变化环境下无定河流域水文干旱演变规律及驱动机制分析

发布时间：2017-12-20 23:03

  本文关键词：变化环境下无定河流域水文干旱演变规律及驱动机制分析　出处：《西北农林科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在人口不断增长、经济快速发展以及全球气候变化异常的大背景下,无定河流域洪涝、干旱等水文极端事件发生的频率及其影响范围均呈上升态势,干旱规律发生变化,部分河流甚至出现断流现象。因此研究变化环境下无定河流域水文干旱的演变规律,弄清水文干旱的驱动机制,不仅可以满足社会经济生产实践的要求,而且对于水文干旱的预测及水资源规划管理具有重要意义。本文以无定河流域为研究区,利用流域内1956~2010年的水文气象序列,系统分析了无定河流域降水量、蒸发量、径流量的变化规律;选取标准化流量指数(SDI)为水文干旱指标、划分干旱等级,并以此为基础剖析了无定河流域的水文干旱演变规律;以径流量变化的驱动机制为基础,研究了气候变化与人类活动对水文干旱的贡献程度。主要结论如下:(1)水文要素演变特征降水量总体呈现不显著减少趋势。通过有序聚类法和Lee-Heghinian跳跃诊断法判断降水量在1964年发生突变,但是经游程理论检验,该突变点不具有显著性,说明研究时段降水量并不存在突变点。通过周期性分析发现,无定河流域降水量序列主要存在着3~8年、7~15年、13~20年、15~20年以及23~28年的时间尺度的周期,主要周期是3年和16年。蒸发量总体呈现不显著减少趋势。通过有序聚类法和Lee-Heghinian跳跃诊断法判断蒸发量在2001年发生突变,经游程理论检验,该突变点具有显著性,说明蒸发量在2001年发生突变。通过周期性分析发现,无定河流域蒸发量序列主要存在着5~7年、8~15年、8~13年、15~30年以及25~30的时间尺度的周期,主要周期为10年和27年。径流深总体呈现显著减少趋势。通过有序聚类法和Lee-Heghinian跳跃诊断法判断径流深在各站点发生突变的时间不一致,但均集中在1970年、1971年,经游程理论检验,两个突变点均具有显著性,说明径流深在1970~1971年发生突变。通过周期性分析发现,无定河流域径流深序列主要存在着3~7年、7~15年、10~20年、15~20年以及15~25年的时间尺度的周期,主要周期是10年、18年和20年。(2)水文干旱演变特征从干旱历时、干旱烈度分析,无定河流域以1971年分割点,出现了较为明显的变化。在1971年以前,干旱历时主要集中在0~7月,干旱烈度小于2;1971年以后,干旱历时有加长的趋势,集中在8~12月,最大时连续36个月均达到轻度干旱,发生在2003~2005年,干旱烈度也呈加重的趋势,最严重时干旱烈度达到17.8,发生在2006年。从干旱时序分析,无定河流域的径流量总体呈现下降的趋势。1971年以前,径流量的振幅较大,1971年以后,振幅变小,振动周期是先长后短再加长的过程。从干旱频率分析,不同时间尺度上不同干旱等级发生的频率稍有不同。总体而言,1956~2010年间,重旱、特旱在无定河流域发生的频率较低,各站点各个时间尺度上无旱、轻旱的累积发生频率可以达到80~90%。(3)水文干旱驱动机制分析降水量与区域水文干旱指数总体变化趋势一致,呈正相关关系,即当降水量越大时,水文干旱指数越大,水文干旱发生的可能性越小。在无定河流域,降水是补给河道径流量的主要来源,当遇到极端天气时,由于降水量严重偏少,造成地表径流减小,河道断流或地下水位降低,导致水文干旱的发生。蒸发量与区域水文干旱指数呈负相关关系,即当蒸发量越大时,水文干旱指数越小,发生水文干旱的可能性越大。在无定河流域,蒸发是河道径流量的一大支出项,当降水量处于平均水平时,蒸发量加大,会使得地表径流减小、地下水位降低,导致水文干旱的发生。从驱动机制来看,人类活动的影响程度为81.6%,而气候变化的影响程度仅为18.4%,因此人类活动是径流量减少的主要驱动因素。又由于径流量是水文干旱的反映因子,径流量的变化在一定意义上可以反映水文干旱,所以在无定河流域人类活动对水文干旱的形成有着不可小觑的影响力。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P333

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本文编号：1313727