变化环境对流域洪水的影响研究--以佳芦河和孤山川流域为例

摘要

黄土高原是生态环境脆弱地带，研究其区域内环境变化对流域洪水过程影响程度是探究区域水循环机理的重要部分。自20世纪60～70年代黄河中游进行了一系列以工程为主的人类活动，人为地改变了流域下垫面条件，耦合自然环境变化，综合影响了区域水文循环及其响应规律。本文以陕北黄土高原佳芦河流域和孤山川流域为例，分析两流域水文气象要素与洪水要素的趋势变化及可能变异点，并基于多水源时变增益模型，模拟下垫面条件变化前后流域次洪过程，定量估算不同量级洪水过程对下垫面条件变化的响应程度，是正确认识区域水资源演变规律的基础。主要取得以下研究成果： (1)根据佳芦河流域和孤山川流域1986年、1995年、2000年和2008年四期土地利用遥感资料，分析1986-2008年期间流域各期土地利用类型面积变化及其空间转移。结果表明，在时间轴上各土地利用类型面积变化不明显，变化主要体现于空间分布的转移。 (2)从年内变化、年际变化与流域次洪三个尺度分析佳芦河流域与孤山川流域的水文气象特性要素的变化规律。采用集中度与集中期指标分析月径流量的集中程度：采用线性趋势回归分析法、Mann-Kendall非参数秩次相关检验法和R/S分析法分析水文气象要素与年最大洪峰流量序列趋势变化。 (3)采用有序聚类法、滑动T检验法和距平累积检验法对佳芦河流域与孤山川流域年径流序列与年最大洪峰流量序列进行变异点诊断，与流域内水利工程措施调查结果综合分析，确定佳芦河流域产汇流规律在1978年发生突变，孤山川流域产汇流规律在1981年发生突变。 (4)选择突变前后多场历史洪水过程，采用多水源时变增益模型进行模型参数率定和模型适用性验证，模拟洪水过程形状较好，认为该模型适用于两流域。根据重现期选择不同量级洪水过程，分别在两组下垫面条件参数下进行洪水模拟。结果表明，流域下垫面条件的变化造成了流域洪水出现洪峰削减与次洪量减小的现象，且洪峰衰减率比次洪量衰减率大；其中对大水主要是削峰作用，对中小型洪水主要是削峰和坦化的双重作用。

目录

声明

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.2.1气候变化对径流影响的研究进展

1.2.2人类活动对径流影响的研究进展

1.2.3土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究进展

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1主要研究内容

1.3.2技术路线

2 研究区概况

2.1佳芦河流域

2.1.1地理位置

2.1.2地形地貌

2.1.3河流水系

2.1.4水文气象状况

2.1.5资料来源

2.2孤山川流域

2.2.1地理位置

2.2.2地形地貌

2.2.3河流水系

2.2.4水文气象状况

2.2.5资料来源

3 流域下垫面条件演变情况分析

3.1土地利用数量变化分析

3.1.1佳芦河流域

3.1.2孤山川流域

3. 2土地利用转移矩阵分析

3.2.1佳芦河流域

3.2.2孤山川流域

3.3土地利用空间变化分析

3.3.1佳芦河流域

3.3.2孤山川流域

3.4主要人类活动调查

3.5小结

4 水文气象要素演变规律分析

4.1水文气象要素的年内分配

4.1.1研究方法

4.1.2水文气象要素年内分配变化分析

4.2水文气象要素趋势检验

4.2.1研究方法

4.2.2佳芦河流域水文气象要素趋势检验

4.2.3孤山川流域水文气象要素趋势检验

4.3水文气象要素变异点诊断

4.3.1研究方法

4.3.2佳芦河流域水文气象要素变异点诊断

4.3.3孤山川流域水文气象要素变异点诊断

4.4洪水要素趋势检验

4.4.1佳芦河流域年最大洪峰流量序列趋势检验

4.4.2孤山川流域年最大洪峰流量序列趋势检验

4.5洪水要素变异点诊断

4.5.1佳芦河流域年最大洪峰流量序列变异点诊断

4.5.2孤山川流域年最大洪峰流量序列变异点诊断

4.6小结

5 人类活动对流域洪水过程影响分析

5.1多水源TVGM模型

5.1.1产流原理

5.1.2汇流原理

5.2基准期时变增益模型参数率定及检验

5.2.1佳芦河流域

5.2.2孤山川流域

5.3变化期时变增益模型参数率定及检验

5.3.1佳芦河流域

5.3.2孤山川流域

5.4人类活动对流域洪水的影响分析

5.4.1佳芦河流域

5.4.2孤山川流域

5.5小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录A 硕士期间发表的学术论文

附录B 硕士期间参与的科研项目