新疆和田河径流丰枯评价及组合分析

doi:10.13866/j.azr.2021.06.09

干旱区研究 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (6): 1570-1578.doi: 10.13866/j.azr.2021.06.09

新疆和田河径流丰枯评价及组合分析

黄星¹(),陈伏龙¹(),赵琪²,何朝飞¹,龙爱华^1,³

1.石河子大学水利建筑工程学院,新疆石河子 832000
2.新疆维吾尔自治区水文局,新疆乌鲁木齐 830000
3.中国水利水电科学研究院,流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038

收稿日期:2020-12-21 修回日期:2021-08-03 出版日期:2021-11-15 发布日期:2021-11-29
通讯作者: 陈伏龙
作者简介:黄星（1995-）,男,硕士研究生,主要从事水文学及水资源问题的研究. E-mail: 22091364@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51769029);国家重点研发计划项目(2017YFC0404301);石河子大学高层次人才科研启动资金项目(R-CZK2018C23);自治区研究生科研创新项资助(XJ2019G113)

Evaluation and combination analysis of runoff in Hotan River, Xinjiang

HUANG Xing¹(),CHEN Fulong¹(),ZHAO Qi²,HE Chaofei¹,LONG Aihua^1,³

1. College of Water Conservancy & Architectural Engineering, Shihezi University, Shihezi 832000, Xinjiang, China
2. Hydrology Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi 830000, Xinjiang, China
3. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China

Received:2020-12-21 Revised:2021-08-03 Online:2021-11-15 Published:2021-11-29
Contact: Fulong CHEN

摘要/Abstract

摘要：

基于同古孜洛克和乌鲁瓦提水文站1960—2016年年尺度与月尺度径流数据,分别采用均值标准差法和模糊集对分析法对和田河2大支流进行丰枯类别评价,并在此基础上优选模糊集对法和Copula函数法计算2条源流径流丰枯组合概率,同时分析2支流间互补的优劣性。结果表明：模糊集对法考虑了年内径流贡献度使评价结果更客观,玉龙喀什河枯水年占比最高,应提高枯水期水资源利用,喀拉喀什河平水年占比最高,表明喀拉喀什河常年来水稳定;统计法和Copula函数得出的丰枯概率存在差异性与数据使用、划分方式及源流区域海拔有关,2种方法结果均表现为异步丰枯概率大于同步丰枯概率,两支流具有较好互补性。该结果能更清晰的描述和田河径流丰枯状态及丰枯组合特性,可为和田河流域水资源调度提供参考和决策依据。

关键词: 模糊集对法, Copula函数, 均值标准差法, 丰枯组合, 和田河, 新疆

Abstract:

Studies on the different contributions of the runoff of the Hotan River in different time periods and synchronous-asynchronous encounter probability can provide a reference for the balance of industrial water, potable water, and water ecological environment and the improvement of water resource utilization efficiency in the Hotan River Basin. Mean standard deviation and fuzzy set pair analysis methods are applied to evaluate the runoff wetness-dryness of the Yulong Kashi River and the Karakashi River. The possibility of inter-runoff water transfer and synchronous-asynchronous encounter probability is analyzed on the basis of fuzzy set pair method and copula function. The fuzzy set pair method reveals that the Yulong Kashi River had 10 and 26 wet and dry years, respectively. By comparison, the mean standard deviation method shows that the Yulong Kashi River had 15 and 20 wet and dry years, respectively. The Karakash River had 9 wet years. Furthermore, 18 and 26 times in dry years were observed. In the fuzzy set pair method, the contribution of annual runoff and the influence of time history distribution are considered. Thus, evaluation results are more objective, and the difference in the probability of abundance and dryness obtained by the statistical method and the copula function is the same as the data scale is related to the way of dividing the abundance and dryness. The results of the two methods demonstrate that the probability of asynchronous abundance and dryness is greater than that of synchronous abundance and dryness, and the two tributaries have good complementarity. They can more clearly describe the high and low runoff status and the characteristics of high and low runoff in the Hotan River. They can also provide a basis for making decisions on water resource dispatch in the Hotan River Basin.

Key words: fuzzy set pair method, Copula function, mean standard deviation method, synchronous-asynchronous combined, Hotan River, Xinjiang

黄星,陈伏龙,赵琪,何朝飞,龙爱华. 新疆和田河径流丰枯评价及组合分析[J]. 干旱区研究, 2021, 38(6): 1570-1578.

