变化环境下非一致性水文干旱不确定性分析

发布时间：2020-10-14 01:10

　　 本文以北洛河流域为研究区域,基于交口河水文站1962—2016年和张村驿水文站1964—2016年的实测天然流量序列,首先检验了水文序列的一致性,确定序列变异趋势以及变异发生时间。然后使用序列重构的方法对水文序列的非一致性进行修正,根据修正后的流量序列选用不同的概率分布线型进行拟合,构建水文干旱指标(标准化流量指数,SFI),对干旱评估结果进行识别分析确定最为合适的分布线型。最后,提出基于Bootstrap抽样的SFI不确定性分析,定量识别了水文干旱的不确定性影响因素。以下为本研究的主要成果与结论:(1)基于线性趋势相关检验法和Spearman秩次相关检验法的趋势性检验结果显示,交口河和张村驿水文站的流量序列均呈现显著性下降趋势,两种检验方法的检验结果基本一致;使用Mann-kendall法和Pettitt检验法识别交口河站序列在2002年发生突变,张村驿站序列在1987年发生突变。其中Mann-kendall法既可以检验序列的趋势性又可以识别变异性。(2)为消除分布线型对干旱评估的影响,分别以伽马分布,对数正态分布,正态分布拟合流量序列,构建水文干旱评估指数SFI,基于游程理论对三种SFI与历史干旱事件进行对比。结果显示伽马分布和对数正态分布拟合结果吻合度高,对数正态分布计算的SFI在干旱烈度和干旱历时识别中呈现偏小差异。综合以上研究结论,SFI的计算选用伽马分布拟合流量序列。(3)给定置信水平a=5%,通过置信区间范围,定量的描述了分布参数、样本容量、抽样方法对水文干旱指数的不确定性影响。结果显示:样本容量越大,置信区间宽越小,抽样方法中以百分位数Bootstrap抽样方法对参数值的估计精确度最高,由此可减小水文干旱评估的不确定性。(4)重构后的流量序列SFI计算结果显示,基于变异性成分合成的流量序列能较好的反映流量变化趋势,还现后计算的SFI值较还原后的SFI偏小,对干旱事件识别灵敏度更高,能够更为准确的评估水文干旱。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P333;P426.616
【部分图文】：

2 研究区概况2.1 自然环境概况北洛河一名北洛水，又称洛河。黄河的二级支流，渭河两大支流之一，是陕西境内长度最大的河流，流经省内 11 个县。自陕西省定边县草梁山起，由西北向东南流经延安地区，呈窄长带形状，途经陕西、甘肃两省，跨 5 个区 18 个县，至大荔县境韦林镇的苍西村汇入渭河。全长 680 千米，流域面积 26905km2，平均河道比降 1.98 ，总落差 1175m。其中陕西境内的流域面积 24552 平方公里[48]。北洛河流域地形复杂多变，自河源至甘泉为上游段，河长 275km，占整个流域面积的 71%。中游划分自甘泉至白水河口段，河长 251km，为黄土塬区，占流域面积 25%。白水河以下的下游段长 154km，河道宽阔，属关中盆地，与洛河、渭河至三河口交汇流入三门峡库区。北洛河河网复杂支流众多，仅流域面积大于500平方公里的支流就有13条，其中葫芦河最大，河长235.3km，流域面积 5449 平方公里。北洛河流域的 DEM 图如 2-1 所示。2 研究区概况

15图 3-2 张村驿水文站年径流时间序列图Fig. 3-2Annual runoff time series of Zhangcunyi Hydrological Station采用 Spearman 秩次相关检验法对同样的年平均流量序列进行趋势分析。交口量序列统计量 T 服从自由度为 63 的 t 分布，张村驿站的流量序列统计量 T 服为 51 的 t 分布。均给定显著水平 a=0.05，查 t 分布表分别得临界值为 2.00 和 显示，交口河站统计量|T|=2.10>2.00，张村驿站统计量|T|=2.56>2.01。表明交口序列和张村驿站流量序列均存在显著减小趋势。

图 3-1 交口河水文站年径流时间序列图Fig. 3-1Annual runoff time series of Jiaokouhe Hydrological Station
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本文编号：2839954