本文選題：氣候變化　切入點(diǎn)：洪水極值　出處：《武漢大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：氣候變化改變了全球水文循環(huán)現(xiàn)狀和水資源時(shí)空演變規(guī)律,影響了水文極值事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度。近幾十年來,我國(guó)洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生,給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失,對(duì)區(qū)域水資源安全造成了嚴(yán)重威脅。因此,研究氣候變化背景下洪水極值事件的概率統(tǒng)計(jì)特征和時(shí)空演變規(guī)律,對(duì)區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)、流域水資源適應(yīng)性管理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用意義。本論文選取了我國(guó)洪澇災(zāi)害典型流域淮河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域,揭示了該流域洪水極值事件的時(shí)空演變規(guī)律和周期變化特征,分析了氣候變化背景下洪水極值事件的單變量和多變量概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律,進(jìn)一步基于統(tǒng)計(jì)途徑和成因途徑研究了氣候變化對(duì)淮河流域洪水極值事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度的影響。論文的主要工作和研究成果如下： (1)淮河流域洪水極值事件的時(shí)空變化特征。 采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法、滑動(dòng)T檢驗(yàn)法和小波變換分析方法分析淮河流域降水、極端降水和洪水極值事件的時(shí)空變化特征,并基于中國(guó)500年旱澇分布圖集和圖集續(xù)補(bǔ)資料分析了淮河流域500多年洪澇災(zāi)害情況。研究表明：1956-2010年,淮河流域年降水量整體呈現(xiàn)不顯著的增加趨勢(shì),淮河流域極端降水事件主要發(fā)生在6-9月,占全年的75%以上�；春恿饔虻哪陿O端降水量、年極端降水日數(shù)、極端降水強(qiáng)度等指標(biāo)總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)�；春恿饔蜃畲蠛榉宥喑霈F(xiàn)在20世紀(jì)六七十年代,且在汛期居多,50年一遇及以上的特大洪水在1960s發(fā)生的站次數(shù)最多,之后呈現(xiàn)減少趨勢(shì),20-50年一遇的大洪水在1980s發(fā)生的站次數(shù)最多,1990s迅速減少,進(jìn)入21世紀(jì)又有增加趨勢(shì)。1470年-2010年問,除信陽地區(qū)外,蚌埠、阜陽、徐州、臨沂地區(qū)總體偏澇,且存在40年、90年左右時(shí)間尺度的較為顯著的周期性特征。 (2)淮河流域洪水極值事件的站點(diǎn)頻率分析和區(qū)域頻率分析。 基于線性矩理論,對(duì)淮河流域洪水極值事件的年最大(Annual Maximum, AM)序列和超門限峰值(Peaks Over Threshold, POT)序列進(jìn)行了站點(diǎn)頻率分析和區(qū)域頻率分析,并比較研究了基于這兩種分析方法的分位數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性和不確定性。結(jié)果表明：對(duì)于洪峰序列,淮河干流的洪峰流量最大,干流和各支流的洪峰從上游往下逐漸增大,淮河右岸淮南山區(qū)的洪峰流量比淮河左岸的洪峰流量大。對(duì)于洪量和歷時(shí)序列,淮河干流和各支流的洪量和歷時(shí)從上游往下逐漸增大,與控制流域面積呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性,表明基于站點(diǎn)頻率分析和區(qū)域頻率分析的結(jié)果與淮河流域的地理特征和洪水特性相符合。對(duì)于區(qū)域頻率分析,分位數(shù)估計(jì)的誤差隨著重現(xiàn)期的增加而增加,當(dāng)重現(xiàn)期大于100年時(shí),分位數(shù)估計(jì)變得不可靠。相比較站點(diǎn)頻率分析,區(qū)域頻率分析分位數(shù)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性較高,不確定性較小,尤其是在高分位數(shù)估計(jì)時(shí)。相比較AM序列,POT序列能夠更好地描述淮河流域洪水極值事件 (3)淮河流域洪水極值事件的多變量頻率分析。 基于Copula函數(shù)構(gòu)建了洪水極值事件的兩變量和三變量統(tǒng)計(jì)模型,并分析了相應(yīng)的重現(xiàn)期變化情況。進(jìn)而考慮了氣象要素,建立了前期累積降水同年最大洪峰之間的二元統(tǒng)計(jì)模型,研究了氣象因子的改變可能引起洪水極值事件發(fā)生概率的變化情況。研究表明：相對(duì)于偽似然估計(jì)法(MPL)和邊際函數(shù)推斷法(IFM),相關(guān)性指標(biāo)法(MOM)估計(jì)Copula參數(shù)效果較好。選取的最優(yōu)的Copula函數(shù)能夠較好的描述序列之間的相依性及其尾部相關(guān)性。隨著前期累積降水量的不斷增加,發(fā)生小洪水的概率逐漸減小,而發(fā)生特大洪水的概率逐漸增大,發(fā)生中等洪水和大洪水的概率呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)。 (4)氣候變化背景下淮河流域洪水極值事件分析。 基于統(tǒng)計(jì)途徑采用參數(shù)時(shí)變的GAMLSS (Generalized Additive Models for Location Scale and Shape)統(tǒng)計(jì)模型對(duì)氣候變化背景下淮河流域的洪水極值事件進(jìn)行了非一致性頻率分析,同時(shí)基于成因途徑采用時(shí)變?cè)鲆?Time Variant Gain Model, TVGM)水文模型和IPCC AR4未來氣候模式對(duì)淮河流域的洪水極值事件進(jìn)行了未來氣候情景下的預(yù)估,進(jìn)一步研究了未來氣候情景下淮河流域洪水極值事件的時(shí)空變化特征,分析了氣候變化對(duì)淮河流域洪水極值事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：相對(duì)于穩(wěn)態(tài)的概率分布,GAMLSS模型可以更好的描述和模擬淮河流域洪水極值事件的非一致性序列。TVGM模型對(duì)淮河流域的徑流模擬效果較好,具有適用性。在三種氣候情景A1B、A2和B1下,淮河流域總年降水均呈現(xiàn)增加趨勢(shì),大多數(shù)站點(diǎn)1956-2099年的AM洪峰呈現(xiàn)減小趨勢(shì),而2020-2099年的AM洪峰呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。未來情景下的AM洪峰比歷史實(shí)測(cè)的洪峰有所減小。在不同的重現(xiàn)期下,大多數(shù)站點(diǎn)的AM洪峰在A2情景下最大,B1情景下最小,A1B情景下居中。與歷史洪水極值事件相比較,未來3種氣候情景下大洪水和中等洪水事件的發(fā)生將減少,其中中等洪水減少較為顯著,而小洪水事件的發(fā)生將增加。并且,未來氣候情景下洪水極值事件的強(qiáng)度(以AM洪峰為特征變量)將減小。
[Abstract]:......
【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)】：TV122;P467
，

本文編號(hào)：1663100