曲線可知,依蘭站徑流量在1973年之前為上升趨勢,1974-1983年為下降趨勢,1984-2004年為上升趨勢,2004年之后為下降趨勢;突變發(fā)生在1975、1976和2004年。佳木斯站UF和UB兩條曲線可知,佳木斯站徑流量在1973年之前為上升趨勢,1974-1984年為下降趨勢,1985-2002年為上升趨勢,2002年之后為下降趨勢;突變發(fā)生在1975、1976和2000年。

        綜合兩站徑流的突變特征,兩站年徑流量突變點(diǎn)均發(fā)生在20世紀(jì)70年中期、80年代中期和21世紀(jì)初,這與20世紀(jì)70年大規(guī)模農(nóng)業(yè)開墾加劇流域蒸發(fā)而致使徑流量減少有關(guān);而自20世紀(jì)80年代中期“家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制”實(shí)施以來,農(nóng)業(yè)種植積極性得到極大提高,中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整初見成效,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力極大發(fā)展,工農(nóng)業(yè)水資源消耗量劇增,致使年徑流量恢復(fù)能力減弱;21世紀(jì)初,隨著黑龍江省糧食產(chǎn)能的連續(xù)提升,水資源用量尤其是水稻種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大,加之水利工程建設(shè)日益增多,致使研究河段的年徑流復(fù)又下降,為此,黑龍江省正在大力推進(jìn)“節(jié)水增糧食”行動、積極推廣“水稻節(jié)水控制灌溉技術(shù)”和加快“兩大平原”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合配套改革實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施,以提高水資源的利用效率。

        圖3 年徑流量M-K突變分析結(jié)果Fig.3 The M-K mutation analysis on annual runoff

        3.3 周期性分析

        圖4為小波變換系數(shù)實(shí)部時頻分布圖,從圖4可以看出,近40 a來松花江依蘭站和佳木斯站包含了不同尺度的周期變化。圖5為松花江依蘭站、佳木斯站Morlet小波方差分布,可對圖4中所識別出的周期進(jìn)一步判斷。綜合分析圖4和圖5可知:18、8和5 a左右尺度波動相對較為明顯,存在徑流量偏多偏少的循環(huán)變化,且2010年后上述尺度的小波正在形成且為正值,因此預(yù)測在這3種尺度上未來徑流量均呈現(xiàn)偏多趨勢。

        圖4 小波變換系數(shù)實(shí)部的時頻分布Fig.4 The time-frequency distribution of real parts of wavelet transform coefficient

        圖5 小波變換方差Fig.5 The variance distribution of real parts of Morlet wavelet

        本文得出的佳木斯站年徑流序列趨勢分析結(jié)果和突變分析結(jié)果與文獻(xiàn)[4]的研究成果具有較好的一致性。此外,與文獻(xiàn)[4]相比,本文延長了徑流序列長度,同時增加了依蘭站進(jìn)行對比分析,使本文結(jié)果可靠性更強(qiáng)。

        4 結(jié) 語

        本文運(yùn)用松花江干流依蘭站和佳木斯站1972-2010年逐年徑流量資料,采用趨勢分析法、Mann-Kendall突變分析法和Morlet小波分析法,對松花江依蘭-佳木斯段年徑流量進(jìn)行時間序列分析,得到出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

        (1)年際變化上,近40 a來松花江依蘭站和佳木斯站年徑流量表現(xiàn)出總體微弱下降趨勢,且伴隨明顯的波動特性。這與全球氣候變暖使蒸發(fā)加劇和水文過程的周期性有密切關(guān)系。

        (2)時間突變上,兩站年徑流量均存在多個 突變點(diǎn),且突變點(diǎn)具有較好的同步性,這與該地區(qū)的人類活動、社會生產(chǎn)力和上下游的水文聯(lián)系有極大關(guān)系。因此,欲控制年徑流的突變,應(yīng)從規(guī)范人類活動、推廣高效節(jié)水技術(shù)等方面入手,同時要注意考慮上下游的影響。

        (3)周期變化上,松花江依蘭站和佳木斯站包含了不同尺度的周期變化,18、8和5 a左右尺度波動相對較為明顯,存在徑流量偏多偏少的循環(huán)變化,且2010年后上述尺度的小波正在形成且為正值,因此預(yù)測在這3種尺度上未來徑流量均呈現(xiàn)偏多趨勢。

        [1] 王 英,曹明奎,陶 波,等. 全球氣候變化背景下中國徑流量空間格局的變化特征[J]. 地理研究,2006,25(6):1 031-1 040.

