本文關(guān)鍵詞： 變化環(huán)境 非一致性 水資源 洪水 干旱 頻率分析 成因分析　出處：《武漢大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：水是生命之源,近年來人類對(duì)水資源的開發(fā)利用造成了一系列水資源和洪旱問題的產(chǎn)生,隨著環(huán)境的變化,即氣候變化和劇烈人類活動(dòng)等的影響,使得人們一直賴以探尋水文規(guī)律的水文序列發(fā)生了變異,其形成的物理?xiàng)l件也發(fā)生了較大變化,使得這些水文序列失去了“一致性”,從而導(dǎo)致了水資源評(píng)價(jià)失真、防洪抗旱決策判斷失誤等一系列問題,嚴(yán)重影響了社會(huì)穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)進(jìn)步。如何從非一致性水文序列中推求出其變異的規(guī)律,在變化環(huán)境的背景下,有效推求出頻率分布規(guī)律,是非一致性水資源和洪旱問題研究的關(guān)鍵。因此,本文主要研究?jī)?nèi)容為非一致性水資源問題、非一致性洪水問題和非一致性干旱問題,結(jié)合水文變異診斷系統(tǒng)、非一致性水文頻率計(jì)算原理和方法,分別從水資源、洪水、干旱三個(gè)角度對(duì)非一致性水資源和洪旱問題進(jìn)行研究和探討,分析其在變化環(huán)境下的頻率分布演變規(guī)律。主要結(jié)果如下： (1)研究綜述 介紹了變化環(huán)境下非一致性水資源與洪旱問題的研究背景和研究意義,提出非一致性水資源與洪旱問題研究的三個(gè)內(nèi)容,在對(duì)國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上,指出目前仍需解決的問題,提出作者的研究思路,并介紹本文的主要內(nèi)容。 (2)非一致性水文序列時(shí)段劃分思路和情景劃分原理 介紹了非一致性水文序列時(shí)段劃分思路和非一致性干旱問題情景劃分原理,利用水文變異診斷系統(tǒng)對(duì)序列進(jìn)行變異診斷,結(jié)合變異診斷結(jié)果,主要根據(jù)變異形式(跳躍、趨勢(shì))的不同,進(jìn)行時(shí)段(或情景)劃分,本文所介紹的非一致性水文序列時(shí)段(情景)劃分思路和原理,是不失一般性的,應(yīng)用前景廣闊。 (3)徑流變異歸因分析 提出了“上游-下游二因素”徑流變異歸因分析方法,并在“二因素”徑流變異歸因分析方法的基礎(chǔ)上拓展成“上游-區(qū)間-下游三因素”徑流變異歸因分析方法。本文選取的水文要素為不同時(shí)間尺度(春季、冬季、非汛期、年)的平均徑流量,針對(duì)人類活動(dòng)對(duì)流域水文變異的歸因問題,以東江河源站為例,詳細(xì)介紹了兩種歸因分析方法的優(yōu)劣,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：河源站徑流變異主要源于上游人類活動(dòng)的影響,其次是區(qū)間人類活動(dòng)的影響。 (4)基于徑流變異歸因分析的徑流頻率計(jì)算方法 以“優(yōu)勝劣汰”為準(zhǔn)則,選取歸因結(jié)果更符合實(shí)際情況者,或者更加可信者為主選方法,對(duì)東江流域河源站不同時(shí)間尺度的平均徑流量進(jìn)行非一致性徑流頻率計(jì)算分析,該方法從歸因的角度出發(fā),有利于從成因角度分析河源站徑流量的變化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在各個(gè)時(shí)間尺度(春季、冬季、非汛期、年)下,河源站水資源量呈上升趨勢(shì)。結(jié)合歸因分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),造成河源站徑流序列非一致性問題的是上游龍川站徑流量和區(qū)間徑流量共同作用的結(jié)果,具體體現(xiàn)在上游的楓樹壩水庫及其對(duì)龍川站的作用,以及區(qū)間新豐江水庫的調(diào)蓄作用。 (5)基于改進(jìn)馬斯京根法的非一致性洪水頻率計(jì)算方法 本文以東江流域主干流為例,提出基于改進(jìn)馬斯京根法的非一致性洪水頻率計(jì)算方法,該法將基于馬斯京根河道演算方程,結(jié)合多元回歸理論,改進(jìn)為馬斯京根兩變量回歸模型,該模型從空間上模擬了上、下游河道洪水演算關(guān)系,結(jié)合非一致性水文頻率計(jì)算原理,推求過去、現(xiàn)狀、未來不同時(shí)期的洪水頻率分布規(guī)律。分別分析了洪水頻率計(jì)算的結(jié)果、同頻率不同洪水量級(jí)之比較、典型洪水重現(xiàn)期之變化和洪水區(qū)間概率變化情況。通過分析干流各站點(diǎn)(河源站、嶺下站、博羅站)的頻率分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)：土地利用變化對(duì)洪峰流量的影響不是主因,而水庫調(diào)蓄作用才是其產(chǎn)生變異的主因。 (6)基于Palmer干旱指數(shù)和WHMLUCC模型的非一致性干旱頻率計(jì)算方法 結(jié)合考慮土地利用/覆被變化的流域水文模型WHMLUCC模型和Palmer干旱指數(shù)PDSI模擬干旱事件的發(fā)展過程,從成因途徑提出基于WHMLUCC模型和Palmer干旱指數(shù)的非一致性干旱概率計(jì)算方法,并以無定河流域?yàn)槔?推求不同情景變化環(huán)境下的干旱概率分布規(guī)律,進(jìn)一步結(jié)合干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算不同等級(jí)干旱事件發(fā)生的概率,為該流域干旱預(yù)測(cè)和干旱規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明：(1)通過干旱概率計(jì)算與分析可知,氣候條件對(duì)干旱影響較為突出,與此同時(shí),在過去氣候條件下土地利用面積的變化對(duì)干旱影響明顯,而在現(xiàn)狀氣候條件下土地利用面積的變化對(duì)干旱的影響較弱。(2)在無定河流域的5種情景中,過去氣候條件下情景2的土地利用情況有利于當(dāng)?shù)貥O端干旱形勢(shì)的緩解,現(xiàn)狀氣候條件下各個(gè)情景的干旱形勢(shì)較為一致。(3)通過成因分析,無定河流域干旱與氣候變化和土地利用狀況密不可分。
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【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TV213.4;P426.616
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本文編號(hào)：1552094