锡林河流域径流量对气候变化与人类活动双重作用的定量响应研究

摘要

定量研究气候变化和人类活动对径流变化的影响及其归因分析对于锡林河流域水资源的可持续管理具有重要意义，研究结果可为流域水资源配置提供参考依据。本文基于锡林河流域1968-2015年水文和气象数据序列，采用Mann-Kendall趋势检验和其他线性趋势检验方法进行趋势分析，应用Mann-Kendall突变检验和双累积曲线法进行突变分析，继而利用双累积曲线法、累积量斜率变化率比较法及弹性分析法定量研究气候变化和人类活动对径流量影响的贡献率。结论如下：
　　（1）趋势分析的结果表明：1968-2015年间，锡林河流域年均气温呈增加趋势，20世纪90年代升温最快；年均潜在蒸发量呈显著上升趋势；汛期降水量占全年76%，降水变化不显著；年径流量呈显著下降趋势，2000年后极为明显；春、夏季径流量分别占全年径流量的53.25%、32.39%，径流量年内分布呈“双峰型”，峰值分布于4月和8月，径流补给分别为春季融雪补给和夏季降水补给。总体而言，锡林河流域年均气温及潜在蒸发量呈一致性的增加趋势，而年降水量及径流量则呈减少趋势。
　　（2）突变分析的结果表明：气温在1988年发生突变，且1990年后增加趋势更为显著；潜在蒸发量在1998年发生突变，突变年后变化速率明显增大；径流量呈显著减少趋势，分别在1984年和2000年发生突变，基于此，将1968-1984年作为基准期、1985-2000年和2001-2015年则作为突变期。
　　（3）径流量对气候变化与人类活动定量响应研究表明：基于经验模型双累积曲线法与累积量变化率比较法计算求得的降水变化对径流影响结论一致，弹性系数法采用Ol?dekop、Budyko、Turc-Pike等5种方法，计算结果相近，在突变期1985-2000年和2001-2015年，人类活动对径流影响的贡献率分别为62%和42%。三种方法得出一致结论：1985-2000年间人类活动对径流量的影响略大于2001-2015年时段，2000年后人类活动的影响呈现小幅降低趋势，另外，弹性系数法和累积量变化率比较法得出一致结论：2001-2015年时段气候变化和人类活动对径流影响的比重相近。
　　（4）归因分析的研究表明：相较于基准期1968-1984年，1985-2000年期间径流增加了22.84%，降水增加了2.58%，潜在蒸发量减少了0.01%，对径流量影响不大；尽管人口增速减缓，但超载放牧现象严重，且水利工程等削弱了下垫面拦蓄作用，在一定程度上影响了径流规律。2001-2015年径流量相较基准期下降42.4%，突变点明显，该阶段气候变化和人类活动对径流影响比重相近，21世纪以来气温上升明显，降水量减少了6.37%，潜在蒸发量增加了5.88%，加之二三产业的迅速发展，导致地表水及地下水的大量开采及消耗，人类活动和气候变化共同作用下导致径流量减少。

目录

第一个书签之前

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2 研究进展

1.2.1径流量对气候变化响应研究进展

1.2.2径流量对人类活动响应研究进展

1.2.3径流量对气候变化和人类活动双重定量响应研究进展

1.3 研究内容和技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2技术路线

2.1 自然地理特征

2.1.1地理位置

2.1.2流域地形

2.1.3流域植被

2.1.4流域土壤

2.1.5流域气象

2.1.6流域水文

2.2社会经济发展状况

2.2.1锡林河流域主要行政区概述

2.2.2锡林河流域水利工程概况

2.2.3锡林河流域草畜业概况

2.2.4锡林河流域水土治理概况

2.3数据来源

2.3.1径流数据

2.3.2气象数据

2.3.3人类活动相关数据

3.1气象水文要素变化趋势研究方法

3.1.1 Mann-Kendall趋势分析

3.1.2 其他趋势分析方法

3.2 气温的动态变化趋势分析

3.2.1 气温年际变化趋势分析

3.2.2 气温年代际变化趋势分析

3.2.3 气温四季变化趋势分析

3.2.4 气温年内变化趋势分析

3.3 潜在蒸发量的动态变化趋势分析

3.3.1 锡林河流域潜在蒸发量计算

3.3.2 潜在蒸发量年际变化趋势分析

3.4降水量的动态变化趋势分析

3.4.1 年均和汛期降水量年际变化特征与趋势

3.4.2 降水量年代际变化特征与趋势

3.4.3 降水量四季变化特征与趋势

3.4.4 降水量年内变化特征与趋势

3.5径流的动态变化趋势分析

3.5.1 径流年际变化特征

3.5.2 径流量年代际变化特征与趋势

3.5.3 径流量四季变化特征与趋势

3.5.4 径流量年内变化特征与趋势

3.6 本章小结

4.1 气象水文要素突变分析方法

4.1.1 Mann-Kendall突变检验

4.1.2 双累积曲线法

4.2 气象要素的突变检验

4.3 径流量的突变检验

4.4 本章小结

5.1基于经验性统计法的定量研究

5.1.1经验性统计研究方法

5.1.2经验性统计研究方法定量分析结果

5.2基于弹性分析方法的定量研究

5.2.1弹性分析研究方法

5.2.2弹性分析研究方法的定量分析结果

5.3基于不同方法的研究结果比较

5.4本章小结

6.1气候变化因子分析

6.1.1径流量与降水因子的相关分析

6.1.2径流量与蒸散发因子的相关分析

6.1.3气候变化因素归因分析

6.2人类活动因子分析

6.2.1人口因素

6.2.2载畜量

6.2.3工农业发展

6.2.4其他人类活动

6.3本章小结

6.1研究结论

6.2创新点

6.3研究展望