湘江流域水資源安全n-文庫吧
2024-12-25 22:56 本頁面
【正文】 水平、節(jié)約用水的程度有關(guān)。湘江流域工業(yè)用水量逐年遞增見下圖單位（億 m3）。 19912022年 湘江流域農(nóng)業(yè)用水量變化1990 1995 2022 2022 2022年份用水量19912022年 湘江流域工業(yè)用水量變化1990 1995 2022 2022 2022年份用水量? 生活用水：生活用水又分城鎮(zhèn)生活用水和農(nóng)村生活用水。城鎮(zhèn)生活用水包括城鎮(zhèn)居民日常生活用水和公共設(shè)施用水兩部分。湘江流域城鎮(zhèn)生活用水、農(nóng)村生活用水及總生活用水歷年變化如下圖所示：?jiǎn)挝唬▋| m3）。 1990 1992 1994 1996 1998 2022 2022 2022 2022 2022年份用水量? 湘江流域總用水量變化：湘江流域總用水量變化如下圖所示：?jiǎn)挝唬▋| m3）。 7 主要研究方法和成果 湘江流域水資源演變規(guī)律 運(yùn)用 MannKendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)湘江流域的降水和徑流進(jìn)行了趨勢(shì)變化分析；采用小波變換方法中的 Morlet小波分別對(duì)湘江流域的降水和徑流進(jìn)行了周期變化分析。 ? 研究方法： 1990 1992 1994 1996 1998 2022 2022 2022 2022 2022年份用水量（ 1） Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法 Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法已經(jīng)廣泛用于檢驗(yàn)水文氣象資料的趨勢(shì)成分，包括水質(zhì)、流量、氣溫和降雨序列等，究其原因主要是，與參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法相比，非參數(shù)檢驗(yàn)法更適用于非正態(tài)分布或經(jīng)過刪檢（刪去低于或高于某水平的觀測(cè)值）的資料，而這些情況在時(shí)間序列分析中常常會(huì)遇到。過去 20年里，國際上關(guān)于 MK方法應(yīng)用研究的實(shí)例非常之多。在時(shí)間序列隨機(jī)獨(dú)立的假定條件下，設(shè)定統(tǒng)計(jì)量： 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布樣本，給定一個(gè)顯著性水平的臨界值 ，當(dāng) 時(shí)，表明序列存在一個(gè)明顯的增加或減少趨勢(shì)，將所有的繪成一條曲線，通過信度檢驗(yàn)可知是否具有某種趨勢(shì)。 ).. .. ..3,2,1()( )( nkdD dEdUFkkkk ???kUF0t0tUFk ?（ 2）小波分析方法 與 Fourier（傅立葉）分析理論相比，小波分析具有兩大優(yōu)點(diǎn)：其一，它是一種時(shí)頻聯(lián)合分析方法，能夠根據(jù)信號(hào)不同的頻率成分和時(shí)間域采樣的疏密，自適應(yīng)地調(diào)節(jié)時(shí)頻窗口，同時(shí)具有時(shí)頻域局部化的性能；其二，小波函數(shù)可作為許多經(jīng)典函數(shù)空間的無條件基，通過快速離散小波變換能夠?qū)崿F(xiàn)這些空間中的函數(shù)逼近。從 1993年 Kumar和 Foufoular Gegious將 WT介紹到水文中以來， WT在水科學(xué)中己取得了一定研究成果，主要表現(xiàn)在水文多時(shí)間尺度分析、水文時(shí)間序列變化特性分析、 水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和隨機(jī)模擬方面。將小波分析引入水科學(xué)應(yīng)用研究中，并與現(xiàn)代科學(xué)理論和方法結(jié)合，從多方面揭示水科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，為水資源合理開發(fā)利用和有效配置提供更多的依據(jù)。 