变化环境下黄河流域水文非一致性演变规律研究

发布时间：2020-03-28 07:45

【摘要】：人类活动和气候变化引发黄河多次断流、流域蒸散发增加、洪涝现象频发等现象,对水利、土木等工程设计值的精确度和契合程度也造成了一定的影响,一致性假设理论受到挑战,基于一致性假设的水文非一致性研究成果和水文频率计算结果面临质疑。为检验变化环境下流域降雨和蒸发序列的非一致性及其演变规律,本文采用广义可加模型(GAMLSS)模型对黄河流域的降雨和蒸发(本文中所有降雨和蒸发数据均为面数据)序列的非一致性进行研究。考虑到流域区域差异性和年际变化,将黄河流域划分为29个三级区,从年、汛期和非汛期三个角度来研究黄河流域的降雨量和蒸发量。选取黄河流域310个水文站和流域附近8个水文站共计318个水文站,1961年-2010年的逐日降雨量数据作为基础数据对黄河流域年降雨序列、汛期和非汛期降雨序列的非一致性演变规律进行研究。选取黄河流域及附近95个气象站,包括:流域内90个气象站,金堤河和天然文岩渠附近3个气象站、花园口以下干流区间附近2个气象站。采用95个气象站1963年-2013年的蒸发皿的日蒸发数据作为基础数据研究黄河流域年蒸发、汛期蒸发、非汛期蒸发的非一致性演变规律。本文采用Kendall秩次相关检验法检验流域降水和蒸发的趋势变化情况,选取曼-肯德尔(Mann-Kendall)检验法和滑动t检验法检验黄河流域降水和蒸发的突变情况。以时间作为解释变量来拟合黄河流域各个三级区的年、汛期、非汛期降雨序列和蒸发序列,利用GAMLSS模型对黄河流域降雨和蒸发序列进行拟合,得到降雨和蒸发序列的非一致性变化特征。论文主要研究成果如下:(1)趋势检验结果:黄河流域29个三级区的降雨量和蒸发量主要呈下降趋势,部分三级区呈上升趋势。蒸发量变化趋势较显著的三级区较降雨量多,年、汛期、非汛期的蒸发量序列变化趋势的统计量和倾向率的值均大于对应时期下对应三级区的降雨序列。突变检验结果:蒸发量发生突变的三级区较多;降雨量突变点集中在1975年附近;年、汛期蒸发量突变点集中在1995年附近,非汛期蒸发量集中在1976年-1985年。(2)黄河流域降雨量和蒸发量均存在非一致性特征。部分三级区非一致性模型的拟合效果优于一致性模型的拟合效果,蒸发量和降雨量拟合结果的改善幅度不同,年、汛期和非汛期蒸发量的改善幅度较大,说明黄河流域蒸发量非一致性特征较为明显,降雨量没有表现出很明显的非一致性特征。蒸发量存在非一致性特征的三级区较多,说明黄河流域各三级区的蒸发量产生非一致性的概率更高。(3)降雨量和蒸发量的趋势检验呈显著性的三级区与GAMLSS模型拟合结果中具有非一致性特征的三级区重复率较高,说明趋势检验结果和GAMLSS模型拟合结果存在一定联系。
【图文】：

降水分布,黄河流域,行政区域

图 2-1 黄河流域行政区域图Fig.2-1 Picture of the administrative region of the Yellow River basin.2 水文气象特征黄河流域主要属于南温带、中温带和高原气候区。因各气候区高差悬殊，地貌，导致不同气候区气候差异较为显著。黄河流域光照充足、太阳辐射较强，作部地区的辐射强区，其全年日照时数达 2000h~4300h，日照率在 50%-75%之间件较为充足。温差悬殊是黄河流域的另一气候特征，其气温随地形三级阶梯，从西向东，由化，东西梯度的温度大于南北梯度。流域内年平均气温在-4℃~14℃，三门峡以达 14℃，为全流域最高值，上游段河源地区的温度低于-4℃，为全流域最低值域气温日较差也很大，尤其高纬度地区，全年各季气温日较差 13℃~16.5℃，高值或次高值区。流域内大部分地区年降水在 200mm~650mm之间，受地形影响，南北降水分布

分布情况,降雨空间分布,黄河流域,蒸发量

2 黄河流域概况水资源的主要补给来源，每年可为黄河流域提供 3000×108m3的水量，约占黄河流域总水源的 82%。流域蒸发能力较强，年蒸发量达 1100mm，最大蒸发量超过 2500mm。其蒸发年内分配受气温、日照、风速等多种因素的影响，全年最小蒸发量发生在 12-1 月，最大蒸发量出现在 5-6 月，流域内 5-6 月的蒸发量超过全年总蒸发量的 30%。流域年蒸发量分布特点：自西向东，由南至北呈增加趋势，多年平均年蒸发空间分布情况如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P333

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