嫩江流域径流时空演化规律及其对下垫面变化的响应

发布时间：2017-05-18 16:20

  本文关键词：嫩江流域径流时空演化规律及其对下垫面变化的响应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水文系统是各种水文要素如降水、蒸散发和径流等相互作用、影响、循环和转化的高度复杂的非线性系统,以径流为核心环节的水文过程在系统中起主导作用。由于气候变化和人类活动影响的双重作用,嫩江流域的径流在近几十年间发生了显著改变,但是受水文资料的限制,往往很难通过简单的物理或数学方法来准确地刻画径流时空演变过程。因此,研究径流时空演化趋势及径流对下垫面变化响应是目前该领域重要的研究课题。降水是径流的主要来源,降水时空演化规律分析对于揭示径流时空演化规律具有重大的基础性工作。通过直观法、改进累积曲线法、Sen斜率估计法和Mann-Kendall非参数检验法等方法,分析降水在年内和年际间的演化规律,结果表明嫩江流域年降水在时程上没有显著的趋势性变化,但汛前(4月份)和汛后(10月份)月降水有明显的趋势性变化。基于Arc GIS的空间分析功能,研究降水质心在空间上的演化规律,结果表明质心在主汛期集中,其他月份相对分散,年降水在空间上没有显著的变化规律。综上,嫩江流域的年降水无论是时间上还是空间上都是平稳没有变化的,为了分析方便,在进行径流的时空演化规律分析时忽略降水对径流的影响。本文结合嫩江流域5个干流代表性水文站,以优化后的ECK递推数字滤波法分割1955~2005年的河川径流为地表径流和地下径流,通过对各个汇水区河川径流、地表径流和地下径流在年内和年际间上下游径流的演化和分配规律,深入的揭示了各个汇水区径流的组成、水源来源以及其成因之间的差异性。上游河川径流由地表径流和地下径流共同组成,汛期受两者的共同作用;枯水季节受地下径流演化规律的影响。春季下游河川径流主要由地下径流组成,其演化规律同地下径流基本一致,尤其是在枯水季节。河川径流上游在春季受融雪径流补给,汛期受大气降水补给,枯水季节受地下水补给。下游河川径流全年受地下水补给。年际间,径流从上游到下游径流量逐渐减小,下游径流的波动性相较于上游更大。这是因为下游的汇水面积大,在汇流过程中受到多重影响因素的耦合作用。一方面是下游汇水面积大,受到蒸发、下渗等作用使得径流在汇流过程中有一定的损失;另一方面是因为下游平原区,取水需水量大。也正是因为径流越到下游,受到的影响越多,使得下游在年际间的波动性越大。在流域气候因素相对稳定的情况下,通过分析降水和径流之间的相关关系,以考察人类活动改变下垫面条件而导致的水文效应变化规律,确定降水和径流相关关系的变化趋势和突变点发生时间。本文基于直观法、Sen斜率估计法、Mann-Kendall非参数检验法、Spearman’rho非参数检验法、Pettitt突变点检验法和改进累积曲线法等方法,结合嫩江流域干流水文站1955-2005年共计51年的日径流实测序列进行趋势分析和突变点识别,以刻画嫩江流域径流的演变情况。结果表明,径流呈显著下降趋势且突变点发生时间为1979年,基准期为1955~1979年。通过基准期的累积降水和累积径流资料建立回归方程,模拟基准期降水和径流之间的相关关系,依此定量推求径流基于下垫面变化的响应变化。发现80年代径流呈增加趋势,90年代中期径流大幅度减少,这主要是人类活动导致的下垫面变化影响所至。
【关键词】：径流 地下径流分割 时空演化规律 趋势性分析 嫩江流域
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P333
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 选题依据和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 趋势性演化分析方法13-15
• 1.2.2 地下径流分割方法15-16
• 1.2.3 径流的时空演化规律分析16-17
• 1.2.4 下垫面变化对径流影响分析17-19
• 1.3 技术路线19-20
• 1.4 研究内容20
• 1.5 数据来源20-21
• 第2章 研究区概况21-25
• 2.1 自然地理概况21-22
• 2.1.1 流域位置21-22
• 2.1.2 地形地貌22
• 2.1.3 土壤类型22
• 2.2 气象水文22-24
• 2.2.1 气象特征22-23
• 2.2.2 河流水系23-24
• 2.3 水利工程24
• 2.4 社会经济24-25
• 第3章 趋势性演化分析方法25-34
• 3.1 趋势分析25-28
• 3.1.1 Sen斜率估计法25-26
• 3.1.2 Mann-Kendall非参数检验法26-28
• 3.1.3 Spearman’rho非参数检验法28
• 3.2 突变点识别28-32
• 3.2.1 Mann-Kendall突变点检验法28-29
• 3.2.2 Pettitt突变点检验法29-30
• 3.2.3 双累积曲线法30-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第4章 基于ECK滤波法的地下径流分割34-41
• 4.1 地下径流来源34-35
• 4.2 ECK滤波法的基本原理35-36
• 4.3 地下径流分割36-40
• 4.3.1 地下径流指数的率定36
• 4.3.2 ECK滤波法的优化36-38
• 4.3.3 结果与分析38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 降水时空演化规律分析41-50
• 5.1 降水时间演化规律41-46
• 5.1.1 直观法41-43
• 5.1.2 改进累积曲线法43-45
• 5.1.3 Sen+Mann-Kendall法45-46
• 5.2 降水空间演化规律46-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第6章 径流的时空演化规律分析50-59
• 6.1 河川径流时空演化50-53
• 6.1.1 上下游年内径流规律50-52
• 6.1.2 上下游年际径流规律52-53
• 6.2 地表径流时空演化53-55
• 6.2.1 上下游年内径流规律53-54
• 6.2.2 上下游年际径流规律54-55
• 6.3 地下径流时空演化55-57
• 6.3.1 上下游年内径流规律55-56
• 6.3.2 上下游年际径流规律56-57
• 6.4 本章小结57-59
• 第7章 径流基于下垫面变化的响应59-71
• 7.1 时段划分59-66
• 7.1.1 直观法59-61
• 7.1.2 突变点检验61-66
• 7.2 响应估算66-70
• 7.3 本章小结70-71
• 第8章 结论与展望71-74
• 8.1 主要结论71-72
• 8.2 不足与展望72-74
• 8.2.1 不足72-73
• 8.2.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果78-79
• 后记和致谢79

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1 田琪;嫩江流域径流时空演化规律及其对下垫面变化的响应[D];吉林大学;2016年

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本文编号：376539