HUANG Xing,CHEN Fulong,ZHAO Qi,HE Chaofei,LONG Aihua. Evaluation and combination analysis of runoff in Hotan River, Xinjiang[J]. Arid Zone Research, 2021, 38(6): 1570-1578.

图/表 8

图1

表1

表2

表3

图2

表4

表5

表6

参考文献 25

[1]	余其鹰, 张江辉, 白云岗, 等. 1957—2018年和田河源流径流演变特征[J]. 干旱区研究, 2021, 38(2):494-503.
	[ Yu Qiying, Zhang Jianghui, Bai Yungang, et al. Evolution characteristics of the headstream of the Hotan River headstream from 1957 to 2018[J]. Arid Zone Research, 2021, 38(2):494-503. ]
[2]	薛强. 气候变化影响下的新疆和田河流域水资源变化特征研究[D]. 西安: 长安大学, 2020.
	[ Xue Qiang. Variation Characteristics Assessment for Water Resources the Hotan River Basin in Xinjiang under Climate Change[D]. Xi’an: Chang’an University, 2020. ]
[3]	邓铭江, 周海鹰, 徐海量, 等. 塔里木河干流上中游丰枯情景下生态水调控研究[J]. 干旱区研究, 2017, 34(5):959-966.
	[ Deng Mingjiang, Zhou Haiying, Xu Hailiang, et al. Regulation of ecological water volume under high-or low-flow in the mainstream area of the Tarim River[J]. Arid Zone Research, 2017, 34(5):959-966. ]
[4]	王文圣. 水文水资源集对分析[M]. 北京: 科学出版社, 2010.
	[ Wang Wensheng. Set Pair Analysis of Water Resources and Hydrology[M]. Beijing: Science Press, 2010. ]
[5]	张春荣, 纪淑娟, 朱红梅. 基于层次分析和灰色分析的水质风险评价方法[J]. 水资源保护, 2011, 27(1):11-14.
	[ Zhang Chunrong, Ji Shujuan, Zhu Hongmei. Water quality risk assessment based on analytic hierarchy process and gray analysis method[J]. Water Resources Protection, 2011, 27(1):11-14. ]
[6]	赵太想, 王文圣, 周秀平. 一种径流丰枯分类的新方法研究[J]. 人民黄河, 2006, 57(5):12-13.
	[ Zhao Taixiang, Wang Wensheng, Zhou Xiuping. Study on a new method of wet and dry classification of one type runoff[J]. Yellow River, 2006, 57(5):12-13. ]
[7]	邓红霞, 汤成友, 李存军, 等. 基于模糊模式识别的径流特性分析[J]. 四川大学学报(工程科学版), 2006, 49(3):29-33.
	[ Deng Hongxia, Tang Chengyou, Li Cunjun, et al. Runoff characteristic analysis by fuzzy pattern recognition[J]. Journal of Sichuan University(Engineering Science Edition), 2006, 49(3):29-33. ]
[8]	李深奇, 肖景西, 覃光华, 等. 基于率定量化标准系数的SPA年径流预测[J]. 长江科学院院报, 2016, 33(1):6-9.
	[ Li Shenqi, Xiao Jingxi, Qin Guanghua, et al. Prediction of annual runoff based on SPA with calibration of quantitative standard coefficient[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2016, 33(1):6-9. ]
[9]	梁淑琪, 王文圣, 金菊良. 农业干旱灾害风险模糊集对评价法及其应用[J]. 水文, 2019, 39(1):1-6.
	[ Liang Shuqi, Wang Wensheng, Jin Juliang. Assessment method based on fuzzy theory and set pair analysis and its application to agricultural drought disaster risk evaluation[J]. Journal of China Hydrology, 2019, 39(1):1-6. ]
[10]	周晓曦. 气候变化和人类活动对和田河上游径流量的影响研究[D]. 乌鲁木齐: 新疆大学, 2017.
	[ Zhou Xiaoxi. The Impact of Climate Change and Human Activities on the Hotan River Runoff[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2017. ]
[11]	郭宏伟, 徐海量, 凌红波, 等. 和田河流域生态保护红线划定初探[J]. 干旱地区农业研究, 2017, 35(6):235-243.
	[ Guo Hongwei, Xu Hailiang, Ling Hongbo, et al. Preliminary study on delimitation of ecological protection red line in Hotan River Basin[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2017, 35(6):235-243. ]
[12]	董弟文, 阿布都热合曼·哈力克, 王大伟, 等. 近60年和田河源流区径流特征及对气候变化的响应[J]. 中国水利水电科学研究院学报, 2018, 6(6):536-543.
	[ Dong Diwen, Abdirahman Halik, Wang Dawei, et al. Characteristics of runoff and response to climate change in the Hotan River source area in recent six decades[J]. Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research, 2018, 6(6):536-543. ]
