大清河流域暴雨洪水变化特性研究

摘要

近年来海河流域下垫面情况发生了显著变化，对径流及洪水成果产生明显影响。为定量分析大清河流域暴雨洪水的变化特性，本文在收集1956年以来大清河流域主要测站阜平、紫荆关、龙门、横山岭和城头会等测站暴雨洪水资料的基础上，主要借助数理统计方法、随机水文学的方法和信息熵的方法来描述水文现象，提出了大清河流域暴雨洪水变化特性趋势性分析的定量成果。主要成果表述如下： (1)暴雨洪水特性相关参数初步统计分析：初步统计时段暴雨、时段洪量和洪峰值，然后对1984年前后两个时间段表征暴雨洪水特性的参数包括均值、Cv值、直接径流百分比、洪水历时、滞时进行计算，计算结果表明：1984年前后直接径流所占比例和洪水历时等项变化不大，各时段降雨量没有明显的变化，而时段洪量和洪峰有明显下降。 (2)暴雨洪水相关水文时间序列分析：对暴雨、洪峰和产流量进行趋势性分析、突变分析和周期性分析。借鉴分形理论中的R/S分析方法进行变异点的识别和初步的预测，并借鉴其它学科中波谱分析的新成果，采用了极大熵的分析方法对序列的周期性进行了分析，取得了满意的分析成果。 (3)分析结果表明：相对于1984年之前，1984年之后暴雨量、洪峰和洪量序列变化呈下降趋势，其中洪峰和洪量序列的下降趋势尤为明显；次降雨量、洪峰、洪量的变异点具有一致性，且变异点普遍存在于1963年左右；采用谐波、功率谱、极大熵三种周期分析方法得到：小尺度上，序列普遍具有准2-3年的短周期，大尺度上具有准13年左右和准22年左右的长周期。

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第一章绪论

1.1研究的背景、目的及意义

1.2水文序列分析研究进展

1.2.1随机过程分析方法

1.2.2信息熵分析方法

1.3研究内容和技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第二章 大清河流域概况和水文序列初步分析

2.1大清河流域概况

2.2研究范围、分区及代表站

2.3暴雨洪水特性变化初步分析

2.3.1暴雨洪水相关参数初步统计分析

2.3.2水源划分和径流成分划分

2.4 小 结

第三章暴雨洪水的变化趋势分析

3.1 Kendall非参数秩次相关检验法

3.2线性滑动平均法

3.3线性趋势的回归分析

3.4 小 结

第四章变异点的诊断分析

4.1 Lee-Heghinian法变异点识别

4.2有序聚类分析法

4.3秩和检验法变异点分析

4.4变异点的R/S分析方法

4.5 小 结

第五章 暴雨洪水特性的周期性分析

5.1谐波周期分析方法

5.2功率谱周期分析方法

5.2.1原理介绍

5.2.2计算方法简介

5.3极大熵谱周期分析方法

5.3.1极大熵与传统谱分析方法的比较

5.3.2极大熵谱法原理

5.3.3极大熵谱法在暴雨洪水特性周期分析中的应用

5.4小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文及参加科研状况说明

致 谢