變化環(huán)境下水文要素變異研究.pdf

1、在全球性氣候變化明顯和人類活動急劇增長的情況下，大氣和陸面水循環(huán)發(fā)生了明顯變化，水文系統(tǒng)出現(xiàn)了變異現(xiàn)象。水文序列是水利工程規(guī)劃、設計、運行管理的基本資料，具有重要作用，應具有可靠性、代表性和一致性。然而，當水文序列發(fā)生變異之后，導致序列一致性假設不復存在。對已建、在建和待建的水利工程造成直接威脅，進而會影響國家和民族的安全與發(fā)展。因此，本文針對變化環(huán)境下水文變異問題開展研究，旨在為水利工程規(guī)劃、設計、運行管理提供科學依據(jù)，并推動本學科發(fā)

2、展。本文以渭河流域為研究對象，針對變化環(huán)境下水文要素變異問題，研究了渭河流域的降雨、氣溫、蒸發(fā)和徑流等水文要素的變異，定量分析了氣候變化和人類活動對徑流、地表徑流和基流變異的貢獻率，找出了變異的主要驅動力，構建了水文要素變異綜合診斷體系。
　　本研究主要內容包括：⑴系統(tǒng)分析了渭河流域水文要素的變異及等級劃分。釆用Mann-Kendall變異診斷方法，對渭河流域降水、蒸發(fā)、氣溫和徑流序列進行變異診斷，對變異劃分了7個等級。結果表明水

3、文要素均有變異出現(xiàn)。其中，各干支流徑流序列的變異存在著時空變化性，越靠近下游支流與干流、干流上游與干流下游徑流序列一致性越好；變異點基本都出現(xiàn)在1990s；渭河流域徑流變異程度為3級，整體呈現(xiàn)出上游輕、下游重，支流重、干流輕的特性，變異情勢存在著明顯差異。⑵定量分析了支流匯入對徑流變異的影響。結果表明：流量的顯著變化與變異系數(shù)發(fā)生顯著變化的支流和干流區(qū)間是對應的。對流量變化貢獻率高的支流流量所占比例變化顯著，但是比例變化顯著的不一定貢獻

4、率高；對變異系數(shù)變化貢獻率高的支流流量所占比例變化顯著，但是比例變化顯著的不一定貢獻率高。⑶建立了適用于渭河流域的單參數(shù)Budyko模型，分析了氣候變化和人類活動對徑流變異的影響，結果發(fā)現(xiàn)氣候變化對渭河流域林家村、咸陽、臨潼和華縣4個水文站的徑流減少的貢獻率分別為37％，23%，57%和43%。與氣候變化相比，直接人類活動的影響較強，貢獻率分別為63%，77%，43%和57%。直接人類活動的影響是渭河徑流減少的主要驅動因子。⑷揭示了渭河

5、流域基流變化規(guī)律，并定性分析了基流變化對流域水量平衡的影響。釆用了Nathan和 McMahon在1990年提出的基流分割法對研究區(qū)域進行基流分割，從1960年到2005年，各站基流年際變化較大，變化趨勢隨著徑流總量的趨勢變化，當徑流總量較大時，基流量也較大，而地表徑流則變化不明顯，較穩(wěn)定。⑸定量分析了氣候變化和人類活動對渭河流域基流變異的影響。建立了渭河流域林家村、咸陽和華縣3個水文站的兩階段降水分配模型（Two-stage annu

6、al rainfall participation），結果表明：地表徑流和基流變異的歸因不同，氣候變化是地表徑流變異的主要驅動因子，貢獻率均大于76%；人類活動是基流變異的主要驅動因子，貢獻率均大于59%。⑹定義了水文要素的變異點，區(qū)分了變異點與突變點的不同，并描述了其內涵?；跓o量綱化的均值和變差系數(shù)，提出了水文要素變異等級劃分方法。系統(tǒng)總結和分析了國內外水文要素變異診斷方法，包括傳統(tǒng)的定性、定量診斷方法。構建了水文要素變異綜合診斷體