無定河流域水沙情勢及變異特性研究

發(fā)布時間：2020-07-24 05:17

【摘要】：近幾十年來,受氣候變化和人類活動的共同影響,無定河流域水沙情勢發(fā)生了明顯的改變,徑流量與輸沙量均呈現(xiàn)劇烈減少的變化特征,其時間序列也表現(xiàn)為顯著的非線性和復(fù)雜性。鑒于徑流和輸沙過程均發(fā)生復(fù)合型的水文變異,各種變異類型互相交織疊加,致使通過單一方法難以認識其變異規(guī)律。因此,本文從水沙變化規(guī)律、徑流及輸沙量變異類型識別以及水沙變異驅(qū)動因素分析這3個方面出發(fā),對無定河流域10個水文站的徑流量、輸沙量序列及其水沙關(guān)系的變異特性進行研究分析,以期能夠識別無定河流域水沙變異的規(guī)律與驅(qū)動原因。研究內(nèi)容及相關(guān)成果如下:(1)水沙規(guī)律識別通過分析無定河流域10個水文站的水沙年際變化可知,自20世紀70年代以來,無定河流域水沙情勢發(fā)生了明顯變化,流域內(nèi)各個水文站的徑流量和輸沙量都出現(xiàn)顯著減少的現(xiàn)象,且年際變化較大。同時,通過徑流量單累積曲線以及徑流量-輸沙量雙累積曲線探討無定河流域的水沙關(guān)系變化,可知各個代表站的水沙關(guān)系依舊處于穩(wěn)定的狀態(tài),沒有表現(xiàn)出系統(tǒng)性的明顯偏離;但在徑流-輸沙量的時域變化層面上則出現(xiàn)了突變的情況,變異時間多集中于1970-1978年之間,變異點前后的水沙關(guān)系大致保持穩(wěn)定狀態(tài)(除韓家峁水文站外)。(2)徑流及輸沙量變異類型檢驗將10個代表站的徑流、輸沙量序列作為檢測的對象,整合經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法、STARS法和迭代累積平方和(ICSS)法構(gòu)建了一套多方法耦合的水文變異類型檢驗系統(tǒng)。系統(tǒng)對各站年徑流量及輸沙量序列進行趨勢變異、均值變異、方差變異的診斷識別。結(jié)果表明:無定河流域10個站點的徑流量以及輸沙量序列的變異類型各不相同,多種不同的變異類型相互交織,如:趨勢和均值雙重變異,均值跳躍和方差雙重變異、趨勢和方差雙重變異以及趨勢、均值和方差三重變異等。此外,在徑流序列中也檢測出單一類型的變異特征。遂可知,在氣候變化、下墊面變化以及人類活動的共同作用下,無定河流域河道徑流及輸沙量的天然演進受到影響,變得愈加復(fù)雜,逐步向多種變異類型相互重疊交織的復(fù)雜方向變化。(3)水沙變異驅(qū)動因素解析針對無定河流域徑流量及輸沙量序列普遍存在復(fù)合變異的情況,提出基于徑流量和輸沙量數(shù)據(jù)的驅(qū)動解析方法,即通過各站徑流及輸沙量序列的三個構(gòu)造的分解合成序列,即Residual序列、IMFs序列及平穩(wěn)化IMFs序列,計算其與降水、蒸發(fā)、淤地壩攔截水量、水庫蓄水量、農(nóng)灌用水量的相關(guān)關(guān)系,并結(jié)合流域?qū)嶋H情況來判斷引起對應(yīng)序列發(fā)生變異的具體物理原因。結(jié)果表明:年輸沙量序列的趨勢變異由淤地壩建設(shè)及NDVI變化共同驅(qū)動;均值跳躍變異主要由降水及淤地壩建設(shè)的變化共同驅(qū)動;方差變異則主要由降水與NDVI變化引起。年徑流量序列的趨勢變異由蒸發(fā)、淤地壩建設(shè)、水庫建設(shè)及農(nóng)灌用水量的變化共同驅(qū)動;均值跳躍變異主要由降水、水庫建設(shè)及農(nóng)灌用水量的變化共同驅(qū)動;方差變異則主要由降水變化引起。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P333
【圖文】：

無定河流域水沙情勢及變異特性研究