[13]	关东海, 苏里坦·达尼尔汗. 和田河流域生态敏感性分析[J]. 中国水土保持科学, 2013, 11(增刊1):41-47.
	[ Guan Donghai, Sulitan Danierhan. Ecological sensitivity analysis of Hetian River Basin[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2013, 11(Suppl. 1):41-47. ]
[14]	郑威, 于国荣, 张代青. 径流丰枯分类的投影寻踪-集对分析耦合方法[J]. 水文, 2020, 40(2):17-22.
	[ Zheng Wei, Yu Guorong, Zhang Daiqing. Annual runoff classification based on projection pursuit and set pair analysis coupling method[J]. Journal of China Hydrology, 2020, 40(2):17-22. ]
[15]	徐源蔚, 李祚泳, 汪嘉杨. 基于集对分析的相似模型在地下水位预测中的应用[J]. 水文, 2015, 35(6):6-10.
	[ Xu Yuanwei, Li Zuoyong, Wang Jiayang. Similar forecast models of underground water level based on set pair analysis[J]. Journal of China Hydrology, 2015, 35(6):6-10. ]
[16]	沈婕, 梁忠民, 王军. 基于模糊集对分析的河湖水系连通风险评估[J]. 水力发电, 2020, 46(11):1-5.
	[ Shen Jie, Liang Zhongmin, Wang Jun. Risk assessment of river and lake system connectivity based on fuzzy set pair analysis[J]. Water Power, 2020, 46(11):1-5. ]
[17]	王文圣, 金菊良, 丁晶, 等. 水资源系统评价新方法——集对评价法[J]. 中国科学(E辑: 技术科学), 2009, 39(9):1529-1534.
	[ Wang Wensheng, Jin Juliang, Ding Jing, et al. A new approach to water resources system assessment: Set pair analysis method[J]. Science in China(Series E), 2009, 39(9):1529-1534. ]
[18]	张志君, 陈伏龙, 龙爱华, 等. 基于模糊集对分析法的新疆水资源安全评价[J]. 水资源保护, 2020, 36(2):53-58, 78.
	[ Zhang Zhijun, Chen Fulong, Long Aihua, et al. Xinjiang water resources security evaluation based on fuzzy set pair analysis[J]. Water Resources Protection, 2020, 36(2):53-58, 78. ]
[19]	胡惠兰, 周亮广. 淮河流域水资源短缺风险评估与时空分析[J]. 南水北调与水利科技, 2017, 15(6):59-65.
	[ Hu Huilan, Zhou Liangguang. The risk assessment and space-time analysis of water resources shortage in Huaihe River Basin[J]. South-to-North Water Transfers and Water Science ＆ Technology, 2017, 15(6):59-65. ]
[20]	Zhang Qiang, Xiao Mingzhong, Singh Vijay P. Uncertainty evaluation of copula analysis of hydrological droughts in the East River basin, China[J]. Global and Planetary Change, 2015, 129:1-9. doi: 10.1016/j.gloplacha.2015.03.001
[21]	刘雪琴, 李宁, 吉中会, 等. 基于Copulas函数的内蒙古强沙尘暴特征及其灾害性研究[J]. 干旱区研究, 2012, 29(4):705-712.
	[ Liu Xueqin, Li Ning, Ji Zhonghui, et al. Study on severe dust storms and their disasters in Inner Mongolia based on Copulas function[J]. Arid Zone Research, 2012, 29(4):705-712. ]
[22]	郑红星, 刘昌明. 南水北调东中两线不同水文区降水丰枯组合性分析[J]. 地理学报, 2000, 55(5):523-532. doi: 10.11821/xb200005002
	[ Zheng Hongxing, Liu Changming. Analysis on asynchronism-synchronism of regional precipitation in planned South-to-North water transfer areas[J]. Acta Geographica Sinica, 2000, 55(5):523-532. ] doi: 10.11821/xb200005002
[23]	黄领梅, 沈冰. 和田河汇入塔里木河径流演变及成因分析[J]. 水资源与水工程学报, 2012, 23(2):26-28, 32.
	[ Huang Lingmei, Shen Bing. Analysis on runoff evolution and cause of Hotan River flowing into the Tarim River[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2012, 23(2):26-28, 32. ]
[24]	李成秀. 昆仑山冰川和积雪变化的遥感监测[D]. 兰州: 兰州大学, 2014.
	[ Li Chengxiu. Remote Sensing Monitoring of Glacier and Snow Cover Changes in the Kunlun Mountain[D]. Lanzhou: Lanzhou University, 2014. ]
[25]	王新. 乌鲁瓦提水库建设对和田河的影响[J]. 水资源与水工程学报, 2014, 25(1):191-194.
	[ Wang Xin. Study on influence of Wuluwati reservoir construction on Hotan River[J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2014, 25(1):191-194. ]

