【摘要】：水文模型是模擬流域水文過程的重要工具,模型輸入數(shù)據(jù)是構(gòu)建模型的關鍵因素,降水、蒸發(fā)等數(shù)據(jù)的測量誤差導致模型輸入數(shù)據(jù)具有不確定性;同時,不同水文模型中的物理假設和模型概化不同,同樣帶來較大的不確定性。因此,采用科學的方法分離模型輸入、結(jié)構(gòu)以及它們交互作用對徑流模擬的影響,對深入認識模型結(jié)構(gòu)、提高模擬精度、科學評估流域水文變化特征,具有重要的理論意義與應用價值。本文以漢江上游安康以上區(qū)域為研究對象,首先識別出流域徑流、降水和氣溫等因子時空變異特征;利用月尺度ABCD水文模型模擬結(jié)果,使用季尺度Budyko假設量化評估不同特征時期氣候變化和人類活動對徑流的影響;在研究區(qū)構(gòu)建了不同產(chǎn)匯流概念的三種水文模型(HyMod、TOPMODEL和新安江)模擬流域的產(chǎn)匯流過程;為了明晰不確定性因子(氣象因子和模型結(jié)構(gòu))在年尺度對徑流模擬的影響,采用基于二次抽樣的析因分析方差分解方法量化評估了氣象因子和模型結(jié)構(gòu)以及二者之間交互作用對徑流模擬的影響。取得的主要研究成果如下:(1)采用數(shù)理統(tǒng)計方法,闡明了流域徑流、降水、氣溫、相對濕度、日照時數(shù)以及風速序列的變化特征和趨勢。結(jié)果表明:徑流、降水、氣溫、相對濕度、日照時數(shù)和風速均發(fā)生了變異;徑流、降水、日照時數(shù)和風速均呈下降趨勢,而氣溫和相對濕度均呈上升趨勢。(2)采用全局和局部Moran's I方法,量化了年際和年內(nèi)尺度不同氣象因子的空間自相關性,揭示了流域氣候因子時空變異特征。結(jié)果表明:年際尺度上,漢江上游降水、氣溫和相對濕度因子的空間自相關性均呈微弱下降趨勢,而日照時數(shù)和風速因子卻呈微弱上升趨勢;年內(nèi)尺度上,2006和2011年,漢江上游相對濕度在局部區(qū)域的空間自相關性差異不明顯,整體呈現(xiàn)出:流域東部低低相關和中部高高相關,意味著流域中北部偏濕潤,東部偏干旱;不同月份降水量空間自相關性差異顯著,尤其是4月和9月份,意味著該月份降水空間變異程度大;夏季氣溫空間相關性較強,秋季次之,春季較差。(3)采用月尺度ABCD模型和季尺度Budyko假設方法,量化評估了不同時期氣候變化和人類活動對徑流的影響。率定期和驗證期NSE、RMSE、R2和WBE分別為0.89、0.89、0.95、0.05%和0.77、0.89、0.90、-13.30%。從年際尺度來看,氣候變化是徑流減少的主要原因,約占75%左右,人類活動次之,僅為25%左右;從年內(nèi)尺度來看,不同季節(jié)氣候因子和人類活動因子對徑流減小的貢獻差異明顯,春季、夏季、秋季,氣候因子對徑流減少的貢獻較大,占比分別為89%、66%和63%,相應地,人類活動因子的貢獻率占比分別11%、34%和37%;而冬季人類活動對徑流影響顯著,占比高達84%,氣候因子貢獻較小,僅為16%。這主要歸因于冬季降水量少,水利工程(水庫和水電站)對徑流的調(diào)節(jié)作用顯著。此外,干旱季節(jié)和濕潤季節(jié),氣候變化貢獻程度大且干旱季節(jié)大于濕潤季節(jié)。(4)選取率定期為1984-1986年,驗證期為1987-1989年,進行徑流模擬。結(jié)果表明,兩時期水文模擬過程和實際水文過程相似,但不同水文模型在同一種氣象輸入數(shù)據(jù)下差異明顯,同時,同一水文模型在不同氣象輸入數(shù)據(jù)下也差異顯著。總的來說,不同氣象輸入數(shù)據(jù)和水文模型組合均能得到較優(yōu)的擬合精度,但不同時段(汛期和非汛期)差異顯著。(5)為了分離模型輸入誤差和結(jié)構(gòu)誤差以及它們交互作用對徑流模擬的影響,基于二次抽樣的分解方法量化評估了氣候輸入數(shù)據(jù)和模型結(jié)構(gòu)不確定性在不同時期對徑流貢獻的大小。結(jié)果表明,隨著氣象站點個數(shù)的增加,不同水文模型模擬精度整體呈現(xiàn)出先增后減的趨勢,且置信區(qū)間變化特征相似;汛期,降水比較集中,氣象輸入數(shù)據(jù)的不確定性異常突出,但次于水文模型結(jié)構(gòu)不確定性,同時汛期隨著降水量的增加,氣象輸入數(shù)據(jù)和模型結(jié)構(gòu)的不確定性交互作用影響逐漸增強。總之,不同月份,氣象輸入數(shù)據(jù)、模型結(jié)構(gòu)以及二者之間的交互作用貢獻程度差異不同,其中,水文模型結(jié)構(gòu)不確定性是影響徑流模擬精度的主導因素,氣象輸入數(shù)據(jù)不確定性次之,二者之間的交互作用最小。
【圖文】：

西安理工大學碩士學位論文上游概況及數(shù)據(jù)上游概況然地理位置是長江中游的主要支流，也是長江最大的支流。其干流發(fā)源于秦嶺南麓，流經(jīng)省，以丹江口水庫和鐘祥為界分為上、中、下游 3 段，于武漢市匯入長江，干km，流域面積 15.9×104km2[68]。本文研究區(qū)域為安康站以上的漢江上游流域。經(jīng) 106°5′~109°22′，北緯 31°41′~34°11′之間，水系呈葉脈狀，干流集水面積 38625 km2。其具體地理位置如圖 2-1 所示。

圖 3-1 漢江上游徑流變異診斷Fig.3-1 Variation diagnosis of runoff in upper reaches of Han river圖 3-2 漢江上游降水變異診斷Fig.3-2 Variation diagnosis of precipitation in upper reaches of Han river
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P33

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