由于 Morlet小波是復(fù)小波小波變換系數(shù)具有虛部和實(shí)部?jī)刹糠帧Ｓ尚〔ㄗ儞Q理論可知，小波變換模部的平方，同函數(shù)在其小波變換域中能量的大小成正比。因此為分析方便和直 觀把變化域中波動(dòng)的能量曲面，以等值線的形式投影到以尺度 a為縱坐標(biāo)，時(shí)移 b為橫坐標(biāo)的 (a， b)平面上，等值線上的每一點(diǎn)值，都對(duì)應(yīng)與曲面上點(diǎn)的值，而曲面上能量集中的頂點(diǎn)是其極值點(diǎn)，它在 (a， b)平面上的投影為一點(diǎn)，此點(diǎn)稱為能量中心點(diǎn)，其強(qiáng)弱用小波變換系數(shù)模部的平方值來反映。反映水文要素長(zhǎng)期時(shí)間序列的變化周期，其關(guān)鍵是用小波系數(shù)圖和小波方差圖進(jìn)行多時(shí)間尺度分析，揭示其變化特征。 ? 研究成果： （ 1）湘江流域降水量演變趨勢(shì)分析 選用湘江流域的 22個(gè)氣象站近 50年的降水觀測(cè)資料，利用Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，結(jié)果表明，總體上，湘江流域降水量的整個(gè)升降趨勢(shì)都不明顯，除個(gè)別年份呈現(xiàn)明顯上升或下降趨勢(shì)外，其余都僅有微弱變動(dòng)。進(jìn)一步選擇湘江流域具有代表性的四個(gè)站，上游的永州站、中游的衡陽站和郴州站以及下游的湘潭站的降水量 MK檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行圖象描述，結(jié)果見圖 。 從上面的計(jì)算結(jié)果圖中可以看出，四個(gè)站的降水量波動(dòng)趨勢(shì)都不是絕對(duì)的，都是以橫軸為中心起伏不定，時(shí)正時(shí)負(fù)，但是數(shù)值都相對(duì)較小，只有個(gè)別年份的波動(dòng)較大，通過了顯著性水平 a=。這四個(gè)站在湘江流域是具有代表性的控制站，所以很能代表湘江流域的整體狀況，因此，據(jù)此可認(rèn)為湘江流域的降水量波動(dòng)起伏不大，變化并不明顯。這四個(gè)站的降水量都是圍繞中心軸有小的波動(dòng)，在 20世紀(jì) 90年代，主要是增高的趨勢(shì)， 21世紀(jì)初期，整個(gè)湘江流域的降水量有所增加，這和實(shí)際資料相符合。 （ 2）湘江流域降水量變化周期性分析 選取上游的永州站、中游的衡陽站和郴州站以及下游的湘潭站，利用 Morlet小波方法對(duì)湘江流域的降水量變化周期性進(jìn)行分析，具體結(jié)果見圖 。 通過對(duì)湘江流域降水量小波功率進(jìn)行分析，可以得出降水量變化在不同尺度周期信號(hào)的強(qiáng)度，由小波功方差圖可以得出，湘江流域降水量在 25年和 28年左右的周期振蕩最為顯著，強(qiáng)度最大，其次為 7年左右的周期較顯著， 30年以上尺度的變化周期信號(hào)急速減弱，可忽略。其中 、 7年、 25年的周期振蕩對(duì)近 50年來湘江流域的降水量變化貢獻(xiàn)較大，在降水量的變化中起主要作用。各不同尺度相互作用的綜合結(jié)果使得湘江流域的降水量在 20世紀(jì) 60年代初期呈下降趨勢(shì)，在20世紀(jì) 70年代初期略有上升，在 20世紀(jì) 70年代中期至 20世紀(jì)80年代初期降水量在正常值附近波動(dòng)變化，但在 20世紀(jì) 80年代中期，存在微弱下降的趨勢(shì)，而后在 20世紀(jì) 90年代開始上升，并導(dǎo)致在 20世紀(jì) 90年代末發(fā)生特大洪水。 （ 3）湘江流域徑流量演變趨勢(shì)分析 在湘江干流上選取上游的老埠頭站、中游的衡陽站和下游的湘潭站，在支流上選取流域面積大于 5000km2的 6條支流的控制站，分別是瀟水雙牌站、舂陵水歐陽海站、耒水耒陽 站、洣水甘溪站、淥水大西灘站和漣水湘鄉(xiāng)站，利用 Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)年徑流量資料進(jìn)行趨勢(shì)分析，結(jié)果表明從1950年到 2022年，湘江流域總
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