        [2] 袁 喆,嚴(yán)登華,楊志勇,等. 1961-2010年中國400 mm和800 mm等雨量線時空變化[J]. 水科學(xué)進(jìn)展,2014,25(4):494-502.

        [3] 徐利崗,周宏飛,梁 川,等. 中國北方荒漠區(qū)降水多時間尺度變異性研究[J]. 水利學(xué)報,2009,40(8):1 002-1 011.

        [4] 陸志華,夏自強(qiáng),于嵐嵐. 松花江佳木斯站徑流變化規(guī)律及演變趨勢分析[J].水電能源科學(xué),2011,29(4):14-17.

        [5] 陸志華,夏自強(qiáng),于嵐嵐,等.松花江干流中游段年內(nèi)分配變化規(guī)律[J].河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,40(1):63-69.

        [6] 胡 剛,宋 慧. 基于Mann-Kendall的濟(jì)南市氣溫變化趨勢及突變分析[J]. 濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,26(1):96-101.

        [7] Z X Xu, K Takeuchi, H Ishidaira. Monotonic trend and step changes in Japanese precipitation[J]. Journal of Hydrology, 2003,279(3):144-150.

        [8] Henry B Mann. Nonparametric tests against trend[J]. Econometrica, 1945, 13(3):245-259.

        [9] M G Kendall. Rank correlation methods[M]. London: Charles Griffin, 1948: 202.

        [10] 邵曉梅,許月卿,嚴(yán)昌榮. 黃河流域降水序列變化的小波分析[J]. 北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,42(4):503-509.

        [11] 祝青林,張留柱,于貴瑞,等. 近30年黃河流域降水量的時空演變特征[J]. 自然資源學(xué)報,2005,20(4):477-482.

        [12] 劉 勤,嚴(yán)昌榮,張燕卿,等. 近50年黃河流域氣溫和徑流量變化特征分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象,2012,33(4):475-480.

        [13] 李占杰,魚京善. 黃河流域降水要素的周期特征分析[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,46(3):401-404.

        [14] 邢貞相,閆丹丹,劉美鑫,等. 三江平原近60年降水量時空變異特征分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2015,46(11):337-343.

        猜你喜歡
        趨勢分析
        趨勢
        隱蔽失效適航要求符合性驗(yàn)證分析
        電力系統(tǒng)不平衡分析
        電子制作(2018年18期)2018-11-14 01:48:24
        初秋唇妝趨勢
        Coco薇(2017年9期)2017-09-07 21:23:49
        電力系統(tǒng)及其自動化發(fā)展趨勢分析
        SPINEXPO?2017春夏流行趨勢
        “去編”大趨勢
        趨勢
        汽車科技(2015年1期)2015-02-28 12:14:44
        中西醫(yī)結(jié)合治療抑郁癥100例分析
        趨勢
        汽車科技(2014年6期)2014-03-11 17:46:16
        国产第一页屁屁影院| 国产亚洲视频在线播放| 波多野结衣久久精品99e| 精品人妻系列无码一区二区三区| 娇柔白嫩呻吟人妻尤物| 成a人片亚洲日本久久| 日韩av无码社区一区二区三区 | 秋霞午夜无码鲁丝片午夜精品| 热re99久久精品国产66热6| 国产精品一区二区三区av在线| 成人中文乱幕日产无线码| 九九99无码精品视频在线观看| 天天澡天天揉揉AV无码人妻斩 | 国产精品一区二区久久国产| 天天影视性色香欲综合网| 国产成+人+综合+亚洲专| 日本高清一区二区三区不卡| 狠狠色噜噜狠狠狠8888米奇| 久久人人玩人妻潮喷内射人人| 亚洲一区二区久久青草| 亚洲一区二区精品在线| 人妻少妇出轨中文字幕| 亚洲中久无码永久在线观看软件 | 亚洲丁香婷婷综合久久小说| 亚洲精品一区二区视频| 国产精品亚洲第一区二区三区| 老熟女重囗味hdxx70星空| 欧美三级超在线视频| 蜜臀人妻精品一区二区免费| 国产成人精品999视频| 久久香蕉国产精品一区二区三| 国产伦理自拍视频在线观看| 日本一区二区视频免费在线看| 男男性恋免费视频网站| 精品国产乱码一区二区三区在线| 日本师生三片在线观看| 少妇愉情理伦片高潮日本| 国产成人啪精品| 最好的99精品色视频大全在线| 97se亚洲国产综合自在线观看| 欧美做受视频播放|