类别	特枯	枯	平	丰	特丰
玉河	<57.554	<67.883	<78.111	<88.390	≥88.390
喀河	<53.288	<65.980	<78.673	<91.365	≥91.365

月份	玉河				喀河
月份	S₁	S₂	S₃	S₄	S₁	S₂	S₃	S₄
1	6.526	8.026	9.525	11.025	8.068	9.249	10.429	11.609
2	7.002	8.148	9.293	10.438	9.841	10.481	11.122	11.763
3	7.687	8.625	9.561	10.499	10.382	13.317	16.252	19.186
4	9.840	11.990	14.140	16.289	15.701	21.165	26.628	32.092
5	22.703	28.603	34.502	40.402	36.532	45.996	55.460	64.924
6	72.108	95.649	119.190	142.731	96.621	118.051	139.482	160.914
7	192.605	254.435	316.266	378.097	163.288	210.746	258.205	305.663
8	206.126	262.214	318.301	374.389	172.332	211.367	250.402	289.436
9	47.396	64.683	81.970	99.256	50.609	68.568	86.527	104.860
10	14.456	17.389	20.320	23.252	20.387	24.485	28.583	32.681
11	9.229	10.775	12.282	13.806	13.313	16.126	18.939	21.753
12	7.883	9.131	10.376	11.622	7.719	10.853	13.995	17.133

河流	丰枯同步概率/%					丰枯异步概率/%
河流	同丰	同平	同枯	合计		玉丰喀平	玉丰喀枯	玉平喀丰	玉平喀枯	玉枯喀丰	玉枯喀平	合计
玉河-喀河	2.77	17.54	15.51	35.83		9.23	5.54	5.26	10.52	7.75	25.85	64.17

分布状态	河流站点	检验方法	分布类型
分布状态	河流站点	检验方法	P-III	GEV	EXP	Normal
单变量分布	玉河	AIC	-405.534	-356.028	-392.461	-356.748
	玉河	RMSE	0.027	0.032	0.028	0.032
	喀河	AIC	-410.029	-332.626	-367.053	-332.017
	喀河	RMSE	0.026	0.034	0.03	0.035
联合变量分布	玉河-喀河		Frank	Gumbel	Gaussian	Clayton
		AIC	-429.895	-418.378	-408.106	-397.119
		RMSE	0.022	0.024	0.027	0.03

河流	丰枯同步概率/%					丰枯异步概率/%
河流	同丰	同平	同枯	合计		玉丰喀平	玉丰喀枯	玉平喀丰	玉平喀枯	玉枯喀丰	玉枯喀平	合计
玉河-喀河	8.41	18.48	21.41	48.3		5.76	8.33	5.76	11.76	8.33	11.76	51.7

新疆和田河径流丰枯评价及组合分析

Evaluation and combination analysis of runoff in Hotan River, Xinjiang

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 25

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

年份	模糊集对法		均值标准差法		年份	模糊集对法		均值标准差法
年份	玉河	喀河	玉河	喀河	年份	玉河	喀河	玉河	喀河
1960	特枯	枯	丰	平	1989	枯	枯	特枯	枯
1961	丰	平	特丰	特丰	1990	平	平	平	丰
1962	枯	特枯	枯	特枯	1991	枯	平	枯	枯
1963	枯	枯	枯	枯	1992	特枯	枯	特枯	枯
1964	枯	枯	枯	枯	1993	特枯	枯	特枯	特枯
1965	特枯	特枯	特枯	特枯	1994	平	平	平	丰
1966	丰	枯	丰	丰	1995	平	枯	枯	枯
1967	平	平	平	丰	1996	平	平	平	枯
1968	枯	平	平	枯	1997	枯	平	枯	平
1969	枯	枯	枯	平	1998	平	平	平	枯
1970	平	平	平	平	1999	平	枯	平	枯
1971	平	平	特丰	平	2000	丰	平	丰	平
1972	枯	枯	枯	枯	2001	平	平	平	平
1973	枯	平	丰	平	2002	平	平	平	枯
1974	枯	枯	枯	枯	2003	平	平	平	丰
1975	枯	枯	枯	枯	2004	平	平	平	丰
1976	枯	枯	枯	枯	2005	丰	丰	丰	丰
1977	平	平	平	丰	2006	丰	丰	丰	丰
1978	平	丰	特丰	特丰	2007	平	平	平	平
1979	枯	平	枯	枯	2008	平	平	平	枯
1980	枯	平	枯	枯	2009	枯	平	枯	枯
1981	平	平	平	平	2010	特丰	丰	特丰	特丰
1982	枯	平	平	平	2011	特丰	丰	特丰	丰
1983	平	平	枯	丰	2012	特丰	特丰	特丰	丰
1984	枯	平	平	平	2013	特丰	平	特丰	平
1985	枯	平	平	枯	2014	平	特丰	平	枯
1986	特枯	枯	平	枯	2015	平	特丰	丰	特丰
1987	枯	枯	特枯	枯	2016	特丰	特丰	特丰	丰
1988	枯	平	平	丰

