水文干旱对气象干旱的响应及大型水库的影响

发布时间：2020-11-04 09:03

　　 水文干旱作为极端水文事件之一,是地下水与地表水异常偏少的现象,是气象干旱的延续与发展,其演变特征不仅与气候变化有关,而且与社会系统的物理机制联系密切。研究水文干旱对气象干旱的响应及其大型水库的影响,一方面可加深对干旱成因和特征的理解,丰富干旱研究相关理论;另一方面,为提高变化环境下水文干旱早期预警提供有效方法和理论依据。本研究以东南沿海晋江流域中受大型水库影响的石砻水文站和未受水库影响的安溪站为例,采用站点对比分析法,主要开展了 3方面的研究:(1)基于1960-2010年实测径流与降水数据,以标准化降水指数(Standardized Precipitation Index,SPI)代表气象干旱,标准化径流指数(Standardized Streaniflow Index,SSI)代表水文干旱,利用游程理论识别流域主要气象、水文干旱事件特征,并与历史记录的干旱事件年份对比,分析了多时间尺度SPI与SSI指数的区域适用性;采用Mann-Kendall非参数检验、小波分析、Pearson相关性分析及差积曲线-秩检验等方法,分析了水文干旱时间序列演变特征及其大型水库的影响;(2)采用Pearson相关性分析与交叉小波变换(XWT)法及站点对比分析法,进一步揭示了相似气候条件下,两个水文站点SSI与气候指数(ENSO、PDO、NAO、AMO)在不同周期震荡尺度上相关性的异同。(3)应用非线性函数,构建了水文干旱对气象干旱的响应关系模型,提出了气象干旱演进为水文干旱临界条件概念,并进一步揭示了水库的运行对水文、气象干旱响应关系及其临界条件的影响机制。通过上述研究主要得到以下结果:(1)多时间尺度的SPI与SSI指数可以有效反映晋江流域气象、水文干旱的持续时间及干旱烈度;(2)流域气象干旱、水文干旱发生频率总体呈减少趋势,其中水文干旱减少趋势较气象干旱减少趋势明显,而受山美水库调节的影响,石砻站年内11月-次年2月呈显著减少趋势;(3)水文干旱发生频率的代际变化特征明显,年尺度的SSI序列(SSI12)主要存在6-7a、11-12a和20-21a三个时间尺度的震荡周期,与流域相同时间尺度的SPI序列周期变化基本同步,但80年代后,受水库影响的石砻站SSI周期变化与SPI周期变化出现不同步,尤其是20-21a左右时间尺度周期震荡;(4)流域水文干旱演变与ENSO、PDO、AMO和NAO气候因子存在不同程度的相关,其中与ENSO和PDO的相关性较显著(α =0.05),整体上表现出2-5月份的显著正相关,10-12月份显著负相关,同时SSI与ENSO和PDO在共振周期上体现出1.47-5个月不等的时滞效应,SSI与ENSO存在显著的年际(12-48个月)和代际(128-256个月)共同震荡周期,且EI Nino事件对SSI的影响大于LA Nino;(5)在大型水库的调节下,石砻站的SSI与气候指数的相关性弱于安溪站,与气候指数的长周期(代际)共震轨迹发生变化;安溪站的SSI与PDO在2000-2008年表现出较强的64-128个月的代际主共振周期,与NAO在2004-2008年表现出64-96个月的代际主共振周期,而在相同时间段内,石砻站的SSI与PDO和NAO未表现出显著的主共振周期;(6)Logarithm函数可以比较好地建立水文干旱对气象干旱的响应关系模型,得到无水库影响的安溪站气象干旱演进为水文干旱的临界条件为气象干旱历时1.51个月,干旱烈度为0.77;(7)山美水库的蓄洪补枯使流域下游石砻站的水文干旱历时缩短、烈度降低,相应的改变了水文干旱对气象干旱的响应关系及其临界条件,使得气象干旱演进为水文干旱的临界条件降低。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P426.616;TV697
【部分图文】：

第一章绪论??，?＝＾＝?■?■?＝＝＝＝＝?—?＇＂?－?＇?．?■?￣?＇（３）水文干旱对气象干旱的响应关系及其大型水库的影响。以流域内主要事件特征识别结果作为样本，利用交叉验证方法够建水文千旱与气象干旱特征函数模型，探讨水文干旱对气象干旱的响应关系及其临界条件；在此基础上，步分析大型水库的修建对流域下游水文干旱与气象干旱响应关系及其临界条件响。??１．３．２研究路线??本文的研宄路线如下图丨－１所示。??

研究区位置及站点分布图

变化的离散系列Ｘｔ，当＼在一个或多个时段内连续大于Ｘ时，出现正游程；而??＼连续小于Ｘ时，则出现负游程。在干旱研究中，把负游程的长度称作干旱历时??Ｄｕｒａｔｉｏｎ，?Ｉ）），即干旱开始至结束时间的长度；负游程的总量称为千旱烈度??Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ，?Ｍ），也称干旱的严重程度，即干旱历时内所有小于截断水平值的累积??和；平均强度（Ｉｎｔｅｎｓｔｙ，?Ｉ）为干旱历时内的平均水分亏缺量。值得注意的是，通??干旱发展过程缓慢且历时长，在一场干旱持续时期内，由于某些原因，如临时降水，可能出现若干“子干旱”（ｄ〇，山），如图２－２显示。这种相邻的几次“子干旱”??成了相互关联的非独立干旱事件，但它们实质上是一场干旱事件定义此时??干旱历时为初始“子干旱’’至末尾“子干旱”的历时之和，相应的烈度为“子干旱”烈??之和，即图２－２中月３场千旱时间，分别为Ｄ〇，?０１和０２。根据ＳＰＩ与ＳＳＩ干旱等??，设定Ｘ＝０为截断水平，初步判断某时间段是否发生千旱，结合文献定义“子??旱”的合并方法，对干旱特征进行识别。由于千旱平均强度可由干旱历史和干旱烈??关系得出，本文主要利用干旱历时与干旱烈度两个指标描述干旱事件特征。??３??????
【参考文献】

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本文编号：2869915