水文循环中水体交换周期研究——以黄河为例

水文循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断的发生相态转换和周而复始的运动过程.水体交换周期是水文循环与水量平衡研究的深化与延伸，它可以从不同时间尺度上把握水资源的可更新能力，开展对水体交换周期和传输速率的研究对于水资源中长期的规划和管理，水资源可再生规律的研究，水库调度，水资源调蓄，地下水和地表水的联合调度都是很有意义的.研究基本过程如下:1.首先分析了水文循环的与水资源的基本关系，对水文循环的国内外研究进展进行了综述，特别的是对黄河流域的水循环研究进展和流域水循环的基本特征和问题进行总结、归纳和分析.2.对水文时间序列周期分析的基本方法进行总结和评述，主要包括波谱分析及其应用，周期图分析，小波分析及其应用，方差分析与回归分析方法，灰色理论周期分析等.对水体交换的研究进展进行了总结.3.开展黄河流域上游主河道和水库的水体交换周期分析的研究，对前苏联水文学家曾经提出的水体交换周期模型作进一步的修正和推导，给出水体交换周期模型和数值算法，对龙羊峡水库、小浪底水库和黄河上游主河段水体的交换周期进行了计算和分析，并着重对水利工程-水库对流域水体水循环交换周期的影响进行了研究.4.为更好的揭示水文时间序列的准周期变化特性，建立函数滤波器模型，并利用方差分析原理建立二维准周期变化数学模型.5.利用所建立的数学模型对黄河上游主河道、水库的历时交换周期进行了时间序列的准周期分析和自相关分析，并试图揭示其存在的变化规律。