[1]	李小锋, 惠婷婷, 李耀明, 毛洁菲, 王光宇, 范连连. 不同放牧管理方式对新疆山地草原植物群落特征的影响[J]. 干旱区研究, 2024, 41(1): 124-134.
[2]	汪翔, 吕海深, 朱永华, 郭晨煜. 两种河道洪水演进方法在新疆山区的应用比较[J]. 干旱区研究, 2023, 40(8): 1240-1247.
[3]	王超, 马占仓, 潘成南, 吴星月, 宋文丹, 阎平. 新疆苋属新记录植物[J]. 干旱区研究, 2023, 40(8): 1280-1288.
[4]	古丽斯旦·艾尼瓦尔, 吐尔洪·努尔东, 地力胡马尔·阿不都克热木, 买买提明·苏来曼. 新疆薄罗藓科植物新记录[J]. 干旱区研究, 2023, 40(8): 1289-1293.
[5]	李虹, 李忠勤, 陈普晨, 彭加加. 近20 a新疆阿尔泰山积雪时空变化及其影响因素[J]. 干旱区研究, 2023, 40(7): 1040-1051.
[6]	许君利, 韩海东, 王建. 新疆大气PM_2.5来源与潜在贡献源分析[J]. 干旱区研究, 2023, 40(6): 874-884.
[7]	薛一波, 黄双燕, 张小啸, 雷加强, 李生宇. 新疆2018年冬季雨雪风沙强降尘事件[J]. 干旱区研究, 2023, 40(5): 681-690.
[8]	赵克明, 孙鸣婧, 李霞, 施俊杰, 安大维, 许婷婷. 两种典型大气扩散指数在新疆的分布特征及其适用性对比[J]. 干旱区研究, 2023, 40(5): 691-702.
[9]	董翰林, 王文婷, 谢云, 阿依达娜·叶斯那力, 江源天, 徐嘉淇. 新疆气候干湿变化特征及其影响因素[J]. 干旱区研究, 2023, 40(12): 1875-1884.
[10]	张宗芳, 徐将, 师小军. 新疆野苹果幼苗生长及生物量分配对降水量和降水间隔时间的响应[J]. 干旱区研究, 2023, 40(1): 102-110.
[11]	邬晓丹,罗敏,孟凡浩,萨楚拉,尹超华,包玉海. 气候暖湿化背景下新疆极端气候事件时空演变特征分析[J]. 干旱区研究, 2022, 39(6): 1695-1705.
[12]	蒋磊,赵毅,张鹏伟,何亮,摆翔. 基于氢氧稳定同位素特征的潜水蒸发影响程度研究[J]. 干旱区研究, 2022, 39(6): 1793-1800.
[13]	买买提明·苏来曼,艾拉努尔·卡哈尔,梁灵炜,马木尔别克·马看,王鹏军. 光藓科植物在中国新疆的发现[J]. 干旱区研究, 2022, 39(6): 1852-1855.
[14]	古丽斯旦·艾尼瓦尔,王鹏军,艾拉努尔·卡哈尔,买买提明·苏来曼. 腐木烟杆藓(Buxbaumia viridis)在新疆的新记录及在中国分布的历史更正[J]. 干旱区研究, 2022, 39(6): 1856-1861.
[15]	卢雅焱,徐晓亮,李基才,冯小华,刘璐媛. 基于InVEST模型的新疆天山碳储量时空演变研究[J]. 干旱区研究, 2022, 39(6): 1896-1906.